Abstract We use a mathematical approach to decompose the Raman water band at 3000 cm−1 to 3750 cm−1 into two partial Raman spectra corresponding to the individual Raman activity of the two water species, i.e., molecular water (H2Om) and OH-groups, present in hydrous rhyolitic glasses. The approach is based on a least-squares optimization algorithm and the assumption that the water band can be expressed as a linear combination of two partial Raman spectra. Our model makes no assumptions regarding the shape of the partial Raman spectra. The model input consists of about 700 Raman spectra from hydrous haplogranitic (HPG8) compositions with total water contents from 0.6 to 3.1 wt% and with known water species distributions. Water speciation and concentrations were derived from the equilibrium constant of the speciation reaction (determined by infrared spectroscopy). This speciation was used to calibrate the Raman spectra. The resulting data show that partial Raman spectra have strong spectral overlap, particularly in the high-frequency region of the water band, but both shape and position of the maxima vary. The stretching vibrations of OH yield a very broad and highly asymmetric band, whereas the main vibrational response of H2Om yields a narrower, near-symmetric band in the high-frequency region and a small subordinate band in the low-frequency part. We demonstrate that partial Raman spectra can be used to determine water species concentrations in hydrous glasses.

中文翻译：

---

用部分拉曼光谱测定含水单花岗岩玻璃中的水形态

摘要 我们使用数学方法将 3000 cm−1 至 3750 cm−1 的拉曼水谱带分解为两个部分拉曼光谱，对应于两种水物种的单独拉曼活性，即分子水 (H2Om) 和 OH 基团，存在于水合流纹质玻璃中。该方法基于最小二乘优化算法和水带可以表示为两个部分拉曼光谱的线性组合的假设。我们的模型对部分拉曼光谱的形状不做任何假设。模型输入包含大约 700 个来自含水单长花岗岩 (HPG8) 组合物的拉曼光谱，总水含量为 0.6 至 3.1 wt%，并且具有已知的水种类分布。水的形态和浓度源自形态反应的平衡常数（由红外光谱测定）。这种形态用于校准拉曼光谱。结果数据表明，部分拉曼光谱具有很强的光谱重叠，特别是在水带的高频区域，但最大值的形状和位置都不同。OH 的伸缩振动产生了一个非常宽且高度不对称的频带，而 H2Om 的主要振动响应在高频区域产生了一个更窄、近对称的频带，在低频部分产生了一个小的从属频带。我们证明部分拉曼光谱可用于确定含水玻璃中的水物质浓度。结果数据表明，部分拉曼光谱具有很强的光谱重叠，特别是在水带的高频区域，但最大值的形状和位置都不同。OH 的伸缩振动产生了一个非常宽且高度不对称的频带，而 H2Om 的主要振动响应在高频区域产生了一个更窄、近对称的频带，在低频部分产生了一个小的从属频带。我们证明部分拉曼光谱可用于确定含水玻璃中的水物质浓度。结果数据表明，部分拉曼光谱具有很强的光谱重叠，特别是在水带的高频区域，但最大值的形状和位置都不同。OH 的伸缩振动产生了一个非常宽且高度不对称的频带，而 H2Om 的主要振动响应在高频区域产生了一个更窄、近对称的频带，在低频部分产生了一个小的从属频带。我们证明部分拉曼光谱可用于确定含水玻璃中的水物质浓度。高频区域的近对称频带和低频部分的小从属频带。我们证明部分拉曼光谱可用于确定含水玻璃中的水物质浓度。高频区域的近对称频带和低频部分的小从属频带。我们证明部分拉曼光谱可用于确定含水玻璃中的水物质浓度。