流体包裹体与应用

温度降低
“卡脖子”
1. 流体包裹体定义 2. 流体包裹体岩相学 3. 流体包裹体相体系
4. 流体包裹体显微测温 5. 流体包裹体分析 6. 流体不混溶 7. 流体包裹体在地质学中应用
简单 H2O 体系相图
液相 冰
气相 T
简单水溶液体系温度－密度关系图
不同压力但都在 540℃下捕获的4类 包裹体(A,B, C, D)， 具有不同的均一方 式。
流体包裹体测温
包裹体测温无疑是现在最流行和最广泛应用 的非破坏性分析方法，也是包裹体地球化学 学科中研究最早和发展最快的一部分，是包 裹体地球化学中一个主要的研究内容。
测温分析的原理比较简单，只要在光学显微 镜上附加一种测温设备，就能在地质上有意 义的各种透明（或半透明）矿物中得到广泛 地应用。该方法是在详细观察和辨认包裹体 中含流体的各种物相（固相、气相、液相） 基础上，通过升温或冷却测量各种瞬间相变 化的温度。
两类均一至液相， 一类均一至气相， 一类临界均一。
AB
CD
H2O-NaCl体系温度－组分图解
4类代表性NaCl-H2O包裹体 (1,2,3,4)由于其含盐度不同(10, 23.5, 25 and 27 wt% NaCl)在冷 冻过程中显示的相变有显著差别。
CO2 体系P-T相图
液-气相线
临界点 等容线(g/cc)
临界点
0.5 0
0. 6
0. 95
0.80
压力 KBar
0
50
150
曲线
L=V
气相
Tt 350 温度 oC
升温时，包裹体沿 V/L 曲线前进, 液相体积增大、气泡缩小
1.0
液相
Pt
0.5 0
0. 6
0. 95
0.80
等容线 (g/cc)
临界点
压力 KBar
0
50
150
曲线
L=V
气相
Tt 350 温度 oC
流体包裹体测试仪器－冷热台
Linkam THMS 600 冷热台 (英国)
USGS冷热台 (美国)
均一法的基本原理
包裹体所捕获的流体呈均匀的单一相 充满着整个包裹体空间。随着温度下 降，流体(气体或液体)的收缩系数大于 固体(主矿物)的收缩系数，包裹体流体 将沿着等容线演化，一直到两相界面 的位置，如果原来捕获的是大于临界
0. 6
0. 95
0.80
压力 KBar
0 50
曲线
L=V
气相
150
Th Tt 350 温度 oC
继续升温包裹体沿原先的等容线前进
压力 KBar
1.0
Pt
0.5
0 50
液相
等容线 (g/cc)
临界点
0. 95
0 0. 6
0.80
曲线
L=V
气相
150
Th Tt 350 温度 oC
如果捕获压力Pt已知或能估计获得, 就可以 获得包裹体的捕获温度 (Tt)
达到均一温度 (Th)时，包裹体中气泡消失
1.0
液相
Pt
等容线 (g/cc)
临界点
0.5 0
0. 6
0. 95
0.80
压力 KBar
0 50
曲线
L=V
气相
150
Th Tt 350 温度 oC
Th 所在的等容线即为包裹体原先降温时 所经过的等容线
1.0
液相
Pt
等容线 (g/cc)
临界点
0.5
线
0
等容
晶体结构单元亚平行 生长，捕获的包裹体
固体碎屑落在晶体 生长晶面上被捕获
1. 流体包裹体定义 2. 流体包裹体岩相学 3. 流体包裹体相体系
4. 流体包裹体显微测温 5. 流体包裹体分析 6. 流体不混溶 7. 流体包裹体在地质学中应用
流体包裹体研究的步骤
野外 – 对最终结果解释影响极大
采集岩石(矿石)样品
Th → L
c.p
Th → V
流体包裹体地质温度计原理 纯水体系PVT相图
1.0
液相
等容线 (g/cc)
临界点
0.5 0
0. 6
0. 95
0.80
压力 KBar
0
50
150
曲线
L=V
气相
350 温度 oC
假设包裹体是在一定的 温度(Tt)和压力条件(Pt)下被捕获
1.0
液相
Pt
0.5 0
0. 6
S
LV
S S
流体包裹体分类
根据相态
液体包裹体 气体包裹体
含子矿物包裹体
液相占整个 包裹体体积 50%以上， 均一到液相
气相占整个 包裹体体积 至少大于 50%以上， 均一到气相
在低于CO2临 界温度时可见 气体CO2、液 体CO2、和水
含CO2包裹体 溶液三相
有机包裹体
含有机质，
如甲烷、沥
青、高分子 碳氢化合物 等
均一温度正确 盐度正确
降温 至 和 L-V 曲线相交
捕获后变化 – 卡脖子-2
若一群次生包裹体 的“卡脖子”恰好发 生在 和 L-V 曲线 相交之时:
温度降低
均一温度不正确 盐度正确
“卡脖子”
捕获后变化 – 卡脖子-3
若一群饱和溶液 包裹体的“卡脖子” 发生在和 L-V 曲 线相交之时:
均一温度不正确 盐度不正确
0. 95
0.80
等容线 (g/cc)
临界点
压力 KBar
0
50
150
曲线
L=V
气相
Tt 350 温度 oC
温度下降时, 包裹体将沿一等容线前进 直至和 L=V 曲线相交，包裹体状态不改变
1.0
液相
Pt
等容线 (g/cc)
临界点
0.5 0
0. 6
0. 95
0.80
压力 KBar
0
50
150
曲线
L=V
降温后，包裹体内气泡重新出现， Th可以为重复测定
1.0
液相
Pt
等容线 (g/cc)
临界点
0.5 0
0. 6
0. 95
0.80
压力 KBar
0 50
曲线
L=V
气相
150
Th Tt 350 温度 oC
含CO2包裹体部分均一
加热实验
完全均一
CO2气相
CO2液相
• 对含CO2包裹体来说，气部分均一 温度不会>31.1℃；
密度的流体，则分离出一个气相，气 体很快逸出，由于表面张力在有利位 置形成球形的气泡；如果原来捕获的 是小于临界密度的富气体流体，则气 体在流体中将凝聚出一个液相，形成 具有一个大气泡的两相包裹体。
将具有气液包裹体的光薄片放在热台
上升温，于是可以相继看到一些可逆 的相变化的现象。首先看到的是随温 度的升高气、液相的比例发生变化， 而当升到一定温度时，就发生了相的 转变，即从两相(或多相)转变成一个 相，也即达到了相的均一，这时的温 度，即为均一温度(也叫充填温度)。
4. 流体包裹体显微测温 5. 流体包裹体分析 6. 流体不混溶 7. 流体包裹体在地质学中应用
从包裹体显微测试中所能获得的 参数、获得方法及意义
包裹体显微测试中常用符号
Thtot – 完全均一温度 ThCO2 L-V, 等. – 部分均一温度，常用于含CO2 包裹体. (表明均一至何种状态ThCO2 L-V(L)) Tm – 熔化温度 Te – 初熔温度 Td – 爆裂温度 Tt – 捕获温度
除液相或气相
外，含有各种 子矿物如NaCl, KCl, 赤铁矿, 方 解石等
熔融(岩浆)包裹体
由玻璃质+气 泡±流体组 成，有时见 少量结晶质
石油-水包裹体
气相
石油
紫外荧光显微镜
紫外荧光显微镜下含 石油包裹体的观察
单偏光显微镜
紫外荧光显微镜
流体包裹体基本假设
1. 捕获在包裹体内的物质为均匀相－均一体系; 2. 包裹体的体积未发生变化－等容体系; 3. 捕获后未发生物质的渗漏或逃逸－封闭体系;
1.0
液相
Pt
等容线 (g/cc)
临界点
0.5 0
0. 6
0. 95
0.80
压力 KBar
0 50
曲线
L=V
气相
150
Th Tt 350 温度 oC
Th和Tt间差值即为压力校正值
1.0
液相
Pt
等容线 (g/cc)
临界点
0.5 0
0. 6
0. 95
0.80
压力 KBar
0 50
曲线
L=V
气相
150
Th Tt 350 温度 oC
液相
气相
CO2 体系
CO2-H2O体系 相图
通过获得CO2H2O包裹体部分、 完全均一温度及 均一方式，可以 获得体系的摩尔 体积及CO2摩尔 分数。
CO2-CH4体系相图
CO2-CH4包裹 体内CH4总摩尔 分数与 CO2冰 熔化温度及 CO2-CH4相充 填度有关。
CO2冰熔化温度
1. 流体包裹体定义 2. 流体包裹体岩相学 3. 流体包裹体相体系
成岩成矿流体(含气液的流体或硅酸盐熔融体)在矿 物结晶生长过程中，被包裹在矿物晶格缺陷或穴窝中的、 至今尚在主矿物中封存并与主矿物有着相的界限的那一 部分物质。
气相 – H2O, CO2, CH4, N2, H2S
液相 - H2O, CO2, 石油
固相 – 石盐 (NaCl), 钾盐 (KCl)