讲课5-流体地质学-第四章.

1、第四章第四章 相变方法（相变方法（1 1）Chapter 4 Fluid inclusion microthermometry (1)均一法测温原理均一法测温原理观测数据观测数据流体包裹体的均一过程流体包裹体的均一过程得出不同流体体系的相图（通常是在成分恒定的P-T-V相图中表示出一系列不同密度的等容线或相当的关系曲线。）流体包裹体实际测试结果（相变温度）估测流体组成（X）、摩尔体积（V）或密度（p），推论捕获温度（T）和压力（P）流体包裹体相变研究的核心核心是：获得流体的密度和相应成分的等容线，即T, P 之间的特定函数关系。1.1. 实验的方法实验的方法2.2. 利用热力学计算获得有关数据

2、利用热力学计算获得有关数据 ( (流体的状态方程研究流体的状态方程研究) ) 流体的各种状态方程得出不同流体体系的相图（通常是在成分恒定的P-T-V相图中表示出一系列不同密度的等容线或相当的关系曲线。）估测流体组成（X）、摩尔体积（V）或密度（p），推论捕获温度（T）和压力（P）流体包裹体相变研究的核心核心是：获得流体的密度和相应成分的等容线，即T, P 之间的特定函数关系。1.1. 实验的方法实验的方法2.2. 利用热力学计算获得有关数据利用热力学计算获得有关数据 ( (流体的状态方程研究流体的状态方程研究) ) 流体的各种状态方程流体包裹体实际测试结果（相变温度） 流体包裹体测温流体包裹体

3、测温三个前提三个前提均一体系、等容体系、封闭体系主要是通过研究流体包裹体均一过程均一过程及相转变点相转变点，从而来得知成岩成矿温度和成岩成矿流体的原始状态。流体包裹体的相变温度相变温度测定包括加热和冷冻两个部分，前者主要涉及大量的均一温度均一温度和部分均一温度部分均一温度的测定，后者主要涉及三相点三相点（低共熔点）和冰点冰点温度等的测定，它们常常是一个连续或交替的测定过程。测温的主要方法有：均一法均一法、 爆裂法、 淬火法。均一法测温基本原理（Basic principle of heating）：均一法是流体包裹体相变分析的基本方法。通过提高流体包裹体温度的办法，把由于不均匀收缩形成的不同相

4、态，恢复到原来的单相流体状态。 捕获均匀、单一相流体P、T相变多相体系封闭相变P、T实验室加温、升压多相体系均匀、单一相流体Th：均一温度捕获捕获相变相变室温室温Th：均一温度均一法测温观测数据主要包括观测完全均一温度（完全均一温度（ThTh）、子矿物溶解温度子矿物溶解温度（TsTs）和部分均一温度（如部分均一温度（如ThThCOCO2 2），他们都是指相转变的瞬间温度。测定出这些相变温度，结合成分资料和有关的相平衡数据，就可以获得包裹体的密度，进而求得等容线，得到包裹体的特定T-P关系。均一过程1.气-液两相包裹体的均一过程均一到液相状态（均一到液相状态（L+VLL+VL）随着加热，气相逐渐

5、缩小直至消失，包裹体完全变成液相，气泡最后一闪消失的瞬间温度即为完全均一温度（ThL）。说明原先被捕获的成矿溶液是密度较高的流体相。说明原先被捕获的成矿溶液是密度较高的流体相。均一到气相状态（均一到气相状态（L+VL+V V V）随着加热，气相逐渐扩大，最后充满整个包裹体成为均匀的气相，液相最后一闪消失的瞬间温度即为完全均一温度（ThV）。说明原先捕获的是具有低密度的流体相。说明原先捕获的是具有低密度的流体相。均一到临界状态（均一到临界状态（L+VL+V C C）随着温度的增加，气相即不缩小也不扩大，而是表现为气-液两相界线间的弯月形界面逐渐模糊，直至最后显示而使包裹体成为一个均匀相，这就是临

6、界状态。指示这种包裹体是在指示这种包裹体是在临界状态下捕获的，称为临界包裹体临界状态下捕获的，称为临界包裹体。2.富CO2包裹体 在室温下，富CO2包裹体表现为两种不混溶流体的状态：一种为富H2O相，一种为富CO2相。在临界温度之下，富H2O相常常是由液相组成，富CO2相常常进一步分离成为富CO2液相和气相，构成由三相组成的包裹体: LH2O+LCO2+VCO2。当温度低于10时，有时可以见到CO2水合物相出现在气泡周围等处。2.富CO2包裹体的均一过程这类包裹体的均一方式和过程取决于包裹体中CO2与H2O的比例，均一到富CO2 相、富H2O相及临界均一。LH2OLCO2LCO2LH2OLCO

7、2LH2OC.FLH2OLCO22.富CO2包裹体的均一过程当CO2相在常温下（以及在低温一定范围内）呈现CO2富液和富气两相时（ LH2O+LCO2+VCO2 ），就出现了部分均一的情况：部分均一到气相H2O溶解于CO2相；部分均一到液相CO2溶解于H2O溶液中；临界均一的方式两相之间的弯曲面逐渐消失，区分不出均一方向。LH2OLCO2VCO2LH2OLCO2LH2O 部分均一温度部分均一温度ThThCO2CO2 部分均一状态部分均一状态 完全均一温度完全均一温度ThTh 完全均一状态完全均一状态3.含子矿物多相 包裹体的均一过程常见的子矿物为子矿物为NaClNaCl（石盐）和（石盐）和KC

8、lKCl（钾盐）：（钾盐）：加热易于溶解，其溶解的温度（Ts）往往与流体相中NaCl、KCl的成分含量之间存在联系，可用于包裹体中这些成分的估算。另外一些子矿物，如硅酸盐和碳酸盐等的子矿物（长石，方解石，赤铁矿）由于其溶解的速率太低，不能迅速地达到热平衡，不能用于进行成分含量的估算。当包裹体中同时含有NaCl和KCl子晶时，往往KCl子矿物晶体较小，与NaCl相比，KCl立方体较小且稍圆，而NaCl子矿物立方体较大且晶形很好。加热后，因KCl在H2O中溶解度大，KCl很快溶解消失，剩下NaCl继续升温后溶解。3.含子矿物多相包裹体的均一过程含NaCl子矿物的三相包裹体加热时会出现三种均一方式：

9、升温后，石盐立方体的棱角逐渐变圆，继续加热，气泡先消失，然后石盐溶解达到均一状态，即通过石盐最终消失达到均一。这类包裹体是从原始过饱和溶液中捕获的；3.含子矿物多相 包裹体的均一过程含NaCl子矿物的三相包裹体加热时会出现三种均一方式：加热后，石盐首先消失，而后气泡消失。这类包裹体是通过气泡最终消失而达到均一的，认为是从原始不饱和溶液中捕获的；3.含子矿物多相 包裹体的均一过程含NaCl子矿物的三相包裹体加热时会出现三种均一方式：加热时，气泡和石盐同时消失而达到均一状态，说明这类包裹体可能是从沸腾流体中产生的，也可能是在临界状态下捕获的。均一法测温的主要仪器设备About equipments

10、仪器设备：在光学显微镜上安装显微热台、冷-热两用台、温度测量设备和加热源等。 冷-热两用台主要有Chaixmeca， Linkam，Reynolds三种商业化的产品，高温热台主要是Leitz1350及1500热台。显微镜要求质量好一些的：有高倍数的长焦距物镜、较好的光源系统和合适的镜筒高度。我们实验室有Linkam 冷-热两用台和高温Leitz1350热台，教学主要使用经过改装的这种高温热台。Leitz1350热台（实习课详细讲解！）热台结构主要由热台支座、热台主体和气、水循环装置构成。热台的安装将热台安装在显微镜载物台上，旋紧两个固定螺丝。安装水冷却管道系统，将橡皮管的一头接在水源管上，另一

11、头接在入水管上，入水管上有一水流计，冷却水首先通过下冷却室，再经过短塑料管到上冷却室，然后排出。热台与热电流计是用两条电线相连。1350热台的优缺点优点：1）设计合理，各项技术指标稳定；2）台体高度40mm，可与多种显微镜使用；3）物镜为长工作距离镜头，聚光效果好，成像清楚。缺点：温度计为刻度式，20/格，精度低，误差较大。1.匙形片；2.石英板；3.弹簧片；4.保护气孔嘴；5.冷却水孔嘴；6.橡皮垫圈；7.电源接头；8.圆形软线圈；9.固定螺丝；10.石英片；11.固定环；12.圆形软线圈；13.连接热电偶螺母；14.测量仪表接头；15.样品定位螺丝；16.样品水平定位螺丝；17.加热座；1

12、8.带热电偶的样品支架；19.样品室；20.圆形软线圈；21.遮光板Linkam THMSG 600型冷-热台（实习课详细讲解！）温度范围：-96+600加热或冷却由计算机程序控制。加热台温度校正原因：1）温度计探头与所测定的包裹体之间有一段距离；2）样品室可能存在水平和垂直热梯度；3）绝热材料存在差异。校准方法：1）用高纯度的标准熔点物质进行校正，测出熔化温度，将实测温度与理论熔点进行对比，做出温度校正曲线。2）用人造包裹体标样进行校正，得到校正曲线对测定值进行换算。均一法操作方法Procedure of Heating（1）准备工作a)首先要对所需研究样品进行详细的岩相学观察、鉴定和纪录，

13、区分不同世代的流体包裹体和不同类型的包裹体，确定合适的研究方案和步骤。b)选择有代表性的包裹体，一般按照从低温到高温的原则进行测温，并可同时对几组或几个世代的包裹体同时进行测定，对所用过的样品碎片要注意保存。（2）将样品碎片放入热台，选择易测定的包裹体（外形 较规范、个体较大、腔壁较薄、相界线清楚者），进行相应的包裹体特征的纪录。（3）操作热台，升温，观察和记录相态变化，均一方式和不同的均一温度等现象和数据。样号主矿物分布类型相态类型 相组合大小(m)形态颜色相比例 (Vol%)充填度(F)丰度素描图部分均一温度THCO2部分均一状态TH（）完全均一状态均一温度再现温度平均温度测温薄片的制作：

14、 定位。在样品上找到准确的切片位置。 切片。用金刚刀切片机，沿确定位置切下岩石或矿物片，一般厚3-4mm。 粗磨。切片的任一面在磨片机上磨平，用180-220号金刚砂做磨料。 细磨。粗磨后洗净，用M20或M10号金刚砂做磨料进行细磨。 剖光。细磨后，用氧化铬或重铬酸氨做磨料在抛光机上抛光，也可手工在平面玻璃上抛光，最后在绒布上抛光。 粘片。将抛光的一面用冷杉胶（或松香）粘在准备好的载玻片上。如果样品要求在60粘片，可用石蜡粘结。 磨制薄片的另一面。 卸片。在温控板上，80条件下卸下薄片，并将粘结剂用酒精或有机试剂（如丙酮）洗净、烘干并晾干，编号备用。注意！一定要将薄片表面的胶清洗干净。（4）观

15、测技巧a)升温速率可采取分段变化的办法，开始时可用较大的速率（如20/min），接近均一时减小到1-5/min，使之达到热平衡。b)加热过程中，气泡大小的突然变大变小，可能指示这个包裹体发生了泄漏。c)当包裹体的腔壁较厚时，气泡变到很小会进入黑的腔壁消失，妨碍均一温度的判断。可以通过快速降低温度10-20来检验：气泡马上出现，则之前所达到的温度不是均一温度，不出现或一段时间后再出现，则之前已经达到了均一状态。d)富气相包裹体不易观测，常选择那些扁平和有小的尾端的包裹体，相对能够较清楚地见到气泡变大时的过程。 其他测温方法爆裂法、淬火法爆裂法（decrepitation）流体包裹体爆裂过程示意图

16、基本原理：流体包裹体是一个被主矿物圈闭在晶体缺陷内封闭的流体体系。当温度升高包裹体达到均一后，若再继续升温，包裹体的内压急剧上升，当内压大于包裹体腔壁所能承受的压力时，包裹体发生破裂，同时发出噼啪的响声。可将发出大量响声时的温度记录下来，这个温度称为爆裂温度，用爆裂温度测定矿物生成温度的方法称为爆裂法测温。石英爆裂曲线图谱均一法均一法VSVS爆裂法爆裂法均一法均一法每次测一个FI.降温可以回到室温状态可重复多次测温测温统计结果具有明确的地质意义均一温度为捕获温度的下限值爆裂法爆裂法每次测一群FI.只能测一次，对FI.是破坏性测温测温统计结果需要分析爆裂温度为捕获温度的上限值其他测温方法爆裂法、淬火法淬火法（熔体包裹体的均一法）熔体包裹体的均一温度测定主要是通过高温热台或淬火仪来进行。由于硅酸盐熔体的高粘度，达到热平衡较慢，需要较长的时间来使一个熔体包裹体达到均一状态，一般要24h或几天。通常采用分段加热的方法，即每次提高30-50，恒温保持1-2小时。因此，这需要高温热台具有长焦距的高温物镜和良好的循环降温系统，或采用淬火仪分段加温、淬火观察的办法。淬火法（熔体包裹体的均一法）瞬时淬火：熔融包裹体在加热过程中，气