流体包裹体研究方法.ppt

1、佐原健二流体包裹体研究及初步应用，第一节流体包裹体概述，1，一般特征1，流体包裹体的概念1)流体包裹体是指矿物生长过程。因晶体缺陷而捕获的矿物仍存在于矿物中，是封闭系统中的矿介质，是成岩成矿流体或熔体的样品。2)流体包裹体是指在矿物晶体中捕获的显微级液体/气体的封闭流体体系。1，矿物中流体包裹体的分布很普遍，几乎所有矿物都含有包裹体，数量很大。乳白色石英的内质网数可达/cm3/109个。2、内质网通常很小，大部分小于0.1毫米，几乎不大于1毫米，通常为220米；关系。整个体积很少大于已知结晶体积的0.1。3.一般用于内质网研究的矿物不多，大约有10种。石英、萤火、石盐、方解石、磷灰石、磷灰石、

2、白云母、闪锌矿、重正石、黄玉、石石、锆石等。4.内质网的形式多种多样。分布在矿物上的倾向是束、面或表面型。表面外观通常由结晶习性(例如生长面或分析方向)控制。石英中普遍发展的流体包裹体主要有裂缝形状、珠子形状、面上孤立型等。大小为数十微米，基液比例大部分为1015，少量达25。第二，研究历史和当前矿物包裹体研究工作在国外较早开展。19世纪初，引入化学方法研究内质网成分中期，随着光学显微镜的发展，发现矿物的气液内质网捕获时的均匀性，冷却后才会产生气泡，使其变为非均匀状态，非均匀状态均匀化的温度表示结晶的最低温度。这个温度称为统一温度。(威廉莎士比亚，温度，温度，温度，温度，温度，温度，温度，温度

3、)在20世纪初用内质网解决了美国密西西比河谷型铅矿长期争论的矿床原因后，内质网研究才进入实用阶段。国内内质网研究正在推迟。60年代引进，70年代进展比较快，80年代取得了长足的进展。第三，研究目的及意义矿物包裹体是迄今保存的最完整、最直接的原始成矿流体(或熔融)，通过详细研究，可以获得有关成岩成矿作用的可靠信息。通过一些理化方法，可以测定成光流体的温度、压力、密度、成分(包括盐度和稳定同位素)、pH、Eh、粘度和成岩成岩成光年龄等参数。在油气勘探和开发成矿研究中，流体包裹体也发挥着越来越重要的作用。主要有以下几个方面：(1)油气充填史和生长史研究；(2)盆地热演化史恢复；(3)固有体性质和成分

4、的研究；(4)流体包裹体P-V-T模拟研究；双节包裹体的原因和分类；包裹体的原因和捕获后的变化非常复杂。只有均匀捕获的内质网，捕获后物质泄漏和渗透，体积没有变化。也就是说，满足统一体系、封闭体系、等用体系三个基本条件的内质网可以提供有用的信息。因此，流体包裹体的原因和包裹体捕获后是否发生了变化的准确判断是正确解释包裹体中获得的PVTX数据，探讨成岩成光物理化学条件和流体演化的关键。1，均匀捕获和非均匀捕获意味着内质网形成时内质网中捕获的物质均匀。内质网的蒸汽泡沫是冷却过程中流体的热收缩引起的。此外，在冷却过程中，过度饱和作用会在内质网中形成磁性矿物(或午夜)，通常是石盐或钾盐岩午夜。自然生产的

5、内质网中固相、液相、气相之间的比例稳定，很有可能在均匀流体中捕获。在单个矿物中，如果一群内质网具有可变比例，则它们是在非均匀体系中捕获的。，多种非均匀流体相1，液体固体在许多矿物结晶史上具有在一段时间内悬浮在生长介质中的固体颗粒，被当时形成的流体包裹体包围，可以形成液体固体流体相。这些固体颗粒包括破碎的围岩、分散的新沉积物、或快速成核的溶质等。固体粒子和内质网中子晶体的区别在于固体粒子只出现在部分内质网中，数量上变化很大，而子矿物比其他的更倾向于以稳定的比例出现。不溶解的内质网，镜下整体显示个体大，体壁厚，分散分布的特征。均匀温度很高，通常大于200，部分不均匀。这种类型的内质网可以进一步分为

6、两类。第一种类型的对象较大，通常大于10米，形状大部分是次边形状。气相部分是黑色的，液体部分是浅灰色的，气泡不是前后跳动，而是孤立产生的。第二类是具有原因矿物型意义的流体包裹体。例如，美国4井山西组石英颗粒的流体包裹体个体也很大，一般为1030米，由玻璃质和泡沫组成，是混合源或基主矿物的负晶型。玻璃质是无色，透明或浅黄色，气泡颜色大部分是黑色。这种内质网在硅酸盐熔体从地下深处渗透到近地表时在快速凝结过程中形成，因此主要分布在火山岩、二次火山岩的反晶矿物中，表现出火山岩的标记型特征。2，液体困住两种不溶解的液体并不罕见。沉积岩经常能看到油/水不混合，火山岩有硅酸盐/硅酸盐不溶物、硅酸盐/硫化物不

7、溶物、热液/岩浆熔融不溶物等。3.液体气体液体气体的不溶解和均匀冷却后出现的气液两相内质网很难区分，但气体/液体不混合是经常发生的。例如：钟乳石测量的均匀温度150200被报道为与钟乳石在数十度形成的温度相矛盾，表明流体是非均匀捕获。流体中有CO2时，特别是在低温下，有限的溶解度经常引起不溶解。4，沸腾内质网液体气体的非均匀体系可能是流体沸腾的结果，在压力释放或温度上升时，均匀液体分离出稠密的液体和稀薄的气相两种液体。这时捕获的内质网，一个是充满气体的内质网，另一个是充满液体的内质网，第三个是密度介于两者之间的内质网。前两个是单个均匀内质网，分别捕获密度小的气体和密度大的液体，另一个是非均匀内

8、质网，徐璐以不同的比例同时捕获气体和液体，称为沸腾内质网。沸腾流体包裹体的形成，第二，捕获后的变化，与今天在室温下看到的包裹体捕获时相比，形态、理化性质发生了很大变化。1.收缩流体包裹体的唯一显著特征是出现“汽相”，即气泡。大多数矿物的热膨胀系数比水低1 3倍，在捕获温度下冷却到室温时嵌入的体腔壁的收缩小于嵌入的流体。因此，如果内质网的压力(内压)在一定温度条件下下降到复合成分流体的总蒸气压以下，当流体的体积小于内质网的体积时，泡沫形成并生长。流体包裹体的平均温度取决于泡沫消失。2，不溶解是指在冷却收缩过程中，均匀相流体转换为气体/液体两相或固体/气体/液体三相的过程。如果内质网流体是100的

9、纯净水，则泡沫是低密度(0.0006g/cm3)的蒸汽，如果温度为379，则蒸汽的密度约为0.2g/cm3。在富含CO2的气象中，当温度低于纯CO2的临界温度(31.1)时，会出现液体CO2和空气中CO2两种流体。岩浆内质网在不溶作用下可以形成几种流体相。饱和铁硫化物的硅酸盐熔体除了不能掺入气体外，还能形成硫化物熔体的不掺入物，从而形成硫化物球。富含水的硅酸盐熔体在降低温度的过程中不能溶解的作用可以分离盐水溶液。，包含CO2内质网，CO2内质网由三相、CO2气体、液体CO2、盐水溶液组成。分布在石英上，个体大。透射光下面的颜色对应于较暗、较低的折射率。均匀温度低，约30左右。包含CO2内质网，

10、包含CO2内质网，3，再结晶作用大部分固体物质具有随着温度升高而提高溶解度的性质，在高温条件下捕获的内质网在天然冷却过程中捕获的流体比主矿物饱和，因此一定会发生主矿物的再结晶作用。这种结晶作用通常出现在矿物的空腔壁上，形成一种内衬，但不是分离的晶体。4.子矿物(子晶体)包裹体中捕获的原生均匀流体，除了在冷却过程中可能导致主要矿物再结晶外，形成新矿物(子矿物或子晶体)是常见的现象。迄今为止最常见的子矿物还发现了NaCl晶体、碳酸盐、硫化物等子矿物。常温下内质网宿主矿山物壁内含有固体石盐矿物晶体。可以进一步分为含有石盐子晶体的两相内质网和三相内质网。石盐午夜内质网，含有石盐午夜的两相内质网：由石盐

11、午夜和盐水溶液组成。含有石盐午夜的三相内质网由石盐午夜、盐水溶液、气体碳氢化合物组成。倾斜硫中的流体包裹体，均匀温度：95105，5，亚稳定性室温下，流体包裹体不能形成新的核，不能以稳定状态存在。这称为亚稳定性。在自然界中，如果流体低于室温或在相同条件下均匀捕获，则在室温下总是单一的存在。如果在高温下被抓住，室温下就会出现泡沫。但也有不出现泡沫的情况，因为原始均匀内质网冷却到室温时，泡沫和子矿物都不能成为核。气泡不能成为核是亚稳定性的主要特征。亚稳定性在实验工作中会引起一些重大的实际问题。冷冻包裹体、冰成为核，无法形成新的稳定，导致一些观察(如冰点)无法实际进行，对于水石盐或CO2水合物等，这

12、种现象更加明显。6，颈部收缩(卡颈)流体包裹体捕获后发生的形状变化称为颈部收缩(Goldstein，2001)。流体包裹体形状的变化趋势是从不规则到球或负晶型实现最低表面能量的状态。在任何矿物中，大流体包裹体都可以收缩成多个小包裹体。两相流体包裹体发生颈部收缩时，产生两个小流体包裹体。有泡沫的流体包裹体的密度比原始包裹体的密度小，没有泡沫的流体包裹体的密度比原始包裹体的密度大。高温下捕获的流体包裹体更容易发生颈部收缩。a点表示捕获流体包裹体时的温度和压力条件。内质网冷却后，由于宿主矿物及其包裹的流体收缩系数不同，B点产生气泡。如果继续降低温度，流体包裹体会分裂成没有气泡和气泡的小包裹体。温度持

13、续降低，从C点到D点，这个小内质网最终也发生了变化，形成了一个较小的内质网。这个小包裹体与最初没有变化的包裹体成分明显不同。纯水的PT相图，发生颈部收缩的流体包裹体，7，体积变化大部分样品中包裹体体积在捕获后保持不变，但也有体积变化。在温度测量过程中，随着温度的升高，体积变化有可逆变化和非可逆变化的区别。可逆变化：(1)内质网壁或流体本身的再结晶作用；(2)主要矿物冷却时的收缩；(3)内部和外部压力引起的体积膨胀。不可逆转的变化是指内质体体积的重大永久性变化，最明显的是内质体的裂缝。内质网分裂的机制为：(1)刚性内质网周围的周收缩。(2)包裹体内含有高耐压液。8，泄漏所有包裹体是不可能在整个历

14、史中石重贵密封泄漏的，识别和避免有泄漏的包裹体是很重要的。流体泄漏可能有两种不同的方法。(1)直接通过主要晶体结构(如石英水解、碳氢化合物扩散)。(2)晶体的缺陷(如位错或裂纹)，3，内质网的原因分类及状态分类(1)原因分类：内质网的原因分类根据同一矿物中内质网形成的先后和与母液的原因进行区分。一般分为第一级、第二级、假第二级三级。1.原生内质网在矿物结晶过程中形成，它捕获的流体是形成这种矿物的介质，在实际矿物形成时，可以形成系统的物理化学条件。2.二次内质网是矿物形成后的外部因素(如结构)，晶体出现裂纹，晚期溶液注入裂缝后，由主矿物的溶解和再结晶愈合。因此，二次内质网仅反映了主矿物形成后晚期

15、热液的理化性质，无法解释主矿物的形成条件。3.假二次内质网在矿物结晶过程中，首先确定的部分因应力作用而破裂，在继续结晶过程中，裂缝愈合，抓住矿介质。第一、第二、假第二内质网的可能分布，原因类型内质网的判别标记：原因生成原因的标记：内质网平行于生长带或晶面；内质网在三维空间中随机分布。内质网是孤立的，相邻内质网之间的距离是内质网直径的5倍以上(Shepherd，1985)。形态简单，个体比较大。二次生成人的标记：内质网沿着愈合的裂缝轮廓形成，具有明显的方向排列，到达矿物边缘。具有薄、平、不规则的形态。假二次内质网具有类似于二次内质网的酸相，但其裂缝在生长带结束。(b)状态及成分分类，1，纯液体内

16、质网：全部为液体充电，一般为水溶液。冷却时可能会产生泡沫。2.纯气相内质网：没有看起来完全充满低密度汽相(通常是CO2，CH4，H2O，N2的混合物)的液体。冷却时，内质网边缘可能会看到一些液体。3.丰富的液体内质网：由液体、气体两相组成，液体体积超过50，即充电也占F50%。加热时泡沫消失，全部到达液体(VL)。4.副气相内质网：由气体、液体两相组成，气相体积占50以上，但薄层液相环边缘仍然可见。加热时液体消失，全部到达气相(LV)。5.含子矿物多相内质网：内质网中除液体气相外，还发展出一种或多种固体晶相子矿物。加热时子矿物溶解，都达到液体或气相。固体晶相在高温下不能溶解的内质网可以不均匀地

17、捕获和形成。6，包括液体CO2多相内质网：由盐水溶液、液体CO2和气体CO2组成。加热后，两个在临界温度31.1之前均匀化，继续加热整个内质网，在每个温度下最终完全均匀。7.含有机的多相包裹体：由盐水溶液、液态烃(石油)和天然气碳氢化合物(天然气)组成，石油、天然气和盐水的混合不均匀地捕获和形成。如果只抓住前两个，就可以形成不含水的两相碳氢化合物内质网。8.岩浆熔融包裹体：这种包裹体是通过捕获硅酸盐熔体形成的。根据捕获的熔体结晶程度和含水量，由玻璃质熔融包裹体(即硅酸盐玻璃和泡沫)组成，通常有两个以上的泡沫。结晶熔融包裹体：由结晶矿物和气泡组成。流体熔融包裹体：由结晶矿物、水溶液和泡沫组成。状

18、态及成分分类体系的地质意义是徐璐不同类型内质网的生成条件不同，其成岩成矿作用和形成环境也不同。(1)熔融包裹体发生在化合作用中，捕获的介质是岩浆熔体。(2)纯气相和悬浮相内质网与火山喷射、岩浆气体热液作用、热防等元素有关。(3)丰富的液体内质网与各种热液作用有关，在热液矿床的矿物中常见。(4)多相内质网是流体成分和盐度特性的缩影。因此，可以大体确定流体化学成分及其部分性质。(5)碳氢化合物内质网与油气形成和发育历史密切相关。第三节内质网的观察、鉴定及说明，测试前内质网的研究是在标准显微镜下进行的。主要包括确定内质网的原因类型和捕获的变化，估计内质网的成分、盐度、近似平均温度，寻找测试所需的理想内质网、描述和照片等。第一，放大倍率和观察技术大部分内质网的粒度往往小于50米，通常放大250倍后才能轻易找到内质网。要仔细观察内质网内部的细节，至少要放大到400500倍。低于10