不透明矿物流体包裹体红外显微测温研究：进展、存在问题与解决方案

流体包裹体是古地质流体的唯一直接记录,为反演地质过程涉及的物理化学条件等提供了最为重要的证据。流体包裹体是研究热液矿床成矿流体最有利手段,常规的测试对象为透明的脉石矿物,而矿石矿物中的流体包裹体更为直接、准确地记录了成矿流体信息。大多数矿石矿物在显微镜透射光下不透明,其捕获的流体包裹体研究需要使用配备有红外成像系统的显微镜进行。近20 年来,不透明矿物流体包裹体红外显微测温研究获得了长足的进展,但其中仍有一些问题尚未解决,制约了该方法的应用;同时,国内该研究领域正处在起步阶段,多个实验室已安装了红外测试仪器,但尚未开展系统的研究工作。因此,需要对该研究领域进行综述,探讨存在的问题,以促进该研究方法的发展。本文首先介绍了红外显微镜仪器工作原理及样品制备注意事项,阐述了影响不透明矿物红外透明度的因素,讨论了红外显微测温研究中的主要问题和难点,并针对测温过程中相变观察困难、红外光可能影响测温结果等问题提出可行的解决方案,最后论述了红外显微测温系统在矿床学领域的应用前景。     

新疆准噶尔盆地西北部二叠纪玄武岩浆作用流体介质条件:流体化学组成及碳同位素制约

准噶尔盆地西北部深层分布着大量的二叠纪玄武岩,其发育的流体介质条件缺乏系统研究。本文采用二叠纪玄武岩岩心样品,对基质中的流体化学组成和碳同位素组成进行分步加热质谱法分析,结果表明二叠纪玄武岩的流体组成中H_2O的含量极高(平均13789mm3.STP/g),次要组分为CO_2、O_2、H_2S和N2等,CO_2和CH_4的δ~(13)C值(分别为-28.9‰~-15.8‰和-36.8‰~-21.9‰)位于地壳与甲烷氧化来源组分的范围内;CH_4、C_2H_6、C_3H_8和C_4H_(10)等甲烷同系物的碳同位素组成随碳数增高总体具有正序分布特征,400~800℃温度段释出CH_4的δ~(13)C值(-25‰左右)明显重于200~400℃的(-35‰左右),部分样品400~800℃的CH_4-C_3H_8存在碳同位素反序分布的特征,显示幔源流体挥发份特征,其中混入大量的沉积有机质热裂解成因烃类气体,应为俯冲蚀变大洋板片的沉积物脱出流体挥发份。大量的H_2O指示岛弧俯冲的再循环流体的加入,甲烷氧化来源特征的CO_2和CH_4碳同位素组成揭示经历了长期的风化过程,表明相关岩浆作用后遭受长期的抬升。     

东昆仑夏日哈木镍铜硫化物矿床成矿岩浆条件:流体挥发份化学组成与碳同位素组成制约

夏日哈木镍铜硫化物矿床是我国东昆仑造山带新发现的全球岛弧环境最大的岩浆镍铜硫化物矿床。早泥盆世镁铁-超镁铁质成矿岩体中不同类型岩石的辉石中流体挥发份化学组成和碳同位素组成表明,流体挥发份总量较低,平均含量为888mm~3.STP/g(STP:标准温度和大气压)。流体挥发份组成以H_2O为主(48mol%),其次为H_2(26%)、CO_2(15%)和CO(5%)。H_2S含量从二辉橄榄岩(10mm~3/g)、橄榄辉石岩(18mm~3/g)到二辉辉石岩(28mm~3/g)逐渐增加,表明岩浆就位结晶演化过程中含硫组分的加入。CO_2的δ~(13)C值(-23.5‰~-5.0‰)位于地壳和地幔值范围之间。CH_4同系物碳同位素组成随碳数具有总体正序、局部反序的分布特征,显示大洋沉积有机质热裂解成因特征。夏日哈木成矿镁铁-超镁铁质岩体流体组分中较低的H2_O含量和较高的H_2含量表明,岩浆演化处于还原性挥发份条件,地幔岩浆源区存在俯冲洋壳沉积有机质,岩浆房围岩的混染和富S流体的加入可能是夏日哈木岩浆镍铜硫化物矿床硫饱和的主要机制。     

流体包裹体及石英LA-ICP-MS分析方法的建立及其在矿床学中的应用

流体包裹体LA-ICP-MS(激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱仪)分析具有高精度、低检测限、多元素同时微区原位检测的特点,因此在精细刻画成矿过程、深入揭示成矿机理方面具有传统方法无可比拟的优势。通过人工合成石英Na Cl-H2O-Rb-Cs和Na Cl-KCl-Ca Cl2-H2O-Rb-Cs流体包裹体,使用NIST610为外标、显微测温Na Cl等效盐度(电价平衡方法)为内标,建立了流体包裹体L A-ICP-MS分析方法。分析结果的相对误差在±16%以内,绝大部分在±10%以内,相对标准偏差(RSD)小于7%。同时结合国际上推荐的石英标样,使用NIST610为外标、无内标法,建立了石英微量元素LA-ICP-MS分析方法。分析结果表明,石英中主要元素Li、Al和Ti的相对误差在±10%以内,相对标准偏差小于5%。利用建立的方法对鲁西早白垩世王家庄Cu-Mo矿开展了应用研究,结果显示该矿富气相包裹体更富Cu,而含子矿物包裹体富Mo,暗示Cu和Mo可能具有不同的搬运机制,Cu更倾向于气相,Mo则倾向于进入液相,结合流体沸腾现象的存在,这可能是导致该矿上铜下钼分带沉淀的重要因素。此外,从早期岩浆成因石英到成矿期热液石英以及成矿期后石英,微量元素具有明显的Ti降低而Al升高的趋势,暗示成矿元素Cu、Mo的沉淀可能同时还受到温度和流体酸碱度变化的控制。     

滇西镇康水头山Pb-Zn矿床成矿流体及矿质来源探讨——H、O、S、Pb同位素地球化学证据

滇西镇康水头山Pb-Zn矿床是保山地块镇康Pb-Zn-Fe-Cu多金属矿集区内又一重要找矿成果。矿体呈似层状、透镜状产于上寒武统保山组大理岩化灰岩中,呈NEE向顺层产出,矿石矿物主要为闪锌矿和方铅矿,偶见黄铜矿和黄铁矿等;脉石矿物主要有白云石、绿泥石、方解石、石英和绢云母等。本文基于对矿床地质特征的详细研究,结合矿床H、O、S、Pb同位素组成,对其成矿流体和矿质来源进行了探讨,同时与毗邻的芦子园超大型Pb-Zn-Fe-Cu多金属矿床进行了对比。研究表明:该矿床石英的δD值介于-101.1‰~-93.3‰之间,均值为-96.85‰(n=4),δ~(18)O_(H_2O)值为3.37‰~3.77‰之间,均值为3.57‰(n=4),表明成矿流体早期以原生岩浆水为主,有大气降水的混入。矿床金属硫化物的δ~(34)S值均为正值,介于4.1‰~12.2‰,均值为8.23‰(n=10),与旁侧的芦子园矿床δ~(34)S值(8.9‰~12‰)较为接近。该矿床可划分出三个成矿阶段,阶段Ⅱ为以闪锌矿和方铅矿为主的主要成矿阶段(δ~(34)S主要集中在4.1‰~6.2‰之间),其δ~(34)S均值可近似代表成矿热液中的δ~(34)S∑S值,即δ~(34)S∑S≈δ~(34)S均值=6.56‰(n=7),闪锌矿和方铅矿δ~(34)S值有部分重叠,但总体上具有δ~(34)S闪锌矿δ~(34)S方铅矿以及不同颜色闪锌矿之间δ~(34)S深棕色闪锌矿δ~(34)S棕褐色闪锌矿δ~(34)S浅棕色闪锌矿的分布特征,暗示硫同位素在硫化物间的分馏达到平衡,表明S同位素组成较为稳定,显示水头山矿床具有深部壳源岩浆成因的特征。矿床金属硫化物的Pb同位素分析显示,Pb同位素组成非常集中(~(206)Pb/~(204)Pb=18.3408~18.4483,均值为18.3815,~(207)Pb/~(204)Pb=15.8337~15.9440,均值为15.8745,~(208)Pb/~(204)Pb=38.8224~39.4391,均值为38.9941,n=10),投点主要分布在上地壳演化线上方,表明其Pb主要来自于以岩浆作用为主的上地壳物质。本文认为矿区深部壳源岩浆热液是水头山矿床最重要的成矿流体与矿质来源,流体的混合作用是矿床金属元素沉淀和富集的重要机制,矿床具有低温、后生成矿特征,推测矿床的形成与燕山晚期的岩浆热液作用有关。     

相山铀矿田成矿流体研究现状及存在问题

笔者在综合分析前人相关研究成果的基础上,阐述了相山铀矿田成矿流体的研究现状,并就目前存在的问题进行了探讨。认为该矿田成矿流体研究的问题主要集中在成矿温度、成矿物质和成矿流体来源等3个方面,而解决这些问题的有效途径是:1)寻找直接、客观、有代表性的流体包裹体;2)采用红外显微镜研究不透明矿石矿物中的流体包裹体;3)利用原位微区分析方法,定性、定量分析成矿流体的地球化学特征。     

全球海水剖面Fe同位素组成的不均一性及其影响因素

全球海水剖面Fe同位素组成存在显著不均一性.对大西洋洋中脊、大西洋近海岸带、东太平洋和西太平洋弧后扩张中心多个站位的海水剖面溶解Fe浓度和Fe同位素组成进行了综合分析,得出以下主要认识:（1）不同区域的海水剖面溶解Fe浓度和Fe同位素组成呈现不同的变化特征,海水Fe同位素的变化趋势与海水溶解氧浓度变化一致,而与海水溶解Fe浓度呈镜像变化关系;（2）不同深度的海水溶解Fe浓度和Fe同位素组成特征的主要控制因素不同.表层海水受到大气降尘、生物作用影响呈现富重Fe同位素特征,受河流的影响Fe同位素组成偏轻;深层海水主要受到深海沉积和海底热液活动的影响,其中沉积物中的非还原溶解Fe导致海水富集重Fe同位素,而受洋中脊热液流体影响的深部海水显著富集轻Fe同位素;（3）将目前已知海底热液溶解Fe通量最小值（0.5 Gmol/a）作为全球大洋的热液溶解Fe通量,利用不同来源的溶解Fe同位素与其通量间的关系估算海底热液对海洋的Fe循环的贡献为~5.5%.由于海底热液流体的Fe通量可能远大于0.5 Gmol/a,因此,海底热液活动对海洋溶解Fe的贡献可能远超过前人的估算结果（6.0%）.      

致密油藏储层微观孔隙特征与可动用性评价

致密油储层主要包括致密灰岩和致密砂岩,两者微观特征差异明显.但目前针对致密灰岩和致密砂岩的对比研究相对较少,因此开展致密油藏不同岩性微观孔隙结构特征及可动用性研究具有十分重要的意义.利用低温氮吸附比表面、核磁共振、压汞等方法,从纳米级、亚微米级、微米级孔隙等不同尺度表征了致密灰岩和致密砂岩孔隙结构差异,分析了不同孔隙对渗透率的贡献和对流体赋存的影响,研究了启动压力梯度的差异和喉道对启动压力梯度的影响.以川中灰岩和长庆砂岩为例,结果表明渗透率大于0.01 mD储层具备开发潜力,致密灰岩中的亚微米和微米级孔隙是重要的储集和流动空间,致密砂岩中微米级孔隙是重要的储集和流动空间.基于微观实验分析和低渗透油藏评价方法,提出了致密油藏分级评价参数,并给出了分级评价界限,对确定致密油藏攻关目标和优选区块新建产能意义重大.      

滇西腾冲-梁河锡矿带典型锡矿床硫同位素地球化学特征

滇西腾冲-梁河锡矿带是三江特提斯成矿域重要的锡多金属成矿区,目前已发现具有代表性的大型锡矿床2个:古近纪的梁河来利山锡矿床和晚白垩纪的腾冲小龙河锡矿床。对这2个矿床主成矿阶段形成的黄铁矿样品进行了硫同位素测定,结果表明来利山锡矿床黄铁矿的δ~(34)SCDT值为+4.9‰~+6.7‰,平均值+5.5‰(n=10);小龙河锡矿床δ~(34)SCDT值为+5.0‰~+8.1‰,平均值+6.3‰(n=32)。两个锡矿床的δ~(34)SCDT值与矿区花岗岩的δ~(34)SCDT值(0~+5.7‰)范围基本一致,暗示这2个矿床的成矿流体中的硫均主要来自花岗岩浆。结合已有研究资料,认为腾冲-梁河锡矿带这两个典型锡矿床与矿区花岗岩具有同时性,其成矿流体均主要源自各矿区花岗岩浆的分异演化,花岗岩浆还为锡矿化提供了部分Sn成矿物质,小龙河和来利山锡矿床的锡成矿作用与花岗岩浆活动具有密切的联系,属于花岗岩岩浆热液矿床。     

北京天竺地热田东坝凹陷南部地区地下热水富集的地热地质条件分析

以北京地区地热流体中温度和矿物质含量较高的东坝凹陷南部地区作为实例,在完整的地热钻孔及相关地质资料基础上,通过对研究区断裂构造、热储层、热储盖层、地温场、流体水化学特性和富水性等地热地质条件进行分析,研究造成该区地热流体中温度、矿物质含量升高的主要原因。研究表明：受太阳宫断裂北段、良乡—前门断裂和楼梓庄断裂的切割作用,东坝凹陷南部地区热储层下落近千米,形成了一个较为封闭的“黑箱子”区域。这种独特的地质结构导致东坝凹陷南部地区接受东南城区地热田侧向补给较少,长期处于较为封闭的还原环境;太阳宫断裂北段存在深部的热源通道,地层深部的高温热流顺断裂上涌在东坝凹陷南部地区的热储层富集,因此该区地热流体表现出温度高、矿物质含量高、富水性差的特征,该研究对我国今后地热资源的开发具有积极的借鉴意义。