以热液、冷泉为代表的深海极端环境广泛存在着流体与热液硫化物、自生碳酸盐岩、基岩等岩石的相互作用，不仅记录了系统内流体的活动历史，同时也为化能合成生物群落提供了物质和能量来源。由于深海极端环境的流体组分复杂、易受温度和压强影响，过去主要通过岩石样品的地化分析反演流体的活动历史，很难实现流体-岩石相互作用的原位探测。流体-岩石相互反应的本质是流体和矿物界面的相互作用，而关于流体-矿物界面相互作用的原位探测很少有报道。激光拉曼光谱技术具有分析简单、无损、无需样品处理、原位探测等优点，可以用于开展流体-岩石相互作用原位探测的研究。为实现激光拉曼光谱技术在流体-岩石相互作用的原位探测，作者主要做了以下工作：
（1）在实验室开展流体-岩石相互作用实验需要相应的深海环境模拟装置。因此，作者研制了可与共聚焦显微激光拉曼光谱探测系统联用的显微可视化低温/高温高压反应舱，温度和压强覆盖了深海热液、冷泉环境，为开展深海极端环境流体与岩石相互作用的原位探测提供了设备保障。
（2）为了定量研究流体-岩石相互作用过程，本研究基于激光拉曼光谱技术对流体-岩石相互作用中的关键组分建立了一系列定量分析模型。本文通过研制的深海极端环境模拟系统分别建立了热液HSO4-_SO42-流体中HSO4-和SO42-拉曼定量分析模型、SO42-的主峰频移与温度的定量关系式以及H2O的O-H伸缩振动模式所对应的拉曼峰频移与盐度的定量模型。基于一张拉曼光谱可获取流体中多种组分的含量和参数，从而可实现深海极端环境流体的原位探测以及原位监测流体与岩石相互作用过程的流体组分的变化。
（3）激光拉曼光谱技术能反映矿物的组分和结构，但是激光也会造成矿物热氧化蚀变。为了探索激光热效应在流体-岩石相互作用中对矿物组成和结构是否造成的影响，本研究基于研制的显微可视化反应舱在流体-矿物界面处开展激光拉曼光谱技术的原位观测，分析流体在矿物热氧化过程中的作用。作者通过控制激光功率改变激光光斑所在区域的热量，对深海极端环境代表性的含硫矿物和文石进行热氧化过程的研究。根据前线轨道理论，黄铜矿更容易发生热氧化，并最终氧化为赤铁矿。与过去的研究相比，黄铁矿热氧化时先转化为白铁矿，最终氧化为赤铁矿，细化了黄铁矿的热氧化过程。铜蓝则热氧化为辉铜矿。重晶石很难热氧化生成新物质，但是晶体的无序度会增加。文石由于透明度高，不易吸收激光产生的热量，而不会发生热氧化。流体的加入可以抑制硫化物的热氧化蚀变，这可能与水的高散热能力或者流体-矿物界面处的吸附反应有关，对研究流体-矿物界面处的反应具有启示意义。
（4）激光拉曼光谱技术针对流体各组分已经建立了一系列定量分析模型，并对矿物组分和结构进行了分析。本研究以橄榄石和水作为初始反应物，对本文建立的流体-岩石相互作用的拉曼分析技术体系进行了实验室内的综合应用。蛇纹石化反应作为一种典型的水岩反应，在深海超基性岩热液系统和泥火山区域广泛存在，为深海化能合成生态系统提供了重要的物质和能量来源。蛇纹石化反应的初步原位监测结果表明随着反应的进行，在流体-岩石界面处出现了橄榄石的拉曼峰宽化的现象，表明橄榄石的结构遭到破坏，这可能是由于橄榄石矿物晶体声子间相互作用增强，为深入研究蛇纹石化过程中橄榄石-流体界面处橄榄石的结构变化和流体的相互作用提供了线索。
（5）在实验室内模拟系统综合应用的基础上，本文最终将建立的流体-岩石相互作用的拉曼分析方法进行了深海原位应用：在南海北部台西南盆地活跃冷泉区域Site F首次开展了大规模的流体与自生碳酸盐岩相互作用的原位探测。本研究发现随着生物群落密度的降低，文石晶体结构逐渐破坏以及含量降低。Site F不同位置流体的原位定量分析结果表明繁茂生物群落内部发生的甲烷厌氧氧化反应和甲烷氧化反应等生物地球化学反应会形成低盐度和低硫酸根的流体。由于盐效应，这些内部流体会抑制自生碳酸盐岩的侵蚀，反之裸露的自生碳酸盐岩更容易受到高盐度、高硫酸根海水的侵蚀风化，这为研究自生碳酸盐岩的演化提供了新的认识。最后结合大量的原位拉曼光谱和实验室XRD、SEM分析结果，作者建立了Site F区域生物地貌、矿物结构和含量、流体的分布模式图，为生态系统的研究和流体-岩石相互作用的原位探测提供了参考。