講課7-流體地質(zhì)學(xué)-第六章

1、第六章 流體包裹體溫壓計Chapter 6 Estimation for T-P of Fluid inclusion,獨(dú)立溫壓計方法 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,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)立溫度計方法,利用其他獨(dú)立溫度計或壓力計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)立的溫度計或壓力計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或壓力計）。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，二長石溫度計，角閃石溫度計和壓力計。,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求得Pf=1kb(1108Pa)。估算Tf，記錄步驟和結(jié)果。,1. 獨(dú)立溫度計方法,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！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