讲课7-流体地质学-第六章

1、第六章 流体包裹体温压计Chapter 6 Estimation for T-P of Fluid inclusion,独立温压计方法 等容线相交方法 沸腾包裹体方法 子矿物温度方法,流体包裹体,定义,分类,不同体系流体包裹体的相变,测温,均一法,冷冻法,完全均一温度（Th）、子矿物溶解温度（Ts）和部分均一温度（如ThCO2），,冰点,盐度（成分）、密度 了解流体的捕获状态 等容-等组分路径及其变化,捕获温度？ 捕获压力？,相平衡实验资料 状态方程,捕获温度？ 捕获压力？,捕获位置？ 确定一条等容线！ 等容线上某一点！,流体包裹体温压计,根据限定流体包裹体捕获位置的不同条件，形成了根据流体包

2、裹体资料估算捕获温度和压力的4种基本方法。 独立温压计方法 等容线相交方法 沸腾包裹体方法 子矿物温度方法,1. 独立温度计方法,利用其他独立温度计或压力计得到流体捕获的温度或压力，在等容线上确定一个特定的位置，再求捕获的压力或温度。 独立的温度计或压力计包括了各种可能指示主矿物形成温度或压力的方法（矿物共生组合、矿物成分、稳定同位素组成等温度计或压力计）。如根据上覆岩层的厚度转换成为静岩压力，根据海水的深度转换成为海底的静水压力，硫同位素和氧同位素温度计，二长石温度计，角闪石温度计和压力计。,cv,cv,ispchore,例如：测得某样品石英颗粒中气液两相包裹体的Th值主要范围为220-23

3、0，已知该类包裹体的盐度为2wt%NaCl。利用共生闪锌矿压力计求得Pf=1kb(1108Pa)。估算Tf，记录步骤和结果。,1. 独立温度计方法,压力校正方法 获得均一温度求捕获温度，相当于： Tf = Th +T 即在均一温度上加上一个根据压力校正得到的补充温度值，而习惯于称为压力校正方法。 最经典和实用的方法是Potter（1977）做出的不同浓度 NaCl 水溶液的均一温度与压力关系校正图：只要可以得到捕获的压力，就可以根据 NaCl 含量和均一温度求得T，得到捕获温度。,例如一组富液相的包裹体得到其峰值的盐度为10 wt% NaCl，均一温度的峰值为200，从其他独立的方法得到捕获压

4、力为1kb（1108 Pa），则根据等容线图和压力校正图，分别得到捕获温度为270和288。,270,88 ,等容线图,压力校正图,2. 等容线相交方法,如果存在同时捕获的两种不同成分的流体包裹体，且其等容线具有不同的斜率，则两条等容线在P-T图解中的相交位置可以唯一地确定它们捕获时的温度和压力。,例如，在薄片中同时见到了纯 CO2包裹体和纯H2O包裹体，并证明二者是同时捕获的。测得纯H2O和纯CO2包裹体的均一温度分别为167和11，由此获得的密度分别是0.900g/cm3和0.810g/cm3，于是在H2O和CO2体系联合P-T图解上，这两个包裹体的等容线相交于A点，从而获得包裹体的捕获压

5、力为118MPa,捕获温度为237。,2. 等容线相交方法,使用这种方法的难度来自两个方面： 同时捕获的两种流体包裹体的等容线必须具有不同的斜率，可以发生相交。相交角度越大，精度越高。 有些具有重要地质意义流体（混合充分）的PTVX的热力学相平衡资料不完备，造成不易求得等容线而使运用受到限制。,3. 沸腾包裹体方法,沸腾包裹体 由于压力释放或温度升高引起流体沸腾，流体分出稠密的液相和稀疏的气相（出现不混溶相），这时流体在不混溶线上或附近发生捕获，捕获的包裹体有以下几种类型： 纯气相流体包裹体； 纯液相流体包裹体； 气液两相流体包裹体（充填度介于纯气相FI和纯液相FI之间）。 这时的均一温度就是

6、捕获温度，相应的流体最小蒸汽压力就是捕获压力。,3. 沸腾包裹体方法,沸腾包裹体可以作为理想的地质温度计！必须正确确定流体包裹体的捕获是在流体发生沸腾的情况下：需要确定存在沸腾包裹体群。 造成不同类型流体包裹体共存还可以是由于颈缩、渗漏及不同时期形成的流体包裹体叠加造成的假象，识别它们常常也会出现困难。 通常共生的沸腾包裹体群具有相同或相近的均一温度范围，同时出现在同一分布的包裹体群中，两类流体包裹体的成分落在T-X 相图相同均一温度对应的不混溶曲线上。,美国Arizona东南部与多金属矿化有关的Stronghold花岗岩体晶洞中石英晶体内的沸腾包裹体组合,4. 子矿物温度方法,常温下含有子矿

7、物的高盐度包裹体，加热时可出现三种均一方式： （1）子矿物先消失，然后气泡消失（图中A）； （2）子矿物和气泡同时消失（图中B）； （3）气泡先消失，子矿物后消失（图中C）。 假定这三个高盐度的包裹体都是在400时达到完全均一。,4. 子矿物温度方法,包裹体A受热时沿液相-气相-固相（L-G-S）曲线演化，如果石盐子矿物首先在158（Ts）时熔化消失，则包裹体内形成了相当于30wt%NaCl的饱和溶液。继续加热，包裹体就会沿30wt%NaCl液-气（L-G）曲线演化，直至气泡在400时消失，均一时的压力（最小捕获压力）为22.2MPa，包裹体的捕获温度和压力位于以A点出发的等容线上。 包裹体B

8、受热时也沿L-G-S曲线演化，在400时石盐子矿物和气泡同时消失，在这个温度下的饱和NaCl溶液含46wt%NaCl，其压力为18.2MPa（捕获时的最小压力），真正的捕获温度和压力位于从B点沿着等容线上升的曲线上。 包裹体C加热时先沿L-G-S曲线变化，在310和6.64MPa时气相先消失，继续加热，沿图中的点线前进，在400时子矿物消失，这时的压力，即最小捕获压力大约为65MPa。包裹体真正的捕获温度和压力在从C点出发的等容线上。,4. 子矿物温度方法,当石盐的最后溶解温度高于气泡的消失温度时，这一温度是最接近包裹体的捕获温度的，其准确性取决于石盐形成与饱和状态的差距。 利用高盐度包裹体估

9、算捕获压力，最关键的是确定包裹体的盐度，获得相应盐度的 NaCl 液相线（S+L / L），以得到其与等容线相交的位置；再在相应盐度的等容线图解上根据捕获温度确定捕获压力。,5. 不同时期捕获FI所对应的压力条件,a表示热的流体沿着一个张开的裂隙上升，伴随着压力降低而膨胀。包裹体中流体的温度、成分、密度与整个流体是一致的，其压力由相应成分流体的密度和流体柱的高度决定，这时流体处于沸点以下。 b表示充填在断裂中处于沸腾点以下的分层流体（淡水和盐水）。盐度增加或温度降低都能引起流体密度的增高，因此，上部较冷、较淡的地下水的整体密度与下部较热、较咸的流体的密度可能相同，a和b的压力一致。 c表示整个

10、裂隙中流体刚好处于沸腾状态，此时包裹体的形成温度就是均一温度，不必进行压力校正。 d是c的特殊情形，在包裹体上方裂隙中流体发生了沸腾和气化，这相当于热泉不断喷出地表的情形。,a.断裂中沸点以下的流体；b.断裂中沸点以下的分层流体；c.断裂中正好处于沸腾状态的流体；d.包裹体上方的流体发生沸腾；e.包裹体的压力几乎等于流体静压力；f.张开的裂隙中的流体沸腾；g.包裹体的压力等于静岩压力与流体静压力之和；h.包裹体的压力近于静岩压力。,e表示刚性岩石中的闭合裂隙，包裹体形成时的压力相当于流体的静压力H加上由于热液收缩产生的压力。 f是流体在断裂作用下发生沸腾，裂隙空间体积增加，压力降低引起的，这时

11、所捕获的流体包裹体的压力相当于此温度时的蒸气压。 g中岩石是塑性的，包裹体形成时的压力为静水压力+静岩压力。 h中，包裹体的压力为静岩压力或大于静岩压力。,几点结论： 地质压力一般是由静岩压力和流体静压力所组成的。 均匀流体的压力是由其温度和密度决定的。 沸腾流体的压力就等于这种流体在沸腾温度时的蒸气压。,a.断裂中沸点以下的流体；b.断裂中沸点以下的分层流体；c.断裂中正好处于沸腾状态的流体；d.包裹体上方的流体发生沸腾；e.包裹体的压力几乎等于流体静压力；f.张开的裂隙中的流体沸腾；g.包裹体的压力等于静岩压力与流体静压力之和；h.包裹体的压力近于静岩压力。,6. 捕获深度的估算方法,流体的捕获深度和压力有关。压力和深度之间的基本关系式如下： =. 压力，深度，重力加速度，上覆物质密度 这里的变数是上覆物质的密度 ，取决于流体是处于静水压力状态还是静岩压力状态。静水压力状态下，流体的密度为1g/ cm3，而