通过共焦激光扫描显微镜（CLSM）对古代沉积有机质进行荧光光谱分析

通过共焦激光扫描显微镜 (CLSM) 的荧光光谱用于分析古代沉积有机质，包括泥盆纪页岩中的塔斯马尼亚微化石和Gloecapsomorpha prisca (G.prisca）来自北美盆地的奥陶纪库克岩。我们检查了荧光发射作为激发激光波长、样品方向以及相对于单个有机实体内和跨层状有机物质的横断面的位置的函数。使用不同激光线对塔斯马尼亚岛相同视场进行光谱扫描的结果显示，随着激发波长的延长，发射最大值逐渐红移。

该结果表明稳态 Tasmanites 荧光发射是来自多个荧光团功能的发射的重叠组合。斯托克斯位移随着激发波长的增加而减小，进一步表明存在具有不同 S1 → S0 跃迁能量的多种荧光团功能。这一观察结果还表明，在较长的激发波长下，与较短的激发波长相比，通过碰撞转移耗散的吸收光能较少，并且可能表明优先吸收的极性函数较少。证实了早期的结果，从单个塔斯马尼亚石的高荧光强度区域（折叠顶点）观察到的发射光谱相对于同一微化石中其他位置的发射发生蓝移。认为高强度发射来自偏振激发与荧光团吸收和发射跃迁矩的光选择性对准。

在高强度发射区域中观察到的蓝移可能是由于极性物质的相对缺失或重新排列所致，例如桥接醚或酯官能团，尽管 O 丰度的变化无法通过初步的飞行时间二次离子质谱法确认（TOF-SIMS）分析。固结沉积物中出现的塔斯马尼亚岩从原来的球形形态变平，在光学显微镜下，这种埋藏变形通常导致平行消光（受应变影响）和正伸长。当从平行于层理的长轴测量单个塔斯马尼亚石时，变形还会引起荧光各向异性，观察到发射波长的变化，而这种效应在层理法线视图中不存在。

从富含 G. prisca 的源层到相邻储层的横断面显示出荧光强度和光谱红移的降低（半峰全宽随着半峰宽红色部分的增加而增加）。这些结果可能表明源头到储层过渡带的荧光猝灭增加，这与石油排出和运移后芳香度的增加一致。这些观察结果得到了在类似微尺度横断面上测量的不断增加的反射率值的支持。

图 1. A. 共焦激光扫描显微镜 (CLSM) 图像显示垂直于层理平面观察的薄片样品 OH-3 1090–1090.3' 中的塔斯马尼亚石。使用 405 nm 二极管激光器进行激发，并在 495 nm 处观察发射（这些条件与本文其他图中的 CLSM 图像相同）。 B.A 中显示了 4 个感兴趣区域 (ROI) 的平均荧光发射最大值与激发波长的函数关系。 C. 平均斯托克斯位移是 A 中所示 4 个 ROI 的激发波长的函数【1】。

在图 1A 中，我们展示了来自俄亥俄州泥盆纪页岩样品 OH 的海洋藻类塔斯马尼亚石的 CLSM 图像示例（使用红色查找表，其中荧光发射以深色到暖色显示，没有荧光以绿色显示）。

图 1A 中的塔斯马尼亚石几乎垂直于层理平面，使用 405 nm 激发并显示 495 nm 发射。使用二极管（405 nm）和氩离子激光（458、476、488 和 514 nm）激发分别收集来自该场的光谱发射，无需移动样品。在数据收集过程中，没有观察到由光改变引起的荧光强度的视觉增加/减少。图 1A 中所示的发射光谱是从使用不同激发波长生成的每个栅格数据集中提取的并进行平均，以便来自 4 个 ROI 的塔斯马尼亚的平均发射光谱与每个激发波长相关联。

结果显示激发波长和最大发射波长（λmax，图1B）之间呈线性关系，相关系数r2为0.87。也就是说，平均 λmax 随着激发波长的增加而逐渐红移。在 Tasmanites 中，单个 ROI 内可能存在多个荧光团，每个荧光团具有不同的 S1 → S0 转换。换句话说，根据原位化学数据推断，塔斯马尼亚内选定的 ROI 中存在荧光共轭键结构的混合物，包括烯烃和芳香族官能团。

【1】Paul C. Hackley, Aaron M. Jubb, Robert C. Burruss, Amy E. Beaven,Fluorescence spectroscopy of ancient sedimentary organic matter via confocal laser scanning microscopy (CLSM),International Journal of Coal Geology,Volume 223,2020,103445,ISSN 0166-5162,

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