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1、第七章 流体包裹体分析测试 （FLUID INCLUSIONS ）参 考 书 目何知礼，1982，包体矿物学，地质出版社Roedder, 1984, Fluid Inclusions, Mineralogy Society (有中译本 ）Shepherd, Rankin, L = liquid; HH = hydrohalite; H = halite; P = peritectic(包晶 反应点) (0.1C, 26.3 wt.% NaCl); E = eutectic (-21.2C, 23.2 wt.% NaCl). The halite solubility curve extends
2、 from the peritectic to the NaCl triple point (801C).Vapor-saturated phase relations in the NaCl- H2O system at low temperatures(Bodnar,2003). I=ice; L=liquid; HH=hydrohalite; H= halite; P=peritectic (0.1C, 26.3wt.%NaCl); E=eutectic (-21.2C, 23.2wt.%NaCl).三、 仪器和试剂nLinkam TH600冷热两用台，使用温度 范围：180600。以及
3、与之配套 显微镜及温度测量仪器等。n液氮5瓶，培养皿30个，丙酮和酒精各 5瓶。n磨制好的流体包裹体两面抛光薄片， 从玻璃载玻片上脱离分成多个小片(直 径20mm)。n准备同一规范的实验报告用纸。四、 测盐度步骤n 1. 冷冻台的校正n冷冻台校准是测温分析一个重要步骤。 主要原因是温度探测器必然离开被测定 包裹体一定距离，所测温度可能比包裹 体相变温度高或低。此外台体工作温度 与室温差别也是构成误差的主要原因。 校正的步骤是选择标准熔点试剂，通过 测点标准试剂的冰点，绘制校正曲线图 。将测定的温度同这条曲线相对照，就 可以估计真实温度。2. 冷冻参数的测定n(1) H2O-NaCl体系包裹体n
4、 023.3wB%NaCleq.包裹体的冷冻测试。 a) 冷却包裹体直到溶液冻结。冷冻时，理论上包 裹体应在10形成冰，然后继续结晶直到 20.8。随后剩余液体转变为NaCl2H2O（水石盐），包裹体完全冻结。实际上由于亚稳定直到 约90才产生固结作用。而且由液体到固体的转变瞬时发生，有时肉眼难以识别，仅见气泡突然 消失或变形，凝固体是透明的，多少有些斑点或 呈棕褐色。n(1) H2O-NaCl体系包裹体nb) 始熔温度（低共结点）TFM的测定n加热回温过程中，包裹体沿着同一轨迹返 回，达到t2（-20.8）NaCl-H2O体系低共 结点温度时，水石盐熔化，出现液相。这 一方面使光线容易透过，
5、另一方面液体湿 润了NaCl2H2O和冰晶表面使它们变的光 滑，又增加了透明度，总得效应是在一瞬 间整个包裹体腔变亮。由于产生的液体量 少，始熔可能是难于或者实际上常常是不 可能识别的，通常根据包裹体呈现出完全 粒状化外貌识别，此时的温度为始熔温度 （TFM）-相当于低共结点温度。n(1) H2O-NaCl体系包裹体nc) 冰点的测定和盐度的确定n在t2点，水石盐熔化，剩下冰液体，随 着温度上升，冰不断熔化，直到t1处（- 10）最后冰晶熔化为止，这时的温度就 是冰点的温度（TM）。如果在此期间温 度在几分钟内保持不变，较小的晶体就会 消失并逐渐形成单个的大晶体，并以圆形 或小板状的晶体为特征
6、。由于冰的晶体折 射率比液体低，所以低突起显著。但是在 盐度非常低的情况下，折射率的对比度减 弱，致使最后冰晶消失温度难以记录。低盐度包裹体冷冻法测温主要相变的显微照片这些相变发生在萤石中的一个含15wB%NaCl 当量的两 相水溶液（液+气）包裹体中，是在冷冻/加热过程中观 察到的。包裹体长度约30m。 冷冻后： (a)+20的水溶液+气泡，在90(t3)时，气泡突然消失并发生凝固作用；加热后： (b) 78包裹体呈现出玻璃状的有细微小斑点的外貌，并且在底部的右侧角落 可以看到气泡的轮廓； (c) 20.8(t2)初熔温度(共结温度)TFM，包裹体变暗并且成为完全粒状的； (d) 19：进一
7、步熔化产生大量低突起显著的小的圆形冰晶体；气泡被冰弄的模糊不清。注意: 因为液体的折射率与主矿物萤石的折射率相似，所以包裹体壁变为不可见的，而冰的晶体却形成了圆齿状的边界； (e) 15：有效的熔化留下三块冰晶和突出的气泡。注意：这时液体的折射率比萤石低因而包裹体壁重新变为可见的； (f)12；(g)10.5：单个的微小的冰晶体附于气泡上；(h)10(t1)最终的冰熔化温度(TM)。n(1) H2O-NaCl体系包裹体n通常，对于以含NaCl水溶液为主的包裹体，可以 通过查阅H2ONaCl冰的熔化曲线确定其盐度。也 可以根据所测得的冰点温度从NaClH2O体系的冰 点盐度数据查的盐度近似值。根
8、据Potter等（ 1978）提出的公式可以计算溶液的盐度：n wB0.00+1.769854.23841022+5.27781043n式中wB为溶液中的NaCl质量百分数wB%，为冰 点下降温度，计算得到的NaClH2O体系冰点 盐度数据。当冰点确定之后，也可以从该表查到 相当于NaCl盐度的近似值。n(1) H2O-NaCl体系包裹体n 23.326.3wB%NaCl包裹体的盐度测试。n如含25wBNaCleq.包裹体的性状与包裹体A相似， 在过冷却状态下冻结，在重新加热过程中，液体 首先在共结温度20.8形成，这时冰熔化，剩下 水石盐液体。始熔后形成的水石盐一般呈细粒 状并呈大量微小晶体
9、出现，由于水石盐晶体折射 率高，以高突起为特征。与冰不同，它是慢慢地 聚结成一个单个晶体。随着温度的升高，水石盐 继续熔化，在7最终熔化。该点为TFM。根据 NaCl2H2O晶体的熔化温度TFM，在水石盐熔化曲 线上求出NaCl的浓度。气液包裹体在冷冻时的情况(2) H2O-NaCl-CO2体系包裹体n大多数包裹体归入此类。H2ONaClCO2类型适 用于在室温下含有显著数量的液n体CO2和水溶液相的包裹体。对CO2来说，液体 CO2可能在冷冻之后才出现。这些包裹体最难分 析。因为冷冻中至少可以产生5个相：水溶液、 冰、气体水合物、固体CO2 、富CO2液体的富 CO2气体。在室温下，水溶液流
10、体和富CO2相是 完全不混溶的，而且表现出似乎它们是分离的 H2ONaCl和CO2的包裹体。但是在冷冻后，由于 气体水合物或者称之为“笼形物”的形成，各相之 间有强烈的相互作用。这些气体水合物固定了大 量气体和水，从而干扰了剩余水溶液和非水溶液 成分的特点。n相变过程：18时包裹体含有水溶液、CO2液体和 CO2气体的典型三相形式。冷冻过程中气泡不断扩 大直到28水溶液相似乎冻结为止，同时，固体在 液体CO2相的中心形成放射状结构。这是由于笼形 物形成所致。笼形物是无色、均质物，特别难以观 察。除了液体CO2/水溶液界面的轻微弯曲和CO2含 量减少以外，这个转变是很容易被漏掉的。在进一 步冷却
11、过程中，水溶液相在48时经历第二次冻结 ，这时固化作用很容易看到。水溶液相变成半透明 ，而且围绕气泡的笼形物表层也破裂并形成一种扭 曲的椭圆形态。最后在102时CO2相冻结，形成一 个半月形的白色固体CO2物质和较暗的CO2蒸气泡。 此时包裹体中含有固体CO2、CO2气体、笼形物和冰 （注意：上述温度值应用于这种特殊的包裹体且由 于过冷却而代表了亚稳定的相转变）。(2) H2O-NaCl-CO2体系包裹体n加热过程中，在57.0，出现最初的液体CO2，而且 液相继续形成直到56.7(TmCO2)时CO2完全熔化。 在1.5时最后冰晶熔化(Tm)，气泡显然仍是扭曲的， 并且由一种看不到的固相（笼
12、形物）固定在适当的位 置上。在+9时笼形物溶解(TmClath)，同时伴随着液 体CO2的出现富CO2的气泡此时变成完整的圆形，周 围是液体CO2。在进一步加热过程中CO2在 +30.1(ThCO2)时均一成液体状态。在这种样品中可 以测定四个数据：TmCO2 Tm，TmClath，和ThCO2。n在正常冷冻过程中，只有溶解在水溶液相中的CO2受 到笼形化作用，在液体CO2/水溶液界面上才会形成笼 形物，并且起到一种物理障的作用。但是，如果刚好 在笼形物形成温度以下把温度固定几个小时，这时 CO2和H2O之间的反应就会趋于完全。笼形物例外地 在水溶液相中形成明显的板状晶体，但是通常其折光 率是
13、那样接近流体，以致这些晶体总是看不见。(2) H2O-NaCl-CO2体系包裹体n实验资料表明，固体CO2熔化的区间是实际存在 的，但所用的TmCO2 和ThCO2值与纯CO2无显著 区别。说明使用TmCO2ThCO2图解是可行的。但 是在笼形物形成作用中，水从水溶液相中移出， 这样就增加了剩余溶液的盐度。因此冰的最终熔 化温度(Tm)异常低，也就不能作出正确的盐度估 计。n作为一种可供选择的方案，可以使用笼形物熔化 温度来测定盐度。n当NaCl存在时，CO2水合物的熔化温度(TmClath) 向H2ONaClCO2共结点方向下降，下降幅度与盐 的数量成正比。这样最终的笼形物熔化温度就是 水溶
14、液相盐度的函数（注意：只有当笼形物与 CO2和CO2气体处于平衡时，这个方法才有效。在典型的冷冻/加热循环过程中H2ONaClCO2包 裹体内发生的各种相变冷冻时：(a) 28，笼形化(第一次冻结)，包裹体含有水 溶液、CO2 气体、CO2 液体和CO2 笼形物； (b) 48，水溶液冻结(第二次冻结)，包裹体含有冰、 CO2 气体、CO2 液体和CO2 笼形物，液体CO2 在102 凝固，此时包裹体含有冰、笼形物、固体CO2 和气体 CO2。 加热时：(c) 74固体CO2 以一个明亮的非晶质体出现 在气泡拐角处，剩余部分为CO2 气体。 (d) 57，固体CO2 初熔，固体CO2 呈圆形粒
15、状出现在 液体CO2 中，在接近56.7时，完全熔化(TmCO2)。 (e) 2.0，冰开始熔化，释放出的水与剩余液态CO2 反 应更多笼形物； (f) +4.3+4.5时，冰最终熔化(Tm)； (g) +9.5，笼形物最终熔化，释放出来的CO2 围绕气泡 存在； (h) +30.1，CO2 相均一成液态(ThCO2)。五、注意事项n(1) 对于NaClH2O体系，冷冻法适用于盐度 023.3wt%稀溶液的测定，当盐度高于23.3wt%时 ，溶液的盐度就不能根据冰点来测定了。因此， NaClH2O体系的冰点最低不会低于21.2，即相 当于盐度为23.3wt%时的冰点。低于盐度为 23.326.
16、3wt%NaCl的溶液，可以通过回温时见到的 淡黄色的NaCl2H2O八面体晶体，该晶体与水并存 ，随着温度升高逐渐熔化而消失，根据消失温度通 过相图投影法可以确定盐度。也可以根据刘斌和沈 昆(1999)提出的公式计算盐度：nS26.205220.117622t1.245512103t2 1.0525154.2384104t3n式中：S为盐度；t为NaCl2H2O晶体的熔化温度 ()。n也可以通过查表得出盐度(刘斌，沈昆，1999)。n(2) 地质上所观察到的盐水包裹体是非常复杂的水 溶液体系，NaCl可能是其中的最主要溶质。在进行 实际流体包裹体冰点测定时，往往不能单独获得每 一种溶质造成的冰点下降值，只能测定所有溶质联 合的冰点下降。所以冷冻法所获得的的盐度实际上 是多组分溶质的综合结果，以相当
