实验室合成石盐包裹体的均一温度以及古气候意义

石盐是表生环境下形成蒸发岩系的主要矿物,在形成过程中捕获大量的原生包裹体。通过低温冷冻测温技术,可以得到石盐中原生包裹体的一系列均一温度,如何正确理解这些数据是应用石盐原生包裹体恢复古气候的关键。石盐沉积可以发生在气水界面以及水体底部,其均一温度记录了卤水结晶的温度。Lowenstein et al. (1998) 曾经用水浴法在恒定水温下合成了人工合成石盐,进行原生包裹体的均一温度研究,然而如何用水温来恢复古气温是古环境解释的关键。本次实验通过40℃下(气温,烘箱中蒸发)人工合成石盐,在岩相学观察基础上,对形成于气水界面漏斗晶中的包裹体和在底水沉积人字晶中的包裹体的均一温度进行低温冷冻测温法测定。测温过程中石盐包裹体可以得到一系列均一温度(10.6~39.9℃),而只有最大均一温度才能反映卤水结晶时的温度,两种类型的包裹体也显示了相似的最大均一温度。因此在浅水环境下,两种包裹体都可以用来反映古气温。     

石盐中流体包裹体在古气候研究中的应用进展

蒸发岩沉积在地质历史上分布十分广泛。其中的石盐属于广温相矿物,其内部捕获的流体包裹体记录了大量石盐沉积时的古温度信息。石盐中流体包裹体的冷冻测温法已经广泛应用于包裹体均一温度的测定。通过该方法,目前已经初步建立了包裹体记录的均一温度与古气温的关系,即石盐中纯液相原生流体包裹体均一温度最大值与卤水结晶温度符合,与最大平均气温关系密切,且形成于卤水底层"人"字型晶石盐中的流体包裹体记录的温度信息更能代表较长时间尺度的古气温变化等。除此以外,成岩作用对于石盐中流体包裹体的温度记录的影响也被广泛讨论,尽管石盐矿物中流体包裹体可能发生变形以及热再平衡等一系列的变化,但"人"字型结构的原生石盐晶体特征以及石盐颗粒云雾状环带中呈负立方体形状的流体包裹体为原生包裹体等一系列识别标志的建立,为我们利用石盐中流体包裹体进行古温度的研究提供了很好的样品基础。通过对石盐中原生流体包裹体最大均一温度测试,已经得到了一些现代盐湖以及古代盐类沉积时的环境温度信息,并在古气温波动方面也展示了一定前景。尽管石盐中流体包裹体在古气候研究中取得了初步成果,但仍存在一些亟待解决的问题:如除最大均一温度的其它温度数据代表的环境温度意义问题;通过对盐类地质剖面进行连续的包裹体测温建立高分辨率定量古温度变化记录等,也尚未有大量文章报道。我国盐类资源分布广泛,石盐包裹体测温技术的应用,对于盐类发育地区古气候环境定量化信息提取具有十分重要的意义。     

柴达木盆地西部中更新世气候转型期的古水温:来自SG-1钻孔石盐流体包裹体的证据

中更新世气候转型事件(MPT)是全球性冷气候事件,在柴达木盆地也有记录,但关于该事件形成时的古温度数据较少。石盐原生流体包裹体形成于浅水环境,其均一温度可直接反映晶体形成时的卤水温度,是恢复古温度常用的指标之一。本文选择柴达木盆地西部钻孔SG-1中1.22~0.88 Ma期间的石盐晶体进行流体包裹体均一温度测试,共获得390个石盐流体包裹体数据。其均一温度最高为50 ℃,最低为6.8 ℃,90%以上温差值在10 ℃以内,且石盐流体包裹体大小与温度没有明显线性相关关系,这说明SG-1钻孔石盐流体包裹体被捕获后没有受到后期热液的改造。均一温度数据反映了石盐沉积时的古水温特征。石盐晶体主要在暖季析出,原生流体包裹体恢复的古水温可能是暖季节的温度。均一温度的最高值可能受到热液和气候的共同作用。MPT时期,石盐流体包裹体均一温度(中位值T_h,med)接近于现代盆地7月份大气温度的平均值,高于盆地的全年温度及MPT时期的全球气温,与MPT时期地中海的海水表面温度相当,均一温度的平均值(T_h,avg)高于以上温度。SG-1钻孔记录的柴达木盆地MPT事件最冷期出现在约1.165~1.0 Ma。     

古代石盐岩流体包裹体均一温度分析方法及古环境解释

由于石盐岩中的流体包裹体保留了其沉积时的古水温和组分信息, 一直是古环境和矿床地质研究中的重要工作, 但由于石盐岩易于塑性变形的特性, 给其研究带来很大困难。本文主要针对石盐岩流体包裹体均一温度分析方法, 从单一液相包裹体均一温度测试的冷冻条件和样品经历高温改造后测试结果的可靠性两方面进行了实验。实验结果表明: 在不发生明显的完全冷冻结冰情况下, 不同冷冻条件下形成气泡后均一温度差别不大(低于3.6℃)。然而, 一旦包裹体发生了完全结冰的现象, 其均一温度比冷冻至–18℃条件下可高出47.8℃。实验同时表明高温(110℃以上)会引起石盐流体包裹体的均一温度发生明显变化。没有受到高温影响和测试过程中的低温冷冻干扰情况下, 以低的升温速率获得的石盐中单一液相包裹体均一温度可以代表石盐形成时的古水温, 其与石盐沉积时的大气温度较为接近, 可用于古气候研究。     

四川盆地东部三叠系嘉陵江组成盐期浓缩海水古温度及其意义

四川盆地东部嘉陵江组四段石盐岩中发育大量原生的单一液相包裹体,为揭示石盐结晶时古海水的温度,恢复早三叠世古气候提供了有利条件。本文在蒸发岩岩相学研究的基础上,对流体包裹体均一温度进行了测试。测温结果表明,石盐结晶时卤水的温度在17.7~63.5℃之间,与该地区碳酸盐岩氧同位素数据所反映的温度特征基本一致,说明早三叠世时海水具有较高的温度。这有利于古海水的强烈蒸发浓缩,为成钾奠定了良好的气候条件。     

陕北盐盆马家沟组五段六亚段沉积期的古气候信息--来自石盐包裹体的证据

石盐包裹体的均一温度能够代表卤水结晶的温度,因而是揭示古气候的有效手段。陕北盐盆位于鄂尔多斯盆地中东部,区内奥陶纪马家沟组发育厚层含盐沉积。对采自该盐盆的镇钾1井中的石盐包裹体进行详细的岩相学研究以及均一温度测定。岩相学研究结果表明,包裹体的形态主要为方形、圆形及不规则形,包裹体的类型主要为纯液相、气液两相和含子矿物包裹体三种。包裹体均一温度的测定采用低温冷冻测温法,其中,深度2 738 m的样品zjy-1,均一温度为18.5℃~27℃;深度2 740 m的样品zjy-2,均一温度为14.9℃~29.9℃;深度2 744 m的样品zjy-3,均一温度为24℃~36.9℃;深度2 812.8 m的样品zjy-4,均一温度为14.7℃~31℃;该温度与前人所研究的奥陶纪古温度基本吻合。样品均一温度反映陕北盐盆马家沟组五段六亚段沉积期的古气温在27℃~36.9℃之间,其古气候为地处南半球低纬度干旱气候带,炎热干旱的气候特征。     

罗布泊盐湖更新世晚期沉积钙芒硝包裹体特征及古气候意义探讨

罗布泊盐湖位于塔里木盆地东部,在中更新世晚期-晚更新世出现大量钙芒硝沉积。采用冷粘法制取罗布泊钙芒硝岩包裹体薄片,观察和测试钙芒硝等盐矿物包裹体特征与均一温度等,结果显示,样品单一液相包裹体均一温度以低温、中温和高温3个或2个区段的形式出现。低温区段,平均温度41.0~62.5℃;中温区段,平均温度68.7~88.0℃;高温区段,平均温度85.4~186.0℃。低温区段平均温度代表盐湖大部分古卤水温度,中温区段温度代表盐湖底部卤水温度;高温区段温度,可能因古湖水变浅,盐类矿物暴露地表被阳光暴晒加热,或盐矿物在制片过程中受力破裂等引起。研究确定罗布泊钙芒硝析出的古卤水温度多在40~75℃之间变化,部分超过75℃。据此推算,更新世晚期罗布泊夏季古气温平均多在20~35℃之间,最高可能达58℃左右,属于干热的气候条件。     

青海别勒滩干盐湖石盐流体包裹体均一温度分析及地质环境意义

别勒滩位于察尔汗盐湖的最西端,最主要的沉积物为石盐,钾盐矿物主要为杂卤石、光卤石和钾石盐。文章研究了别勒滩区段盐类矿物形成的温度,为确定钾盐的形成条件提供了参考依据。别勒滩地区石盐流体包裹体均一温度呈现出3个或2个温度区段,即低温区段、中温区段和高温区段。低温区段均一温度变化范围为19.5～49.3℃,反映了大多数石盐结晶析出的卤水温度。中温区段均一温度变化范围为50.1～99.3℃,与盐湖底部卤水所达到的最高温度相对应。高温区段均一温度变化范围为100.3～195.6℃,可能为太阳池事件的响应。由太阳池下部对流层中沉积的盐类矿物组合或相关参数计算的古温度只能为其形成时的卤水温度,不能代表当时的气温。在同一样品中,既出现高温流体包裹体,又出现中温或低温流体包裹体,是矿物生长经历太阳池下部对流层环境与中部非对流层环境所致。别勒滩地区在18 m以上部位可能出现6次太阳池事件,它们的位置 （编号）分别为0.40～1.00 m（S₆）、1.70～2.90 m（S₅）、7.90～8.10 m（S₄）、9.90～10.10 m（S₃）、10.80～11.00 m（S₂）、16.39～16.63 m（S₁）。其中第6次太阳池事件（S₆）可能是1989年发生的大水灾在盐湖沉积中的体现。     

NaCl-X-H2O三元体系25℃等温蒸发石盐流体包裹体均一温度实验研究

复杂卤水组分对于石盐流体包裹体均一温度的影响尚不明确,文章基于NaCl-X-H_2O(X=KCl, MgCl_2,CaCl_2, Na_2SO_4)三元卤水体系,尝试探讨K~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、SO_4~(2-)对石盐流体包裹体均一温度测试结果的影响。不同卤水体系最大均一温度分析结果表明,K~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)的存在总体上会导致石盐流体包裹体均一温度偏大,SO_4~(2-)的存在对均一温度的影响很小。以NaCl-H_2O体系为参照,NaCl-Na_2SO_4-H_2O体系平均均一温度较之要低,而NaCl-KCl-H_2O、NaCl-MgCl_2-H_2O和NaCl-CaCl_2-H_2O体系与其相反。NaCl-KCl-H_2O体系中的KCl浓度与平均均一温度呈现负相关关系,NaCl-MgCl_2-H_2O、NaCl-CaCl_2-H_2O、NaCl-Na_2SO_4-H_2O体系中的w(MgCl_2)、w(CaCl_2)和w(Na_2SO_4)与平均均一温度则呈现正相关关系。平均和最大均一温度分析结果都显示出复杂卤水体系中不同离子及其浓度对石盐流体包裹体均一温度会产生影响。本研究对于具有复杂化学组分卤水结晶析出石盐均一温度的研究具有重要的参考价值。     

不同晶形石盐沉积生长特征及对包裹体温度的影响

石盐晶体生长过程中捕获流体包裹体，利用冷冻测温法得到的均一温度信息与古水温存在良好的相关性。在部分地区，利用包裹体最大均一温度评价古气候时，温度数据与孢粉学反映的气候特征存在冲突，不同晶形的石盐沉积特征，及其晶体条纹内包裹体温度代表的地质含义需进一步探讨。笔者在分析经典测温数据的基础上，观察常温蒸发实验中漏斗晶和人字晶的形成及生长过程，分析了不同温度段均一温度与气温、水温之间的关系。结合现代气象记录数据，分析了最大均一温度评价气候时存在的局限性。研究认为：漏斗晶晶核形成与卤水表面，包裹体温度受温度和气压共同影响，漏斗晶在卤水底部绕核生长，漏斗晶外围包裹体温度对应水底温度，沉入水下后漏斗晶生长缓慢，包裹体最大温度可能代表年度最高温度，以此为指标评价气候得出的结论过于炎热；人字晶是多个漏斗晶之间的桥接部分，大部分形成于卤水蒸发将近结束之时，人字形条纹内包裹体温度受气温和地表温度共同影响，地表温度远大于气温是造成包裹体最高温度过高的主要原因。     

The Relation among Synthetic Fluid Inclusions Homogenization Temperature of Halite,Air Temperature and Water Temperature under Natural Conditions

正A large number of fluid inclusions are formed in the crystal formation of halite,in which pure liquid phase ones supply a new method of paleo temperature inversion by means of cryogenic thermometry.In this study,we     

Ordovician Seawater Composition:Evidence from Fluid Inclusions in Halite

正Fluid inclusions in halite can directly record the major composition of seawater,however Ordovician halite is very rare.Ordovician is a key time during the evolution history.However there are no Ordovician seawater data reported except from the data from the halite from the     

Fluid Inclusions in Surface‐temperature Halite: Sample Preparation and Application

Paleo-temperature and paleo-environment can be interpreted from measuring homogenization temperatures of fluid inclusions within halite. In order to conduct such measurements, vapor bubbles within low-temperature fluid inclusion often need to be created through cooling process by using cooling stage or freezer. Proper cooling is critical for interpreting measured temperature data. We tested two common cooling methods, using heating/freezing stage and freezer, for studying fluid inclusions in halite precipitated in laboratory at conrtolled temperature of 25℃. While using the heating/freezing stage, halite samples were kept at-18℃ for 40–50 min; whereas for freezer, samples were stored at-18℃ for 1, 10, 20 and 40 days, respectively. By comparing the homogenization temperatures of the two cooling processes, we explored the detailed experimental processes and developed an optimal cooling nucleation procedure for homogenization temperature analyses of fluid inclusions within surface-temperature halite. The results show that the maximum homogenization temperatures from both methods approximate the actual brine temperature of 25℃. However, extended refrigeration time has noticeable influence on the results. The refrigeration time of the experiment can be shortened to meet requirements.     

老挝他曲地区石盐流体包裹体特征、氢氧同位素组成及成盐物质补给方式

对老挝他曲地区钻孔中石盐流体包裹体特征、类型以及氢氧同位素组成进行了研究,用以重塑盆地成盐过程中的古环境,并在此基础上对盆地成盐物质的补给方式进行了探讨。结果显示,钻孔中塔贡组下盐段原生石盐岩主要包括人字形和漏斗形晶体两种类型。其中人字形石盐晶体在下盐段中广泛发育,漏斗形晶体数量较少,但通常与人字形石盐晶体产于同一层位,指示了下盐段沉积时盆地处于一种极浅水环境。石盐原生流体包裹体氢氧同位素组成明显偏离全球大气降水线,集中分布于其右下方,反映盆地成盐过程中处于强烈蒸发条件之下。氢氧同位素组成在纵向上的变化,可能揭示了在盐湖演化至钾盐沉积阶段大气温度具有升高趋势。白垩纪中期全球海平面达到极大值,而在呵叻盆地内部,持续的坳陷和强烈的蒸发作用将导致湖平面快速下降。这样,外海与盐盆之间则会产生水位差,由此产生的水力梯度将为外海海水通过障壁向盆地方向进行渗透提供潜在的动力。此外,早白垩世呵叻高原广泛发育的沙漠沉积,则为外海海水大规模的侧向渗透进入盐盆提供了可能的通道。因此,结合现有的资料,本文提出,除海侵补给外,外海通过障壁侧向渗透补给对老挝钾盐盆地成盐物质的供给也具有重要作用。     

Genesis of Polyhalite in the Halite in Jialingjiang Formation of Triassic,Eastern Sichuan Basin,China

正Polyhalite generally formed in the early diagenetic stage.It is formed by the brine which rich in K+and Mg2+and adverse reaction with the gypsum,anhydrite,glauberite(Pierre,1985;Peryt et al.,2005;Leitner et al.,     

Spatial Distribution of Halite in Kuqa Basin from Paleogene to Neogene and Signification of Potash Survey

正Evaporites with gigantic thickness had been developed in Kuqa Basin from Paleocene to early Miocene,and the sediment thickness changed from tens to thousands of meters.By 3D mine software,spatial distribution model of     

Evaporation Stage of Paleo-saline Lake in the Sichuan Basin, China: Insight from Fluid inclusions in Halite

Sichuan Basin is one of the most important marine–salt forming basins in China. The Simian and Triassic have a large number of evaporites. The Triassic strata have found a large amount of polyhalite and potassium-rich brine. However, no soluble potassium salt deposit were found. In this study, the halite in well Changping 3 which is located at the eastern part of the Sichuan basin was studied using the characteristics, hydrogen and oxygen isotopes of the fluid inclusion in halite to reconstruct the paleoenvironment. The salt rocks in well Changping 3 can be divided into two types: grey salt rock and orange salt rock. The result shows that the isotopic composition of the halite fluid inclusion is distinct from the global precipitation line reflecting that the salt formation process is under strong evaporation conditions and the climate is extremely dry. At the same time, compared with the hydrogen and oxygen isotopes of brine in the Sichuan Basin and the hydrous isotope composition of the inclusions in the salt inclusions of other areas in China, it is shown that the evaporation depth of the ancient seawater in the Sichuan Basin was high and reached the precipitation of potassium and magnesium stage.     

Degree of Brine Evaporation and Origin of the Mengyejing Potash Deposit: Evidence from Fluid Inclusions in Halite

The Mengyejing potash deposit is located in the southern port of the Simao Basin, Yunnan Province, and is hosted in mid-Cretaceous strata. The chemical compositions of fluid inclusions in halite crystals, collected from the level-610 adit in the deposit, were analysed by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS). The results show that the brine is of the Na-K-Mg-Ca-Cl type and has K concentrations that are distinctly higher than those of Mg and Ca, unlike normal brines associated with Cretaceous halite. The high K concentrations indicate that the degree of evaporation of the ancient Mengyejing saline lake was very high, reaching the sylvite deposition stage but rarely reaching the carnallite deposition stage. The trajectory of the H and O isotopic compositions of the brines in the halite-hosted fluid inclusions corresponds to intense evaporation, indicating that the net evaporation exceeded the net inflow of brines. These brine compositions in halite-hosted fluid inclusions were likely formed by the dissolution of previously deposited K-bearing minerals by fresh continental and/or seawater, forming a type of modified seawater, with deep hydrothermal fluids potentially supplying additional potassium. The basin likely experienced multiple seawater incursion, dissolution and redeposition events in a high-temperature environment with high evaporation rates.