FI08-压力测定

1、第八章 流体包裹体地质压力计,本章主要内容,第一节 不同地质环境下的流体压力,第二节 常用的流体包裹体压力计,三、 H2O-（NaCl）-CO2体系,一、单组分体系,二、NaCl-H2O体系的压力计算,四、联合求压法 - 等容线交叉法,五、 H2O-CO2体系等容式计算法,室温下位置,均一时位置,捕获时位置,Th,Pt,Ph,Tt,为什么要测定压力,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，ThTf，用P可以进行Th校正，求形成温度（Tt/ 或 Tf/ ）。,为什么要测定压力,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

2、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（250atmkm）；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。,一、压力校正：,我们在测温（Homogenization Temperature,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Tf 或Tt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

3、需要压力校正 ThTf 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。,第二节 常用的流体包裹体压力计,2、沸腾包裹体（群）不需要压力校正 沸腾包裹体（boiling inclusion） 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，从一个极端到另一个极端连续出现；均一状态可不一样；但，它们的均一温度基本相同。这样的包裹体（群）我们称为。 沸腾，P内=P外, Th = Tf ,第一节

4、 不同地质环境下的流体压力,第一节 不同地质环境下的流体压力,表示充填在断裂中处于沸腾点以下的分层流体（淡水和盐水）。由于盐度增加或温度降低都能引起流体密度的增高，因此上部较冷、较淡的地下水的整体密度与下部较热、较咸的流体的密度可能相同，于是b和a中的压力也就一致。,表示热的流体沿着一个张开的裂隙上升，伴随着压力降低而发生膨胀。由于流体流出地表以前将热量传递给了冷的围岩，冷却作用的效应明显大于绝热膨胀，从而发生了结晶作用，在矿物晶体中捕获了流体包裹体。这时包裹体中流体的温度、成分和密度与整个流体是一样的，因此其压力是由相应成分流体的密度和流体柱的高度所决定的。这时流体处于沸点以下（未发生沸腾）

5、。实际上，由于温度向地表降低，流体柱的整体密度会高于包裹体中流体的密度。,第一节 不同地质环境下的流体压力,d是c的特殊情形，包裹体中的流体压力小于图8.1a时的压力。在包裹体上方裂隙中的流体发生了沸腾和汽化，这相当于热泉不断喷出地表的情形。,表示整个裂隙中流体刚好处于沸腾状态，此时包裹体的形成温度就是均一温度，不必进行压力校正。因此当用冷冻法测得包裹体流体的盐度（成分）时，就可以根据Haas (1976)提供的NaCl-H20体系的实验数据从相应的沸腾曲线上求得压力。,第一节 不同地质环境下的流体压力,e表示刚性岩石中的闭合裂隙，包裹体形成时的压力相当于流体的静压力H加上由于热液（脉）的收缩

6、而产生的压力。,f是流体在断裂作用下发生沸腾，这种沸腾是由于原有裂隙空间体积增加，压力降低而引起的，这时所捕获包裹体中的压力就等于这种流体在此温度时的蒸气压，但这种情况一般很少见。在许多热液矿床中，可能也存在着构造作用引起原有裂隙空间体积增加的情况，但一般并末引起沸腾，而只是促使流体的迁移，如在褶皱顶部有矿体富集即由此原因引起。,第一节 不同地质环境下的流体压力,g中岩石是塑性的，包裹体形成时的压力为静水压力加静岩压力，即H1+ H2。,h中，包裹体的压力为静岩压力或大于静岩压力（如果脉的侧向延展小于垂深或者围岩受区域应力挤压）。,一、单组份体系的压力计算,水的等容线图（Roedder,198

7、0),Th,Tt,Ph,Pt,一、单组份体系的压力计算,一、单组份体系的压力计算,下图是CO2和CH4和等容线图，同样可以根据这些包裹体的均一温度先获得摩尔体积，再结合第三方给出的捕获温度来估计捕获压力,一、单组份体系的压力计算,二、NaCl-H2O体系的压力计算,沸腾包体直接用沸腾曲线求得形成深度（压力） 无沸腾现象时，求得的是体系的最小压力,沸腾曲线法,二、NaCl-H2O体系的压力计算,先测定包裹体的冰点，以确定体系的盐度，然后测定均一温度，以获得这一盐度下NaCl溶液的密度及摩尔体积，最后根据包裹体的捕获温度在相应盐度的H20-NaCl体系等容线温度一压力图解上估算出捕获时的压力。,2

8、. H20-NaCl低盐度体系,二、NaCl-H2O体系的压力计算,二、NaCl-H2O体系的压力计算,从上图可以看出，随着H20-NaCl体系盐度的增加，溶液的临界点也升高，也就是说，在一定温度下，NaCI溶液的沸腾压力比纯水的要低；或者在一定压力下，盐水溶液的沸腾温度比纯水的要高。,二、NaCl-H2O体系的压力计算,对于常温下含有子矿物的高盐度包裹体，它们在加热时可出现三种均一方式,3、过饱和盐水溶液的压力计算方法,二、NaCl-H2O体系的压力计算,1）一种是子矿物先消失，然后气泡消失（A）,包裹体A受热时沿液相气相一固相曲线演化如果石盐子矿物首先在158(Ts)时熔化消失，则包裹体内

9、形成了相当于30wt%NaCl的饱和溶液。继续加热，包裹体就会沿30wt%NaCl液一气曲线演化，直至气泡在400时消失，均一时的压力（最小捕获压力）为22.2MPa(Roedder and Bcdnar，1980)，包裹体的捕获温度和压力位于以A点出发的等容线上。,二、NaCl-H2O体系的压力计算,2）一种是子矿物和气泡同时消失（B）,包裹体B受热时也沿液相一气相一固相曲线演化，在400时石盐子矿物和气泡同时消失，在这个温度下的饱和NaCl溶液含有46wt% NaCl，其压力为8.2MPa，这相当于捕获时的最小压力，真正的捕获温度和压力位于从B点沿着等容线上升的曲线上，可以比均一温度对应的

10、最小压力高得多。,二、NaCl-H2O体系的压力计算,3）子矿物晚于气泡消失（C）,包裹体C的情况比较复杂，加热时它先沿液相一气相一固相曲线变化，在310和6.64MPa时气相先消失，继续加热，将沿图中的点线前进，在400时子矿物消失，这时的压力，即最小捕获压力大约为65MPa。包裹体真正的捕获温度和压力则在从C点出发的等容线上。,二、NaCl-H2O体系的压力计算,二、NaCl-H2O体系的压力计算,因此，利用高盐度包裹体估算捕获压力，最关键的是确定包裹体的盐度，再在相应盐度的等容线图解(图8.7)上根据捕获温度确定捕获压力,二、NaCl-H2O体系的压力计算,三、H2O-（NaCl）-CO

11、2体系的压力计算,CO2 等容线法 测定CO2- H2O 包裹体部分均一温度（t ）部分均一相态，CO2 充填度（VCO2 ）,三、H2O-（NaCl）-CO2体系的压力计算,计算成矿时CO2 的密度（DCO2 ） DCO2=VCO2dCO2 式中，VCO2 为部分均一时CO2 相的充填度dCO2 为部分均一时CO2 相的密度 dCO2液=0.4683+0.001441(tc- t)+0.1318 (tc- t)1/3 dCO2气=0.4683+0.001441(tc- t)- 0.1318(tc- t)1/3 式中，tc 为CO2 临界温度，31.35 ,三、H2O-（NaCl）-CO2体系

12、的压力计算,测完全均一温度或与其共生的H2O 包裹体的均一温度（Th） 用DCO2 和Th查图求P,三、H2O-（NaCl）-CO2体系的压力计算,CO2 的P-V-T 图解（据E.N.Amagat资料） -是CO2 的比容等值线,三、H2O-（NaCl）-CO2体系的压力计算,CO2 的P-V-T 图解 （据M. 乌卡洛维奇、B.B. 阿尔图宁和G.G. 肯尼迪的资料，引自B.K. 普尔托夫的著作）,2. CO2浓度法（利用三相CO2包裹体求压力）,方法与步骤 1. 在包裹体薄片中找到含液态CO2的包裹体 2. 在15时，测定包裹体中气相(A)、液态CO2相(B)与整个包裹体的体积(D) 3

13、或在 5时，测气相中CO2水合物的体积(C)及整个包裹体积 4. 求各比值：A/D，B/D或C/D A/D=Vg/V=2/3dg3/W2L,B/D=VLCO2/V=2/3( dCO23 -dg3)/W2L,方法与步骤 5按A/D与B/D的值求CO2的重量百分数，在右图中求出CO2的浓度; 例: A/D=0.15 B/D=0.20 CO2Wt%=26.5,A,B,(据武内寿久称，1971）,2. CO2浓度法（利用三相CO2包裹体求压力）,2. CO2浓度法（利用三相CO2包裹体求压力）,方法与步骤 6. 测出该包裹体的均一温度 Th=250; 7. 在右图中求压力 P=1100Bar,(据武内

14、寿久称，1971）,3. CO2摩尔分数法,(据武内寿久称，1971）,CO2 - H2O-体系V-X相图 (Diamond, 2001),粗实线包裹体完全均一温度； 细实线CO2相的均一温度； 细虚线CO2相的体积分数,1）测CO2相的体积分数FCO2； 2）测CO2相均一温度Th,CO2； 3）测包裹体完全均一温度Th； eg. FCO2 =0.75； Th,CO2= 28 (L+VL)； Th= 276 4) 查表XCO2=0.46,3. CO2摩尔分数法,5）由 Th= 276 ，XCO2=0.46， 获 Ph= 700bar,O,3. CO2摩尔分数法,先确定包裹体中NaCl、H2O

15、和CO2摩尔分数，并测定包裹体的完全均一温度，再在相应成分的P-T图解上，在两相一单相边界线上找到与一温度相对应的点，这一点的压力就是均一压力，捕获压力是从这一点出发的等容线上任意一点，所以一旦确定了捕获温度，就能获得捕获压力。需要指出的是，由于这些图解有的是利用实验数据进行内插法或外推法得到的，加上测定包裹体中NaCl、H2O和CO2相的摩尔分数误差较大，因此估算出的压力精度大大降低了。,图中三个包裹体A、B和C分别含60、25和11mol%的CO2，如果它们的均一温度都是275，则包裹体A和C对应的压力都是57.5MPa，包裹体B均一时的压力为100MPa，当然这些压力值是包裹体均一时的最

16、小捕获压力。,4. CO2密度法,Brown和Lamb(1989)曾提供了不同盐度H2O-CO2-NaCl体系P-XCO2-间关系相图。通过包裹体测温获得相应的参数（完全均一温度、PCO2或XCO2）后，在图上就可以估算出包裹体的均一压力，但这套图解只适用于XC020.3和盐度10wt%NaCl的包裹体。,四、联合求压法- 等容线交叉法,找到共生的H2O 包裹体和CO2包裹体 测定它们的均一温度 求得它们的密度 在相图上查得捕获温度和捕获压力,3. 测定CO2包裹体部分均一温度Th,CO2, H2O溶液包裹体均一温度Th,total; 4.根据CO2包裹体的Th,CO2求CO2密度 5. 根据H2O包裹体的Th,total求H2O等容线,1. 在样品中找同源的H2O包裹体和CO2包裹体 2. 冷冻法确定纯CO2包裹体和纯H2O包裹体,CO2包裹体,H2O包裹体,四、联合求压法 - 等容线交叉法,（2）等容线交叉法,Tp=225 Pp=120MPa,四、联合求压法 - 等容线交叉法,H2O 包裹体和CO2 包裹体分别为167和15，其密度分别为0.90 和0.81 ，它们等容线的交点确定Tt =237 ，Pt=1180巴,估计捕获压力（Pt）和温度（Tt)的CO2和H2O等容线相交法,Pt,Tt,Tp=237 Pp=118M