地球化学 第7讲(1)-流体包裹体

外来物质的影响，包裹体与主矿物共存，一直保留至今， 它与主矿物有着相的界限，并成为独立体系。
最常见流体包裹体的矿物为：石英、萤石、石盐、方解石、石榴子石、磷灰石、白 云石、重晶石、黄玉和闪锌矿。
流体包裹体长径一般小于100μm，常为10μm。
矿物包裹体可自成为一个独立的地球化学体系，这包括：
(1)均一体系：包裹体形成时，捕获在包裹体内的物质为均 匀相。
原生包裹体
变生包裹体
(1)晶面出现凹凸不平形成包 裹体：
这是由于晶体的培养基供应不均匀， 影响晶体的点、线、面均匀发育的 结果。 又分成两种情况，当晶体快速生长 时，培养基供应充足部位先生长， 而供应较少或来不及供应处则形成 空洞，在一个晶面上出现多孔的树 枝状；
当晶体慢速生长时，培养基供应不均匀，会形成 多孔层与致密层相间，致密层暂时封闭培养基， 从而捕获了包裹体(图a)，构成层状包裹体。这 种情况在天然水晶和长石中是常见的。
(2)晶体的生长螺旋形成的 包裹体 ：
在人工合成的水晶中可见 到，在相邻的大生长螺旋 之间，有时也在生长螺旋 中心，常常形成流体包裹 体。
在绿柱石晶体中常有平行于c轴的细长管状包裹体，它是沿生 长螺旋中心形成的。 如果某些螺旋比另外一些螺旋生长得快，则晶面粗糙，形成许 多带角的凹沟，后来的生长层将它盖上，可形成负晶形包裹体。 这种包裹体通常比较大，呈孤立或随机分布状产出。
沉积岩、变质岩的包裹体研究、包裹体年代学等与国外还有差距。
第二节
流体包裹体的概念和分类
一、矿物中包裹体的定义
矿物包裹体是成岩成矿流体(含气液的流体或硅酸盐熔融体)在矿物结晶生 长过程中，被包裹在矿物晶格缺陷或穴窝中的、至今尚在主矿物中封存并 与主矿物有着相界限的那一部分物质。
在室温下它具有单相、二相或多相的物质组成。
第三阶段 成矿流体研究阶段（1953~1976年）
包裹体研究的新方法的出现: Roedder分别在1958 1962和1963年发表了三篇论文，即“包裹 体研究І、Џ和ш”文章系统阐述了包裹体均一法、冷冻法、打 开包裹体后分析液相和气相的方法。 1970年Roedder叙述了压碎法，1972年他又总结了包裹体成分 分析的方法和现状。 苏联学者лyptoB在1971年、HayMOB等在1966年和1968年分别 提出了等容线法、摩尔分数法等，用来测定成矿时的压力。
(2)从液体+固体(L十S)的体系中捕获包裹体： 晶体常常是在一种充满晶体或固体质点的流体中生长的，当这种流体被封存 在矿物中，就形成了流体+固体的非均匀相包裹体，被包裹进去的晶体过去 常被当成“子矿物”。当加热时，直到包裹体爆破，这种“子矿物”也不会 出现溶解现象，因而实际上它不是真正意义上的子矿物。
均匀相包裹体有密度小的(G)和密度大的(L)。 非均匀相包裹体由于捕获时，密度小和密度大的流体比例不同，因而它们的密度 介于G和L之间，而且变化不定。 其中填充度最大的和最 小的包裹体，是等压线P与沸腾线(G、 a 、 b 和 L)相交于G和L处所形成的包裹体 ，因而它们在压力 为P时的均一温度相同。 而捕获时流体G和流体L比例不同的包裹体(X、Y)，在室温下填充度各异，它们的均 一温度( a和b)均比矿物形成温度高。 由此可见，沸腾包裹体可以作为理想 的地质温度计。 如果体系的成分已知，可在该体系的 温度—密度图解上，根据密度最大的 和密度最小的包裹体的均一温度，求 出形成温度和压力。
a
b
第四节 包裹体的分类
包裹体类型 成 因 假次生包裹体 分 类 次生包裹体 说明 在主矿物结晶、重结晶过程中形成，流 体为成矿流体，它可以是均匀或不均匀 的。包括岩浆包裹体和流体包裹体 晶体在生长过程中受到应力作用而产生 裂隙，流体进入裂隙并被继续生长的晶 体封存形成的包裹体。与主矿物同时形 成。包括岩浆包裹体和流体包裹体 晚于主矿物形成，为主矿物形成后，由 构造、热事件形成的。构造事件产生裂 隙、孔隙、热液进入这些裂隙、孔隙， 使主矿物部分溶解，又重结晶捕获后期 的热液而形成的包裹体。包括岩浆包裹 体和流体包裹体 变质过程中所形成的矿物或重结晶捕获 变质流体形成的包裹体。
在1960年召开的国际地质大会上，成立了国际成矿流体包裹体 委员会（Commission on Ore Forming Fluid in Inclusions）， 简称COFFI。
第四阶段：包裹体地球化学阶段（1976~1984年）
（1）岩浆（硅酸盐熔融体）包裹体的发现并开始应用于包括应 用到火成岩、月岩、陨石、变质岩、沉积岩和地幔岩等方面。 （2）运用包裹体研究方法，大量开展研究工作，解决了不少矿 床的成因问题，提出了很多矿床的成矿模式。
（二）从非均匀体系中捕获的包裹体
一般认为包裹体是从均匀的流体体系中形成的，这种包裹体可以代表成矿地球化 学体系。但是许多包裹体并非是从均匀流体体系中形成的，有下列几种情况：
(1)从液相+气相(L+G)的体系中捕获包裹体。 液相+气相的非均匀体系或是由于压力释放或温度升高引起流体沸腾的结果， 或是由于温度降低引起原来的均匀流体发生不混溶的结果，也有的是由于表 生作用而形成的。
（3）包裹体的理论研究也有了新的进展，提出了包裹体不混溶性 理论。 （4）开始用包裹体方法来寻找热液盲矿体。
（5）包裹体研究从单独的测温发展到对成矿流体的研究,继而又 发展到包裹体地球化学研究阶段.
第五阶段:综合研究发展阶段(1985年至今)
(1)人工合成流体包裹体与PTVX属性;
(2)流体包裹体成分分析;
第十一节 包裹体成分分析
第十二节 有机包裹体综合研究及其应用
第一节 流体包裹体研究的发展史
第一阶段：萌芽阶段（公元10世纪至1858年）
根据史书记载，北宋沈括在《梦溪笔谈》里曾对水晶中的包 裹体记述如下：“士人宋进家有一珠，大如鸡卵，微绀色，莹 彻如水。手持之映空而观，则末底一点凝翠，其上色渐浅； 若回转，则翠处常在下，不知何物，或谓之“滴翠珠”。
(2)封闭体系：包裹体形成后，没有物质进入或逸出。 (3)等容体系：包裹体形成后，包裹体的体积没有发生变化。
第三节、包裹体的形成机理
（一）从均匀流体体系中捕获的流体包裹体
在一个矿物晶体完整的结晶过程中，任何阻碍或抵制晶体生长的因素都可 造成晶体生长缺陷，从而形成包裹体，具体包括如下几种：
(1)晶面出现凹凸不平导致包裹体的形成; (2)晶体的生长螺旋，也可以是包裹体形成的原因之一; (3)晶面上的裂纹导致晶体的不良生长，因而形成包裹体;
对以上矿物包裹体的定义，有 如下几点说明： (1)成岩成矿流体指捕获包裹体时 主矿物周围的流体介质：溶液、岩 浆或气体。
气泡
石盐
水溶液 锆石
一般不包括介质中的碎屑物质：晶 体、晶屑或岩屑。
磷灰石
(2)如包裹体所捕获的流体属过饱 和溶液，当温度降低时会从溶液中 结晶出晶体，形 成子矿物。
子矿物被封存在包裹体中并与气泡 和液体等共存，被称作包裹体中的 固体相。
这是因为过饱和溶液中容易形成致密晶层， 当过饱和程度降低时晶体生长缓慢，在形成 致密晶层的同时，捕获包裹体。
(7)矿物结晶时出现晶体隅角和晶棱生长 较快、而晶面中心生长较慢时，晶面中心 ‘‘饥饿’’状态会形成凹坑（图g）。 这是晶体生长的培养基靠流体的流动或扩 散供养时产生的。在 “饥饿’’状态的 凹坑中，充填成矿流体，可以形成三度空 间的大的包裹体。 如在泰国红宝石内的“煎蛋”状图案，其 中心是磷灰石晶体，周围是被流体充填的 盘状裂隙形成的包体。
第六章 包裹体地球化学
பைடு நூலகம்
主要内容
第一节 流体包裹体研究的发展史 第二节 流体包裹体的概念和分类
第三节 包裹体的形成机理
第四节 包裹体的分类 第五节 流体包裹体研究的相平衡热力学基础 第六节 包裹体捕获后的变化
第七节 流体包裹体研究的三个基本前提
第八节 包裹体研究的准备工作
第九节 流体包裹体的岩相学研究 第十节 包裹体测温学
与沸腾现象有关的沸腾包裹体是从非均匀相中捕获的一个特定例子，即是 从L+G 中捕获的。 当原始均匀的流体因温度和压力突然下降时，流体分出稠 密的液相和稀疏的 气相，这时捕获的包裹体中，一种为充
满气体的包裹体（L），另一种为液相的包裹体（G），此
外还有充填度在两者之间的包裹体（X和Y）。
在这种条件下捕获的包裹体有从均匀相流体中和从非均匀 相流体中捕获的包裹体。
(3)流体包裹体年代学; (4)利用流体包裹体寻找石油和天然气;
我国包裹体研究60年代开始，中科院、冶金系统、地矿系统、 综合性大学开展，1977年召开过全国第一届矿物中流体包裹 体和成岩成矿学术会议，随后全国建立了不少实验室进行测温、 同位素测定、成分分析。
存在的不足： 单个包裹体的测试和研究还很少； 包裹体理论研究不够深入
(3)晶面上的裂纹导致晶体的不 良生长形成的包裹体(图c)： 这种成因的包裹体比较普遍， 因为在晶体形成过程中，由于 应力不均，常常产生裂纹，在 具有裂纹的晶面上继续生长， 使这种损伤延续下去，并封存 成矿溶液，形成包裹体，如红 宝石中的带状包裹体。
(4)晶面弯曲和蚀坑中封存成矿溶液形成包裹体(图d)： 在晶体生长过程中，由于温度、压力或组分的变化，造成晶 体停止生长，或发生部分溶(熔)解而产生蚀坑和晶面弯曲。而
后晶体又继续生长，在蚀坑中封存了成矿溶液。
这种情况形成的包裹体，既可是单个的大包裹体，也可以是较 小的包裹体带。
沿矿物生长带定向排列的包裹体
(5)晶体是由平行六面体堆叠而成的，如果 堆叠得不够平行时，则出现空隙，形成包 裹体(图e)。
(6)矿物结晶时一旦出现晶核，晶核部位便 迅速生长，形成骨架状或树枝状微晶（图 f）。
(8) 外来的固体质点落在生长着的晶面上形成包裹体： 在天然矿物结晶过程中，由于溶液中携带的其他早形成的矿物颗粒，或围岩破碎的 细小质点降落到生长着的晶面上，阻碍了溶质的扩散作用，影响了培养基对固体质 点降落部位的晶面上的供应，因而停止生长。 晶面上固体质点以外的部分的培养基供应没有受到阻碍，继续正常生长。降落在晶 面上的外来质点，或被推向生长前缘，或被新的生长层越过而掩埋起来，不论属于 哪一种情况，均可沿外来质点推移的轨迹或掩埋不完整处，形成空腔，捕获母液， 形成包裹体。左图为内含包体的水晶块。