流体包裹体实验

流体包裹体实验张德会地球科学与资源学院地球化学教研室2009年5月三次课,共10学时实验一、流体包裹体显微镜岩相学研究实验二、流体包裹体冷冻法测温实验实验三、流体包裹体均一法测温实验实验一、流体包裹体显微镜岩相学研究一、实验目的流体包裹体的镜下识别流体包裹体的镜下特征的认识认识流体包裹体的不同物理相态掌握流体包裹体的物相分类和成因分类二、基本原理1.均匀体系。包裹体形成时，被捕获的流体是均匀体系，即主矿物是在均匀体系中生长的。2.封闭体系。充填（滞留）在晶体缺陷中的流体为主矿物封闭，形成独立的封闭体系，没有外来物质的加入和内部物质的逸出。3.等容体系。包裹体形成后，体积基本恒定不变，保持等容体系的特点，因而可以利用各种与之有关的物理化学相图。三、流体包裹体分类（1）根据矿物捕获流体的种类分为从均匀流体中捕获的包裹体和从非均匀流体中捕获的包裹体两类；（2）根据成因分为原生包裹体、次生包裹体、假次生包裹体以及变质作用形成的变生包裹体四类；（3）根据包裹体的物理相态可以分为固体包裹体、热水溶液包裹体和熔融包裹体三类。热水溶液包裹体可以进一步分为纯液相包裹体、纯气相包裹体、富液相包裹体、富气相包裹体、含子矿物的多相包裹体、含液体CO2包裹体和有机包裹体7大类，而熔融包裹体还可以分为非晶质熔融包裹体、晶质熔融包裹体和熔融－溶液包裹体3类。流体包裹体分类—根据相态四、仪器、试剂和实验材料Leica或Olympus偏光显微镜数台，配备有10倍双目目镜和4倍、10倍、20倍、50倍和63倍物镜。需要配备10套用于进行包裹体测试的流体包裹体样品，包括各类矿床的石英、方解石、萤石、石榴子石等矿物以及磨制好的薄片。准备统一规范的实验报告用纸。五、实验步骤1、将双面抛光薄片放在显微镜载物台上，先将镜头提到较高高度，然后徐徐降低直至眼睛所见的薄片中物体景象清晰为止。选择洁净透明度好且结晶程度好的晶粒观察,最好选择无色或浅色晶粒。如果在一个视域中找不到理想的,可以换个视域再找。2、遵循从低倍到高倍镜下观察的顺序,先用低－中倍（×10）物镜扫描，多发现主矿物颗粒中具有有一定方向,有规律排列或呈条带状的小黑点，小于10μm的包裹体通常呈小的暗色斑点成群或枝蔓状出现，然后转换成较高倍数的物镜进行详细观察。3、将流体包裹体与矿物包体、以及与粘片树脂中的空气泡相区别。4、对于要作进一步研究的包裹体一定要定位、编号。要记录其周围引人注目的标志（如解理、裂隙、杂质等的特征）与该包裹体的相对位置，以便用时易于找到。5、流体包裹体镜下特征的观察。主要内容有：包裹体的形状、大小和颜色；数量、产状及分布特征；相态、成分、充填度；各类包裹体的识别等。6、绘制镜下流体包裹体的素描图，测量和估算流体包裹体的体积，描述和记录流体包裹体的镜下特征，估算流体包裹体的充填度。7、对于热水溶液两相包裹体，要根据包裹体中液相所占体积与包裹体总体积的百分比来确定包裹体的充填度。8、对于含CO2包裹体，CO2常与气体水溶液形成三相包裹体，这要根据润湿特征进行判断。水溶液润湿性最大，所以常与包裹体壁直接接触，并充填所有凹穴和不规则处。三相包裹体中液相CO2总是位于水溶液中，呈半环状或圆环状包围气泡。包裹体中物相的润湿先后顺序依次为：水溶液、液体CO2、气体。9、对于含子矿物多相包裹体，要注意区分捕虏矿物与子矿物，鉴定子矿物的种类。第一，检查某一世代的各种不同粒度包裹体中相的比例是否基本稳定，因为捕获的有稳定液/固比例的捕虏矿物的可能性很小；其次捕虏矿物与它们的主包裹体相比，往往异常地大。一般来说，地质样品中单个的包裹体内只能有一种矿物发育成一个晶体，出现最普遍的是强碱性卤化物，特别是NaCl和KCl。从光学性质来看，二者都是均质体，并具有典型的立方体晶形，而其它盐类矿物都是非均质体，呈板状、板条状、针状或纤维状。六、注意事项1、先升高镜头，将薄片放在载物台后，然后徐徐下降镜头，注意不要速度太快，以免损坏薄片。2、先装上低倍物镜，如（×4或×10），在视域中找到目标后，浏览流体包裹体的分布及数量，然后再换更大倍数的镜头。在换装镜头时，要小心翼翼，避免镜头磕碰。3、如果目镜或物镜镜头不清晰，不要用手或其它工具搽拭，应用专用的镜头纸或专用麂皮搽拭。由于包裹体很小，在显微镜视域中不仅应水平移动薄片，以看清片子中的包裹体，而且应上下移动镜筒，也会在不同的深度上发现包裹体。要注意的是，上下移动镜筒时要清楚移动的方向，避免在向下移动时使镜头接触和压坏载物台上的薄片。4、学会用显微镜的测微尺测定包裹体的大小，练习用目估和与经计算作出的标准图形对比得出相应的充填度数值。5、要充分描述样品中的包裹体。除了对包裹体类型、形状、大小及丰度进行描述外，还要认真观察包裹体的成因判据，确定原生、假次生和次生包裹体。观察子矿物的光学特征、液相CO2和有机相的识别依据、包裹体出现的不同相和相体积的相对比值，这些是估算包裹体组成、密度、近似均一温度和进一步鉴定这些包裹体相的基础。当样品中存在多组或多世代包裹体时，用手绘素描草图是非常必要的。七、数据记录与处理用记录本或专用表格记录或绘制流体包裹体镜下的特征。记录内容为：样品名称，样号，包裹体的形状（规则与不规则，是否是负晶形等）、大小（以μm为单位）和颜色；数量、产状及分布特征（以确定流体包裹体的类型）；相态、成分、充填度。制作及填写流体包裹体镜下特征与均一温记录表。样号序号矿区名称包裹体类型大小数量形状均一温度（℃）成因类型均一状况照片号消失再现J-1J-1-A银山石英富液包裹体4μm20个/mm2六边形320310原生L＋V→VJ-1-A-1九、思考题1.试述流体包裹体测温研究的三个理论假设。2.负晶形包裹体的涵义是什么？3.何谓包裹体的充填度？实验二、冷冻法测温实验一、实验目的掌握流体包裹体冷冻法测温的基本原理掌握冷冻法测温和通过冰点测定流体盐度的技术对于H2O-CO2-NaCl多相包裹体，学习使用笼形物均一温度测定盐度的技术二、冷冻法基本原理冷冻法指在包裹体冷却到室温以下时观察液相向固相转变（即固化）过程。基本原理是通过在冷台上改变温度，观察包裹体所发生的相变过程，并与已知体系实验相图对比，测定包裹体中流体所属体系和流体成分。由于冷冻时，流体包裹体具有亚稳定特点，只能在比预计（理论值）低的多的温度下才形成新相。过冷却现象的存在，就使冷冻过程中的相变温度不具实际意义。因此冷冻法一般采取迅速冷冻包裹体，然后再以一种控制的速度使温度上升，全部相转变过程的研究和相变温度的测定都是在致冷后回温→溶解的过程中进行的。FIG.4-2.Vapor-saturatedphaserelationsintheNaCl-H2Osystem.I=ice;L=liquid;HH=hydrohalite;H=halite;P=peritectic(包晶反应点)(0.1°C,26.3wt.%NaCl);E=eutectic(-21.2°C,23.2wt.%NaCl).ThehalitesolubilitycurveextendsfromtheperitectictotheNaCltriplepoint(801°C).Vapor-saturatedphaserelationsintheNaCl-H2Osystematlowtemperatures(Bodnar,2003).I=ice;L=liquid;HH=hydrohalite;H=halite;P=peritectic(0.1°C,26.3wt.%NaCl);E=eutectic(-21.2°C,23.2wt.%NaCl).三、仪器和试剂LinkamTH600冷热两用台，使用温度范围：－180～600℃。以及与之配套显微镜及温度测量仪器等。液氮5瓶，培养皿30个，丙酮和酒精各5瓶。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)。准备同一规范的实验报告用纸。四、实验步骤1.冷冻台的校正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(1)H2O-NaCl体系包裹体①0～23.3wB%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NaCl·2H2O（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。(1)H2O-NaCl体系包裹体b)始熔温度（低共结点）TFM的测定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，另一方面液体湿润了NaCl·2H2O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（见图7-4c），此时的温度为始熔温度（TFM）--相当于低共结点温度。(1)H2O-NaCl体系包裹体c)冰点的测定和盐度的确定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。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。(1)H2O-NaCl体系包裹体通常，对于以含NaCl水溶液为主的包裹体，可以通过查阅H2O-NaCl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NaCl-H2O体系的冰点－盐度数据查的盐度近似值。根据Potter等（1978）提出的公式可以计算溶液的盐度：wB＝0.00+1.76985θ-4.2384×10-2θ2+5.2778×10-4θ3式中wB为溶液中的NaCl质量百分数wB%，θ为冰点下降温度℃，计算得到的NaCl-H2O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。(1)H2O-NaCl体系包裹体②23.3～26.3wB%NaCl包裹体的盐度测试。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NaCl·2H2O晶体的熔化温度TFM，在水石盐熔化曲线上求出NaCl的浓度。(2)H2O-NaCl-CO2体系包裹体大多数包裹体归入此类。H2O-NaCl-CO2类型适用于在室温下含有显著数量的液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H2O-NaCl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。