拉曼光谱是地球科学领域一种重要的技术，其常常被用于原位定量实验中，以探究高温高压下热液流体的成分。目前常用于进行原位拉曼光谱定量实验的仪器之一是熔融毛细硅管（FSCC），将FSCC与Linkam冷热台联用可以在常温至600 °C和常压至150 MPa的温压范围内开展拉曼光谱定量实验。限制FSCC在更高压力下开展实验的因素主要包括：（1）薄壁FSCC（内外径分别为100 μm和300 μm）承压能力弱；（2）Linkam冷热台样品仓直径仅为1.5 cm，由于焊封FSCC时需要在两端各留0.2 cm的空隙以防止溶液蒸发，较短的样品仓直径限制了FSCC的充填度（即体系密度），从而导致FSCC在高温下不能达到较高压力。基于以上问题，我们开发了一种可以加热7 cm长FSCC的热台，并配以厚壁的FSCC（内外径分别为25 μm和375 μm），将FSCC实验的压力上限由150 MPa提升至650 MPa，从而可以在更大的压力范围内开展基于FSCC的拉曼光谱定量实验。
在硫酸盐溶液中存在一对化学平衡，即由H⁺与SO₄²⁻缔合成为HSO₄⁻或由HSO₄⁻解离生成H⁺与SO₄²⁻，而温度和压力对硫酸盐溶液酸碱度的影响正是通过影响上述缔合或解离作用实现的，因此，为了研究高温高压下硫酸盐溶液的酸碱度，需要探究高温高压下HSO₄⁻的解离行为（亦即H⁺与SO₄²⁻的缔合行为）。我们使用上述改进后的原位拉曼光谱定量实验方法，对硫酸盐溶液中HSO₄⁻的解离行为进行了探究。实验结果表明，升高温度会促进H⁺与SO₄²⁻缔合为HSO₄⁻，而增大压力则会促进HSO₄⁻解离为H⁺与SO₄²⁻。然而，使用现有的SO₄²⁻与HSO₄⁻的热力学参数开展的热力学模拟结果则显示，压力对于HSO₄⁻的解离行为并无影响，表明现有的热力学参数并不准确，无法准确模拟高温高压下硫酸盐溶液的酸碱度。
俯冲带中由俯冲板片脱水形成的流体是典型的高压流体。基于上述实验结果，HSO₄⁻在俯冲带流体中应表现为强酸而非之前所认为的弱酸，即HSO₄⁻应更多地解离为H⁺与SO₄²⁻。H⁺浓度的提升会导致俯冲带流体pH降低，从而影响流体与围岩之间的反应，进而影响各种成矿元素在热液流体中的浓度。而对于海底热液等低压体系而言， H⁺与SO₄²⁻应更多地缔合为HSO₄⁻，导致海底热液系统pH升高。与此同时，HSO₄⁻解离和缔合也会影响热液流体中SO₄²⁻的浓度，而SO₄²⁻作为迁移稀土元素的重要配体，其浓度则可以影响热液流体对稀土元素的运移能力，从而影响磷块岩形成过程中稀土元素的富集行为。
 

高温高压,硫酸盐,解离行为,原位定量实验