流体包裹体研究进展及其在矿床学中的应用

流体包裹体是近年来研究地质流体,尤其是成矿流体的关键途径,各种与之相关的测试技术与方法及理论成果日新月异。流体包裹体研究不仅可以获得成矿流体的物理化学条件,还可以示踪成矿物质来源与组成,为识别矿床类型、构建成矿模式提供直接证据。笔者等从流体包裹体岩相学、均一温度与盐度、成分分析、pH测试与计算、P—V—T—x状态方程、热液金刚石压腔及其在矿床学上的应用7个方面对流体包裹体的研究与发展进行全面的梳理。首先,系统总结了近年来流体包裹体各方面的最新研究进展和发展趋势,分析了流体包裹体成分测试中存在的主要问题,为其发展提供了一定的方向性;其次对各类矿床的成矿流体和流体包裹体特征进行了归纳整理,对分析矿床的成因类型具有重要意义;最后,提出了流体包裹体在矿床学研究中的发展方向。     

中国萤石矿床流体包裹体研究进展

流体包裹体研究是揭示成矿流体来源与演化的重要手段,而萤石是流体包裹体研究的理想对象。本文选取中国主要萤石矿集区32个典型矿床为研究对象,总结了流体包裹体岩相学特征,并按不同矿床类型统计原生流体包裹体显微测温结果,探讨了萤石沉淀成矿机制。结果表明,岩浆期后热液型、火山—次火山热液型及热卤水型萤石矿床流体包裹体均一温度（集中在120℃~240℃）、密度（主要为0.8~1.0 g/cm³）相近,热卤水型萤石矿床成矿流体盐度高于岩浆期后热液型和火山—次火山热液型矿床。从成矿早期到晚期,大多数矿床成矿流体的盐度、温度逐渐降低。中国萤石矿床总体呈现浅成低温热液成矿的特征。地质事实和已有文献资料表明,萤石沉淀成矿的主要的机制可能不是水—岩反应,而是降温冷却和流体混合,不同矿床萤石主要沉淀成矿机制可能不同。水—岩反应主要在成矿物质集聚过程起重要作用。在总结前人研究的基础上,本文认为当前萤石矿床流体包裹体研究面临的主要问题是：1）流体包裹体组合（FIA）方法在显微测温上应用不足;2）流体包裹体成分分析以定性为主;3）成矿压力、深度估算方法适用性较低。针对这些问题,提出了相应的解决建议,以期推动萤石矿床流体包裹体研究进一步发展。

     

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。     

单个流体包裹体LA-ICP-MS成分分析及在矿床学中的应用

流体对于热液矿床成矿过程起着十分重要的作用,而古成矿流体最直接的代表是流体包裹体,流体包裹体研究是了解与成矿有关的一系列问题的重要钥匙。单个流体包裹体成分LA-ICP-MS分析是了解成矿流体成分特征的最重要手段之一。文章简要介绍了单个流体包裹体成分LA_ICP_MS分析技术及待测样品选取等方面的问题,重点归纳了流体包裹体成分LA-ICP-MS分析在矿床学中的主要应用,如成矿流体的特征、成矿流体的来源、成矿流体演化历程、诱发金属沉淀的原因、岩浆_热液矿床中金属的来源、元素在不同相中的分配、模拟计算。最后为LA-ICP-MS对单个流体包裹体成分测试的前景做了简单的展望。     

合成流体包裹体方法、研究进展及应用

合成流体包裹体的方法是一种采集非常温常压条件下流体样品的技术。它已用于在较宽的压力-温度-成分范围内确定流体的体积平衡、相平衡性质和温度校正。与传统的实验方法相结合，可以了解地壳内部的地球化学行为、矿物质的运移和沉淀机理。本文在简要介绍了目前国际上常用的流体包裹体合成的两类实验方法的基础上，对合成流体包裹体的研究现状进行了分析，并根据作者的实际工作阐述了合成包裹体技术对矿床学研究的意义。     

赣南淘锡坑钨矿床流体包裹体特征及其地质意义

淘锡坑钨矿是赣南一个重要的大型石英脉型钨多金属矿床。矿床主要矿化阶段含矿石英脉中石英和黄玉中的流体包裹体类型有单一水溶液相H2O-NaCl(Ⅰa型)、富液L+V两相H2O-NaCl(Ⅰb型)、两相H2O-NaCl-CO2体系包裹体(Ⅱa型)和三相H2O-NaCl-CO2包裹体(Ⅱb型)。Ⅰb型包裹体均一温度范围为80~370℃,具有多峰态分布特征,可识别出140~190℃,200~250℃和340~360℃几个峰。成矿流体的盐度相对较低,一般<8w(NaCleq)%。用流体包裹体组合的方法获得四组包体的相关参数,结果表明同一包体组合内不同包体的盐度、均一温度及密度基本一致,而不同包体组合中包体的盐度、均一温度及密度则相差较大,显示出不同包体组合所捕获的流体存在较大的差异。Ⅰb型包裹体均一温度分别分布在329~355℃,214~240℃和141~189℃三个温度区间,经压力校正后的捕获温度分别为400~425℃,275~300℃,210~260℃。这些特征表明,淘锡坑钨矿至少存在三期热液流动,其中前两期为成矿期的热液活动,第三期(次生包体)为成矿后的热液活动。根据Ⅱ型包裹体的CO2部分均一温度与最终均一温度计算出成矿流体的捕获压力67.3~97.8 Mpa,平均压力74.8 Mpa,按静岩压力换算成成矿深度为2.59~3.77 km,平均为2.88 km。     

流体包裹体在矿床研究中的作用

流体包裹体分析是现代矿床学研究的一个重要手段,对矿床类型的划分及成矿流体成分、温度、压力的研究有着重要的作用.在矿质沉淀的主要机制中,流体相分离及流体混合的主要证据来自流体包裹体;对金属在气相中的搬运的认识,也主要来自包裹体研究.成矿流体成分对认识金属在热液中的搬运方式起着重要作用,流体温度和压力数据是成矿流体动力学模式的重要制约.     

东天山小热泉子矿床流体包裹体及矿床成因

小热泉子铜矿是东天山最早发现的铜矿床之一,但其成矿流体性质、演化,以及矿床成因尚不明确.通过对不同成矿期次流体包裹体开展显微测温和激光拉曼分析,结果表明小热泉子成矿可分为VMS成矿期（包含黄铁矿、黄铜矿-闪锌矿阶段）、热液叠加期（包含石英-硫化物、碳酸盐阶段）和表生期.VMS成矿期包裹体以水溶液型为主,少量含CO₂包裹体,其均一温度为234~392 ℃,盐度为3.5%~13.3% NaCleqv;热液叠加期包裹体为水溶液型,在122~296 ℃达到均一,盐度为1.4%~12.1% NaCleqv.激光拉曼分析显示包裹体成分以H₂O为主,含少量CO₂和SO₂.小热泉子铜矿早期高温-中高盐度的VMS成矿系统叠加了后期低温-中低盐度的热液系统,其成因类型应为典型的叠加型成矿系统.      

塔里木西南缘MVT型铅锌矿床流体包裹体研究

对塔里木板块西南缘塔木、卡兰古、乌苏里克、卡拉牙斯卡克等铅锌矿区的矿物流体包裹体研究表明，流体包裹体类型单一，多为流相包裹体，成矿流体具有低温、中高盐度、高密度特征、是富含Ca^2 ,Mg^2 ,Na^ 离子及有机烃类物质和硫化氢气体的热卤水。矿化剂主要是Cl^-离子，可与北美典型密西西比河谷型铅锌矿类比。     

江西银山多金属矿床高盐度包裹体及其成因意义

流体包裹体岩相学和显微测温学研究表明,银山矿床石英斑岩和金金属矿床中都发现须含石盐的高盐度流体包裹体,表明至少在成矿作用的早期成矿流体为高盐度流体,高盐度流体不是由热水溶液的不混溶作用或沸腾作用形成的,而是直接从饱和水的结晶岩浆熔体中出溶的,银山矿床的成矿流体与斑岩铜矿的成矿流体具有相似性,证实矿床深部可能有隐伏斑岩铜矿。     

广西五圩矿田箭猪坡铅锌矿床流体包裹体特征及其地质意义

箭猪坡铅锌锑多金属矿床是桂西北丹池成矿带南段五圩矿田中规模最大、特征最为典型的一个大型矿床。根据野外地质调查及岩相学观察,将区内成矿分为三个成矿阶段,并对主成矿阶段的石英、方解石及闪锌矿中流体包裹体进行了研究。箭猪坡矿床流体包裹体类型主要有H_2O-NaCl型、H_2ONaCl-CO_2型和纯CO_2型。显微测温实验结果表明:两相H_2O-NaCl型包裹体均一温度为113℃~288℃,主要分布范围160℃~200℃,盐度w(NaCl)为3.53%~8.27%,主要集中于4.0%~6.0%,密度为0.799~0.996g/cm3;H_2O-NaCl-CO_2型包裹体均一温度为175℃~328℃,主要分布范围260℃~320℃,盐度w(NaCl)为0.21%~11.84%,主要集中于4.0%~7.0%,密度为0.654~0.842g/cm~3,成矿流体的捕获压力为46.5~99.7MPa,换算成矿深度为1.75~3.77km。依据流体盐度和温度空间分布变化规律并结合区内构造地质特征研究认为,箭猪坡矿床成矿流体由北边深部向南部运移,矿体向北侧伏,矿区中段背斜拐弯部位及北段的深部为今后找矿方向。     

延边刺猬沟金矿床流体包裹体特征及其找矿意义

刺猬沟矿床是中国东北地区典型的低硫化型浅成低温热液型金矿。为确定该矿床的成矿物理化学条件及形成深度,对不同标高的同一条含矿石英脉中的流体包裹体开展了显微测温和激光拉曼光谱分析。结果表明,含金石英--方解石脉中的石英与方解石主要发育气液两相及少量富液相包裹体,包裹体均一温度变化范围为112. 2 ℃ ～ 377. 7 ℃,集中在200 ℃ ～ 240 ℃,盐度( w ( NaCl) ) 为0. 18% ～ 10. 87%,平均值为3. 43%,成矿流体密度为0. 57 g /cm3 ～ 1. 00 g /cm3,平均值为0. 89 g /cm3。结合包裹体气相组分的激光拉曼光谱分析认为,成矿流体属低温、低盐度、低密度的NaCl --H2O ( --CO2 ) 体系。根据包裹体测温结果,估算出该矿床的成矿压力为7. 99 ～ 37. 89 MPa,平均值为14. 92 MPa,对应的成矿深度为0. 27 ～ 1. 26 km,平均值为0. 50 km。与国内外同类矿床的对比研究表明,该矿床剥蚀深度较小,深部仍具有一定的找矿远景。     

河南祁雨沟金矿流体包裹体及矿床成因类型研究

河南祁雨沟金矿位于华北克拉通南缘的熊耳地体．产于燕山期火山隐爆角砾岩筒内。流体包裹体研究表明．祁雨沟金矿不同成矿阶段的石英中的流体包裹体有3种类型：水溶液包裹体、含子矿物包裹体和含CO2包裹体。成矿早期流体为高温（〉350℃）、高盐度（〉30wt％NaCl．eqv）、高氧逸度、富CO2的岩浆流体,经流体减压沸腾、挥发分逸失、氧逸度降低、温度降低演化为导致大量金属硫化物及金沉淀的还原性流体．再经大气降水的混入和降温等过程．演化为晚阶段低温、低盐度的大气降水热液。祁雨沟金矿的地质和成矿流体特征指示其应为爆破角砾岩型．而非浅成低温热液型．     

锡同位素研究进展及其在矿床学中的应用展望

锡同位素是一种新兴的非传统稳定同位素,其在考古学及天体化学中的运用显示出非常大的示踪潜力和价值,然而目前其在地质学(尤其是矿床学)中的研究和应用前景缺乏系统介绍。本文总结分析了世界上目前所发表的主要天然及人工样品的锡同位素数据,发现天然样品中锡同位素组成有较大差异,其中玻璃陨石最富重锡(其δ^122/118Sn值可达2.53‰),而黝锡矿(黄锡矿)最富轻锡(其δ^120/116Sn值可达-1.71‰)。其中,含锡矿物(如锡石和黝锡矿)中的锡同位素组成变化范围要远远大于全岩样品。地幔及地壳来源的不同岩性或地质体的全岩锡同位素组成有明显差别;锡同位素在一定条件下可以发生分馏,且分馏程度可能远远大于锡同位素的初始值差异。锡石锡同位素对成矿环境非常敏感,其形成时的流体成分、化学反应速率以及物化条件(如温度、盐度、氧逸度、pH值等)等因素均能影响其锡同位素的组成。深部流体(如岩浆来源)结晶的锡石富重锡,而浅部流体(如地层流体)的加入将使锡石富轻锡,因此锡石的锡同位素具有判别不同矿床成因类型的潜力。展望未来,锡同位素的研究有望在以下三方面取得突破:(1)各地...     

阿勒泰恰夏铜矿床的富CO2流体与矿床成因

恰夏铜矿床位于新疆阿尔泰山南缘克兰火山-沉积盆地内,赋矿地层主要为下泥盆统康布铁堡组上亚组变质岩系.脉状铜矿化主要特征为:早期顺层石英脉,呈脉状或透镜状沿变质片理分布,有星点状黄铁矿产出;晚期含铜黄铁矿-石英脉,斜切变质围岩,黄铜矿以浸染状分布于石英脉裂隙中.石英脉中流体包裹体主要为富CO2包裹体,其次为水溶液包裹体,同时含有少量的碳质流体包裹体.显微测温研究表明,早期顺层石英中原生富CO2流体包裹体,CO2三相点温度(tm,CO2)集中在-61.5～-57.5℃,CO2部分均一温度(th,CO2)集中在25～27℃,完全均一温度(th,tot)集中于223～280℃,流体密度为0.82～0.90 g/cm3;含铜黄铁矿-石英脉中原生富CO2包裹体的tm,CO2集中于-61.5～-58.7℃,th,CO2集中在23.5～28.7℃,th,tot集中在230 ～ 310℃,流体密度0.81～0.86 g/cm3.成矿流体为中高温、中低盐度、富CO2的CO2-H2O-NaCl±CH4±N2体系.恰夏铜矿脉状铜矿化的成矿流体特征与造山型金矿床的流体包裹体特征类似,结合矿床产出的地质背景、控矿构造特征,认为脉状铜矿化的成因与造山-变质热液有关,是阿尔泰山南缘晚泥盆世一二叠纪造山-变质作用的产物.SRXRF测试富CO2流体包裹体中金属微量元素,显示其富集Au,可能表明富CO2流体对金的富集起到一定作用.     

滇东北乐红大型铅锌矿床流体包裹体地球化学

乐红铅锌矿床是扬子地块西南缘滇东北铅锌(银)多金属矿集区中的典型代表之一。通过对该矿床不同成矿阶段闪锌矿、石英、重晶石和方解石中流体包裹体岩相学、显微测温学和显微激光拉曼探针等测试,阐述了该矿床成矿流体性质和演化特征,并探讨了其成矿过程。研究发现,该矿床流体包裹体主要包括4类:Ⅰ类气相、Ⅱ类水溶液相(由Ⅱa型-富液相气液两相、Ⅱb型-富气相气液两相、Ⅱc型纯液相组成)、Ⅲ类含CO_2三相(V_(CO_2)+L_(CO)+L_(HO))及Ⅳ类含子矿物(L+V+S)包裹体。结果显示,重晶石阶段的均一温度为240.3~319.3℃,w(NaCl_(eq))为2.24~2%~1~20.73%,表现出中高温-中低盐度流体性质;白云石-黄铁矿-石英阶段具有中-高温(219.8~310.1℃),中盐度(w(NaCl_(eq))为7.02%~17.61%)特征;闪锌矿-方铅矿-黄铁矿阶段,包括S1闪锌矿具有中温(217.8~292.2℃)-中盐度(w(NaCl_(eq))为8.81%~16.71%)性质;S2闪锌矿具有中低温(180.2~241.3℃)-中盐度(w(NaCl_(eq))为7.73%~18.47%)性质;S3闪锌矿具有中低温(140.4~227.4℃)-中低等盐度(w(NaCl_(eq))为0.35%~19.21%)的流体性质,通过该阶段中含CO_2三相包裹体测试,估算成矿压力和成矿深度分别为45~74.9 MPa(平均58.2 MPa)、1.7~2.8 km。方解石阶段均一温度为165.3℃,中等盐度,w(NaCl_(eq))为11.28%,表现出低温-中等盐度的特征。不同成矿阶段的包裹体温度大致反映了该矿床成矿流体从早阶段至晚阶段,呈现中高温、中低盐度→中温、中等盐度→中低温、中低盐度的演化过程;早期高温-低盐度深部流体在热动力和构造应力驱动下大规模运移,受断裂构造影响发生减压沸腾作用,同时与大气降水发生混合,成矿流体物化性质陡变引起铅锌硫化物等的沉淀,并最终形成矿床。该研究为揭示矿床流体性质、演化及矿床成因提供了证据,深化了"构造-流体‘贯入’成矿"模型,亦对深化矿床成矿机制与指导找矿预测具有重要意义。     

河南土门萤石脉型钼矿床流体包裹体研究及成因探讨

河南方城土门萤石脉型钼矿床位于栾川断裂北侧的华熊地块东南部.矿体呈断续的脉状、似层状、透镜状产于花岗斑岩外接触带,赋矿构造为大理岩与片岩之间的层间断层.矿石主要由萤石、硫化物和碳酸盐等矿物组成.矿脉穿插关系、矿石组构和矿物组合显示了4阶段矿化:分别以白色萤石(Ⅰ阶段)、紫色萤石-辉钼矿(Ⅱ阶段)、辉钼矿多金属硫化物(Ⅲ阶段)以及碳酸盐(Ⅳ阶段)为标志.各阶段萤石中流体包裹体可分为4类:NaCl-H_2O型(W类)、CO_2-H_2O-NaCl型(C类)、纯CO_2型(PC类)及含子晶包裹体(S类).冷热台测试显示,Ⅰ阶段均一温度为300～420℃,峰值为360～410℃,Ⅱ阶段均一温度180～380℃,峰值为220～300℃;Ⅰ阶段流体盐度高达49.68 wt% NaCl eqv.,Ⅱ阶段则不高于13.07 wt%NaCl eqv..从早到晚,W类包裹体平均密度由0.88g/cm~3减小到0.84g/cm~3,C类包裹体CO_2的平均密度由0.66g/cm~3增高到0.82g/cm~3.总体来说,土门萤石-钼矿床形成于中高温、高盐度、富CO_2和F的流体系统,成因上归属于大陆背景的浆控脉状热液成矿系统.     

内蒙古西山湾羊场火山岩银矿床流体包裹体研究

西山湾羊场火山岩银矿床位于内蒙古中西部,大地构造位置处于华北地台西北部。银矿体上盘围岩为二叠纪黑云母二长花岗岩,下盘围岩为寒武纪英云闪长岩,矿体呈透镜状或似层状产出于下白垩统白女羊盘组及其与上下盘的接触带,赋矿岩石主要为具硅化、褐铁矿化的碎裂流纹岩、流纹斑岩。矿石结构主要有自形-半自形粒状结构、他形粒状结构、交代残余结构、碎裂结构等;矿石构造主要有角砾状构造、浸染状构造、脉状构造、块状构造等。主要矿化现象为褐铁矿化、黄铁矿化、萤石矿化,局部见铅锌矿化。矿石矿物主要为黄铁矿、辉银矿、螺状硫银矿、闪锌矿、方铅矿等,矿物生成顺序:黄铁矿-闪锌矿(黄铜矿)-方铅矿-赤铁矿-辉银矿。根据矿物间的相互交代关系,将矿化过程分为早、中、晚三个阶段,分别为石英-黄铁矿、石英-多金属硫化物和石英-碳酸盐组合为标志,特征性围岩蚀变主要为褐铁矿化、硅化、绿泥石化、碳酸盐化等。脉石矿物主要有石英、蛋白石、玉髓、萤石、钾长石及少量绢云母等。矿石的石英中主要可见气液两相水溶液包裹体,还可见少量含石盐子晶三相包裹体,偶尔可见含硫化物子晶多相包裹体。早阶段流体包裹体均一温度大于330℃,盐度0.35%~5.86%NaCleqv,主要发育气液两相的水溶液包裹体,为高温、低盐度流体特征;中阶段流体包裹体均一温度集中在250~330℃,盐度为0.35%~31.90%NaCleqv,除水溶液包裹体外,还可见含石盐子晶三相包裹体和含硫化物子晶多相包裹体,以低盐度的水溶液包裹体和高盐度的含子矿物多相包裹体并存为特征;晚阶段流体包裹体均一温度集中在169~250℃,盐度0.71%~32.66%NaCleqv,除水溶液包裹体外,还可见含石盐子晶三相包裹体,以低盐度的水溶液包裹体和高盐度的含石盐子矿物包裹体并存为特征。中阶段的含硫化物子矿物多相高盐度流体包裹体是"岩浆二次沸腾"形成的,晚阶段的含石盐子矿物高盐度流体包裹体是直接从结晶的熔体中出溶的,流体混合是该矿床的可能成矿机制,金属沉淀主要是因含金属高盐度流体与冷的地下水在矿石沉淀部位混合而最终沉淀富集成矿。