流体包裹体研究方法

这些固体颗粒包括破碎的围岩、散落的新沉 积物、或迅速成核的溶质等。
固体颗粒与包裹体中子晶的区别在于固体颗 粒仅在部分包裹体中出现，而且在量上变 化很大，而子矿物相对其它相倾向于以稳 定的比例出现。
不混溶包裹体
镜下整体呈现出个体较大，体壁较厚，散乱的分布的特点。均 一温度很高，一般大于200℃，也有一部分不均一。 该类包裹体可进一步 分为两类。第一类个 体大，一般大于10 μm ，形状多为次棱角状 。气相部分为黑色， 液相部分则为浅灰色 ，气泡并不来回跳动 ，孤立状产出。
2、不混溶
是指冷却收缩过程中，均一相流体转为气/液两相， 或固/气/液3相的过程。
如果包裹体流体是100℃的纯水，气泡将是一种低密 度(0.0006g/cm3)的蒸气，如果温度是379℃，则蒸 气的密度约为0.2g/cm3。
在度体富(。含31C.1O℃2的)时气，相会中出，现当液温相度C低O于2和纯气C相OC2的O临2两界种温流
第二章 流体包裹体研究 及其初步应用
主讲人：
第一节 流体包裹体概述
一、一般特征 1、流体包裹体的概念 1）流体包裹体指矿物生长过程中，因晶体发
生缺陷而捕获的至今尚在矿物中存在并处 于封闭系统的成矿介质，是成岩成矿流体 或熔体的样品。 2）流体包裹体是指矿物晶体中捕获的显微级 液态/气态的封闭流体体系。
原生、次生、假次生包裹体的可能分布
石英
萤石
成因类型包裹体的判别标志：
原生成因的标志：①包裹体平行于生长带或晶面； ②包裹体在三维空间中随机分布；③包裹体是孤 立存在的，相邻包裹体间的距离大于5倍包裹体直 径(Shepherd,1985);④形态简单，个体相对较大。
次生成因的标志：①包裹体呈面群状沿愈合裂隙的 轮廓发育，具有明显定向排列，直抵矿物边缘； ②呈薄的、扁平的及不规则的形态。
A点代表流体包裹体被 捕获时的温压条件。 如果包裹体遭受降温， 由于宿主矿物和其包 裹的流体收缩系数不 同，在B点出现气泡。 继续降温，流体包裹 体分裂成含有气泡和 没有气泡的小型包裹 体。随着温度的继续 降低，从C点到D点， 这些小型包裹体最后 也发生变化，形成更 小的包裹体。这些小 型的包裹体与最初未 发生变化的包裹体成 份明显不同。
如果天然产出的包裹体中固相、液相和气相之间的 比例稳定，则它们很可能是从均匀流体中捕获的。
在单个矿物中，如果一群包裹体具有可变的相比例， 表明它们从不均匀体系中捕获的。
几种非均匀流体相
1、液体＋固体
在许多矿物结晶历史上的某些时期，其生长 介质中存在着呈悬浮状态的固体颗粒，它 们可能被圈闭在当时形成的流体包裹体中， 形成液体＋固体流体相。
➢含石盐子晶的两
相包裹体：由石盐
子晶和盐水溶液组成。
➢含石盐子晶的三相包裹体
由石盐子晶、盐水溶液和气态烃组成。
斜方硫中的流体包裹体
均一温度：95～105℃
5、亚稳定性
室温下，流体包裹体不能形成新核而呈稳定相存在, 这种现象称为亚稳定性。
自然界中，流体如果在低于或等于室温的条件下被 均匀捕获，其在室温下常呈单一相存在；如果在 较高温度被捕获，室温下应有气泡出现。但有时 气泡并不出现，这是由原来均匀的包裹体冷却到 室温时气泡和子矿物均不能成核所致。气泡不能 成核是亚稳定性的主要特征。
扩散）； （2）通过晶体中的缺陷（如位错或裂隙）
三、包裹体成因分类和状态分类 （一）成因分类：包裹体成因分类是按照同一矿物中
包裹体形成的先后及其与母液的成因联系而划分的。 通常分为原生、次生、假次生3类。 1、原生包裹体 是在矿物结晶过程中形成的，它所捕获的流体是形成 该矿物的介质，能真实地矿物形成时体系的物理化 学条件。 2、次生包裹体 是在矿物形成后，因外力因素（如构造）使晶体产生 裂隙，由晚期溶液灌入裂隙后通过主矿物的溶解和 再结晶而愈合而成。因此次生包裹体只反映主矿物 形成后晚期热液的物理化学性质、不能说明主矿物 的形成条件。 3、假次生包裹体 是在矿物结晶过程中先结晶的部分因应力作用发生破 裂，在继续结晶过程中裂隙愈合捕获成矿介质。
4、包裹体的形态多种多样，在矿物中的分布倾向于 呈束状和面状，或曲面状。曲面状通常是受结晶 习性控制（如生长面或解理方向）。
石英中普遍发育流体包裹体，主要呈裂隙状、串珠状、面状孤立状等。 大小为几～十几微米，气液比大多为10～15％，少量达25％。
苏16 山西组 陕199 H6
陕138 H9 榆15 H8
1、流体包裹体在矿物中的分布非常普遍，几乎所有 的矿物中均含有包裹体，而且数量非常多。如乳 白色石英中包裹体数量可达109个/cm3。
2、包裹体通常都很小，多数小于0.1mm，很少大于 1mm，一般介于2～20μm；其总体体积很少大于 已知晶体体积的0.1％。
3、通常用于研究包裹体的矿物为数不多，大约10种 左右。如石英、萤石、石盐、方解石、磷灰石、 白云母、闪锌矿、重晶石、黄玉、锡石、锆石等。
如：据报道钟乳石所测均匀温度150－200℃，这与钟 乳石形成于几十度的温度相矛盾，说明其流体为非 均匀捕获。
如果流体中存在CO2，尤其是在低温下其有限的溶解 度经常产生不混溶。
4、沸腾包裹体
液体＋气体的非均匀体系可以是流体沸腾的 结果，当压力释放或温度升高时均匀的流 体会分离出稠密的液相和稀薄的气相两种 液体。此时捕获的包裹体，一种为充满气 体的包裹体，另一种为充满液体的包裹体， 第三种为密度介于前两者之间的包裹体。 前两种为单一均匀相包裹体，分别捕获了 密度小的气体和密度大的液体，后一种为 非均匀相包裹体，以不同的比例同时捕获 了气体和液体，此类称为沸腾包裹体。
二、研究历史与现状
矿物包裹体研究工作在国外开展较早。
➢ 19世纪初，引入化学方法研究包裹体成分
➢ 中期，随着光学显微镜的发展，认识到矿物中的 气液包裹体被捕获时呈均匀状态，冷却后才出现 气泡，变成非均匀状态，使非均匀状态变成均匀 状态的温度代表结晶时的最低温度，该温度称为 均一温度。
➢ 20世纪初期，用包裹体解决了美国密西西比河谷 型铅锌矿长期争论不休的矿床成因以后，包裹体 研究才进入了实用阶段。
分布在火山岩、 次火山岩的斑晶 矿物中，代表了 火山岩的标型特 征。
2、液体＋液体
圈闭两种不混溶的流体并不是罕见的。如沉积岩经常 见到油/水不混溶，火山岩中如硅酸盐/硅酸盐不混 溶、硅酸盐/硫化物不混溶、热液/岩浆熔体不混溶 等。
3、液体＋气体
液体＋气体的不混溶与均匀捕获冷却后出现的气液两 相包裹体很难区分，但是气/液不混溶却是经常出 现的。
亚稳定性可以引起实验工作中的某些重大实际问题。 冷冻包裹体，冰不能成核形成新的稳定使得某些 观测(如冰点)实际上不能进行，对于水石盐或CO2 水合物等，这种现象更明显。
6、颈缩（卡脖子）
流体包裹体被捕获后所发生的形状变化称为 颈缩（Goldstein，2001）。流体包裹体形 状的变化趋势是从不规则到圆球或负晶形， 以达到最低表面能的状态。任何矿物中， 较大的流体包裹体都有可能收缩成多个较 小包裹体。如果一个两相流体包裹体发生 颈缩，会产生两个较小的流体包裹体。其 中带有气泡的那个流体包裹体的密度小于 原来包裹体的密度，未带气泡的流体包裹 体密度则大于最初的包裹体密度。高温条 件下捕获的流体包裹体更易发生颈缩。
沸腾流体包裹体的形成
二、捕获后的变化
今天在室温下见到的包裹体与其捕获时相比，其形 态、物理化学性质均发生了很大的改变。
1、收缩
流体包裹体唯一最显著的特征是出现“蒸气相”， 即气泡。
大多数矿物的热膨胀系数比水低一至三个数量级， 当从捕获温度冷却到室温时，包裹体腔壁的收缩 小于所包含的流体。因此，一旦包裹体中的压力 （内压）在某种温度条件下跌落到复成分流体的 总蒸气压之下，流体的体积小于包裹体的容积时， 就有气泡形成和生长。流体包裹体均一温度就是 根据气泡消失来确定的。
透射光下颜色较
深，与其低的折
射率对应。均一
温度较低，约
30℃左右。
含CO2包裹体
含CO2包裹体
3、再结晶作用
大多数固体物质都有随着温度升高溶解度增大的性 质，较高温度条件下捕获的包裹体在天然冷却过 程中，由于捕获时的流体相对于主矿物是饱和的， 必定会出现主矿物的再结晶作用。这种结晶作用 通常出现在矿物的腔壁上，形成一种衬膜 (coating)，而不是成为分离的晶体。
➢ 在油气勘探与开发成藏成矿研究中流体包裹体也 正发挥越来越重要的作用。主要表现在如下几个 方面
（1）油气充注史与成藏史研究
（2）盆地热演化史恢复
（3）古流体性质与成分的研究
（4）流体包裹体P-V-T模拟研究
第二节 包裹体成因与分类
包裹体的成因和捕获后的变化是非常复杂的，从而 决定了并不是所有的包裹体都是有效的和可靠的。 只有均匀捕获的包裹体，而且捕获后没有发生物 质泄漏和渗入，以及体积没有发生变化，即符合 均匀体系、封闭体系和等容体系这3个基本条件的 包裹体才能提供有用的信息。
➢ 国内包裹体研究开展较晚。60年代引入，70年代 进展较快，80年代取得了长足进展。
三、研究目的及意义
➢ 矿物包裹体是迄今保留下来的最完整和最直接的 原始成矿流体（或熔体），对其进行详细研究可 获得有关成岩成矿作用的可靠信息。借助某些物 理－化学方法，可测出成矿流体的温度、压力、 密度、成分（包括盐度和稳定同位素），以及pH、 Eh、粘度和成岩成矿年龄等参数。
岩浆包裹体可因不混溶作用形成几种流体相。饱和 了的铁硫化物的硅酸盐熔体，除产生气体不混溶 外，还产生硫化物熔体的不混溶，形成硫化物小 球。富水的硅酸盐熔体在降温过程中可因不混溶 作用分离出盐水溶液。
含CO2包裹体
含CO2包裹体呈 三相，由CO2气 体、液态CO2、 盐水溶液组成。
分布于石英加大
边，个体较大。
不可逆变化指包裹体体积发生的重大的永久性变化， 最明显的情况是包裹体的裂开。造成包裹体裂开 的机制有：（1）主晶在刚性包裹体周围的收缩； （2）包裹体内含有高内压的流体。