当前流体包裹体研究和应用概况

本文概要总结近年来流体包裹体研究和应用的发展情况,包括流体包裹体岩相学,PVTX研究,分析技术和应用等四个方面。岩相学方面的主要进展反映在“流体包裹体组合”概念的提出和应用。在PVTX研究方面,人工包裹体和热液金刚石压腔的应用极大地促进了我们对地质流体体系相特征的了解。各种分析技术不断涌现或改进,其中以Laser-Raman对气体成分和LA-ICP—MS对溶质成分的分析尤其有用。流体包裹体的应用领域一直以矿床学研究为主,当前和今后一段时间仍将如此。但是,流体包裹体在地球科学的其它领域,尤其是石油地质以及岩浆和地球内部过程的研究等方面,正得到越来越多的应用。     

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。     

流体包裹体研究对成矿流体动力学模式的制约

热液矿床的形成既包括地球化学过程也包括流体动力学过程,后者主要研究成矿流体的驱动力、流动方向、速度及持续时间。流体及金属的来源,金属在热液中的溶解度及溶解机制,以及矿石的沉淀机制等可以通过多种地球化学手段来研究,而流体动力学过程的确定相对比较困难。流体包裹体分析不仅可以为成矿地球化学过程,而且可为流体动力学过程提供制约,因为流体包裹体研究所得到的流体P-V-T-X性质与流体流动、热传导及质量迁移等控制方程直接相关。本文阐述流体包裹体与流体动力学研究的理论关系,流体包裹体研究对已有成矿流体动力学模式的贡献,以及未来的研究方向。从流体包裹体研究得出的流体压力状态为岩浆热液及造山型成矿系统的超压驱动模式提供了关键的证据。流体包裹体均一温度及其分布为沉积盆地成矿流体动力学模式提供了重要的制约。流体包裹体研究在揭示流体混合及流体相分离等重要成矿过程方面提到了至关重要的作用,但它们在研究流体混合及多相流体流动的物理过程方面的潜力有待进一步开发。精心设计的流体包裹体研究有可能应用于古流体流动数值模型的调试。     

人工合成烃类流体包裹体测温数据对石油地质的指示

石油地质中,通常使用流体包裹体的数据来恢复油气捕获时候的温度与压力。为了探讨这些温度和压力真实地质意义,我们通过设定的温度和压力人工合成烃类包裹体,并通过测量烃类包裹体和同期捕获的水包裹体的均一温度,来解释地质中的现象。     

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。     

川西北马脑壳金矿床流体包裹体研究及对成矿条件的制约

川西北的马脑壳金矿床为一赋存于三叠系碎屑岩、碳酸盐岩系的大型微细浸梁型金矿床,通过详细野外地质调查和室内综合研究,可将矿床的热液成矿作用划分为四个阶段,应用均一法测得：Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ阶段的成矿温度分别为１７５～２３０℃,１７９～２５５℃,１５７～２０７℃,１２０～２００℃,峰值分别为１９０～２１０℃,２００～２３０℃,１７０～１９０℃,１３０～１７０℃,盐度变化范围,Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ     

油气田中不混溶流体包裹体组合的判别和计算

油气田中不混溶流体包裹体组合的判别和计算刘斌，沈崑（同济大学地下建筑与工程系，上海２０００９２）（山东省地质研究所，济南２５００２１）关键词油气田、不混溶流体包裹体、有机包裹体在油气形成、运移过程中，常常存在复杂相态的非均匀状态流体。它们被矿物捕获后...     

香花石中流体包裹体初步研究

初步研究表明：香花石从富Ｂe、Li、Ca、F,贫Ｆe、Mn、Mg的高盐度的ＮaCl-H2O9溶液板出。其包裹体均一温度主要为280-290℃,盐度主要为３４－３６wt%NaCl,压力为３０－６０ＭＰa,密度为１.03-1.10g/cm^3,氧逸度为１０^-23-10^-35bar,二氧化碳逸度为１０^2.3-10^4.5bar;包裹体中气相成分ＨＷＯ占８８％－９６％,其次为ＣＯ２占４％－９％,以及ＣＯ、ＣＨ４、Ｈ２等。     

成矿流体的流体包裹体同位素示踪探讨

流体包裹体中流体的同位素组成,广泛应用在推测流体来源及确定流体成矿年龄方面。由于流体包裹体一般是多成因及多期的,在用流体同位素研究成矿流体时,需要注意到注流体包裹体的捕获是否与成矿同期。本文主要以Ｒｂ－Ｓｒ同位素为例探计了流体包裹体包裹体同位素在成矿流体来源及确定成矿年代方面的意义。     

江西东乡铜矿流体包裹体研究

本文主要对江西东乡铜矿成矿流体进行研究,探讨其成矿机制,分析成矿流体性质以及成矿流体来源。通过石英中流体包裹体的岩相学研究和显微测温可以发现,第一阶段石英中流体包裹体的温度介于144~195℃,流体盐度0.35%~4.95% NaCleqv,第二阶段的流体温度有所升高,均一温度193~298℃,盐度1.40%~6.59% NaCleqv。第三阶段属于成矿期流体,捕获了富气相、富液相和含子晶三相包裹体,其端员均一温度主要在300~340℃和280~320℃之间,盐度介于0.35%~5.86% NaCleqv和29.4%~41.9% NaCleqv之间。激光拉曼探针分析表明,拉曼探针分析反映了前两个阶段流体挥发份主要为水蒸气。第三阶段石英中流体包裹体的气相成分含有H₂O、CO₂和CH₄。流体包裹体研究表明,东乡铜矿第三阶段的流体包裹体发生了明显的沸腾作用,因此,减压沸腾可能是导致流体中金属元素卸载的主要因素。同时,第三阶段流体的H-O同位素特征显示东乡铜矿具有岩浆水特征。     

南京栖霞山铅锌矿成矿流体特征及演化:来自流体包裹体及氢氧同位素约束

南京栖霞山铅锌矿床是华东最大的铅锌矿床,具有悠久的研究和开采历史;近些年来的勘探在深部取得显著进展,显示了很好的勘探潜力。本次研究,在系统全面地野外地质观察和样品采集的基础上,开展了详细的岩相学研究和成矿期次的划分,并进行了流体包裹体和氢氧同位素测试分析。结果显示,栖霞山铅锌矿存在两期铅锌矿化:早期以形成层状和块状矿石为特征,闪锌矿深灰-红棕色;晚期矿化以块状、角砾状和脉状构造为特征,闪锌矿呈棕色-浅黄色。早期闪锌矿中包裹体以富液相包裹体类型为主,均一温度分布范围为182～289℃,盐度为0. 9%～8. 2%NaCleqv,成矿流体与富硫同生沉积层发生化学反应可能是其主要的沉淀机制;晚期闪锌矿中也是以富液相包裹体类型为主,但是温度、盐度有所上升,均一温度集中在197～348℃,盐度介于0. 4%～10. 9%NaCleqv之间,指示有更多岩浆流体混入,流体混合可能是主要的沉淀机制。为了限定其深部可能的热液中心位置,我们利用晚期闪锌矿中的包裹体进行流体空间填图。填图结果显示了良好的空间变化规律:成矿流体温度以西南到北东方向为轴,向西南方向温度上升,暗示了成矿流体可能来源于西南方向深部,因此在其西南方向的深部可能具有更好的勘探潜力。     

CaCl2-H2O体系人工合成流体包裹体研究

人工合成包裹体可以作为天然包裹体参照物,提高我们对天然包裹体各种形成作用的认识,并用来模拟天然包裹体以验证许多涉及流体包裹体研究假设的有效性,本文利用人工水晶裂隙愈合方式,在一定的温压条件下合成了具有特定组成的CaCl2-H2O体系流体包裹体,并对这些合成的包裹体样品进行了详细的测温学研究,结合倪培等（2003）研究结果,进一步证实了：人工合成包裹体与天然包裹体的相似性,以及流体包裹体中捕获流体是母溶液的真实代表性。因此,合成包裹体作为天然包裹体参照物,将在流体包裹体和地质流体研究领域具有十分广阔的应用前景、     

扫描电镜—能谱在单个包裹体物质组成研究中的应用

利用扫描电镜－能谱对四川冕宁稀土矿床早期萤石的单个流体－熔融包裹体的成分进行了分析,发现包裹体内流体相离子以Ｎａ、Ｃａ、Ｂａ为主,阴离子以ＳＯ４、Ｆ、Ｃｌ米,有意义的是在包裹体中发现了Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ等稀土元素,其中矿化元素素铈的含量最高,研究结果进一步证明四川冕宁稀土矿床是一个与盐熔体有关的热液矿床。     

新疆彩霞山铅锌矿流体包裹体三维数值模型

彩霞山铅锌矿是新疆东天山地区的热液型铅锌矿床。在典型钻孔中系统地采集了流体包裹体样品,通过建立流体包裹体的温度、盐度和成分等三维数值模型研究流体包裹体各参数的空间分布特征。对这些参数模型与矿化的关系进行了研究。矿体产在温度异常和盐度异常的边缘,并与F-和NO-3离子浓度异常相关。这些特征可用来进行矿床成因的研究并指导本区的矿产勘查。     

山东招远大尹格庄金矿成矿流体特征

大尹格庄金矿位于中国胶北地体西北部招平断裂带下盘的蚀变花岗质碎裂岩 (绢英岩 )带中 ,断裂上盘为胶东群变质岩系。金主要产于黄铁绢英岩和黄铁矿±多金属硫化物 石英±碳酸盐脉 -细网脉中 ,构成细脉 -浸染状矿石。对蚀变围岩和金矿石中流体包裹体的研究表明钾长石化岩 (钾长石 -石英脉 )和绢英岩 (第 I和第 II阶段 )的石英中含有丰富的 CO2 -H2 O包裹体 ,而金 -硫化物矿石和石英 -碳酸盐脉 (第 III和第 IV阶段 )中 CO2 - H2 O包裹体数量逐渐减少。显微测温指示 ,钾长石化岩和绢英岩石英中的 CO2 - H2 O包裹体的均一温度范围为 2 80～ 36 0℃ ;而金 -黄铜矿和金 -方铅矿 -闪锌矿矿石中包裹体的均一温度分别为 2 40～ 2 75℃和 180～ 2 5 0℃。显微测温和激光拉曼探针分析表明 ,第 I和第 II阶段的成矿流体含 10～ 2 5mol% CO2 ;而第 III和第 IV阶段的含 <5～ 10 mol% CO2 ,并含少量至可观数量 CH4,H2 S和 SO2 等。广泛的黄铁矿化、碳酸盐化蚀变以及缺乏较高盐度的水包裹体说明金很可能是以硫络合物和碳络合物形式被搬运。金的沉淀与温度下降、由裂隙的(重复 )开放引起明显的压力降低和原始流体的不混溶作用有关 ,具多阶段成矿特点     

河南刘山岩铜锌矿床石英中流体包裹体类型及FIP新资料

在刘山岩矿床矿石和围岩石英所含的流体包裹体中,发现2种新类型流体包裹体,即后期变形阶段的淡化水流体包裹体和成岩早期的NaCl子矿物多相包裹体,并重点研究了流体包裹体面(FIP)中包裹体发育情况.块状铜锌矿石、条带状矿石和糜棱岩化石英角斑岩中FIP特别发育,通常FIP以高角度与石英的拉长方向相交(或垂直于岩石的叶理面).FIP中大多数流体包裹体具有中温(均一温度120~220 ℃)、中盐度(3.4%~14.5%).更重要的是:FIP中普遍含有低盐度(3.4%~6.4%),部分甚至含有更低盐度(0.2%~1.7%)的淡化水流体包裹体,这表明淡化水流体(或大气降水)在造山变形后期曾经参与过FIP古流体的活动.     

安徽铜陵朝山金矿床流体包裹体研究

朝山金矿床是狮子山矿田内的热液交代型金矿床,在成因上与燕山期的白芒山辉石闪长岩有关.通过采集发育在不同深度下的含金黄铁矿-石英一方解石脉样品,进行流体包裹体岩相学观察和显微测温发现,石英和方解石中均捕获了富气相、富液相的两相水溶液包裹体和含子晶的三相水溶液包裹体,以上三种类型包裹体的均一温度统计峰值分别出现于315～335℃和255～275℃,盐度的统计峰值出现于17.50%～22.50%NaCl eq.和32.50%～37.50%NaCl eq.之间.激光拉曼探针分析表明,石英中流体包裹体的气相成分以水蒸汽为主,伴有少量CO2,可能含有CH4.流体的H、O同位素组成具确岩浆水特征.上述研究表明.朝山金矿成矿流体经历了相态变化,发生了不均匀捕获.受燕山期岩浆作用影响,狮子山矿田内的铜、金成矿在时空上具有一定联系,成矿流体运移的过程中,主要发生了相分离、气相液化和减压沸腾作用,可能是形威铜、金矿化分带的重要原因.     

超高压变质流体的组成与演化：中国大陆科学钻探工程主孔岩心的流体包裹体研究

中国大陆科学钻探工程主孔位于大别-苏鲁超高压变质带东段的江苏东海县,孔深为5100m,其上部2050m钻遇的岩石主要为榴辉岩,其次是正、副片麻岩、石榴橄榄(辉石)岩以及少量片岩和石英岩。它们经历了超高压变质作用和随后的角闪岩相退变质作用。通过对上述各种岩石的详细流体包体观察和RAMAN光谱分析,发现了五种不同成分的流体包裹体:(1)中-低盐度水溶液包裹体(Ⅰ型),呈原生的孤立和小群存在于榴辉岩和片麻岩锆石的岩浆核和超高压变质边缘,或存在于绿辉石、黝帘石和被绿辉石包裹的方解石和石英中,偶尔呈出溶包裹体产于磷灰石中,而主要沿绿辉石、石榴石、蓝晶石、黝帘石和石英等矿物的穿颗粒裂隙分布;也呈孤立和小群产于切穿榴辉岩的方解石脉和片麻岩重结晶石榴石和绿帘石中;(2)CO2(±CH4)-H2O包裹体(Ⅱ型),存在于锆石的岩浆核和变质边缘,或沿石英裂隙分布;(3)含石盐±SiO2±CaCO3的复杂盐水包裹体(Ⅲ型),呈原生流体包裹体产在榴辉岩的绿辉石中,与石英出溶棒一起平行于绿辉石的C轴分布,或产在石榴辉石岩透辉石的晶内裂隙中;(4)富CO2包裹体(Ⅳ型),在榴辉岩的石英中随机分布;(5)单气相包裹体(Ⅴ型),沿各种矿物穿颗粒裂隙分布。流体包裹体产状及其与捕获时代关系表明,Ⅰ型和Ⅱ型包裹体可以出现在超高压变质岩原岩、峰期变质和退变质各阶段。Ⅲ型包裹体出现在超高压变质岩的早期减压退变质阶段。而Ⅳ型和Ⅴ型包裹体主要形成于角闪岩相及更晚的退变质阶段。本研究的主要认识是:(1)低盐度H2O和CO2流体在进变质、超高压变质和退变质作用各阶段均有存在,这表明在整个超高压变质演化过程中流体具有继承性。(2)超高压变质岩原岩和角闪岩相退变质岩中存在较丰富的流体包裹体,但在超高压峰期捕获的流体包裹体却很少见,这表明丰富的原岩流体或在超高压进变质过程中被排出岩石体系,或进入含水超高压矿物和结合进名义无水矿物。(3)复杂成分原生流体包裹体的发现证明在超高压变质峰期后的早期减压退变质阶段存在一种高盐度似熔体流体,名义上的无水矿物在超高压条件下可以保存相当量的流体,并在退变质过程中分离出来,产生流体-岩石相互作用。(4)角闪岩阶段的流体包裹体具有各种不同的化学组成,且在局部富集,推测可能有部分外部加入的流体。(5)流体包裹体类型、丰度和成分在不同岩石类型中和不同钻孔深度都存在明显差异,表明超高压变质作用过程中没有大规模的透入性流体活动。(6)根据超高压变质峰期包裹体等容线得到的压力值大大低于根据矿物温压计获得的近峰期变质压力,这表明包裹体的密度在捕获后发生了改变。这些改变是由于流体渗漏、部分爆裂和流体-岩石相互作用所引起。     

Immiscibility between silicate magmas and aqueous fluids: a melt inclusion pursuit into the magmatic-hydrothermal transition in the Omsukchan Granite (NE Russia)

Exsolution (unmixing) of the volatile element-rich phases from cooling and crystallising silicate magmas is critical for element transport from the Earth’s interior into the atmosphere, hydrosphere, crustal hydrothermal systems, and the formation of orthomagmatic ore deposits. Unmixing is an inherently fugitive phenomenon and melt inclusions (droplets of melt trapped by minerals) provide robust evidence of this process. In this study, melt inclusions in phenocrystic and miarolitic quartz were studied to better understand immiscibility in the final stages of cooling of, and volatile exsolution from, granitic magmas, using the tin-bearing Omsukchan Granite (NE Russia) as an example.

Primary magmatic inclusions in quartz phenocrysts demonstrate the coexistence of silicate melt and magma-derived Cl-rich fluids (brine and vapour), and emulsions of these, during crystallisation of the granite magma. Microthermometric experiments, in conjunction with PIXE and other analytical techniques, disclose extreme heterogeneity in the composition of the non-silicate phases, even in fluid globules within the same silicate melt inclusion. We suggest that the observed variability is a consequence of strong chemical heterogeneity in the residual silicate-melt/brine/vapour system on a local scale, owing to crystallisation, immiscibility and failure of individual phases to re-equilibrate. The possible evolution of non-silicate volatile magmatic phases into more typical “hydrothermal” chloride solutions was examined using inclusions in quartz from associated miarolitic cavities.