矿床地化1-8 - 图文(2)

2019-05-17 16:15

确,盐度正确;

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。

3.流体包裹体相体系

1)简单 H2O体系相图

2)H2O-NaCl体系温度-组分图解 3)CO2体系P-T相图 4)CO2-CH4体系相图 5)CO2-CH4体系相图 4.流体包裹体显微测温

表 从包裹体显微测试中所能获得的参数、获得方法及意义

1)包裹体显微测试中常用符号 Thtot-完全均一温度

ThCO2L-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

2)流体包裹体测温

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

仪器:冷热台 均一法测温原理: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)

加热实验:

I.对含CO2包裹体来说,气部分均一温度不会>31.1℃;部分均一至液相还是至气相,取决于其密度

II. 子矿物熔化: 包裹体中出现石盐子矿物表明气盐度很高 (> 26 wt.%),应根据石盐熔化温度估算包裹体的盐度。

包裹体中的金属子矿物(如黄铜矿等),可以是真正的子矿物,也可以是偶然捕获的矿物,但通常不透明子矿物即使是真正的子矿物,加温后也不熔化。

3) 冷冻法测定包裹体盐度的基本原理

冷冻法是研究包裹体流体体系成分和盐度的基本方法之一。它是将包裹体样品放置在冷台上通过改变温度,观察包裹体中发生的相变,再与已知流体体系的实验相图进行对比,来确定包裹体流体所属体系及流体成分。

对低盐度NaCl-H2O包裹体,则可以根据拉乌尔定律,即稀溶液的冰点下降与溶质的摩尔浓度成正比的原理来测定流体的含盐度。

冷冻法----将包裹体降温冷冻,然后加热至最后一块冰融化的温度---冰点Tm(ice),再根据冰点和盐度的关系计算盐度。

4)盐度的测试 ①H2O-NaCl体系

--未饱和体系 (<23.2 wt% NaCl)盐度 (wt% NaCl eq) = 0.00+1.78T-0.0442T2+ 0.000557T3 T = 最后一块冰消失温度℃ (-21.2 ℃

--低共结点到包晶点温度 (>23.2 , <26.3 wt% NaCl) 根据水石盐的最终熔化温度,在相应图解曲线上求出NaCl的浓度;

--过饱和体系(>26.3 wt% NaCl) 盐度 (wt% NaCl eq)=26.242+0.4928T+1.42T2– 0.223T3+ 0.04129T4+ 0.006295T5– 0.001967T6+ 0.0001112T7

T = NaCl 晶体熔化温度 ℃ ②H2O-CO2-NaCl包裹体 I.冷冻:

笼合物形成 -30 to -40 ℃ 水结冰 -40 to -60 ℃ CO2冷冻固结 -90 to -110 ℃ II.加温:

CO2冰熔化 -60 to -56.6 ℃ H2O冰熔化 由含盐度而变 笼合物熔化 -10 to +10 ℃ CO2部分均一 由密度决定

盐度 (NaCl)=15.52022-1.02342·t-0.05286·t2 t 为笼合物熔化温

注:笼合物或 CO2水合物: CO2·5 3/4H2O水溶液相和非水溶液相间的反应 4)爆裂法测温

流体包裹体是一个被主矿物圈闭在晶体缺陷内的封闭体系。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,同时发生噼啪的响声。可将发出大量响声时的温度记录下来,这个温度称之为爆裂温度Td

5)流体包裹体数据处理与解释

表格,频率分布直方图,双变量图解,参数图解,计算机数据处理软件 5. 流体包裹体分析

1)流体包裹体分析方法

2)气液相成分分析

I.气相成分-四极杆质谱:气相成分(H2O、CO2、CH4、C2H6、N2、O2、H2S、He、Ar)及包裹体水含量

II.离子成分-液相色谱和电感耦合等离子(ICP)质谱仪:Na, K, Ca, Mg, F, Cl, SO42-, REE…..

①激光拉曼光谱仪:单个包裹体非破环性方法(利用拉曼效应—分子间的振动) 矿物:子矿物---碳酸盐/方解石, 文石, 白云石

硫酸盐/硬石膏, 石膏, 重晶石? 磷酸盐/ 氯化物

偶然捕获相---赤铁矿, 金红石, 石墨, 含碳物质

气相:CO2, N2, CH4, H2O,C2H6、C3H8、H2、O2、H2S、SO2、NH3等 酸根离子:SO42-, CO32-、HSO4-, HCO3-,HS- 无: Na+, Ca2+, Cl-

熔融包裹体研究:I. 确定结晶质矿物;II. 玻璃相成分---组成,H2O含量 ②扫描电镜和能谱仪------固相鉴定

③激光剥蚀电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)分析-单个包裹体破环性方法 6.流体不混溶 1)“不混溶”定义:

流体不混溶——两个性质成分不同的流体分离-常温下油水分离

- 过程—降温和/或检验

沸腾——液态状的水转化成气相 - 过程: 减压 和/或 加温

退变质沸腾——液态状的水转化成气相 - 过程: 减压 和/或 降温 2)不混溶显微镜下特征 I. 成分不同

II. 相比例相差悬殊,有时可观察到连续变化

III. 产出于同一时期矿物或同一矿物颗粒之中,分布于相邻范围内 3)显微测温

A. 照相并素描组合关系 B. 测试获得显微测温数据: 首先冷冻!!! 1. 盐度 2. 密度 3. XCO2

最后进行加温实验 4. Thto

若同一世代两个端元,如富H2O-NaCl溶液包裹体与富CO2的包裹体两个端元,这两个端元的包裹体它们具有大致相同的均一温度,而且富气的端元均一到气相、富液的端元均一到液相,则可判断它们为不混溶或沸腾包裹体群。 7.典型矿床中的流体包裹体

1)斑岩型Cu-Mo(-Au)矿 I.均一温度200~700℃ II.高盐度,0~70wt% NaCl

III.一个甚至多个子矿物,除石盐和钾盐外,可能会有黄铜矿等子矿物 IV.常有流体沸腾现象

2) 火山热液块状硫化物(VMS)矿床 I. 两相水溶液包裹体

II. 低盐度,1~8.4wt% NaCl III. 均一温度80~340℃ IV. 常缺乏沸腾包裹体 3) 造山带型脉状金矿床 I. H2O-CO2-NaCl±CH4包裹体 II. 低盐度(<8 wt% NaCl) III. 均一温度200~350℃ IV. 晚期有大气水的混入

4) 密西西比河谷型(MVT)Pb-Zn矿床

I. 两相水溶液包裹体和含有机质或石油的包裹体,同时也可以见到一些纯液体的包裹体 II. 可含有很高的盐度(>19 wt% NaCl),但极少含有子矿物 III. 均一温度低,主要变化范围为75~150℃ IV. 见不到流体沸腾的证据

研究领域:拓展

1)岩浆岩岩石学研究中的熔融包裹体 应用:

成矿岩浆和其它岩浆中的溶解性挥发分(H2O、CO2、Cl、S、F、B、Li)及成矿金属浓度;

结晶作用的最小压力; 结晶时的近似温度;

斑晶结晶时出溶流体的证据;

共存的出溶流体的近似(和部分)组分; 岩浆混合的证据; 花岗岩中熔体相组成; 岩浆/火山作用地质年代表。

2) 地幔岩石学研究中的流体包裹体

地幔捕掳体橄榄石和辉石内包裹体捕获有CO2以及硅酸盐玻璃、固化硫化物熔体和碳酸盐

应用:

包裹体内微量气相组分_上地幔氧化态信息;

熔融包裹体_上地幔硅酸盐-硫化物-碳酸岩不混溶关系信息 ; 流体包裹体温度和压力_捕获或再平衡温度和压力条; 3)变质岩石学研究中的流体包裹体 应用 :

确定变质作用的压力、温度和流体组成; 混合岩-麻粒岩相岩石成因;

高压-超高压变质带(蓝闪石-榴辉岩相岩石)作用和演化; 接触(热)变质带流体演化;

退变质作用和流体-岩石相互作用; 退变质P-T轨迹和变质岩区隆起史; 4)沉积岩和油气盆地研究中的流体包裹体 沉积盆地热-流体演化史;

对油气藏的迁移和成熟度的指示 5)构造地质研究中的流体包裹体 FIP-流体包裹体面

不同的FIP中的流体包裹体代表了捕获于特定阶段中的流体,从而获得不同构造变形阶段流体信息特征。

6)古环境重建研究中的流体包裹体

例:美国Kansas西部二叠纪Nippewalla群内石盐中原生流体包裹体 浅表水古温度的变化与当今环境基本一致 古温度具有季节性或年度变化 7)生命起源研究中的流体包裹体

例:大利亚Pilbara地块约35亿年热液硅质脉体内富甲烷流体包裹 包裹体流体含微生物成因甲烷,其碳同位素组成<-56?

热液硅质脉体形成于34.6亿年,将产烷微生物出现时间提前了700百万年 8)地球外物质研究中的流体/熔融包裹体

例:H5球粒陨石中石盐和钾盐内含有水溶液包裹体(Monahans,1998) 包裹体流体以NaCl和KCl为主,还有少量Fe、Mg或Ca

卤水的来源:1) 内部来源_小行星内的流体; 2) 外部来源_含盐冰晶进入小行星表面

思考题:

1. 流体包裹体的捕获及形成后的变化


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