[实用新型]一种不易热分解矿物的流体包裹体碳、氢同位素分析系统

说明书

本实用新型提供了一种不易热分解矿物的流体包裹体碳氢同位素分析系统。本实用新型提供的系统用固定的铬粉炉代替活动的铬粉反应管或传统的锌粒炉使制氢反应快速完全；将氧化铜炉并入系统，可利用氧化铜炉收集碳氢的功能，同时简化不需通过氧化铜炉的测试步骤；把热爆取气和铬粉还原制氢设计成相对独立又联系的两个单元，便于统筹安排实验，节省时间，使当前样品的热爆取气和上一个样品的还原制氢同时进行。利用上述系统进行矿物流体包裹体碳氢同位素分析，分析精度高，重复性好，并且操作简单。

技术领域

本实用新型涉及分析检测的技术领域，特别涉及一种不易热分解矿物的流体包裹体碳、氢同位素分析系统。

背景技术

矿物流体包裹体是矿物晶体在生长过程中由晶体缺陷而圈闭的成岩或成矿流体。正是由于流体包裹体代表了其主矿物形成过程中的原始流体，包含了丰富的该矿物最初形成时的物理化学信息，它的成分(包括元素和同位素组成)和物相研究一直是地球科学、环境科学等学科非常重要的研究内容。

矿物流体包裹体稳定同位素分析目前有两类方法：一种是传统的双路进样的离线分析法，即在真空环境下，利用各种方法(爆裂、压碎和磨碎等)释放包裹体里的气体和液体，然后通过分离、提纯及氧化还原反应，最后收集可测试气体(比如，H₂和CO₂气体)，利用双路进样(duel inlet)的模式进入气体同位素比质谱仪(IRMS，Isotope Ratio MassSpectrometry)进行检测；另一种是近些年来发展起来的连续流进样的在线分析法，该方法就是利用元素分析仪(仪器型号：Flash 2000HT)高温(温度在2100℃左右)裂解包裹体里的水生成氢气，然后通过色谱柱分离并以连续流(continuous flow)的进样模式直接进入质谱进行测试。后者利用元素分析仪取代了前者繁琐的制样过程，采取连续流直接进行质谱进样，这样使得该方法简单、快捷、用样量少。但是该方法的缺点是只能分析氢同位素，因用样量少而代表性差，并且其分析精度不如传统的双路进样法。另外，连续流进样在线分析法还有一个不能忽视的缺点是，需要不断的清理元素分析仪中反应剩下的矿物残渣(一般一次只能测试20个左右样品，不象水样可以连续测试几百个)，不然影响后继样品的测试。

为了解决连续流进样在线测试方法的矿物残渣清理问题，中国科学院地质与地球物理研究所发明一个系统-一种流体包裹体水中氢同位素分析系统(专利号：CN 104222728A)。该专利的基本技术就是把以上两种方法结合起来，先利用双路进样前处理工作把矿物包裹体里的水爆裂出来，然后通过提纯处理后封存在毛细管里，最后通过固体进样器进入元素分析仪利用连续流模式进行氢同位素的测试。该系统可以把用样量从3g减小到0.3g，但是由于该技术是两种方法的拼合，所以同时具有两种方法的缺点：既没有达到双路进样模式的测试精度，整个测试过程又复杂繁琐、耗时多；用样量没有质的减少，并且仅能测试氢同位素。

在2017年11月，中国科学院地质与地球物理研究所又申请了一个新的连续流进样在线分析方法-在线分析流体包裹体水中氢同位素的方法(专利号：CN 108072713 A)。该技术是利用闪燃法(实质是热爆法)使矿物流体包裹体里的水释放，并与铬粉在高温下产生氧化还原反应生成含有氢气的混合气，然后利用色谱柱和冷阱分离、富集和提纯氢气，最后以连续流的方式用载气带入质谱进行测试。该专利与其上一个专利不同的是用快速加热的含铬粉反应管代替元素分析仪的含玻璃炭粒的高温反应裂解炉，从而不存在反应后矿物残渣清理问题。但是，由于有铬粉反应管的存在，使系统抽真空非常耗时，且很容易把铬粉抽出反应管，将系统的整体污染。