流体包裹体研究进展

本世纪前十年(2001年-2010年),国内流体包裹体的研究和应用都有了很大的进展。本文就流体包裹体研究的几个主要方面——包裹体流体体系PVTX性质的模拟、人工合成流体包裹体、成矿流体和成矿机制研究以及油气包裹体和成藏过程研究等——进行了总结。国内包裹体流体体系PVTX性质的模拟研究已经达到国际水平,各种天然流体体系的状态方程被应用于包裹体研究中。结合国际上流行的流体包裹体合成技术,国内学者利用人工流体包裹体,已经开展了流体包裹体形成机理、包裹体中流体体系相平衡和流体包裹体分析设备标定的研究工作。成矿流体和成矿机制研究仍然是流体包裹体的主要应用领域,一些国际前沿的新技术和新方法,如金属矿物中流体包裹体的红外显微测温技术,单个流体包裹体成矿元素的LA-ICP-MS测定方法,以及流体包裹体组合(FIA)研究方法等,被国内学者在研究中采用。油气包裹体研究越来越受到石油地质学家的重视,其在油气成藏机理尤其是油气充注以及成分演化史研究中发挥着日益重要的作用。除了上述主要研究领域,利用熔体包裹体研究地幔流体,通过超高压变质岩中流体包裹体研究变质流体,应用表生环境下蒸发岩(石盐)中的流体包裹体研究古气候,这些方面也都取得了很好的研究成果。本世纪的前十年,国内流体包裹体研究与国际研究紧密结合,中国学者创立的ACROFI系列会议目前也已经成为国际流体包裹体界的重要系列会议之一。     

流体熔融包裹体

流体熔融包裹体是一种新类型,它代表岩浆分异热液的过程。 按室温时的相态和成分可分四种:1.气相+液相+熔体相的流体熔融包裹体;2.熔融包裹体与流体包裹体共存;3.熔融包裹体周围有细小的流体包裹体群;4.含易溶盐子矿物+气相+熔融体的流体熔融包裹体。     

纯油条件下合成碳酸盐岩烃类包裹体及其捕获机制探讨

设计了在接近实际储层温压条件下,流体介质为纯原油时在冰洲石中合成烃类包裹体的实验。合成样品的显微观察及荧光分析证实实验成功合成了烃类包裹体,实验证明油气对晶体生长和包裹体的形成有抑制作用,但不会终止其形成,纯油条件晶体仍能生长捕获包裹体,水并不是矿物生长捕获烃类包裹体的必须条件。结合矿物润湿性实验及前人研究将碳酸盐岩烃类包裹体捕获机制归纳为3种情况:油水共存(水润湿)、油水共存(油润湿)及纯油条件。水润湿条件下由水溶液提供矿物质来源,较易形成包裹体; 油润湿条件下由水溶液和油中的极性组分共同提供矿物质来源; 纯油条件下由原油中的极性组分和裂解产生的有机酸提供物源,形成烃类包裹体较少,晶体生长受到抑制。     

人工合成烃类包裹体研究进展

人工合成烃类包裹体不仅可以作为分析仪器校正的标样,还可以增进人们对烃类包裹体形成机制和水—岩作用机理的认识。人工合成包裹体的方法主要有三种：人工晶体生长法、焊封石英管法和金刚石压腔法,其中利用愈合人工石英(水晶)单晶裂隙合成流体包裹体技术已成为标准的合成技术。目前人工合成烃类包裹体主要利用晶体生长法合成,包括高温高压利用石英（或方解石）晶体生长愈合裂缝形成流体包裹体和低温下采用过饱和溶液重结晶形成流体包裹体。由于高温高压条件下烃类可能发生裂解,母液保真是成功实现人工合成烃类包裹体的重要前提条件。国外在人工合成烃类包裹体研究方面已经取得了一些重要的认识,但远不及人工合成无机体系流体包裹体研究那样系统和完善。国内关于人工合成烃类包裹体研究尚处于起步阶段,迫切需要开展这方面的研究工作。     

岩浆熔体包裹体研究进展

近现代对于熔体包裹体的研究已经有50余年,但它们在反映岩浆系统特征方面的价值是直至最近10~15年间才逐渐被火山学家、岩石学家和包裹体学者所意识到。熔体包裹体的研究结果之所以难以被接受主要有以下几个因素:1)缺乏可靠的分析技术;2)熔体包裹体捕获后会发生一系列的变化;3)包裹体中熔体存在不均匀的现象;4)较高的均一温度,很难测定。但随着分析方法的改进和熔体包裹体的系统研究,学者们逐渐确定了熔体包裹体在解开岩浆系统复杂性方面的实用性,可以这么说"熔体包裹体的研究正值当年"。例如:现代的研究提供了岩浆中溶解和出溶的挥发分含量的不可否认的证据,并且从熔体包裹体中得到的气相、盐类卤水和岩浆不混溶信息证明岩浆的相分离远比从结晶相图中推论得到的要复杂得多;包裹体岩相学已详细地描绘了熔体包裹体捕获之后经历的特定变化——结晶,挥发分的扩散,气相出溶,以及泄露等。因此,如果有细致的包裹体岩相学的观察以及精确的测试分析,那么,从熔体包裹体中得到的成分数据是有用且可靠的。     

国外包裹体研究的进展

包裹体研究最近发展很快,不但在理论上,而且在方法上发展很快。在这一部分只介绍两个方面,即两种类型的包裹体和用于包裹体研究的均一法和冷冻法方面的进展。一、两种类型的包裹体——双连正常包裹体和不混溶包裹体     

岩浆包裹体化学成分研究

岩浆包裹体化学成分研究难度较大,为了获得可信的数据,应当注意:1.非演化型岩浆包裹体的化学成分可以代表其初始成分。演化型岩浆包裹体应先均一、淬火后再行测定。2.均一演化型岩浆包裹体应严格遵守加热规则,否则过热作用会使包裹体壁部分熔化,造成淬火后所测包裹体成分与其真正的初始成分并不相当。3.实测资料证明,“边界层效应”对于岩浆包裹体化学成分影响微不足道。4.岩浆包裹体的化学成分只能代表其主矿物结晶时周围岩浆的成分,即仅相当于岩浆液相线上的一个点。5。把显微冷热台测温、激光喇曼探针和电子探针分析技术结合使用,对查明单个包裹体中挥发组分的性状和浓度具有很大的潜力和前途。     

山东蓝宝石的包裹体研究

运用激光拉曼光谱、电子探针、包裹体测温等方法,对山东蓝宝石中的包裹体进行分析和测试。发现山东蓝宝石中包裹体数量巨大,裂隙、色带、针状包裹体以及多相包裹体是其主要的特征。其中主要的固体包裹体有锆石、刚玉、黑云母、尖晶石等,而多相包裹体的成分主要为H2O、CO2及玻璃相。电子探针结果显示,Fe的含量对于蓝宝石的颜色及色带的发育有制约作用。     

地幔岩中流体包裹体研究

地幔岩石中的流体包裹体代表地幔流体的样品。地幔流体包裹体可以存在从地幔来的金刚石,地幔捕虏体和岩浆碳酸岩中。研究这些岩石和矿物中的流体包裹体可以得出其所代表的地幔流体的温度、压力、成分和同位素。我们目前见到的这三类地幔岩石的包裹体主要可在橄榄石、辉石、金刚石、方解石和磷灰石中见到。这些包裹体可以粗略地分为CO2包襄体和硅酸盐熔融体包裹体。又可细分为四类包裹体：（1）富碳酸盐的硅酸盐熔融包裹体。这种包裹体在金刚石、地幔岩捕虏体和岩浆碳酸盐岩中见到,它又可分为结晶质熔融包裹体和玻璃包裹体。（2）CO2包裹体。这种包裹体大多见于地幔捕虏体中,在金刚石和岩浆碳酸岩中也可见到。（3）含硫化物的包裹体。这种包裹体见于地幔捕虏体中,与纯CO2包裹体和含CO2的熔融包裹体共存。（4）高密度的流体包裹体。这种包裹体见于金刚石中,是一种高盐度、高密度的含K、Cl和H2O的流体包裹体,又可分为高卤水包裹体和含卤水的富硅的碳酸盐岩浆包裹体。从对金刚石、地幔捕虏体和岩浆碳酸盐岩中流体包裹体的研究表明,地幔流体存在不均匀性和不混溶性。     

金刚石中的矿物包裹体

山东、辽宁金伯利岩区金刚石中的矿物包裹体是单晶相及多晶相的。大部分原生矿物包裹体为橄榄石,也有铬尖晶石、镁铝榴石、单斜辉石、斜方辉石、自然铁、针镍矿、柯石英、方解石及石墨。云母为后生包裹体矿物。橄榄石包裹体矿物富含Fo及Cr_2O_3。镁铝榴石矿物包裹体为紫红色,含Cr_2O_3,MgO及镁铬榴石分子高,形成压力为7.5GPa。单斜辉石包裹体矿物为绿色,形成温度和压力分别为:1531℃和4.5GPa。铬尖晶石包裹体矿物含Cr_2O_3及Cr/(Cr+Al)比值高,而含Al_2O_3低。柯石英的SiO_2含量为99.15％。自然铁含有少量的Co,Ni。针镍矿在金刚石中较常见。在橄榄石矿物包裹体内,见有方解石产出,其为同生矿物包裹体。     

流体包裹体相平衡

与流体包裹体有关的流体系统可分为非盐水体系和盐水体系两大类.研究和熟悉这些流体体系的相平衡数据对于充分开发流体包裹体中所储存的各种有用信息具有重要意义.流体包裹体研究中一般假定流体包裹体形成之后保持为一恒容、恒组成体系,其所含流体的摩尔体积和组成都能从与单变平衡有关的相变温度加以确定.根据低共熔温度(或初熔温度)可以推断包裹体的总组成.由体系冷却时所形成的固相的最终熔化温度可以求得流体的浓度.还可以根据低共熔点和最后一个固相消失温度间的固相熔化情况估测溶液中各种盐类的相互比例.包裹体的均一温度可以用来测定所含流体的密度.如果流体是在高于均一温度的条件下被捕获,那么沿着相应流体成分和密度的等容线外推,只要压力和温度中一个参数已知,就可以求出捕获温度或捕获压力.每一个流体包裹体都是一个纪录在案的地质温压计,本文介绍和讨论了各种有效的流体包裹体地质压力计,它们所提供的压力数据不仅能够提供有关地质作用发生的深度,还能提供有关错断和剥蚀作用的强度等重要信息.流体包裹体压力计对于研究成矿作用也有重要意义,例如压力降引起的沸腾作用可以导致成矿物质沉淀,根据压力差还可以获得有关成矿流体流动方向的信息.     

流体包裹体相平衡

与流体包裹体有关的流体系统可分为非盐水体系和盐水体系两大类。研究和熟悉这些流体体系的相平衡数据对于充分开发流体包裹体中所储存的各种有用信息具有重要意义。流体包裹体研究中一般假定流体包裹体形成之后保持为一恒容、恒组成体系,其所含流体的摩尔体积和组成都能从与单交平衡有关的相变温度加以确定。根据低共熔温度(或初熔温度)可以推断包裹体的总组成。由体系冷却时所形成的固相的最终熔化温度可以求得流体的浓度。还可以根据低共熔点和最后一个固相消失温度间的固相熔化情况估测溶液中各种盐类的相互比例。包裹体的均一温度可以用来测定所含流体的密度。如果流体是在高于均一温度的条件下被捕获,那么沿着相应流体成分和密度的等容线外推,只要压力和温度中一个参数已知,就可以求出捕获温度或捕获压力。每一个流体包裹体都是一个纪录在案的地质温压计,本文介绍和讨论了各种有效的流体包裹体地质压力计,它们所提供的压力数据不仅能够提供有关地质作用发生的深度,还能提供有关错断和剥蚀作用的强度等重要信息。流体包裹体压力计对于研究成矿作用也有重要意义,例如压力降引起的沸腾作用可以导致成矿物质沉淀,根据压力差还可以获得有关成矿流体流动方向的信息。     

绿柱石中包裹体研究进展

从包裹体性质、类型、成分特征等方面详细介绍了近年来国内外绿柱石中包裹体研究在绿柱石的成因类型、形成条件及绿柱石宝石的产地的判别、绿柱石宝石的鉴别等方面的进展 ;同时也介绍了包裹体研究中某些测试技术的进展 ,并对绿柱石中包裹体研究提出了一些建议。     

流体包裹体成分分析研究

笔者在日本研修期间学习和了解了先进的流体包裹体成分分的方法,其中包括分析群体包裹体液相成分的ＩＣＰ－ＭＳ和ＰＩＸＥ分析方法;分析单个包裹体液相成分的ＬＡ－ＩＣＰ－ＭＳ方法,ＬＲＭ,ＦＴ－ＩＲ单个包裹体气相成分分析方法等。这些方法极大地提高了包裹体成分分析的水平,促进了包裹体研究的发展,本文简要介绍这几种流体包裹体成分分析方法和其它包裹体研究方法及笔者的一些研究成果,以供国内同行借鉴和共同探讨。     

毛细管合成包裹体在激光拉曼探针测定包裹体盐度中的应用

盐度是流体包裹体重要的参数之一,利用激光拉曼探针可以快速、准确地测定包裹体盐度,而标准样品的制备是保证该方法准确性的关键。毛细管合成包裹体技术是一种新型的标准样品制备方法,本文利用该方法,制备了不同组成的H₂O-NaCl样品,并以此建立了测定包裹体盐度的标准曲线。显微测温结果表明,毛细管合成包裹体标准样品盐度的准确性可以达到±0.5%,利用石英和石盐中的合成包裹体对标准曲线进行了检验,结果表明利用标准曲线测定包裹体盐度,测量值与理论值的误差在1%以内。应用该方法制备的标准样品具有操作简便、快捷、样品尺寸与地质样品相类似等特点,兼具了矿物中合成包裹体以及石英试管或玻璃瓶制备标准样品的优势。     

金红石中的包裹体水

金红石中的水以包裹体形式存在,对钛钢产品的质量有严重影响。蚀变和热液成因金红石包裹体水含量相对较高,变质型金红石包裹体水含量较低。除去金红石包裹体水的方法为爆裂法,最高爆裂温度为825~1000℃。     

Cu-Au矿床纯CH_4包裹体的发现

近日,笔者在对硫化物铜金矿床研究中发现纯CH4包裹体,鉴于此种成矿流体发现较少,可能会对矿床的形成具有重要的意义,在此作一简单介绍.     

塔里木盆地有机包裹体特征

对塔里木盆地三叠系、石炭系和奥陶系有机包裹体的岩石学特征、均一温度、色谱和拉曼光谱分析表明虽然不同地区不同时代储层中有机包裹体种类可能不同,但都是4期有机包裹体中的一期(种)或几期(种).塔里木盆地发生过明显的4次油气事件第Ⅰ期低成熟含油(重质烃)高盐度热液活动,温度为80℃±,但未形成代表性油藏,以沥青包裹体和盐水油气四相包裹体为特征;第Ⅱ期以甲烷为主的天然气直接进入,温度约为140～160℃±,以气烃包裹体为特征;第Ⅲ期成熟轻质油的注入,温度为90℃±,以无色液烃包裹体为特征;第Ⅳ期温度120℃±,为一系列成熟油气活动,先是以气为主、重质油为次的注入,后以重质油为主的注入(此为主期),最后是油水的混合液,以褐色气液烃包裹体为特征,属大范围、大规模的一次油气活动事件.     

我国红宝石、蓝宝石及其包裹体

我国红宝石和蓝宝石矿床有岩浆型、接触变质型、伟晶岩和砂矿等,岩浆型为主要矿床类型。红宝石以玫瑰红为主,血红色少见;粒度一般为5mm±。蓝宝石为靛蓝色,墨水蓝罕见;粒度一般5～50mm。两者莫氏硬度为9±0.1,比重4±0.1。宝石中有晶质包裹体、熔融包裹体、流体包裹体、含子矿物多相包裹体、CH包裹体。岩浆型和接触变质型宝石中包裹体均一温度≥1380℃,压力(1～24)×10~8Pa。根据包裹体信息指出:指纹包裹体及其中CH包裹体是天然宝石的鉴别标志。宝石的颜色与亲铁元素及CH包裹体有关。星光宝石与六面针包裹体有关。     

岩浆熔体包裹体研究正当时

<正>近现代对于熔体包裹体(melt inclusion)的研究已经有50余年,但它们在反映岩浆系统特征方面的价值是直至最近10~15年间才逐渐被火山学家,岩石学家和包裹体学者所意识到。熔体包裹体的研究结果之所以难以被接受主要有以下几个因素:(1)缺乏可靠的分析技术;(2)熔体包裹体捕获后会发生一系列的变化;(3)有的包裹体中熔体存在不均匀的现象;(4)较高的均一温度,很难测定。但随着分析方法的改进和熔体包裹体的系统研究的进展,学者们逐渐确定了熔体包裹体在解开岩浆系统