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红外光谱分析？
红外光谱分析（infrared spectra analysis指的是利用红外光谱对物质分子进行的分析和鉴定。将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，某些特定波长的红外射线被吸收，形成这一分子的红外吸收光谱。
中文名称
红外光谱分析
外文名称
infrared spectra analysis
用途
对物质分子进行的分析和鉴定
所属学科
物理学
工作原理
每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，据此可以对分子进行结构分析和鉴定。红外吸收光谱是由分子不停地作振动和转动运动而产生的，分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动，多原子分子可组成多种振动图形。当分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简谐振动时，这种振动方式称简正振动（例如伸缩振动和变角振动）。分子振动的能量与红外射线的光量子能量正好对应，因此当分子的振动状态改变时，就可以发射红外光谱，也可以因红外辐射激发分子而振动而产生红外吸收光谱。分子的振动和转动的能量不是连续而是量子化的。但由于在分子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁，使振动光谱呈带状。所以分子的红外光谱属带状光谱。
种类
红外光谱仪的种类有：①棱镜和光栅光谱仪。属于色散型，它的单色器为棱镜或光栅，属单通道测量。②傅里叶变换红外光谱仪。它是非色散型的，其核心部分是一台双光束干涉仪。当仪器中的动镜移动时，经过干涉仪的两束相干光间的光程差就改变，探测器所测得的光强也随之变化，从而得到干涉图。经过傅里叶变换的数学运算后，就可得到入射光的光谱。这种仪器的优点：①多通道测量，使信噪比提高。②光通量高，提高了仪器的灵敏度。③波数值的精确度可达0.01厘米-1。④增加动镜移动距离，可使分辨本领提高。⑤工作波段可从可见区延伸到毫米区，可以实现远红外光谱的测定。
用途
红外光谱分析可用于研究分子的结构和化学键，也可以作为表征和鉴别化学物种的方法。红外光谱具有高度特征性，可以采用与标准化合物的红外光谱对比的方法来做分析鉴定。已有几种汇集成册的标准红外光谱集出版，可将这些图谱贮存在计算机中，用以对比和检索，进行分析鉴定。利用化学键的特征波数来鉴别化合物的类型，并可用于定量测定。由于分子中邻近基团的相互作用，使同一基团在不同分子中的特征波数有一定变化范围。此外，在高聚物的构型、构象、力学性质的研究，以及物理、天文、气象、遥感、生物、医学等领域，也广泛应用红外光谱。
海相单组分显微傅里叶变换红外光谱研究
用于研究的样品多来自渤海湾盆地下古生界，个别样品来自山西河曲晚石炭世太原组和挪威中寒武世—早奥陶世Alum页岩。样品包括6大系列，分别为不同热演化阶段的镜状体、不同成因及类型的沥青、不同类型的藻类组、不同类型的疑源组、不同类型无定形组及动物硬体有机质等等（表3-1）。
表3-1 分析样品一览表
一、显微组分红外光谱吸收峰特征及其常用参数随着红外光谱在源岩中应用的不断深入，尤其是在烃源岩评价方面的运用，人们除发现烃源岩显微组分的特征吸收峰能清楚表征相关有机质类型的化学结构、化学性质特点外（表3-2），还发现了有关峰强度比值也可以较好的反映有机质的性质（表3-3）。
表3-2 烃源岩有机质红外光谱吸收峰归属
表3-3 烃源岩中显微组分红外光谱参数
二、显微傅里叶变换红外光谱分析结果及其意义
镜状体、沥青组、钙质藻类-表附藻（Epiphyton）、动物硬体有机质、疑源组、有机藻类-粘球形藻（Gloeocapsomorpha prisca）和无定形组等海相单组分显微傅里叶变换红外光谱参数统计结果列于表3-4，以镜状体和沥青组为例，详细分析之。
表3-4 海相单组分显微傅里叶变换红外光谱参数统计结果
1.镜状体
从低熟（Ro=0.65%）、高成熟（Ro＝1.98）到过成熟（Ro=3.67%）阶段的镜状体红外光谱（图3-1）看，随成熟度增加，镜状体中不同类型官能团出现规律性变化。其一，2800～3000cm-1范围内CH、CH2和CH3官能团伸缩振动的吸收峰强度较弱且不断降低，直至最后消失，反映CH3对称弯曲振动的1380cm-1峰和代表烷链结构上CH2与CH3不对称变形振动的1460cm-1峰随成熟度增高的递变规律有别于反映CH、CH2、CH3伸缩振动的2800～3000cm-1区间峰，其在不同热演化阶段均有一定程度的反映，但总趋势仍是不断减弱。造成CH、CH2和CH3伸缩振动峰最后消失的原因是脂肪族链与脂环断裂脱离显微组分本身所致。而反映弯曲振动与变形振动光谱的始终存在，则可能是这种类型烷链结构上的CH2、CH3与其他更稳定芳核结合密切相关。代表正构烷烃侧链上（CH2）n4骨架振动的720cm-1吸收峰，仅出现于高成熟阶段镜状体，而在于低成熟和过成熟阶段均未出现这可能与源岩中有机质演化作用相联系。其二，反映芳烃C=C骨架振动的1600cm-1峰相对强度较大，该峰分布范围较宽，随成熟度增加主峰向高波数方向不断偏移，这种偏移是芳烃聚合程度和芳环稠合度增加引起的（金奎励等，1997）。与1600cm-1处C=C骨架振动峰相比，1500cm-1处代表稠环芳核C=C骨架振动的吸收峰虽不如前者发育，但亦表现出显著的峰强，该峰主体特点为分布范围狭窄，峰形尖锐，始终保持一定强度，主峰随成熟度变化摆动不甚明显。位于730～921cm-1范围内的聚合稠环周围的C-H面外变形振动及其取代值吸收峰在不同成熟阶段均较为明显，且有不断增加之趋势，这似乎是芳核不断增大造成的。其三，随成熟度增加，3200～3600cm-1范围内反映组分含水量变化的（-OH）羟基吸收峰衰减迅速，到近变质阶段基本消失。代表芳香族酸酐中羰基（C=O）的1700cm-1峰和代表脂肪酸酐中羰基的1745cm-1峰一直存在，但均较弱，总的规律是后者衰减快于前者。1000～1330cm-1区间内的（Ar-O-C,Ar-O-Ar,R-O-C,SO2-C-O-C,C-O-C等）醚、酯类吸收峰在各成熟阶段均有，且呈强度不断增大复又有所下降之趋势。这一规律的出现原因在于：低成熟阶段，镜状体有机大分子的支链发育，拥有类型众多的含氧官能团；随成熟度不断增加，一些易于脱落的不稳定支链官能团脱落，相对稳定的以氧桥为特征的醚、酯键类官能团继续存在，且相对强度得到加强，然而由于氧桥形式的官能团终非最为稳定的结构形式，因而进入近变质阶段不断减少并为芳香结构大分子取而代之。其四，除上述特征峰随成熟度增加作有规律变化以外，富氢参数
、
、
，富氧参数
，类型参数A因子等不断衰减，芳构化参数
不断增加，其余参数规律性不甚显著（表3-4）。不同参数随成熟度变化显示的镜状体有机结构变化与特征峰所显示的特征一致。
图3-1 镜状体反射式Micro-FT-IR光谱图
（a）受磨蚀镜状体（Ro=0.65%）；（b）镜状体（Ro=0.65%）；（c）镜状体（Ro=1.98%）；（d）镜状体（Ro=3.67%）
2.沥青组
工作区处于高—过成熟阶段的叠层石原沥青、动物型原沥青（介形类）和瘤状沥青等三类不同成因沥青的红外光谱分析发现，其均具有吸收峰单调、芳构化程度较高、缺乏脂族吸收峰的共同特征（图3-2）。但由于三种类型沥青成因不同，因而各有自己的特征峰位和峰强。代表CH、CH2、CH3伸缩振动的2800～3000cm-1区间峰未见；反映CH2、CH3变形振动的1460cm-1峰以动物型原沥青和瘤状沥青稍强，而叠层石原沥青表现较弱；表征CH3弯曲振动的1380cm-1峰在瘤状沥青中略强，两种原沥青则表现极弱，说明正构烷链上（CH2）n＞4骨架振动的720cm-1峰仅在动物型原沥青中有所显示，其余两类沥青中不曾发现。单就脂肪族官能团较弱这一点而言，说明进入高—过成熟阶段的各类沥青脂族支链都比较短。
图3-2 不同类型沥青体反射式Mincro-FT-IR光谱图
（a）藻类型叠层石原沥青（Ro=1.48%）;（b）动物型原沥青（Ro=1.52%）；（c）瘤状沥青（Ro＝2.01%）
三种类型比较，似乎藻类型叠层石原沥青支链最短，动物型原沥青与瘤状沥青在伯仲之间。代表芳烃（C=C）骨架振动的1600cm-1峰在三类沥青中较强，其中动物型原沥青表现最强；代表稠合芳核（C=C）骨架振动的1500cm-1峰在三类沥青中表现亦强劲，尤以瘤状沥青最为显著；体现芳烃面外振动的730～921cm-1范围峰极为明显，其中叠层石原沥青以750cm-1峰的极度发育为特色，动物型原沥青与瘤状沥青则体现出870cm-1其明显优势。显示组分含水量的3400cm-1羟基（OH）峰以叠层石原沥青较显著，其余两种类型沥青无此峰。代表酸酐中C=O伸缩振动的1680cm-1峰均有一定强度，而1690～1770cm-1范围内的C=O骨架振动峰较弱。1000～1340cm-1范围内反映醚、酯、醇类官能团伸缩振动的吸收峰在三类沥青中均有出现，但从相对强度看以叠层石原沥青最弱。上述分析表明三类沥青体中，似乎瘤状沥青与动物型原沥青特征比较接近，各种光谱参数也支持这种看法（表3-4），它从一个侧面反映了这二者在成因上可能有某种联系，而与叠层石原沥青差异较大。
傅立叶变换红外光谱仪的原理是什么
傅立叶变换红外光谱仪的原理是通过测量经过红外吸收的干涉图，并对其进行傅立叶积分变换来获得被测物质的红外波段的光谱图，从而可以对该物质的元素，组分和分子结构进行分析和确定。和传统的色散型光谱仪相比，傅立叶变换红外光谱仪可以获得较好的信噪比和分辨率。目前学校和研究所里使用的红外谱仪基本上都是傅立叶变换红外谱仪(FTIR).
傅里叶红外光谱仪的用处
一、酒制品检测分析
不同产地的葡萄酒具有不同的质量与风格，市场上葡萄酒以假乱真、以次充好现象颇多，寻找简单有效地鉴别葡萄酒产区的方法，有利于葡萄酒市场的健康发展。向伶俐等人采用近、中红外光谱的贝叶斯信息融合技术对葡萄酒原产地进行快速识别，建模集准确率为87.11 %，检验集准确率为90.87 %，提高判别的准确度，为葡萄酒原产地真伪识别提供了一种高效低成本的新方法。
此外，利用红外光谱对白酒年份与香型鉴别也有十分效。因不同香型白酒的成分有所差异，其红外光谱也不尽相同，可根据红外光谱差异鉴别不同年份的白酒。
二、蜂蜜检测分析
我国蜂蜜质量参差不齐，掺假现象也较为严重。孙燕等利用中红外图谱分析仪结合化学计量软件建立饶河黑蜂蜂蜜产地真假判别模型判别饶河本地的蜂蜜样品和其它地区蜂蜜样品，准确率达90.3 %，为蜂蜜真伪鉴别提供了一种有效的方法。
三、谷类检测分析
近年来，少数造假者频频在陈旧大米中涂抹掺加植物油、矿物油，增加其亮度和光泽，冒充优质新鲜大米销售，严重危害消费者身心健康。张耀武等利用红外光谱对涂有和掺有矿物油的大米进行定性鉴别。
将分离出含有矿物油的试样进行红外光谱测试，未出现 1745 cm-1脂 C=O 的伸缩振动吸收和1000~1300 cm-1伸缩振动吸收，证明该试样中含有直链烷烃的矿物油。文中指出该方法可用于对大米、饼干、瓜子和食用油中是否掺加工业矿物油的鉴定。粮食在高温高湿条件下极易发霉变质，不仅造成经济损失还严重威胁人畜健康。
刘凌平等利用傅里叶变换衰减全反射红外光谱技术结合化学计量学方法（ART-FTIR），对稻谷中7 种常见有害霉菌进行了快速鉴定，建立的线性判别分析和偏最小二乘判别分析模型对7种不同类别菌株的留一交互验证整体正确率分别达到 87.1 %和87.3 %，表明ART-FTIR 技术技术可用于谷物中霉菌不同属间的快速鉴别，尤其对不同菌属的霉菌具有良好的判别效果。
四、果蔬检测分析
果蔬中农药残留快速、高效的检测技术是当前食品安全控制关注的重大问题。朱春艳用傅里叶红外光谱技术对敌百虫和辛硫磷两种农药的红外光谱进行了测量和分析。
验证了FTIR/ATR技术快速检测蔬菜中有机磷农药残留的可行性，测定敌百虫的最低的检测限为0.2×10-6（体积分数），相关系数为0.9141，辛硫磷的最低检测限为0.02×10-6，相关系数为0.9036，为果蔬农药残留检测提供了一种方便、快捷、准确的方法。
扩展资料：
傅里叶变换红外光谱仪主要由红外光源、分束器、干涉仪、样品池、探测器、计算机数据处理系统、记录系统等组成。
（1）光源：傅里叶变换红外光谱仪为测定不同范围的光谱而设置有多个光源。通常用的是钨丝灯或碘钨 灯（近红外）、硅碳棒（中红外）、高压汞灯及氧化钍灯（远红外）。
（2）分束器：分束器是迈克尔逊干涉仪的关键元件。其作用是将入射光束分成反射和透射两部分，然后 再使之复合，如果可动镜使两束光造成一定的光程差，则复合光束即可造成相长或相消干涉。
对分束器的要求是：应在波数v处使入射光束透射和反射各半，此时被调制的光束振幅最大。根据使用 波段范围不同，在不同介质材料上加相应的表面涂层，即构成分束器。
（3）探测器：傅里叶变换红外光谱仪所用的探测器与色散型红外分光光度计所用的探测器无本质的区 别。常用的探测器有硫酸三甘钛（TGS）、铌酸钡锶、碲镉汞、锑化铟等。
（4）数据处理系统：傅里叶变换红外光谱仪数据处理系统的核心是计算机，功能是控制仪器的操作，收集 数据和处理数据。
参考资料：百度百科——傅里叶红外光谱仪
显微傅里叶变换红外光谱研究
煤的红外吸收光谱常见的有三大类吸收峰，第一类为饱和烃结构吸收峰，包括700～720cm-1、1380cm-1、1460cm-1、2850cm-1、2950cm-1等；第二类为芳烃结构吸收峰，包括：730～900cm-1、1000～1100cm-1、1545～1600cm-1、3030cm-1、3050cm-1等；第三类为含O、S、N等杂环化合物的吸收峰，包括1100～1300cm-1（1290cm-1、1250cm-1、1170cm-1）、1650～1750cm-1、3200～3600cm-1等。对煤来说，其脂肪族结构中多缺乏代表海相源岩特征的长链烷烃-（CH2）n-中的C-C骨架的变形振动吸收峰（700～720cm-1），较多出现的是甲基（CH3）（1380cm-1）、次甲基（CH2）（1460cm-1）的弯曲振动吸收峰和甲基、亚甲基的伸缩振动吸收峰（分别为2850cm-1和2950cm-1）；芳烃结构的吸收峰则都可能出现，但以1000～1200cm-1（代表芳环CH面内弯曲振动吸收）、1450cm-1、1600cm-1（代表芳烃中-C=C-基团的伸展振动吸收峰）和3030cm-1、3050cm-1（代表芳核上次亚甲基（CH）的面内伸缩振动吸收峰）比较常见。而含杂原子的吸收峰以3200～3600cm-1（代表酚、醇和羧酸中OH基团、水中的OH基及NH基团的伸缩振动）吸收峰常见，而且比较强。
根据现有研究成果和认识程度，红外吸收光谱在烃源岩研究中的应用见表7-2；研究区石炭—二叠纪煤中不同显微组分的类型参数特征归纳于表7-3。
表7-2 红外吸收光谱在烃源岩研究中的应用综合表
表7-3 研究区不同显微组分红外光谱参数
注：K—孔古4井；X—徐14井；D—大参1井；C—太原组；P—山西组；D—基质镜质体B。
一、角质体
角质体的化学成分是角质和蜡，其中角质是一种生物聚酯，为一种不溶饱和羟基酸聚酯，具有高聚合特征，是植物所产生的最稳定物质，其氢含量可达10%左右。尽管其生烃活化能较高，但其表层的可溶烃类和蜡质却能早期生烃。从角质体的红外吸收光谱图（图7-1）可以看出，其峰型比较简单，在波数1465cm-1、2846cm-1和2925cm-1处有明显而且较强的吸收峰，它们均是脂肪族结构的吸收峰，分别代表烷链结构上的CH3、CH2不对称变形振动（1465cm-1）；脂肪族CH2对称伸缩振动（2850cm-1）和脂肪族CH2不对称伸缩振动（2920cm-1）；而芳香族结构的吸收峰在谱图中都极其微弱，充分反映了角质体富氢贫氧的特征。在脂肪族结构中，以亚甲基的吸收峰最强，甲基和烷链结构上的CH3、CH2吸收峰也比较尖锐，这说明结构中含有一定的长链脂肪烃。根据峰面积求得的富氢指数ICH2高达64；其脂芳比高达21，按照脂肪族基团中的亚甲基和次甲基以生油为主（秦匡中，1995）的认识，充分说明角质体具有很好的生油能力。
据热模拟研究（金奎励等，1997），角质体中代表脂肪族基团的2950cm-1和2850cm-1吸收峰到260℃（Ro为0.72%）时就达到最大值，到360℃（Ro为1.22%）时仍然很强。从荧光性质变化与温度关系看，在260～290℃时，Q值变化最大，荧光光谱较乱，呈多峰状，到360℃时仍见有极弱的暗褐色荧光。这说明角质体在热演化过程中具有液态窗范围宽的特点。
图7-1 孔古4井山西组煤中角质体FT.IR谱图
二、树脂体
树脂体的主要生源母质是树脂和蜡，树脂主要化学成分是倍半萜、二萜和三萜酸类等树脂酸。树脂酸分子量小，分子结构简单，易于早期生烃（Snowdon,1991），而蜡的主要成分是更加富氢的长直链醇类和脂肪酸类合成的脂类，也是早期生烃的母质之一。因此，树脂体生烃比其他壳质组分都早。从谱图（图7-2）上可以看出，它与角质体的峰型、峰位及强度都具有很好的相似性，即主要由脂肪族结构的1460cm-1、2850cm-1和2920cm-1强吸收峰组成，代表芳核结构的吸收峰除了在代表芳烃中CH面外变形振动（810cm-1）有所显示外，其他峰位都很弱；这从总体上反映了树脂体富氢的特征。但和角质体相比，在代表脂肪族CH2不对称伸缩振动（2920cm-1）及烷链结构上的CH3、CH2不对称变形振动吸收峰（1460cm-1）中有明显的肩峰显示，这说明在脂肪族CH2不对称伸缩振动（2920cm-1）的同时，伴随有脂肪族和脂环核CH伸缩振动（2900cm-1）和脂肪族CH3不对称伸缩振动（2950cm-1），根据对不同有机组分成烃动力学的研究，角质体具有单一的活化能。而树脂体则有一定的分布范围，表示结构上比角质体复杂一些。从参数类型看，各项参数指标值和角质体相比都明显偏低，尤其是富氢指数中的
（2950cm-1/1600cm-1，反映富含次甲基CH2的程度）变得很低。这种现象并不说明树脂体的富氢程度比角质体低，而是由于树脂体具有早期生烃特点造成的。即倾向于以生油为主的亚甲基、次甲基随着树脂体早期生油（实验样品Ro已达0.73%）已大大减少。但即使已进入正常的生油高峰期，树脂体仍然具有丰富的脂链结构，这些都说明树脂体的生油潜力比角质体更大。据热模拟研究，树脂体在镜质组反射率Ro为0.5%时就有渗出沥青体出现，其荧光可持续到290℃（Ro为0.87%），其CH2、CH3伸缩振动吸收峰的最大变化幅度是在230℃（Ro小于0.65%）以前，这些特征都说明树脂体在热演化过程中生烃比角质体早。
图7-2 徐14井太原组煤中树脂体FT.IR谱图
三、孢子体
孢子体主要由性质很稳定的孢粉素组成，它具有羟基、烯属双键和芳香结构特征（Given,1984），其化学组成也含有较多的脂肪族结构，属于富氢显微组分。但由于聚合程度高，其生烃活化能也相对较高，生烃较晚。研究样品中的孢子体以小孢子体为主，偶见的大孢子体在荧光下呈褐色—深褐色，说明已大量失去氢并出现芳构化。但小孢子体个体微小（一般＜5μm），受测量微区（测量范围4μm）的限制，测试出的光谱图明显受光通量不足、信噪比低及周围其他组分信息的影响而复杂化。从谱图可以看出（图7-3），总体表现出代表芳烃中芳核的C=C骨架振动吸收峰（1545～1645cm-1）和对称弯曲振动（1350～1420cm-1）的吸收峰突出为特征，且前者峰型尖锐，峰强度较大；后者峰型较宽，强度较低。代表脂肪族结构的吸收峰仅在2900em-1有较弱的显示。虽然谱图因干扰太大而失真，但总的趋势可以看出，孢子体富氢程度远不如角质体和树脂体，相同热演化阶段其芳构化程度比角质体和树脂体高的多。从参数看，其各项指标（
、
）都比角质体和树脂体低，脂芳比为2.02，这说明作为煤中富氢组分，其生烃性能不如角质体和树脂体。孢子体的化学聚合程度较高，生烃活化能分布范围大，反映其化学组成比较复杂。据热模拟研究（金奎励等1997），孢子体在＜290℃（Ro为0.87%）时，脂族基团不断得到加强，＞320℃（Ro为1.04%），脂族基团吸收峰强度变小。290～320℃为最大生烃范围。
图7-3 孔古4井太原组煤中孢子体红外吸收光谱图
四、基质镜质体
分别选择孔古4井、大参1、徐14井的太原组和山西组煤中基质镜质体进行对比研究。从光谱图可以看出（图7-4），基质镜质体的红外吸收光谱图中脂肪族结构吸收峰、芳香族结构吸收峰、杂原子结构的吸收峰都有显示。在脂肪族结构中，代表脂肪族CH2不对称伸缩振动（2920cm-1）和CH2对称伸缩振动的吸收峰普遍发育且二峰相联，表明基质镜质体中氢有一定的含量，而且以利于生油的亚甲基和次甲基较发育为特征，具有一定的生烃潜力，从而论证了基质镜质体在本区煤成烃中的意义。芳香族结构中，代表C-O-C伸缩振动（1000～1100cm-1）的吸收峰尖锐、最强且有肩峰，其次是芳烃中芳核的C=C骨架振动吸收峰（1600cm-1）和烷链结构上的CH3、CH2不对称变形振动吸收峰（1460cm-1，区间值为1421～1480cm-1），而1460cm-1吸收峰的出现说明样品中含有一定量的脂族长链结构，这些脂族长链结构的出现证实了基质镜质体中超微类脂体的存在。在杂原子基因中，以含氧原子的3420cm-1吸收峰最明显，但峰型较宽，包容了从3200～3600cm-1的整个区间，因此，它实际上代表了含氧、含硫等杂原子的酚、醇、羧酸和水的（OH）伸缩振动，说明其中杂原子基团类型多而且以含氧杂原子基团为主的特征。
从孔古4井太原组和山西组煤中基质镜质体的红外吸收光谱看，除了峰型宽窄和高低稍有差异外，峰位分布基本相同，但富氢参数和富链参数都表现出太原组煤优于山西组煤的特征。大参1井太原组和山西组基质镜质体的红外吸收光谱在峰位方面没有大的变化，但在峰型和峰强度方面都有明显的差异，尤其是代表脂肪族结构的CH3不对称伸缩振动（2920cm-1）和CH2对称伸缩振动（2850cm-1）的吸收峰，太原组煤的基质镜质体明显比山西组强的多，这充分说明太原组煤的基质镜质体比山西组煤的基质镜质体富氢。从各项参数指标看，脂芳比（1460/1600cm-1），
（2920/1600cm-1）都以孔古4井太原组煤中基质镜质体较好，而徐14井太原组基质镜质体和大参1井山西组煤中基质镜质体相对偏低；从时代看，太原组比山西组煤中基质镜质体的各项参数指标都相对偏高。
图7-4 基质镜质体的Micm-FT-IR谱图
（四）傅立叶变换红外光谱
1.基本原理
红外光谱又称为分子振动转动光谱，是一种分子吸收光谱。当一束具有连续波长的红外光通过物质时，物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振（转）动能级跃迁到能量较高的振（转）动能级。因此，物质分子吸收红外辐射发生振动和转动能级跃迁的波长处就出现红外吸收峰。采用专用仪器记录下透过物质的系列红外光，就是该物质的红外光谱。红外光谱法实质是一种根据物质分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的分析方法。
傅立叶变换红外光谱法（Fourier transform infrared spectroscopy，简写FTIS）是利用干涉图与红外光谱图之间的对应关系，通过测量干涉图和对干涉图进行傅立叶积分变换的方法来测定和研究红外光谱图的一种方法。
2.样品要求
（1）样品可以是加工成200目的粉末，也可用不加盖片的薄片或光片。
（2）用于以矿物结构、结晶度研究为目的样品最好采用挑选过的单矿物，以尽量减少其他矿物的影响。
3.地质应用
（1）矿物鉴定：利用红外光谱鉴定矿物是红外光谱在地学领域的基本应用。国际矿物及新矿物命名委员会规定红外光谱数据是矿物鉴定的基本数据。矿物红外光谱反映了矿物化学成分、结构特征等信息。从矿物光谱的谱带位置、形状、强度等特征，能判断矿物的类型或是哪一种矿物。如有相应的矿物谱库，则可通过光谱检索来确定矿物。也可参考公开出版的矿物红外光谱图集进行矿物鉴定。
（2）矿物类质同象及同质异象研究：类质同象是指矿物晶体结构中某种质点被其他类似的质点所代替，使晶格常数、物理化学性质发生变化，而结构型式并不改变。矿物类质同象出现一系列结构相同但成分规律变化的系列矿物，反映在红外光谱图中与之相关的吸收谱带发生规律性的位移。
同质异象是指矿物的多形现象，可作为地质作用的温度计和压力计，反映矿物形成环境的差异。成分相同但结构不同，反映在红外光谱上则有很大的差别。
（3）矿物中的水组分研究：红外光谱是研究矿物中水组分的有效手段。矿物中的水主要以分子水H2O、羟基，以及少见的H3O+形式存在，通过3000cm-1以上谱带的信息可以判断矿物结构中水的存在形式。
（4）矿物结构研究：红外光谱主要可用于矿物晶体结构中的有（无）序现象研究，对于探讨矿物形成条件具有重要意义。
（5）矿物结晶程度研究：随着矿物结晶度的降低，晶体内部结构排列变得不规则，对称性降低，反映在红外光谱上的特点是基团振动频率不再是几个固定的值，谱图上的吸收带加宽，谱带数量减少，由此可以判断矿物的结晶度。目前红外光谱法已经被用于石英、磷灰石、高岭石、三水铝石、锆石等矿物的结晶度研究；在研究陨石冲击事件的关键地质科技问题中，有研究者也采用了红外光谱法，利用黑云母和石英的结晶度变化过程表征冲击压力作用的变化。
（6）矿物中包裹体研究：研究矿物中的包裹体有助于了解矿物的形成环境和演化过程。利用红外显微镜附件对单个包裹体进行红外光谱法测试是研究单个包裹体的有效手段之一。另外在石油地质中红外光谱法也被用于有机包裹体研究。通过测得的有机包裹体红外光谱图计算有机质的烷基链碳原子数和正烷烃直链碳原子数，从而能划分油气成藏期和确定油气包裹体的成熟度。
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