H2O-CH4-H2-CO2-CO-O2在高温、高压和高密度条件下的状态方程

为了计算高温，高压和高密度流体的热力学性质，提出了一个具有19个参数的维里型状态方程，其中参数与温度间的函数关系采用由Sutherland位能函数导出的维里系数近似式。除临界点附近以外，在已报道的pVT数据所覆盖的大部分超临界区域内，该方程均可适用。用该方程对H2O，CH4，H2，CO2，CO和O2等流体pVT关系的计算结果令人满意，其中pVT上限分别为：91-610GPa,1.6-11.0cm^3/mol,4000-5000K。计算体积的平均偏 小于0．8％，最大偏差小于5．4％。     

新疆阿合奇县布隆金矿床成矿流体及成矿作用

新疆阿合奇县布隆石英重晶石脉型金矿床是一个少见的金矿新类型 ,其中流体包裹体类型主要有NaCl H2 O型、CO2 H2 O±CH4型和CO2 H2 O NaCl型。均一温度变化范围大 ,从 1 5 9～ 390℃ ,金主成矿阶段温度集中于 2 0 0～ 340℃ ,流体盐度为 2 .4 2 %～ 1 9.2 9%NaCleq ,但各阶段含石盐子晶多相包裹体的盐度高达 2 9.0 2 %～ 4 6 .2 %NaCleq。成矿流体密度为 0 .731～ 1 .1 32g/cm3 。成矿流体气相成分中以H2 O和CO2 为主 ,含少量N2 ,CH4,C2 H6,H2 S等 ;液相成分以Na+ 、Cl-为主 ,其次是Ca2 + ,K+ ,Mg2 + ,SO2 -4。布隆金矿床石英中流体包裹体的δ1 3 CPDB值为 - 4 .6‰～ - 1 .4‰ ,δ1 8OSMOW 为 1 7.2‰～2 1 .1‰ ,δ1 8O水 值为 6 .7‰～ 1 4 .7‰ ,δD变化于 - 70‰～ - 5 5‰ ,表明成矿流体主要来源于建造水 ,并混合少量岩浆水和大气降水 ,流体中的碳主要来源于海相碳酸盐岩。物理化学条件和流体组成的改变以及流体的不混溶作用在成矿过程中起了重要作用     

河南祁雨沟金矿床成矿流体演化特征

祁雨沟隐爆角砾岩金矿床产于太古宇太华群中,金矿化分为6个成矿阶段,其中第Ⅰ,Ⅲ,Ⅴ阶段石英39Ar 40Ar坪年龄分别为130 31±0 86,122 61±0 61和(109 20±0 70)Ma。对各成矿阶段石英、方解石中流体包裹体均一温度、盐度、化学成分、氢氧同位素组成分析结果表明,早阶段流体为岩浆水,其后逐渐有大气降水的混合;第Ⅰ阶段高温(301 2～465 4℃)、中等盐度(9 1%～18 6%)的流体曾发生沸腾,形成较多以气相为主的包裹体;从第Ⅱ成矿阶段开始,流体沸腾减弱而出现不混溶现象;在第Ⅲ成矿阶段,不混溶作用增强,形成富CO2的低盐度流体与富H2O高盐度流体;在第Ⅳ—Ⅴ成矿阶段,大气降水的混合作用趋于增强,流体总体盐度降低。流体包裹体气相成分以CO2,H2S,CH4为主,含少量CO,N2,H2等,并且早阶段流体CO2含量较高,在第Ⅲ—Ⅴ成矿阶段,H2S,CH4,CO浓度增高,金属矿物大量出现。减压作用造成初始高温流体沸腾,其后温度降低以及盐析效应可能造成富CO2流体与富H2O流体的不混溶,而Au的大量沉淀则主要与大气降水的混合作用有关。     

陇南阳山金矿床流体包裹体研究

陇南的阳山金矿床是中国人民武装警察黄金部队近年来在陕甘川交界地带发现的一个特大型金矿床。该矿床 3 0余件样品的流体包裹体分析结果表明 :1.镜下石英中流体包裹体类型丰富多样。据室温状态下流体包裹体的相态、加热状态下流体包裹体的性状及产出特征 ,鉴别出两种成因类型及九种物理状态类型 ;2 .流体包裹体显微测温结果显示本区的均一温度主要集中在 2 60～ 3 10℃ ,2 2 0～ 2 40℃ ,15 0～ 190℃等三个区间 ,流体组份体系接近于NaCl-H2 O -CO2 体系 ,,成矿流体密度估计在 0 .3 5～ 1.0 2 g·cm- 3之间 ,成矿压力估计小于 1Kbar ,流体包裹体盐度估计在 2 .5～ 6.5wb %NaCl之间 ;3 .从流体包裹体成分分析获得的 pH值在 6.91～ 7.1之间 ,还原参数H4 +CO +H2 /CO2 的摩尔数比值在 0 .0 0 9～ 0 .0 5之间 ,具有浅成中偏碱性和弱还原环境成矿特点 ;4.石英中流体包裹体的δD( -SMOW ) 值在 -92 .4‰～ -62 .9‰之间 ,δ1 8O石英 ( -SMOW ) 值在 -3 .0 9‰～ +0 .41‰之间 ,δ1 8OH2O( -SMOW ) 值在 -12 .13‰～ -8.48‰之间。综合分析认为成矿可能主要与低温热液作用有关。     

黔东天柱磨山—油麻坳金矿流体包裹体地球化学研究

磨山—油麻坳金矿矿脉中石英的流体包裹体以单相液态和两相气液包裹体为主。含CO2 包裹体占5%±。成矿流体均一温度 1 70～ 2 3 0℃ ,盐度为 3 .1 %～ 1 0 .1 % ,密度为 0 .850～ 0 .958g/cm3 ,为中低盐度、较低密度的弱酸—弱碱性溶液。包裹体气相成分主要为H2 O、CO2 及CH4 ,液相成分中Na+ 、Ca2 + 及Cl-含量较高 ,相对贫K+ 、F-。成矿流体属Na Ca Cl型 ,为大气降水与变质水混合形成。     

黔西南紫木凼金矿床流体包裹体特征及对成矿的指示意义

紫木凼金矿床是黔西南微细浸染型（卡林型）金矿带上的一个代表性金矿床。本文对该矿床主成矿阶段（Ⅱ）石英和方解石以及晚成矿阶段（Ⅲ）方解石中的流体包裹体进行了岩相学和显微测温研究,结果表明,各成矿阶段包裹体类型有H2O包裹体、CO2包裹体、CO2-H2O包裹体、气相CH4包裹体和CH4-H2O包裹体5类,其中CO2包裹体和CO2-H2O包裹体只在主成矿阶段（Ⅱ）的石英中发育。主成矿阶段和晚阶段流体包裹体均一温度范围分别为180～220℃和100～180℃,盐度分别为0.35%～7.45% NaCl和0.18%～5.71% NaCl,密度分别变化于0.745～0.969 g/cm3和0.868～0.993 g/cm3,总体属于中低温、低盐度、中等密度的H2O-NaCl-CO2流体体系。矿床成矿过程是一个温度退缩、盐度降低、密度增大的过程。主成矿阶段H2O-NaCl-CO2流体发生不混溶作用,是导致矿质沉淀成矿的主要原因。CO2流体、CH4流体在金的成矿过程中起重要作用。     

安徽定远小庙山金矿床流体包裹体研究

小庙山金矿床原生流体包裹体分为4种类型:富气相的两相水溶液包裹体、富液相的两相水溶液包裹体、含CO2三相水溶液包裹体和含子矿物的三相水溶液包裹体,均一温度变化于133～378℃之间,峰值区间分别为180～200℃和220～260℃;盐度介于0.2%～44.6%之间,峰值区间为3%～6%。激光拉曼分析显示,流体包裹体的气相成分主要为CO2、H2O及少量CH4;包裹体群分析显示,成矿流体气相成分主要为CO2、N2、H2O、CH4、C2H2和C2H6,液相成分主要为Na+、K+、Ca2+、F-、Cl-、NO3-和SO42-,其中K+/Na+为1.55～2.75,F-/Cl-为0.02～0.03。矿化石英脉中,流体的δ18OH2O值介于-2.39‰～2.14‰之间,δDH2O值介于-51.2‰～-45.9‰之间,表明成矿流体主要来自岩浆,后期混入大气降水。依据成矿地质背景和矿区内成矿流体的地球化学及同位素资料,认为近南北向断裂是成矿流体运移通道和金富集沉淀的场所。在断裂破碎带中,高温高盐度成矿流体与大气降水混合,引起成矿流体的温度和盐度降低,压力变小,使得流体中的金沉淀成矿。     

贵州丫他卡林型金矿床流体包裹体特征及其成矿意义

黔西南丫他金矿床是典型的沉积岩容矿的微细浸染型金矿床。从流体包裹体的角度,探讨了丫他金矿床成矿的温度压力条件和流体演化。各阶段石英、雄黄的流体包裹体岩相学和显微测温研究结果表明:主成矿阶段包裹体主要类型有H2O、CO2和CO2-H2O包裹体,流体包裹体组合呈现CO2-H2O不混溶的特征,晚成矿阶段包裹体类型主要为H2O包裹体;从主成矿阶段到晚成矿阶段,流体包裹体均一温度由139～268℃变化至121～194℃,盐度由2.9%～7.4%变化至2.7%～6.6%。根据共存CO2包裹体和H2O包裹体的等容线计算法,还原主成矿期包裹体捕获温度为260～294℃,捕获压力为59～98 MPa。对比不同类型金矿床中的富CO2流体特征,指出黔西南卡林型金矿床中存在的富CO2流体可能在金的搬运过程中起到一定的作用,CO2-H2O相分离可能是导致矿质沉淀的主要原因。     

二维气相色谱法测定流体包裹体中气相成分

建立了双柱、双检测器串联的二维气相色谱测定流体包裹体中气相成分H2、O2、N2、CO、CH4、CO2、H2O、C2H2、C2H6、C3H8的方法。方法经济、易行，灵敏度和精密度高，检出限在10^-4～10^-6（x，摩尔分数），精密度（RSD）小于7％。所获得真实水量与同一缩分样的液相成分离子色谱测定结果相结合，可以得到包裹体溶液中的离子浓度。目前已应用于流体包裹体样品分析，分析结果符合地质研究的要求。     

T<623.15K, P<100MPa条件下CO2—H2O体系相关热力学参数计算新方法

根据CO2—H2O体系均一法测温过程中出现的部分均一和完全均一现象,采用最新的热力学参数及相关模型,分别建立相应的热力学方程。根据同一体系的摩尔体积在均一法测温升温过程中几乎不变的特征可知,部分均一与完全均一状态下,体系的摩尔体积近似相等。据此对影响摩尔体积的充填度进行微调,通过迭代运算,直至两种条件下的摩尔体积近似相等,从而可以获得精确的摩尔体积和充填度,进而获得体系中的CO2含量、完全均一压力以及流体包裹体的总密度等热力学参数。本方法只需提供部分均一温度和完全均一温度以及部分均一方式便可求取相关热力学参数,符合地质研究方法和思路。该方法只适用于完全均一温度低于623.15K、完全均一压力小于100MPa以及最后均一至液相或临界点的CO2—H2O流体包裹体体系。对比研究表明,该方法也适用于盐度低于6%的NaCl—CO2—H2O流体体系,所获得的热力学参数相对误差在10%左右。     

超临界流体热力学函数的理论计算

Ｄｕａｎ等（１９９２。１９９６）基于分子间相互作用势能模型,建立了一个适合于超临界流体的状态方程,此方程能反演出世界上几十个实验室测定的成千上万个纯组分及混合物的ＰＶＴ（压力、体积、温度）数据（温压范围：Ｐ〈２ＧＰａ,Ｔｃ〈Ｔ〈２０００Ｋ）。最近的研究发现,此方程能准确预测Ｈ２Ｏ、ＣＯ２、ＣＨ４、Ｎ２及它们的混合物在Ｔ＝１．３Ｔｃ,Ｐ＝０到Ｔ＝２０００Ｋ,Ｐ＝１０ＧＰａ这一温压范围内的压力、体积、     

Molecular dynamics simulation of the CH4 and CH4-H2O systems up to 10 GPa and 2573 K

Based on our previous study of the intermolecular potential for pure H₂O and the strict evaluation of the competitive potential models for pure CH₄ and the ab initio fitting potential surface across CH₄-H₂O molecules in this study, we carried out more than two thousand molecular dynamics simulations for the PVTx properties of pure CH₄ and the CH₄-H₂O mixtures up to 2573 K and 10 GPa. Comparison of 1941 simulations with experimental PVT data for pure CH₄ shows an average deviation of 0.96% and a maximum deviation of 2.82%. The comparison of the results of 519 simulations of the mixtures with the experimental measurements reveals that the PVTx properties of the CH₄-H₂O mixtures generally agree with the extensive experimental data with an average deviation of 0.83% and 4% in maximum, which is equivalent to the experimental uncertainty. Moreover, the maximum deviation between the experimental data and the simulation results decreases to about 2% as temperature and pressure increase, indicating that the high accuracy of the simulation is well retained in the high temperature and pressure region.After the validation of the simulation method and the intermolecular potential models, we systematically simulated the PVTx properties of this binary system from 673 K and 0.05 GPa to 2573 K and 10 GPa. In order to integrate all the simulation results and the experimental data for the calculation of thermodynamic properties, an equation of state (EOS) is developed for the CH₄-H₂O system covering 673-2573 K and 0.01-10 GPa. Isochores for compositions <4 mol% CH₄ up to 773 K and 600 MPa are also determined in this paper. The program for the EOS can be downloaded from www.geochem-model.org/programs.htm.     

山西中条山铜矿峪铜矿流体演化特征

铜矿峪铜矿大地构造位置位于华北克拉通中部造山带南部,主容矿围岩为花岗闪长斑岩、二长花岗岩及变质基性火山岩。对不同阶段石英流体包裹体进行了包裹体岩相学、显微测温学和激光拉曼显微探针研究。结果表明,成矿流体包裹体可分为气液两相包裹体、含多子晶包裹体、含石盐子晶包裹体、含CO2 包裹体及纯CO2 包裹体。其中早阶段以富含多子晶包裹体( 均一温度为436. 2 ℃ ～ ＞ 550 ℃,盐度( w ( NaCl) ) 为49. 34% ～ ＞ 62%) 和含石盐子晶包裹体( 均一温度为345. 6 ℃ ～ ＞ 550 ℃,盐度( w ( NaCl) ) 为29. 72% ～ ＞ 62%) 为主。主成矿阶段主要由含石盐子晶包裹体( 均一温度为169. 1 ℃ ～ 324. 9 ℃,盐度( w ( NaCl) ) 为30. 47% ～ 39. 75%) 、气液两相包裹体( 均一温度介于159. 9 ℃ ～ 242. 9 ℃,盐度( w ( NaCl) ) 为1. 56% ～ 22. 31%) 组成并发现少量含CO2 包裹体 ( 均一温度为259. 7 ℃ ～ 320. 5 ℃,盐度( w ( NaCl) ) 为8. 93% ～ 13. 16%) 和纯CO2 包裹体( CO2 均一温度为24. 3 ℃ ～ 27. 22 ℃) 。晚成矿阶段仅发育气液两相包裹体( 均一温度为126. 9 ℃ ～ 212. 3 ℃,盐度( w ( NaCl) ) 为1. 56% ～ 7. 44 %) 。激光拉曼光谱分析包裹体气相成分主要为H2O、CO2、 HF 组成,晚期为CO2、N2。包裹体中普遍存在CO2。早阶段流体应为高温高盐高氧逸度NaCl － H2O － CO2 体系。主成矿阶段含气液两相包裹体与富CO2 相包裹体共存,表明流体发生了不混溶或沸腾现象。成矿晚阶段低温低盐度气液两相包裹体可能来源于大气降水。分析认为,铜矿峪铜矿成因类型属斑岩型。     

吉林珲春农坪金铜矿床流体包裹体特征与矿床成因

为确定农坪金铜矿床的成矿流体特征及矿床形成机制,采集细脉浸染状金铜矿石中的石英--硫化物细脉,对石英颗粒中的流体包裹体进行了岩相学、显微测温和激光拉曼光谱分析。结果表明:脉石英中主要发育Ⅰ型气液两相、Ⅱ型含CO2三相、Ⅲ型含子矿物多相、Ⅳ型纯气相和Ⅴ型纯液相等5种类型的原生流体包裹体。不同类型包裹体的均一温度变化范围为237.8℃~399.4℃,主要集中于310℃~370℃,盐度w(NaCl)变化范围于1.39%~12.3%和33.32%~42.03%两个区间。代表性包裹体的激光拉曼光谱分析结果显示,成矿流体主要气相成分为H2O、CO2,并含有少量的CH4。综合研究后认为,农坪矿床成矿流体曾发生过沸腾作用,以至流体中的H2O、CO2等挥发组分大量逸出,引起金、铜等有用组分的沉淀富集。农坪金铜矿床与小西南岔金铜矿床在成矿条件及矿化特征等方面具有相似性,二者同为斑岩型金铜矿床,均属燕山晚期构造岩浆作用的产物。     

高温高压下CO2在水中溶解度实验及理论模型

利用自行研制的高温高压反应釜,在不同温度、压力和矿化度条件下测试CO₂在地层水中的溶解度。实验结果表明:温度一定的条件下,CO₂在水中的溶解度随压力的增加而增加;压力一定的条件下,CO₂在水中溶解度的主要变化趋势为随温度的增加而降低,当温度大于100℃、压力在22 MPa左右时,CO₂在地层水中的溶解度将发生异常,出现低压(小于22 MPa)时随温度的增加而降低,高压(大于22 MPa)时随温度的增加而略微升高;在温度压力都一定的条件下,CO₂在水中的溶解度随矿化度的增加而降低。并且,在新测得的实验数据和已有的实验数据的基础上,通过修正PR-HV状态方程中的参数,建立了一个能够精确计算CO₂在水中溶解度的模型;并将该模型与其他模型对比。对比结果表明,该模型计算精度最高,平均相对误差仅为2.69%。     

湖南石门雄黄矿床流体包裹体地球化学特征

石门超大型雄黄矿床流体包裹体丰富。包裹体液相成分中富Ｎａ＋、Ｃｌ－和Ｋ＋、ＳＯ２－４，气相成分中Ｈ２Ｏ占绝对优势，少量ＣＯ２，成矿流体化学类型属Ｃｌ ＳＯ４ Ｎａ Ｋ型水。雄黄、雌黄形成于低温（１８０～９０℃）、低压（２０～５ＭＰａ）、浅成（１７５～７００ｍ）、弱酸性（ｐＨ：４．６７、４．４３）和弱还原（Ｅｈ：－０．２６５Ｖ）条件。流体包裹体氢氧同位素研究表明，成矿流体主要为古大气降水，并混有盆地建造水，大气降水下渗、循环、加热、淋滤形成了中－低盐度［ｗ（ＮａＣｌ）：１６．０３％～４．２７％］，中等密度（０．８６３～１．０６５ｇ／ｃｍ３），含矿地下热水。     

冀东太平寨-娄子山太古宙麻粒岩相变质峰期流体研究

冀东太平寨-娄子山地区太古宙麻粒岩系变质峰期流体包裹体首次见于夕线石中,按形 态 和产状可分三类,均形成于峰期至其稍后阶段。它们成分相似。特征是:①富碳质,XC　O2+C　H4=0.64～0.93; ②含少量H2O,XH 2O=0～0.22,且与峰期矿物 组合平衡热力学计算的水活度(aH2O=0.04～0.31)和含量( XH2O=0.03～0.22)完全吻合; ③有时含一定量H2S和SO2; ④盐水溶液 中阴离子总量极低(0.12～0.61mol/L)。石英和石榴石中也有特征相同的这期包裹体。峰 期包裹体中C　O 2均一温度多数 为-28℃～-22℃,密度为0.96～1.06g/cm3,包裹体整体密度应稍高,相应的压力为0.60 ～0.70G Pa。流体的氧逸度lgfO2在-17～-15之间。峰期流体上述各种特征在空间上较 均匀,相邻的不同岩石类型中aH2O值相似,结合地质和原岩特 征分析,认为流体中C　O2可能为深部地幔来源,其成因与基性岩浆底侵及其结晶作 用有关。     

混合气体在水溶液中的溶解度计算模型

该文将段振豪及合作者建立的单气体溶解度模型推广到混合气体系,建立了能够计算CO2-CH4-N2-C2H6-H2S混合气 体在电解质水溶液中溶解度的热力学模型。本模型将DMW92方程扩展到上述多组分混合气体系并使用其计算气体组分的 逸度系数,采用Pitzer活度系数模型描述液相并沿用段振豪及合作者以前确定的纯CO2、CH4、C2H6和H2S的溶解度模型参 数,而纯N2的溶解度模型参数由本研究确定。由于本模型不包含依赖混合气体溶解度实验数据确定的参数,因此对混合气 体溶解度的计算是预测性的。通过与实验数据的对比,证实了本模型能够在宽广的温度、压力范围内准确预测 CO2-CH4-N2-C2H6-H2S混合气体在水溶液中的溶解度（对于CO2和CH4的摩尔百分数超过90%的混合气体,本模型适用于 273~523 K和0~2000×105 Pa的温压范围）。本模型的计算表明,相对于纯CO2气相,少量CH4、N2或H2S的加入会降低CO2的溶解度。对于CO2-H2O-NaCl型流体包裹体,少量CH4的加入会增大流体包裹体的均一压力。相关的计算程序可从通讯作者 处获得。     

西天山伊耳曼得型金矿流体特征及成矿环境

西天山一种以伊耳曼得和恰布坎卓它等金矿为代表的金矿类型,其成矿流体液相成分以K⁺离子为主,其次是Na⁺、Cl^-、SO₄^2-及少量的Ca²⁺、Mg²⁺.流体气相成分以H₂O为主,其次是CO₂、H₂,少量的O₂、N₂、CH₄和CO.流体的矿化度平均为8.28g/L,盐度比较低,其范围为1.5%~0.39%(NaCl),流体的pH值在2.8~5.5之间.流体离子强度为0.146~0.18.氧逸度为lgf o₂=-35.2~-38.9,流体的pH-lgf o₂稳定范围与冰长石-绢云母型和酸性硫酸盐型金矿床的稳定范围不一致.流体温度范围为93~151.4℃.流体压力范围为5.6~17 MPa.表明成矿流体具有低温、低压和低盐度的特点.流体属于H₂O-NaCl-CO₂体系,来自大气降水.大气降水渗滤到地下,受到火山和地温梯度的影响,形成了沿一定深度运动的热循环流体.成矿流体的物理化学环境是一种过渡类型.成矿流体沿火山碎屑岩孔隙和微裂隙多次渗透交代而成矿.     

Equation of state of the H2O, CO2, and H2O-CO2 systems up to 10 GPa and 2573.15 K: Molecular dynamics simulations with ab initio potential surface

Based on our previous development of the molecular interaction potential for pure H₂O and CO₂ [Zhang, Z.G., Duan, Z.H. 2005a. Isothermal-isobaric molecular dynamics simulations of the PVT properties of water over wide range of temperatures and pressures. Phys. Earth Planet Interiors149, 335-354; Zhang, Z.G., Duan, Z.H. 2005b. An optimized molecular potential for carbon dioxide. J. Chem. Phys.122, 214507] and the ab initio potential surface across CO₂-H₂O molecules constructed in this study, we carried out more than one thousand molecular dynamics simulations of the PVTx properties of the CO₂-H₂O mixtures in the temperature-pressure range from 673.15 to 2573.15 K up to 10.0 GPa. Comparison with extensive experimental PVTx data indicates that the simulated results generally agree with experimental data within 2% in density, equivalent to experimental uncertainty. Even the data under the highest experimental temperature-pressure conditions (up to 1673 K and 1.94 GPa) are well predicted with the agreement within 1.0% in density, indicating that the high accuracy of the simulation is well retained as the temperature and pressure increase. The consistent and stable predictability of the simulation from low to high temperature-pressure and the fact that the molecular dynamics simulation resort to no experimental data but to ab initio molecular potential makes us convinced that the simulation results should be reliable up to at least 2573 K and 10 GPa with errors less than 2% in density. In order to integrate all the simulation results of this study and previous studies [Zhang and Duan, 2005a, 2005b] and the experimental data for the calculation of volumetric properties (volume, density, and excess volume), heat properties, and chemical properties (fugacity, activity, and possibly supercritical phase separation), an equation of state (EOS) is laboriously developed for the CO₂, H₂O, and CO₂-H₂O systems. This EOS reproduces all the experimental and simulated data covering a wide temperature and pressure range from 673.15 to 2573.15 K and from 0 to 10.0 GPa within experimental or simulation uncertainty.