流 体 包 裹 体1.ppt

流体包裹体FluidInclusion Vco2 Lco2 LH2O V L 第一章绪论 一 为什么要开这门课 二 简史 一 为什么要开这门课 毛泽东主席曾说过 唯物辩证法认为外因是变化的条件 内因是变化的根据 外因通过内因而起作用 鸡蛋因得适当的温度而变化为鸡子 但温度不能使石头变为鸡子 因为二者的根据是不同的 事物发展的根本原因 不是在事物的外部而是在事物的内部 在于事物内部的矛盾性 任何事物内部都有矛盾性 因此引起了事物的运动和发展 事物内部的这种矛盾性是事物发展的根本原因 一事物和他事物的互相联系和互相影响则是事物发展的第二位的原因 一个矿床的形成 归纳起来主要有两大方面的控制条件 地质条件 地层 构造 岩浆岩 成矿元素的丰度等等 和物理化学条件 温度 压力 pH Eh 逸度 元素的活度等等 以及两者间的配合 我们的任务 就是通过我们的工作 找出成矿的规律性 根本原因的外部表现的集合 用此规律性 接合具体主要控制因素来指导我们的找矿 评价工作 现在地质工作 早已由原来的定性描述发展到现在的定量描述 如数学地质 那么 怎样来取得定量的物理化学参数 矿液运移的方向 矿液的成分结构 矿液的来源 矿质的来源 矿液的演化过程 矿质的沉淀机制 矿质的富积过程 等等 都可以通过对流体包裹体研究来得到这些方面的信息 从而能使我们更客观地总结出成矿规律 来指导我们的找矿 确定富矿地段 做出远景的评价 等等 成矿规律的总结 往往总是成矿的外部因素控制规律总结 而未能很好考虑成矿内部因素 成矿的根本因素 任何事物的发生 发展 都是外因通过内因而起作用 两者相互有机的 紧密的配合的结果 成矿也是一样 现在我们就是要从这种内部因素入手 二 发展简史 1 世界 第一篇有关流体包裹体的参考文献RobertBoyle s1672第一个明确描述流体包裹体的是中亚学者AbuReykaal Biruni Lemmlein 1950 第一个提出均一法基本原理的是英国地质学家Sorby 1858 他在观察 研究薄片时发现 岩石的矿物中有许多 小气泡 有时在常温条件下可以看见它在跳动 通过详细研究 提出了流体包裹体均一法测温的基本原理 由于当时条件所限 未能应用于实践 第一个开始将流体包裹体应用于研究工作中的是加拿大的地质学家 Scort和Smith 多伦多大学 1948 他们在Sorby的研究和所提出的均一法测温基本原理的基础上 发现了流体包裹体爆裂发测温的基本原理 并研制出了流体包裹体爆裂测温仪 用于实践 2 我国 50年代 我国开始有人接触流体包裹体 中科院地化所的李兆麟先生等 60年代 在地科院系统开始有人在从事流体包裹体的研究 现在几乎所有发表的矿床研究的文章中都有流体包裹体方面的研究资料 1998年左右 石油部规定所有研究和生产报告必须要有流体包裹体的资料 可见 流体包裹体的研究还非常年轻 取得很大的进展 但还存在很多问题 有待你们今后去完善和发展 目前 流体包裹体能做的项目有 均一温度 爆裂温度 群体 淬火温度 流体盐度 气相成分分析 群体 液相成分分析 群体 H O和C同位素 群体 K Ar Rb Sr Sm Nd等等 单个包裹体的成分分析 子矿物的成分 电子探针 激光拉曼光谱 有机成分的定性 定量分析 气相和液相成分分析 激光消熔 质谱 激光拉曼光谱 第二章流体包裹体 Fluidinclusion 一 概念 conception 是在矿物形成过程中 由于各种因素的影响 使正在生长 或长成后 的矿物产生各种缺陷 介质在矿物继续生长过程中被圈闭于这些缺陷中而保留 保存下来 这些独立的封闭体系就是流体包裹体 形成空间 formingspace 在矿物之中 我们把含有流体包裹体的矿物称为 主矿物 hostedmineral 主矿物并非指矿物含量的多少 有一个笑话 形成时间 formingtime 形成于矿物的形成过程中 还可细分 对于它的研究就能知道主矿物形成的物理化学条件 形成位置 forminglocation 形成于主矿物的各种缺陷中 晶格缺陷 晶格错位 构造错位 构造缺陷等等 没有缺陷的矿物是不存在的 包括陨石 月岩 受 温度 压力 浓度 补给条件等等因素影响 矿物生长最易得到质点的顺序 顶 棱 面 流体包裹体最易形成的顺序是 面 棱 顶 面状分布 带状分布等等 被捕获的物质 trappingsubstance 形成此矿物的介质 即此矿物形成的母液 矿物就是从此介质中沉淀出来 封闭体系 sealoffsystem 矿物生长 产生缺陷 捕获介质 圈闭 封闭体系 与外界基本上没有物质的交换 可以有能量的交换 所以 通过对流体包裹体的研究 我们就可以知道主矿物形成的条件 二 流体包裹体的特性 charactersoffluidinclusion 1 唯一性 可以说它是我们目前所能见到的成岩成矿最好的 唯一的样品 其它方法途径都是间接的 局限性的 2 代表性 是原始的成岩成矿母流体的样品 又处于封闭状态 所以代表性极好 用其他方法 矿物的转变 矿物的蚀变都会改变你测结果的准确性 而流体包裹体 只要主矿物没有彻底被蚀变 就可以用 3 普遍性 地壳中没有缺陷的矿物是不存在的 在月岩 陨石 人工合成的晶体中也是如此 所以说流体包裹体是普遍存在的 4 微观性 一般情况下 流体包裹体很小 我们现在能看清的只能是5 10微米 m 的包裹体 由于设备条件所限 再小就看不清其中的相态 三 所能提供的主要信息 1 成岩成矿温度 diageneticandore formingtemperatures F I地质温度计 geologicthermometerofF I 2 成岩成矿压力 深度 diageneticandore formingpressure depth 3 成岩成矿流体的盐度 w NaCl salinitysaltness 和密度 density 三 所能提供的主要信息 4 成岩成矿流体的成分 componentsofdiageneticandore formingfluid 5 成岩成矿流体的pH和Eh pHandEhofdiageneticandore formingfluid 6 成岩成矿流体的同位素 isotope 三 流体包裹体的分类及地质意义 classificationandgeologicmeamingoffluidinclusion 一 捕获 trapping 物相状态 state 分类 classification 分类依据 捕获流体的相态 单相还是多相 分成正常包裹体和异常包裹体两类 1 异常包裹体 non normalinclusion 在形成过程中捕获的是多相流体的包裹体 2 正常包裹体 normalinclusion 在形成过程中捕获的是单相流体 均匀流体 的包裹体 二 成因分类 geneticclassification 分类依据 据正常的流体包裹体与主矿物的形成或生长关系 可以把包裹体分为 P171 原生包裹体 primaryinclusionP型 在矿物原始生长过程中形成的包裹体 2 次生包裹体 secondaryinclusionS型 在矿物形成后 由于后期地质构造活动 使原矿物产生微裂隙 后期热液 流体 沿微裂隙活动 溶蚀 充填 而形成的包裹体 3 假次生包裹体 pseudomorphsecondaryinclusionPS型 在主矿物形成过程中 有地质构造活动 使先形成的某部分产生微裂隙 母流体充填其中而形成包裹体 并为主矿物继续生长部分所封闭 三 物相分类 classificationofphysicalphase 分类依据 在成因分类基础上 根据现在常温 常压条件下所见到的包裹体中所出现物理相态及组合来进行的分类 1 熔融包裹体 meltinclusion 熔融包裹体也称为硅酸盐包裹体 silicateinclusion 可以分为 晶质熔融包裹体 crystallinemeltinclusion 和非晶质熔融包裹体 amorphousmeltinclusion 非晶质熔融 硅酸盐 包裹体也可以称为玻璃质包裹体 glassinclusion 这类包裹体是一类气固相组合的包裹体 气相 vapor 硅酸盐固体相 晶质熔融包裹体 crystallinemeltinclusion 硅酸盐小晶体 气体 气孔 硅酸盐小晶体 气体 气孔 子矿物 D 大家想一想在什么样的地质条件下才能出现这样的包裹体 只有当温度 压力较缓慢下降 岩浆较缓慢结晶 才能形成这样的包裹体 所以 这类包裹体在侵入岩中常见 玻璃质包裹体 glassinclusion 硅酸盐玻璃 气体 气孔 硅酸盐玻璃 气孔 子矿物 小晶团 小晶球粒 大家想一想在什么样的地质条件下才能出现这样的包裹体 只有当温度 压力快速下降 岩浆快速冷凝 岩浆组分来不及结晶就已经固结 形成硅酸盐玻璃 所以 这类包裹体在火山喷出岩中常见 G V V G 2 过渡型包裹体 熔 流包裹体 melt hydrothermalinclusion 一般情况下 一个包裹体内硅酸盐玻璃相与气 液流体相共存 说明气液与岩浆同时参与作用 V L G VCO2 LCO2 LH2O G 2 VCO2 LCO2 G LH2O V L G 3 纯气相包裹体 vaporinclusion 这类包裹体中仅出现气相一个相 低密度 只有freezing条件下 在包裹体的边缘出现液相 只有在高温或低压和高温低压条件下 才能形成这类低密度的包裹体 4 纯液相包裹体 liquidinclusion 这类包裹体中只出现液体相一个相 密度比较高 freezing识别 出现冰 气泡 只有在低温或高压和低温高压条件下形成 密度较高 5 气 液包裹体或气液包裹体 vapor liquidinclusion 此类包裹体最为常见 包裹体中气相与液相共存 由于它们的气体 液体与包裹体体积的比例变化大 我们可以把它们进一步划分成两类 富气相 vapor rich 的 气液 包裹体和富液相 liquid rich 的 气液 包裹体 富气相包裹体 气液比 气体体积 气体体积 液体体积 100 50 富液相包裹体 气液比 气体体积 气体体积 液体体积 100 50 V L V L V L 6 含液态二氧化碳的三相包裹体 这类包裹体由 Vco2 Lco2 LH2O组成 说明原始流体中较富含二氧化碳此种包裹体在伟晶岩 深变质岩 金矿中常见 VCO2 LCO2 LH2O VCO2 LCO2 LH2O 7 二氧化碳 CO2 包裹体或纯二氧化碳包裹体 carbondioxideinclusion 由二氧化碳气和二氧化碳液相组成只要稍加温 气相 VCO2 与液相 LCO2 就会均一 31 1 常见于深变质岩 金矿之中 8 含子矿物 daughtermineral 的多相包裹体 此类包裹体 气 液 固共存 VLD daughtermineral 说明流体中溶质含量较高伟晶岩 矽卡岩 斑岩型矿床较为常见 V L D V LNaCl H2O DNaCl V LNaCl H2O DNaCl V DNaCl LH2O NaCl V LNaCl H2O DNaCl 9 有机质 organicmaterial 包裹体 有机质包裹体大致有 沥青质 油 油 气 油 气 水等类型 在一般情况下 有机包裹体的颜色较深 常成灰 褐 黑色 在紫外光照射下会发荧光 第三章捕获后的变化 changeaftertrapped 我们现在所见到的流体包裹体中的流体与它们被捕获时的状态显然是不一样 前面我们讲过 我们研究的主要对象是 正常包裹体 所谓正常包裹体 捕获单相流体所形成的包裹体 那么 我们现在所见到的包裹体中多数为多相 这究竟是怎么一回事呢 一 化学变化 chemicalchange 1 流体包裹体壁上的重结晶 re crystallize 捕获后 由于温度的降低 流体中物质的溶解度随之降低 流体中某些组分就会饱和 又由于介质 流体 是形成主矿物的介质 其中含有与主矿物的主要成分 这部分饱和的溶质就会在包裹体的壁上重结晶 这种重结晶在一般的显微镜下是无法看到的 因为它们太小 只能在高倍的电子显微镜下才能见到 2 冷却收缩我们大家都知道 物质有热胀冷缩的特性 流体的收缩系数要比固体大1 3个数量级 所以 当流体被捕获后 温度 流体发生冷却收缩 主矿物是固体 它的体积几乎不变 这时流体就会冷却收缩 流体体积减小 包裹体内的压力 挥发性组分出来形成气泡 一般情况下 气泡小 均一温度低 物质密度高 气泡大 均一温度高 物质密度低 3 子矿物 daughtermineral 的产生流体被与主矿物组成不同 从流体中沉淀 结晶捕获 温度下降 溶解度下降 某些组分过饱和 出来 形成独立矿物 子矿物 D daughtermineral 常见的有 NaCl KCl NaHCO3 CaSO4 H2O 为什么会形成子矿物呢 主要是与主矿物的成分不同 晶格不能共用 所以只能独立存在 4 不混溶 有限混溶 流体被捕获时是均一状态 捕获后随温度和压力的降低 原来均一状态的流体分溶成两种或两种以上的溶体 常见的为 VCO2 LCO2 LH2O 类似于熔离矿床 硅酸盐熔体 铜镍硫化物熔体 二 物理变化 physicschange 1 园形化我们知道 物体或矿物 当它的表面积最小 表面能也最低 矿物处于最稳定状态 而圆形 它的体积最大 表面积最小 表面能最低 矿物最稳定 所以 包裹体的形态也会向着这一方向变化 表面能最低的形态 包裹体它是通过某些地方溶蚀 某些地方沉淀 这样来实现包裹体的圆形化 这个过程中 由于溶解度是一定的 所以 包裹体的体积保持不变 2 卡脖子 化实际上就是圆形化的一个特例 什么是 卡脖子 化呢 为什么要单独提出来呢 这是因为它对我们的研究工作 有极大的负面影 响 如果我们不认识到这一点 我们将会得到错误的信息 3 被破坏的包裹体被破坏的包裹体的情况有 主矿物发生塑性变形 包裹体的体积就会发生变化 与原来不同 研究它会得到错误的信息 如 糜棱岩中的石英 主矿物被彻底蚀变 包裹体的成分就可能已被置换 再不可能恢复和代表原来的情况 包裹体破裂 包裹体的成分会泄漏 组分会带入 带出 再不可能恢复和代表原来的状态 第四章流体包裹体的鉴定特征 identifycharacteristicsoffluidinclusion 镜下的鉴定工作是我们研究流体包裹体的基础 如果我们不能识别它 不认识各种相态的特征 不能识别它的各种类型 我们就根本谈不上去研究它 更谈不上利用它得到我们所需要的有关成岩成矿的息 一 成因的鉴定 genetictypesidentify 1 原生包裹体 primaryinclusion P型 鉴定的一般特征 1 它是随机分布的 无规律 无定向性 2 孤立存在 3 有时会按主矿物的某一生长要素来分布 如 生长环带 平行某一晶棱 某一晶体生长面 双晶面等 4 常呈负晶形形态出现 与其他类型相比 原生者形态较规则 且个体较大 2 次生包裹体 secondaryinclusion S型 次生包裹体的基本概念 形成机理 鉴定特点受微裂隙控制1 常沿裂隙定向分布 成群出现 沿裂隙 裂面发布2 分布方向常与主矿物生长要素无关 常切割生长要素 生长环带 3 切割或穿出主矿物 4 往往形态不规则 且粒度较小 3 假次生包裹体 pseudomorphsecondaryinclusion PS型 基本概念 形成机理 特点其分布 个体等特点与次生包裹体相似 但它们的发布不会穿出主矿物的颗粒边界 只存在于主矿物的某一部位或某一位置上 鉴定注意事项 由于包裹体个体很小 一般情况下只有5 10 必需在高倍镜下才能见到它 400倍左右 成因类型鉴别时 一般用中 低倍镜 物镜10 20 目的是要观察包裹体的分布特征 来确定其成因类型 物相类型鉴别时 一般用高倍镜 30 40 观察 不要一看到包裹体定向分布就认为它是次生的 先做成因鉴别 再做物相鉴别 二 物相鉴定 identityofphysicsphase 前面我们提到过 包裹体中所出现物相有 V VCO2 L LH2O LCO2 D G等等 复习前面的物相类型 物相类型鉴定是我们研究包裹体的基础 我们根据各种不同物相特征来进行鉴别 1 气相鉴别特征 charactersofvaporphase 表现为在包裹体中的气泡 球状体 处于包裹体的最高处 有时在常温 常压下能看见其跳动或活动 在气泡较时 或狭长的包裹体中时 气与液的相界面的弯月面内为气体 气相多为无色透明 有些则颜色较深 无色透明 灰 灰黑 黑 2 液相特征 charactersofliquidphase 常为无色透明的液体 与气相相比 颜色略暗 液相各部分颜色相对均匀 有时 由于含有某些色素离子或有机质 液相也会有颜色 Fe2 绿色 Fe3 红色 Cr2 绿色 Cu2 蓝色 Mn 粉红色 有机物 颜色不能准确说明 必须做荧光 浅棕色 棕色 深棕色 黑色 浅灰色 灰色 灰黑色 黑色 等等 与气相相界线的弯月面外为液相 3 硅盐玻璃相 siliceousglassphase 较明亮 有时比主矿物亮度还高 常会出现彩色的晕色 如 粉红 红 黄等颜色 与主矿物的边界线常是细而清晰 不象气 夜相的边界线较宽 较暗 有的会出现脱玻化现象 在偏光下有干涉色 V G 硅酸盐包裹体中气泡 气孔 特点 气孔形态常多样 有 圆形 星形 多边形 不规则状 常为黑色 有时可见裂纹 放射状 同心圆状 不规则状 和棱 一个包裹体中可出现一个或一个以上的气孔 其他类型只有一个 黏度 一般 600 才可能发生均化现象 4 子矿物 D daughtermineral 首先确定是否是子矿物 正常包裹体 岩石 矿物碎屑是随机出现的 偶然性 形态不规则 相比例不定 子矿物 在同期包裹体中普遍存在 必然性 形态规则 相比例基本一定 V L D D V L 根据光性特征鉴定但在实际操作中较困难 主要原因是受到主矿物的光性干扰 因为子矿物小 光性弱 可以用激光拉曼光谱来鉴定 在一般稳定的物化条件下 一个包裹体中只会形成一颗同组分的子矿物 可形成多颗不同组分的子矿物 加热后子矿物会溶解消失 5 二氧化碳 cabondioxide 相 二氧化碳气相与液相特征基本相同 一般二氧化碳相无色 灰色 VCO2与LCO2的均一化温度 ThCO2 一般 31 1 纯二氧化碳的均一温度为31 1 6 有机质 organicphase 相 气泡常呈圆形 椭圆形 颜色较深 通常 浅棕色 棕色 深棕色 棕黑色 黑色浅灰色 灰色 深灰色 灰黑色 黑色 紫外线照射下有荧光 与无机者相比 个体较大 粘稠 分子链长 小空腔进不去 三 相比例的测定 相比例的测定可以利用书和实习指导书上的图表 利用显微镜中的微尺进行 1 气液比 气 液比 气液比 气液包裹体中 气体体积与整个包裹体体积的百分 Vv VF I 100 根据气液比又可以把气液包裹体分成两类 富气的气液包裹体 气液比 50 富液的气液包裹体 气液比 50 2 充填度 F filling 包裹体中 液体体积与整个包裹体体积的百分比 F VL VF I 100 3 各相的比例 多相包裹体 硅酸盐包裹体 X VX VF I 100 例如 子矿物 D VD VF I 100 4 流体包裹体一般特征的描述要素 样号 2 分布 3 形态 4 素描图 5 大小 m或 6 相组合 7 各相颜色 8 各相的比例 Vol 9 包裹体类型 成因 物相 10 均一温度 homogenizationtemperatureTh 11 均一状态 12 部分均一温度 Thco2 13 部分均一状态 等等 第五章流体包裹体在高温下的性状 Natureandstateoffluidinclusionunderhightemperature 主要是通过研究流体包裹体均一过程及相转变点 从而来得知成岩成矿温度和成岩成矿流体的原始状态 原来我们对地质温度的了解从那些方面 从 矿物对 典型矿物 矿物形貌标型 矿物成分标型 矿物组合 围岩蚀变 围岩蚀变组合等来了解地质温度 这样的地质温度只能是大致的了解 并不能较准确地 直接地知道真实的成岩成矿温度 当然 还有同位素以及火山和热泉的直接测定等等 我们现在利用包裹体的研究 我们就可以准确地 直接地测定成岩成矿温度 并且 可以知道成岩成矿流体的原始状态 能供给包裹体高温下性状研究的包裹体必须同时满足以下三个前提 1 必须是等容体系 即 流体被捕获后体积没有变化 2 必须是均匀体系 即 流体被捕获时是单相流体 3 必须是封闭体系 即 流体被圈闭后与外界无物质交换 不等容 不能再现原始被捕获时的状态 不均匀 异常包裹体 如当正常包裹体用 错误结论 不封闭 原始的条件和状态无存 流体包裹体测温的优点 自己可以直接 直观的测定 成本低 速度快 准确可靠 温度与原始状态同时测定 这一研究 我们是利用显微热台来完成的 测温的主要方法 均一法 爆裂法 淬火法 一 均一法测温 measuringmethodofhomogenizationtemperature 一 基本原理 basicprinciple essentialprinciple 1858年英国地质学家Sorby在研究中发现 薄片的矿物中有许多会动的小气泡 通过他的研究 提出了均一法测温的基本原理 矿物生长 产生缺陷 捕获均匀流体 主矿物的母流体 矿物继续生长形成圈闭 降温 降压 形成多相体系 室内人工加温 升压 恢复均匀体系 此时的温度就是流体的均一温度 这种多相转变为一相时的温度 相转变温度 均一温度 homogenizationtemperature Th 均一温度并不能完全代表成岩成矿温度 或称形成温度 因为 它有一个因素未考虑到 P外 当P外小时 Th Tf当P外大时 Th Tf所以 它是成岩成矿温度的下限 Th Tf 二 均一途径 homogenizationways 1 纯水体系 purewatersystem 有三种不同的均一途径 1 气 液 加热 气泡变小 液相变大 气泡消失 均一为液相 L ThP84 图表明原始流体为液态流体 2 气 液 加温 气体变大 液体变小 液体消失 均一为气相 等容线下部 表明原始流体为气态流体 3 气 液 加温 气 液体积不变 气 液体积不变 两相界线突然消失 CP线上 表明原始被捕获的流体为临界态或超临界态流体 2 含液态二氧化碳 LCO2 三相包裹体1 Vco2 Lco2 LH2O Lco2 LH2O LH2O2 Vco2 Lco2 LH2O Vco2 LH2O LH2O这类包裹体 部分均一温度 部分均一状态 完全 均一温度 完全 均一状态 V L VCO2 LCO2 LH2O 3 含子矿物 daughtermineral bearing 的多相包裹体 均一途径有三种 1 V D L D L L反映原始流体中盐类是过饱和的 2 V D L V L L反映盐类的浓度较低 处于不饱和状态 3 V D L V D L 临界态反映在临界状态 V D L在它们的平衡线上 DNaCl V L 三 均一法测温的影响因素 1 升温速率 单位 x min2 包裹体发生过后期不可逆变化3 发生塑性变形的包裹体 先测小气液比者 再测大气液比者 先测黑气泡者 再测白气泡者 先测次生包裹体 再测原生包裹体 先测CO2包裹体 再测别的包裹体 四 主要设备 1 热台 heatingstage 也叫显微加热台 显微量热器等 如 Leitz1350 Leitz1750 LinkamTS1500等2 冷热两用台 cooling heatingstage 如 LinkamTH600 LinkamTHMSG600等 五 取样及制样 1 取样要求 1 样品新鲜 主矿物 holdedmineral 未被改造 未被蚀变 风化 塑性变形 等等 所谓新鲜 就是要保持样品的原始状态 2 数量 取决于研究对象及研究要求 精度 2 制样要求 1 磨制光薄片或包裹体片 两面均要磨平 抛光 2 一般情况下 所用胶要在100 以下能够软化 熔化 一般要树胶 3 光薄片的厚度视主矿物的透明度 transparency 而定 一般0 2 0 5mm 在透明度允许的情况下 厚一点为好 因为做样时样品要从载玻璃片上取下 厚一点好取 好拿 包裹体也多一些 观察鉴定 前面我们已提到过了 应该怎样做 每块片子中 不同成因 不同类型的包裹体 应测10 15个以上 并用做直方图的统计方法来确定最佳均一温度 最有代表性的均一温度 六 优劣评述 优 1 用于透明矿物 半透明矿物 2 能直观地见到各种相态及形态变化 直接测定相转变温度 3 直接观察 测定区分不同成矿期 成矿阶段的特点及温度 4 可直接观察 判断成岩成矿流体的相态 矿质沉淀的原因 5 区分热事件的次数 各成因类型包裹体的情况 6 仪器操作简便 精度高 干扰因素少 自己都能动手做 劣势 1 不能用于大多数金属矿物 2 包裹体太小时 2 3 m 基本上就无法测定了 因为肉眼看不清 3 测定速度较慢 不能大批量快速测定 一天大概能测二片左右 二 爆裂法测温 decrepitationtemperature爆裂温度Td 一 基本原理 essentialprinciple 1948年由加拿大多伦多大学的ScootandSmith所创立 在Sorby的基础上 当流体包裹体被加热后 内压升高 当内压大于主矿物强度及外压时 流体包裹体就会爆破而发出声响 用仪器收集 放大 记录其爆裂声响 从而来测定爆裂温度 Td P外 P内P内 P外 P内P外 P内从上述情况来看 我们可以明显的看出 Td Tf ThTd Tf Td是成岩成矿温度的上限 Th Tf Th是成岩成矿温度的下限 Tt 捕获温度 二 仪器设备 目前大部分仪器都是自己设计 自己制作 原有的商品仪器现在 样品容器 样品加热器 放大器 噪声识别系统 记录仪器记录每个包裹体能放出1 2Hz 三 样品要求 1 对象 单矿物 全岩 研究对象2 粒度大小 一般粒度0 1 0 5mm左右 40目 60目 粒度的具体大小取决于流体包裹体的特点 如 流体包裹体大 粒度粗 流体包裹体细 粒度小3 重量 单矿物送样1克 做样0 5克 副样0 5克 全岩样1cm3 四 优劣评述 优 1 适用性广 透明 不透明 单矿物 全岩 包裹体大 包裹体小都可以做 2 测定速度快 可以大批量做样 解释3 价格低 4 可以进行等体积或等重量条件下的流体包裹体数量的对比 缺点 1 肉眼无法观察到所研究对象的特征 2 主矿物的物理性质对测定结果有影响 解理 裂隙 矿物强度等等 3 流体成分的影响 二氧化碳的热膨胀系数是水的30倍 4 流体包裹体在主矿物颗粒中的位置的影响 5 流体包裹体的形态影响 6 电干扰 三 淬火法 quenchingmethod 主要研究成岩温度 一 基本原理 同均一法 二 研究对象 硅酸盐包裹体 三 方法 在某一高温条件下恒温 2小时 快速将片子拿出来淬火 放在瓷板上或放入水中 让其快速突然降温 使样品保持在某一高温时的状态 一般情况下 起步温度为600 每次升温的间隔为50 快均一时的温度间隔调整为20 左右 四 仪器设备 热台 Leitz1350 1750 TS1500 淬火仪 马福炉 第六章流体包裹体在低温下的性状 natureandstateunderlowtemperature 主要研究成岩成矿流体的 浓度 组成体系 流体密度 单相流体包裹体物相类型的判别 一 基本定理 essentialtheorem 拉乌尔定律 根据实验 许多难挥发的非电解质的稀溶液 沸点的上升和冰点的下降 与溶液的摩尔浓度成正比 与溶液的本身性质无关 二 流体包裹体实验研究 成岩成矿流体的组成是非常复杂的 K Na Li Ca2 Mg2 Al3 etc Cu2 Pb2 Zn2 Mn2 Au Ag etc HSO HCO3 HSO3 CO32 SO42 HS S2 etc 1977年美国地质学家Potter实验研究表明 将上述物质配制成不同浓度的似天然的成岩成矿流体 并与不同浓度的简单的NaCl H2O流体做冰点对比实验研究 其结果表明 两者相应的不同浓度溶液的freezingpoint仅相差1 三 浓度 盐度salinityS 测定 根据前面我们所说 流体的冰点下降 沸点的上升只与浓度有关 可以用简单流体来替代复杂流体 我们就可以在实验室的条件下 让流体包裹体冷结冰 来测定其冰点 freezingpoint 然后 与已知简单流体已做好的冰点与盐度数据对比 我们就可以求得所测流体包裹体的盐度值 冰点 freezingpoint 流体包裹体中第一颗冰晶刚出现时的温度 或流体包裹体全部被冻住后 缓慢升温 当最后一颗冰晶刚熔化完时的温度 实际操作中时 常常用的是后一种做法 其原因 前面一种做法 在镜下冰晶刚出现时 极不容易观察到 冰晶在过冷却的状态下 常常成为棕色或白色 升温速率要控制在0 5 1 0 min 一 盐水体系 NaCl H2O 1 稀溶液 W NaCl 0 W NaCl 23 3 浓度 盐度 加大 冰点下降 求盐度 可以用P39 P40 P108相图求得 用公式求得 盐度 S 1 76958Tf 4 2384 10 2Tf2 502778 10 4Tf3 0 028 根据冰点查物理化学手册 2 非稀溶液 W NaCl 23 3 W NaCl 26 3 浓度 盐度 升高 冰点升高 会形成水石盐 NaCl 2H2O 据其熔点 求盐度 水石盐冰 颜色 淡黄绿色无色 过冷却时为白色或棕色 形态 八面体颗粒 无晶形的一块 加热时的反应 常常夹在冰粒间 加热时向气泡靠拢 消失 溶解的先后 先溶解 后溶解 突起情况 突起高于冰 突起低于水盐 3 26 3 W NaCl 在室温下 会出现稳定的子矿物 石盐 浓度 盐度 越高 子矿物 D 的消失温度越高 子矿物的消失温度与盐度有关 求法 根据子矿物的消失温度P39 P40 P108的相图 查物理化学手册 注意W NaCl 25 53 不太好求 二 NaCl CO2 H2O体系 低温共结点为 56 6 VCO2与LCO2的均一温度 31 1 在 80 或以下时 常常出现 形成 二氧化碳 笼形物 clathrates 笼形物 CO2 5 H2O笼形物的消失温度范围 0 10 且基本上为平行于0 23 3 W NaCl 的平行线 见P58 Fig 3 41相图 我们就很快利用笼形物的消失温度和相图 求得成岩成矿流体的盐度 镜下 笼形物是一种黑色的固体 常常聚集在气泡的边缘 具体特点如下 它不会形成自己的独立的颗粒 在 80 时可以发现气泡边缘变黑 变粗 说明它已经形成 三相的共结点为 56 6 此时会出现水溶液 黑黑的视阈突然会出现暗边 水溶液出现 测定笼形物的消失温度 用相图求出盐度 CO2 H2O体系中clathrates的消失温度为 10 NaCl CO2 H2O体系中clathrates的消失温度为0 10 四 共结温度与体系 不同体系的共结温度是不同的 据此判断是何体系 纯水体系 0 15 二氧化碳 56 6 NaCl H2O 20 8 含有SO2 85 8 含有CH 182 5 含有MgCl2 33 6 含有CaCl2 49 8 Na2CO3 3 NaHCO3 2 3 KCl 10 6 五 据盐度求成岩成矿流体的密度 density 求法 1 如果不考虑盐度的话 F 密度 V的 密度 非常低可以忽略不计 可以认为F 2 如果考虑盐度的话 利用相图来求 P122图7 15 W NaCl Th 3 利用流体包裹体状态方程来求密度 D A BT CT2A Ao A1W A2W2Ao 0 99351A1 8 72147 10 3A2 2 43975 10 5B Bo B1W B2W2Bo 7 11652 10 5B1 5 22080 10 5B2 1 26656 10 6C Co C1W C2W2Co 3 4997 10 6C1 2 12124 10 7C2 4 52311 10 9W salinityT temperature 第七章流体包裹体成分分析 compositionanalyseofF I 一 成分分析的特殊性 1 微区 微量性 2 多相性 3 多世代 多成因性 4 取样的困难性 二 成分分析的重要性 1 是研究成岩成矿流体最重要 最主要的手段 2 利用流体包裹体的成分分析资料 借助于物理化学方程 便可计算出成岩成矿的环境参数 3 通过成分分析能查明成岩成矿流体的演化方式 过程 4 通过同位素的测定 可以准确地知道成岩成矿的年代 成岩成矿物质的来源 5 流体包裹体的研究结果可以用于找矿 评价 三 主要方法 主要方法分为两大类 单体 单个包裹体的成分分析现代的发展趋势 世代准确分开 分析准确 仪器价格高 群体 一群包裹体的成分分析传统的分析方法 目前仍是主要的分析方法 一 群体分析 分析主要是按物相类型来进行 目前没有通用的仪器 1 气相成分分析 此项分析 目前主要是用经过改装的气相色谱仪来进行分析 工作过程 取样 制样 清洗 烘干 称重 装入样品管 加热 载气冲洗 封闭 载气热爆或真空热爆 冷却 开阀 气相色谱仪 分析曲线 解译 定性 定量 分析结果与标准样品的分析曲线进行对比 定性 定量 常见的挥发性组分 H2O CO2 CO N2 O2 H2 CH4 SO2 H2S 样品 单矿物 40目 60目 重量1克左右 0 5做 0 5克副样 全岩 40目 60目 重量1克左右 0 5做 0 5克副样 取样 先做Td 可分期 分阶段取样 把世代分开 装样前的样品 必须要充分清洗 蒸馏水 超声波 爆裂前样品要在80 100 条件下 用载气热冲洗15 30分钟 将装样时的空气 样品颗粒表面所吸附的气体及水分子清除掉 2 液相成分分析 流体包裹体的液相成分分析 重要的一项工作就是制样 样品制备同前 不可用化学药品清洗 二次去离子水 超声波清洗 低温烘干 80 100 装样 载气清洗或抽真空 热爆 冷却 气体 液体 吸附于样品颗粒及管壁上 定量二次去离子水 超声波洗脱 离心机离心 定量提取清液 按分析对象和分析要求进行分析 阳离子 原子吸收光谱 对象 碱 碱土金属 K Na Ca2 Mg2 etc 1ml洗脱液 元素 等离子光谱 ICP 对象 重金属 Cu2 Pb2 Zn2 Ag Au Si4 Al3 etc 1 2ml 各元素 阴离子 离子色谱 液相色谱 SO42 CO32 HSO4 HCO3 HS2 S22 OH Cl F 10克单矿物样品 卤素元素 Cl F Br etc 离子交换电极 二 流体包裹体的单体分析 1 固相 硅酸盐 子矿物 电子探针样品 要求被测对象一定要在表面 有效的暴露方法 子矿物 磨 使包裹体被磨破 子矿物暴露出来 折 在含子矿物包裹体较多的情况下 折断样片 在断口处找暴露的子矿物 硅酸盐 磨 磨破硅酸盐包裹体 使硅酸盐玻璃暴露 测其成分 均一 再磨 测岩浆成分 2 气 液相 1 激光拉曼光谱分析 激光拉曼光谱分析一般要求 对象 2 激光光束2 只能测定化合物 不能测定单质2 激光消融 高能激光 显微镜系统 共聚焦于流体包裹体上 主矿物打孔 汽化 包裹体的成分引出来 仪器分析 质谱仪或ICP 流体包裹体成分 三 同位素 isotope 流体包裹体同位素分析准确 是由流体包裹体的形成及特点所决定的 放射性同位素 radio isotope 年代 成岩成矿年龄 稳定性同位素 stable isotope 示踪 成岩成矿物质来源 一 放射性同位素 radio isotope 主要研究成岩成矿的年龄 K Ar Rb Sr Sm Nd 一般用石英 纯 不得有任何杂质 2 5克 其分析结果解译 热液矿床地球化学 同位素地球化学等书 二 稳定性同位素 stable isotope 主要研究成岩成矿物质的来源 O18 C13 S34 D 流体包裹体中大部分是H2O 占95 以上 用 D O18来说明H2O的来源时 注意 O18 O18有 OH2O18和 O晶体18之分 两者可以通过物理化学公式换算 用 D O18来说明H2O的来源时 必须用 D OH2O18 第八章地质压力 地质压力是成岩成矿环境的重要参数之一 也是我们进行找矿 评价的重要参数 以前我们对地质压力的估计 是根据 典型的矿物压力计 典型的矿物对 典型的蚀变组合 地层静压力 250atm km etc 来求成岩成矿的压力的 在地壳中 并非一定是浅处压力就低 深处压力就高 它还会受到构造和地应力的影响 研究得知成岩成矿的压力 成岩成矿的深度 确定剥蚀深度 为找矿 评价提供依据 再则 Th Tf Td 用P可以进行Th校正 求T 1bar 1 105Pa 一 压力校正 我们在测温 HomogenizationTemperature Th 时 只考虑到温度 而未考虑到外部的压力 P外 问题 虽然 固体对压力是非常的不敏感 其体积基本上是恒定的 但是 考虑到流体包裹体体积的话 这种改变我们就不能忽略而不考虑了 所以 如果要求TforTt的话 Th就要进行压力校正 首先 我们来看看那些情况下不需要做压力校正 1 硅酸盐包裹体不需要压力校正Th Tf或Tt 硅酸盐流体 岩浆 黏度大 不易受到压力的影响 又 实验 在1000bar 4km深 条件下 只有20 的影响 对于1000多度来说 这种误差可以忽略 想想你们做实验的时候 硅酸盐包裹体不需要压力校正 2 沸腾包裹体 群 不需要压力校正沸腾包裹体 boilinginclusion 由于沸腾作用 即内压与外压相等 时 形成的一群包裹体 它们是基本上同时形成的 气液比不同