地球化学调查是确定海底天然气水合物存在与否、成分与结构、赋存状态和具体环境等信息的最有效手段,水合物赋存域沉积物孔隙水分析是其重要组成部分。传统沉积物孔隙水研究方法保真度低,调查结果存在巨大的探测误差和复杂的不确定性。拉曼光谱技术作为一种非侵入、非破坏、无试剂消耗的测试技术,可在极端环境下进行固体、液体、气体分子原位识别,并逐步向定量和定性分析同步进行发展。深海原位激光拉曼光谱技术虽尚处于探索和起步阶段,却为天然气水合物及其赋存域海洋沉积物孔隙水的研究提供了全新的思路和技术参考,使得获取高保真、高精度的孔隙水地化信息成为可能。基于此,本文对水合物赋存域沉积物孔隙水地化参数的激光拉曼光谱定量分析展开可行性实验研究。通过定量研究发现,液态水O-H伸缩振动谱带是多种振动模式的集成光谱,其形态和强度易受温度、盐分影响而变化,其低波数频带变化是由液态水氢键的缔合与破坏所致。温度对氢键的影响规律为:低温有助于氢键的缔合,而温度升高则会削弱氢键的作用并破坏水的结构。采用频移参数描述液态水伸缩振动拉曼峰的形变强度,讨论了频移参数与盐度之间的关系。实验分析结果表明,盐度越大,频移参数越大,伸缩振动峰形变越大。海水中常见离子对液态水OH伸缩振动谱带影响能力排序如下:SO42->CO32-;I->Br->Cl->HCO3->F-;Sr2+>Ca2+>Mg2+;K+>Na+。而液态水弯曲振动频带对温度、压强和盐分条件的变化均不敏感,故本研究选择液态水在1635cm-1附近的OH弯曲振动谱带(1300-2000cm-1)作为定量分析的内标峰。基于内标定法的SO42-拉曼光谱定量分析的可行性实验研究显示,该技术可用于SO42-的定量探测并具有良好的精度。对采集自台湾西南冷泉活动区的孔隙水进行SO42-浓度激光拉曼定量分析与离子色谱分析,发现两种方法得到的结果存在一定程度的误差。结合前人研究认为误差是由拉曼光谱中强烈的荧光背景影响所致,且荧光背景随孔隙水采集、暴露的时间增加而增强。使用“深海沉积物中水合物地球化学参数原位探测模拟系统”对CH4溶液的原位激光拉曼定量分析同样具有良好的精度,因此将激光拉曼光谱技术应用于深海沉积物孔隙水甲烷浓度原位分析是可行的。使用该系统并以高纯度石英砂模拟沉积物,对CH4在沉积物中溶解运移速率进行了半定量分析,为使用该系统开展进一步天然气水合物研究奠定了基础。探索了一种样品碱化辅助的孔隙水溶解无机碳拉曼定量分析方法,以溶解无机碳中拉曼活性最低、占比例最大的HCO3-为研究对象进行了可行性实验研究与分析。通过碱化处理将HCO3-转化为拉曼散射活性更强的CO32-,有效降低了拉曼光谱系统对HCO3-的检出限。实验结果显示,该方法对与孔隙水相当的低浓度HCO3-溶液的定量分析具有良好的精度(相对误差<6.5%)。孔隙水硫化物在拉曼光谱曲线上表现为位于2550~2620cm-1的明显拉曼重叠峰,包括H2S的H-S伸缩峰(2592cm-1)和HS-的H-S伸缩峰(2572cm-1)。对基于内标定法的H2S与HS-拉曼光谱定量分析进行了可行性研究,证实该技术可行且精度良好。H2S与HS-作为一组共轭酸碱对,其浓度比和p H值呈函数关系。通过配制不同p H值的含硫化物溶液并进行拉曼光谱分析发现,这一关系在拉曼光谱上表现为特征拉曼重叠峰形态和H2S、HS-分峰强度的规律性变化,即硫化物拉曼光谱参数与溶液p H值之间存在一定的耦合关系。基于谱峰分解和相关分析,提出了基于激光拉曼光谱技术的含硫化物孔隙水p H原位测定方法,可测定硫化物拉曼重叠峰可分辨情况下的孔隙水p H,在本研究中为6.11~8.32,涵盖了已知的绝大多数孔隙水p H值范围。