1、第六章 流體包裹體溫壓計(jì)Chapter 6 Estimation for T-P of Fluid inclusion,獨(dú)立溫壓計(jì)方法 等容線相交方法 沸騰包裹體方法 子礦物溫度方法,流體包裹體,定義,分類,不同體系流體包裹體的相變,測溫,均一法,冷凍法,完全均一溫度（Th）、子礦物溶解溫度（Ts）和部分均一溫度（如ThCO2），,冰點(diǎn),鹽度（成分）、密度 了解流體的捕獲狀態(tài) 等容-等組分路徑及其變化,捕獲溫度？ 捕獲壓力？,相平衡實(shí)驗(yàn)資料 狀態(tài)方程,捕獲溫度？ 捕獲壓力？,捕獲位置？ 確定一條等容線！ 等容線上某一點(diǎn)！,流體包裹體溫壓計(jì),根據(jù)限定流體包裹體捕獲位置的不同條件，形成了根據(jù)流體包

2、裹體資料估算捕獲溫度和壓力的4種基本方法。 獨(dú)立溫壓計(jì)方法 等容線相交方法 沸騰包裹體方法 子礦物溫度方法,1. 獨(dú)立溫度計(jì)方法,利用其他獨(dú)立溫度計(jì)或壓力計(jì)得到流體捕獲的溫度或壓力，在等容線上確定一個特定的位置，再求捕獲的壓力或溫度。 獨(dú)立的溫度計(jì)或壓力計(jì)包括了各種可能指示主礦物形成溫度或壓力的方法（礦物共生組合、礦物成分、穩(wěn)定同位素組成等溫度計(jì)或壓力計(jì)）。如根據(jù)上覆巖層的厚度轉(zhuǎn)換成為靜巖壓力，根據(jù)海水的深度轉(zhuǎn)換成為海底的靜水壓力，硫同位素和氧同位素溫度計(jì)，二長石溫度計(jì)，角閃石溫度計(jì)和壓力計(jì)。,cv,cv,ispchore,例如：測得某樣品石英顆粒中氣液兩相包裹體的Th值主要范圍為220-23

3、0，已知該類包裹體的鹽度為2wt%NaCl。利用共生閃鋅礦壓力計(jì)求得Pf=1kb(1108Pa)。估算Tf，記錄步驟和結(jié)果。,1. 獨(dú)立溫度計(jì)方法,壓力校正方法 獲得均一溫度求捕獲溫度，相當(dāng)于： Tf = Th +T 即在均一溫度上加上一個根據(jù)壓力校正得到的補(bǔ)充溫度值，而習(xí)慣于稱為壓力校正方法。 最經(jīng)典和實(shí)用的方法是Potter（1977）做出的不同濃度 NaCl 水溶液的均一溫度與壓力關(guān)系校正圖：只要可以得到捕獲的壓力，就可以根據(jù) NaCl 含量和均一溫度求得T，得到捕獲溫度。,例如一組富液相的包裹體得到其峰值的鹽度為10 wt% NaCl，均一溫度的峰值為200，從其他獨(dú)立的方法得到捕獲壓

4、力為1kb（1108 Pa），則根據(jù)等容線圖和壓力校正圖，分別得到捕獲溫度為270和288。,270,88 ,等容線圖,壓力校正圖,2. 等容線相交方法,如果存在同時捕獲的兩種不同成分的流體包裹體，且其等容線具有不同的斜率，則兩條等容線在P-T圖解中的相交位置可以唯一地確定它們捕獲時的溫度和壓力。,例如，在薄片中同時見到了純 CO2包裹體和純H2O包裹體，并證明二者是同時捕獲的。測得純H2O和純CO2包裹體的均一溫度分別為167和11，由此獲得的密度分別是0.900g/cm3和0.810g/cm3，于是在H2O和CO2體系聯(lián)合P-T圖解上，這兩個包裹體的等容線相交于A點(diǎn)，從而獲得包裹體的捕獲壓

5、力為118MPa,捕獲溫度為237。,2. 等容線相交方法,使用這種方法的難度來自兩個方面： 同時捕獲的兩種流體包裹體的等容線必須具有不同的斜率，可以發(fā)生相交。相交角度越大，精度越高。 有些具有重要地質(zhì)意義流體（混合充分）的PTVX的熱力學(xué)相平衡資料不完備，造成不易求得等容線而使運(yùn)用受到限制。,3. 沸騰包裹體方法,沸騰包裹體 由于壓力釋放或溫度升高引起流體沸騰，流體分出稠密的液相和稀疏的氣相（出現(xiàn)不混溶相），這時流體在不混溶線上或附近發(fā)生捕獲，捕獲的包裹體有以下幾種類型： 純氣相流體包裹體； 純液相流體包裹體； 氣液兩相流體包裹體（充填度介于純氣相FI和純液相FI之間）。 這時的均一溫度就是

6、捕獲溫度，相應(yīng)的流體最小蒸汽壓力就是捕獲壓力。,3. 沸騰包裹體方法,沸騰包裹體可以作為理想的地質(zhì)溫度計(jì)！必須正確確定流體包裹體的捕獲是在流體發(fā)生沸騰的情況下：需要確定存在沸騰包裹體群。 造成不同類型流體包裹體共存還可以是由于頸縮、滲漏及不同時期形成的流體包裹體疊加造成的假象，識別它們常常也會出現(xiàn)困難。 通常共生的沸騰包裹體群具有相同或相近的均一溫度范圍，同時出現(xiàn)在同一分布的包裹體群中，兩類流體包裹體的成分落在T-X 相圖相同均一溫度對應(yīng)的不混溶曲線上。,美國Arizona東南部與多金屬礦化有關(guān)的Stronghold花崗巖體晶洞中石英晶體內(nèi)的沸騰包裹體組合,4. 子礦物溫度方法,常溫下含有子礦

7、物的高鹽度包裹體，加熱時可出現(xiàn)三種均一方式： （1）子礦物先消失，然后氣泡消失（圖中A）； （2）子礦物和氣泡同時消失（圖中B）； （3）氣泡先消失，子礦物后消失（圖中C）。 假定這三個高鹽度的包裹體都是在400時達(dá)到完全均一。,4. 子礦物溫度方法,包裹體A受熱時沿液相-氣相-固相（L-G-S）曲線演化，如果石鹽子礦物首先在158（Ts）時熔化消失，則包裹體內(nèi)形成了相當(dāng)于30wt%NaCl的飽和溶液。繼續(xù)加熱，包裹體就會沿30wt%NaCl液-氣（L-G）曲線演化，直至氣泡在400時消失，均一時的壓力（最小捕獲壓力）為22.2MPa，包裹體的捕獲溫度和壓力位于以A點(diǎn)出發(fā)的等容線上。 包裹體B

8、受熱時也沿L-G-S曲線演化，在400時石鹽子礦物和氣泡同時消失，在這個溫度下的飽和NaCl溶液含46wt%NaCl，其壓力為18.2MPa（捕獲時的最小壓力），真正的捕獲溫度和壓力位于從B點(diǎn)沿著等容線上升的曲線上。 包裹體C加熱時先沿L-G-S曲線變化，在310和6.64MPa時氣相先消失，繼續(xù)加熱，沿圖中的點(diǎn)線前進(jìn)，在400時子礦物消失，這時的壓力，即最小捕獲壓力大約為65MPa。包裹體真正的捕獲溫度和壓力在從C點(diǎn)出發(fā)的等容線上。,4. 子礦物溫度方法,當(dāng)石鹽的最后溶解溫度高于氣泡的消失溫度時，這一溫度是最接近包裹體的捕獲溫度的，其準(zhǔn)確性取決于石鹽形成與飽和狀態(tài)的差距。 利用高鹽度包裹體估

9、算捕獲壓力，最關(guān)鍵的是確定包裹體的鹽度，獲得相應(yīng)鹽度的 NaCl 液相線（S+L / L），以得到其與等容線相交的位置；再在相應(yīng)鹽度的等容線圖解上根據(jù)捕獲溫度確定捕獲壓力。,5. 不同時期捕獲FI所對應(yīng)的壓力條件,a表示熱的流體沿著一個張開的裂隙上升，伴隨著壓力降低而膨脹。包裹體中流體的溫度、成分、密度與整個流體是一致的，其壓力由相應(yīng)成分流體的密度和流體柱的高度決定，這時流體處于沸點(diǎn)以下。 b表示充填在斷裂中處于沸騰點(diǎn)以下的分層流體（淡水和鹽水）。鹽度增加或溫度降低都能引起流體密度的增高，因此，上部較冷、較淡的地下水的整體密度與下部較熱、較咸的流體的密度可能相同，a和b的壓力一致。 c表示整個

10、裂隙中流體剛好處于沸騰狀態(tài)，此時包裹體的形成溫度就是均一溫度，不必進(jìn)行壓力校正。 d是c的特殊情形，在包裹體上方裂隙中流體發(fā)生了沸騰和氣化，這相當(dāng)于熱泉不斷噴出地表的情形。,a.斷裂中沸點(diǎn)以下的流體；b.斷裂中沸點(diǎn)以下的分層流體；c.斷裂中正好處于沸騰狀態(tài)的流體；d.包裹體上方的流體發(fā)生沸騰；e.包裹體的壓力幾乎等于流體靜壓力；f.張開的裂隙中的流體沸騰；g.包裹體的壓力等于靜巖壓力與流體靜壓力之和；h.包裹體的壓力近于靜巖壓力。,e表示剛性巖石中的閉合裂隙，包裹體形成時的壓力相當(dāng)于流體的靜壓力H加上由于熱液收縮產(chǎn)生的壓力。 f是流體在斷裂作用下發(fā)生沸騰，裂隙空間體積增加，壓力降低引起的，這時

11、所捕獲的流體包裹體的壓力相當(dāng)于此溫度時的蒸氣壓。 g中巖石是塑性的，包裹體形成時的壓力為靜水壓力+靜巖壓力。 h中，包裹體的壓力為靜巖壓力或大于靜巖壓力。,幾點(diǎn)結(jié)論： 地質(zhì)壓力一般是由靜巖壓力和流體靜壓力所組成的。 均勻流體的壓力是由其溫度和密度決定的。 沸騰流體的壓力就等于這種流體在沸騰溫度時的蒸氣壓。,a.斷裂中沸點(diǎn)以下的流體；b.斷裂中沸點(diǎn)以下的分層流體；c.斷裂中正好處于沸騰狀態(tài)的流體；d.包裹體上方的流體發(fā)生沸騰；e.包裹體的壓力幾乎等于流體靜壓力；f.張開的裂隙中的流體沸騰；g.包裹體的壓力等于靜巖壓力與流體靜壓力之和；h.包裹體的壓力近于靜巖壓力。,6. 捕獲深度的估算方法,流體的捕獲深度和壓力有關(guān)。壓力和深度之間的基本關(guān)系式如下： =. 壓力，深度，重力加速度，上覆物質(zhì)密度 這里的變數(shù)是上覆物質(zhì)的密度 ，取決于流體是處于靜水壓力狀態(tài)還是靜巖壓力狀態(tài)。靜水壓力狀態(tài)下，流體的密度為1g/ cm3，而