专利名称：：一种测定流体包裹体中气相成分的气相色谱体系的制作方法
技术领域：
：本实用新型属于气相色语装置在地质矿物气液包裹体成分研究中的应用。技术背景流体包裹体是成岩成矿流体在矿物结晶生长过程中被包裹在矿物晶格缺陷或穴窝中、至今尚在主矿物中封存并与主矿物有着相界限的那一部分物质。通过分析研究矿物中的流体包裹体成分，可以深入了解古流体的性质和矿物结晶环境，追溯成岩成矿流体来源和运移路径，获取岩浆系统演化过程信息和岩石圈_地幔相互作用信息，探讨矿床成因与成矿环境并指导矿床勘查。测定群体流体包裹体气相成分，最新技术采用四极质谱法，见朱和平，王莉娟在中国科学，2001,45(2):586-590发表的四极质语测定流体包裹体中的气相成分[J]及MasakatsuS,TakayukiS,NaotoT.AnalysisofFluidInclusionGasesfromInclusionGasesfromGethermalSystems，usingaRapid-scanningQuadrupoleMassSpectrometry[J].Awr/.#//2era/，1992,4:895~906。采用四极质谱法不但仪器价格昂贵，而且仅能得到所测成分的相对摩尔浓度。测定群体流体包裹体气相成分，一般多采用气相色谱法，见卢煥章，江邦杰，孙新一在地球化学，1980,(1):106-llG发表的无机气相色谱仪在气液包裹体成分研究中的应用[J]。但所用方法均为多次进样、多次检测，也就是说要通过至少两个群体才能分别得到流体包裹体有机、无机组分的含量，这样并不能真正反映同一群体流体包裹体的气相成分含量，不可避免地会给数据的解释带来不确定性。较早的气相色谱法测定流体包裹体中气相成分是使用两台气相色谱仪。一台用分子筛分离柱接TCD检测器(柱前接干燥管)，可测定H2、02、N2、C0、CH4;另一台用Porapak-Q分离柱(或GDX分离柱)接FID检测器，可测定C02、H20。这样做价格昂贵、有机成分仅能得到CH4的含量且灵敏度低，最重要的是不可避免地要通过两个群体才能分别得到流体包裹体有机、无机组分的含量，这并不能真正得到同一群体流体包裹体的气相成分含量。利用二维气相色谱法测定流体包裹体气相成分的方法未见报道。
实用新型内容本实用新型为了解决上述现有技术中存在的技术问题，发明了一种测定流体包裹体中气相成分的二维气相色谱法体系，采用经过改装的气相色谱仪可以从流体包裹体少量样品(0.lg)中提取微量气体进行分析，灵敏度高、重现性好，一次进样、一次爆裂即可测定H2、02、N2、CO、CH4、C02、H20、C2H2、C2H6、CA的含量，大大提高了分析测试效率。另外，与以往方法相比最突出的特点是，除了能得到各组分的相对摩尔浓度之外还可得到其绝对含量，其中真实水量可与流体包裹体液相成分相结合得到各个离子在流体包裹体中的真实浓度，这将为流体包裹体研究提供更为精确、直接的数据。本实用新型的技术方案为一种测定流体包裹体中气相成分的二维气相色谱法体系，该体系为一台经过改装的气相色谦仪，其包括载气l、气体稳压阀2、两个六通阀3，7、热爆裂炉4、两个阻尼管5，9、两个色语柱6，8、TCD检测器IO、FID检测器ll、稳压阀控制装置12,见附图1。将TCD检测器10和FID检测器ll串联，并使用两个六通阀3,7将色谱柱6与色谱柱8串联，第一个六通阀3和第二个六通阀7分别有"开启"、"关闭，，两种状态，当第一个六通阀3和第二个六通阀7开启时，系统的通路为载气1—气体稳压阀2—稳压阀控制装置12—第一个六通阀3—爆裂炉4—色谱柱6—第二个六通阀7—色谱柱8—TCD检测器10—FID检测器11。当六通阀3,7关闭时，系统的通路为载气1—气体稳压阀2—稳压阀控制装置12—第一个六通阀3—阻尼管5—色谱柱6—第二个六通阀7—阻尼管9—TCD4企测器10—FID4佥测器11。通过第一个六通阀3和第二个六通阀7的切换来实现同一群体流体包裹体的气相成分含量的同时测定，所述的TCD4企测器10为热导4企测器，FID^企测器11为氢火焰离子化检测器，将TCD4企测器10与FID检测器11串联在一起，使爆裂出来的气体先经过TCD检测器检测H2、C02、H20、02、N2、CO,再经FID检测器检测CH4、C2H2、C2H6、C3H8。检测器FID的气相色谱仪，具体如日本岛津公司生产的GC-2010型气相色谱仪。所述的热爆裂炉4为室温-150(TC可控温的热爆裂炉，更好为室温-1000。C可控温的热爆裂炉，具体如澳大利亚SGE公司生产的PIU-F型热爆裂炉。本发明中使用的色语柱6为能分离CH4、C2H2、C2H6、CA的色谱柱，具体如Porapak-Q分离柱，规格为178~250mn,2mmx2m，色谱柱8为分子筛色谱柱，通常有4A,5A，13X等规格。较好为13X分子筛分离柱，规格为178~250Mm,2mmx3m。本实用新型在使用中所用的由国家标准物质研究中心提供的标准气体有CH4:1.05xl0VL/L;C2H2:50.2|47L;C2H6:77.7吣/L;C3H8:78.3吣/L;C02:2.08x10VL/L;02:2.14xIOVL/L;N2:1.05xIOVL/L;CO:2.04x10>L/L;提供的标准水为Mili-Q水其规格为电阻率.cm。本实用新型色谱工作条件为柱温50°C,气化室温度150°C，热导检测器(TCD)温度15(TC,氬火焰离子化检测器(FID)温度150°C，TCD桥电流50mA，不分流进样。在显微镜下，挑选出纯度大于98%的石英单矿物样品0.5g，粒度178~250Prn，放入100mL烧杯中，加20mL王水，在电热板上80~90。C保温3h。倾去残余酸并用Mili-Q水清洗，洗至洗涤液电导与Mili-Q水电导一致，Mili-Q水浸泡过夜以除去吸附在样品表面及样品晶格内的残余酸。倾去浸泡液，加入Mili-Q水，用超声波清洗器超声清洗样品数分钟，立即抽滤，并用Mili-Q水洗涤数次，样品置于瓷皿中，于80。C烘干，放入千燥器中保存备用。测试体系吹扫处理后的样品仍然吸附少量的水和空气，影响H2、02、N2、CO、C02、H20的测定。在将样品放入热爆裂炉中后，要对测试体系进行吹扫，在100。C下，将第一个六通阀3打开，第二个六通阀7关闭，吹扫15min。此时测试体系状态见附图2。在色谱工作站TCD通道可观测到空气和H20出峰完毕，认为所吸附的水和空气已赶尽。爆裂当爆裂温度高于500。C时，流体包裹体中可能会发生如下反应CH,+2H20=C02+4H2CH4+H20=CO+3H2如果流体包裹体中如果有机成分含量高时，情况会更加复杂。因此在既确保各组分能完全释放又防止了副反应发生的前提下，本发明选定爆裂温度为500°C，将第一个六通阀3关闭，第二个六通阀7打开，爆裂15min，此时测试体系状态见附图3。色谱分析流程爆裂完毕后，色谱分析流程开始。在0.10min时将第一个六通阀3、第二个六通阀7均打开，色谱柱6,色语柱8将组分依次分离出来H2、02、N2、C0，此时测试体系状态见附图4。在1.50min时将第二个六通阀7关闭，将02、N2、C0封闭在色谱柱8中。这样做的目的是由于样品经过色语柱6(Porapak-Q分离柱)时，02、N2、CO不能分离，仅能出现一个空气峰，色谱柱8(13X分子筛分离柱)能分离02、N2、C0，但后面即将到来的&0会使色谱柱8失效，0)2在色谱柱8中也会发生不可逆吸附。因此，经实-险选定1.50min关闭第二个六通阀7;此时H2、CH4、C02还未进入色谱柱8。其余组分&、CH4、C02、H20、C2H2、C2H6、CA依次出峰TCD10检测H2、C02、H20,FID11检测CH4、C2H2、C2H6、C3H8,此时测试体系状态见附图5。在20.Omin时将第二个六通阀7打开，TCD;f佥测02、N2、CO,此时测试体系状态同0.lOmin时的体系状态，见附图4。标准气体分析混合标准气体的色谱分离图见附图6a、6b。线性、检出限及精密度分别选定实际流体包裹体中CH4、C2H6、C3H8、CA含量变化范围的标准气体考察方法的线性，见表l。从表l可见，在优化的实验条件下，在按照实际包裹体样品各成分含量范围选定的范围内，各组分含量与峰面积具有良好的线性关系。因此可以用外标法来定量计算样品中所含组分的浓度。在优化的实验条件下，各组分按选定的浓度的混合标准气500|iL进行6次平行测定，计算其色谱峰面积的相对标准偏差(RSD)，以3倍信噪比定义为方法的检出限(U)。从表2可见，该方法具有较好的精密度和较低的检出限，说明方法灵敏、稳定可靠，能较好地满足流体包裹体中成分的测定要求。图1为本发明气相色谱体系示意图。图中载气l、气体稳压阀2、两个六通阀3，7、热爆裂炉4、两个阻尼管5,9、两个色谱柱6，8、TCD检测器10、FID4全测器11。图2为吹扫时测试体系状态图。图3为爆裂时测试体系状态图。图4为0.lOmin时试体系状态图。图5为1.50min时试体系状态图。图6a、6b为混合标准气体的色谱分离图。图7a、7b实际石英样品(XD-15)色谱图。具体实施方式采用本实用新型的测定流体包裹体中气相成分的二维气相色谱法体系对西藏冈底斯中段雄村铜金矿床石英包裹体样品进行了测试，表3、表4中列出了西藏冈底斯中段雄村铜金矿床石英包裹体样品测定结果。其中XZ3-16为金(银)多金属矿化阶段石英脉，其它均为铜矿化阶段石英脉。表3、表4的分析结果显示金(银)多金属矿化阶段石英脉和铜矿化阶段石英脉中流体包裹体气相组成成分基本一致，但前者C仏和CA含量显著高于后者，C02远低于后者，显示出金(银)多金属矿化阶段成矿流体较铜矿化阶段处于更为还原的环境。表5中列出了与表3、表4同一缩分样的液相成分离子色镨测定结果。通过气相色谱分析获得的单位质量样品中所爆裂包裹体的水量，可以换算出包裹体溶液中的离子浓度，计算结果显示雄村矿区包裹体溶液总离子浓度为7.5%~46.2%,单个包裹体显微测温获得的盐度co(NaCU)范围为1.23%~36.61%。计算所得结果略高可能是由于非均匀捕获造成，单个包裹体显微测温结果中不含非均匀捕获晶体溶解对浓度的贡献，而离子色谱测定结果可能含有这部分。尽管如此，单个包裹体显微测温的结果很好地证明了该方法的可行性。总之，两者均一致地显示出雄村成矿流体盐度变化范围较大，流体系统较为复杂，存在高盐度流体端员。图7a、7b为实际石英样品(XD-15)色谱图。表1线性回归方程<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表4雄村矿区脉石英中流体包裹体成分气相色谱分析结果(绝对含量Ug/g样品)成分名称ElementsXD-15XD-16XZ3-1XZ3-16CH40.5840.2821.0135,761C2H20.4220.2830.4780,464C2H60.024微量0.036O扁co290.942160.315129.07747.705H20276.49767.121559.004269.484o21.34617.16429.294O駕N218.942109.5198.9417.878CO0000表5雄村矿区脉石英中流体包裹体成分离子色谱测定结果样号w/lig/gsampleh2o总离子浓度SamplesNa+K+Mg2+Ca2+F-CI.N03-S042.(GCresults)(%)xd-153.5432.359010,8060.06713.6050.57317.289276.414.9xd-162.8791.4870.2629.9760.04711.7320.26230.90367.1246.2xz3-12.9362.344012.0060.06614.1390.73813.372559.07.5xz3-163.2321.6760.71226.1030.0938.5331.0376,059269.515.0权利要求1、一种测定流体包裹体中气相成分的二维气相色谱法体系，其特征在于，该体系为一台气相色谱仪，其包括载气(1)、气体稳压阀(2)、两个六通阀(3，7)、热爆裂炉(4)、两个阻尼管(5，9)、两个色谱柱(6，8)、TCD检测器(10)、FID检测器(11)、稳压阀控制装置(12)；将TCD检测器(10)和FID检测器(11)串联，并使用两个六通阀(3，7)将色谱柱(6)与色谱柱(8)串联；通过第一个六通阀(3)和第二个六通阀(7)的切换来实现同一群体流体包裹体的气相成分含量的同时测定；所述的TCD检测器(10)为热导检测器，FID检测器(11)为氢火焰离子化检测器。2、根据权利要求1所述的测定流体包裹体中气相成分的二维气相色谱法体系，其特征在于，所述的气相色镨仪为采用热导检测器和/或氢火焰离子化检测器的气相色谱仪，所述的热爆裂炉(4)为室温150(TC可控温的热爆裂炉。3、根据权利要求2所述的测定流体包裹体中气相成分的二维气相色谱法体系，其特征在于，所述的热爆裂炉(4)为室温1000。C可控温的热爆裂炉。4、根据权利要求2所述的测定流体包裹体中气相成分的二维气相色谱法体系，其特征在于，所述的气相色镨仪为GC-2010型气相色谱仪，所述的热爆裂炉(4)为PIU-F型热爆裂炉。5、根据权利要求1所述的测定流体包裹体中气相成分的二维气相色谱法体系，其特征在于，色谱柱(6)为能分离CH4、C2H2、C2H6、C3Hs的色谱柱，色语柱(8)为分子筛色谱柱。6、根据权利要求5所述的测定流体包裹体中气相成分的二维气相色傳法体系，其特征在于，色i普4主(6)为Porapak-Q分离^主，178~250Mm，2mmx2m，色i普柱(8)为13X分子筛分离柱，178~250Nn,2mmx3m。专利摘要本实用新型为一种测定流体包裹体中气相成分的气相色谱体系，采用经过改装的气相色谱仪包括载气、气体稳压阀、两个六通阀、热爆裂炉、两个阻尼管、两个色谱柱、TCD检测器、FID检测器、稳压阀控制装置；将TCD检测器和FID检测器串联，并使用两个六通阀将色谱柱与色谱柱串联；通过第一个六通阀和第二个六通阀的切换来实现同一群体流体包裹体的气相成分含量的同时测定；本实用新型所用样品量少，灵敏度高、重现性好，一次进样、大大提高了分析测试效率。除了能得到各组分的相对摩尔浓度之外还可得到其绝对含量，及得到各个离子在流体包裹体中的真实浓度，这将为流体包裹体研究提供更为精确、直接的数据。文档编号G01N30/00GK201159732SQ20072019033公开日2008年12月3日申请日期2007年11月23日优先权日2007年11月23日发明者崔艳合,张道平,徐文艺,丹杨,王仕强申请人:中国地质科学院矿产资源研究所;岛津国际贸易(上海)有限公司