高温高压条件下单一CO_(2)体系的傅里叶红外光谱定量模型及天然包裹体应用

傅里叶红外光谱是可以用于定性识别天然流体包裹体组分的原位无损分析技术,目前针对于天然包裹体的温度—压强—组分的定量分析是激光谱学地质应用的重点和难点以及发展方向,傅里叶红外光谱对于天然流体包裹体的定量方法和模型尚未建立。通过高压毛细硅管封装技术结合傅里叶红外光谱仪,对单一CO_(2)体系2ν2+ν3和ν1+ν3伸缩振动双峰进行40~80℃,60~500 bar压强范围下红外光谱的采集和观测,获取了不同温度和压强范围下红外光谱参数,通过拟合和计算获取该体系下傅里叶红外光谱的峰面积和峰位移,建立了CO_(2)的2ν2+ν3和ν1+ν3伸缩振动双峰体系下傅里叶红外光谱流体的密度与峰面积,压强与峰面积的标定模型,并明确CO_(2)的2ν2+ν3和ν1+ν3伸缩振动双峰形态随温度压强的变化特征,讨论了峰位移随温度和压强的变化。通过单一CO_(2)组分傅里叶红外光谱定量技术,在40℃下,采集莺歌海盆地黄流组储层中石英裂隙内纯CO_(2)包裹体的伸缩振动双峰峰面积来计算的密度,同时在室温下,采集包裹体的拉曼光谱,对比利用两种不同原位分析测试方法所计算密度,验证了傅里叶红外光谱定量分析的可行性,傅里叶红外光谱定量分析相比于拉曼光谱定量分析具有不受实验仪器和环境限制的优点,其定量方法可以避免由于仪器所处不同实验室之间产生的误差。

云南大坪韧性剪切带型金矿富CO_2流体包裹体及其成矿意义

大坪金矿成矿可分为三个成矿阶段:早期成矿阶段(白钨矿石英脉)、主成矿阶段(团块状多金属硫化物含金石英脉)和晚成矿阶段(碳酸盐石英脉)。本文利用显微测温和拉曼光谱分析了大坪矿脉的流体包裹体特征,结果表明:流体包裹体基本由富液相CO2包裹体和不同CO2/H2O比例的CO2-H2O型包裹体组成,早阶段白钨矿石英脉中同时富含富气相CO2包裹体,主成矿阶段团块状多金属硫化物金矿石中富液相CO2包裹体占明显优势,只有晚成矿阶段碳酸盐石英脉中含有居次要地位的H2O溶液包裹体。流体包裹体中气相组成基本为纯CO2,早阶段者还含少量N2。早阶段CO2-H2O型包裹体的盐度为6.37%-14.64%NaCl,峰值9%-10.5%NaCl,均一温度为299.4-423.7℃,峰值320-380℃,CO2包裹体密度为0.352-0.798g/cm3,多数在0.64-0.71g/cm3;主成矿阶段的CO2-H2O型包裹体的盐度在3.70%-14.64%NaCl之间,峰值7.2%-9.0%NaCl,均一温度279.0-406.5℃之间,峰值320-360℃,CO2包裹体密度为0.591-0.843g/cm3,多数大于0.8g/cm3;晚成矿阶段CO2-H2O型包裹体的盐度为4.80%-6.54%NaCl,均一温度为287.6-337.1℃。计算表明早阶段成矿压力约为190-440MPa,主阶段成矿压力约为133.5-340.0MPa,相当的成矿深度为5.1-12.9km。这些特征揭示了该矿成矿流体为近临界的高CO2(CO2≥H2O)的中低盐度的CO2-H2O-NaCl体系流体,在成矿过程中基本不存在流体混合,但发生了明显的沸腾和相分离作用。该矿是剪切带控制下的中深中温热液金矿,成矿作用主要是减压沸腾环境下的快速沉淀。结合其它证据,作者认为该矿的成矿流体主体为深源的壳幔混合流体,而不是地壳浅部的大气降水、岩浆水或其混合流体。金在高CO2的成矿流体中可能主要以硫氢络合物形式迁移,矿质沉淀主要与压力速降条件下发生流体的相分离作用相关。

滇西北兰坪铅锌银铜矿田含烃富CO_2成矿流体及其地质意义

在流体包裹体显微冷热台系统观测基础上,通过显微激光拉曼探针揭示出兰坪中—新生代盆地内金顶及外围矿床成矿主阶段原生流体包裹体含烃富CO_2,成分变化大。流体成分的耦合关系研究,并配合O、C同位素分析认为成矿流体中部分CO_2来自地幔,部分是沉积地层中碳酸盐岩和有机质分解成因,H_2O和烃主要起源于大气成因盆地卤水和地层有机质。地幔源CO_2对贱金属元素的搬运可能贡献突出,而烃类对金属元素的沉淀意义重大。成矿流体成分具有幔源(富CO_2和金属元素)和壳源(盆地流体富烃类和H_2O)两种流体混合的特征,暗示不同性质流体的混合可能是成矿作用基本方式。

莺歌海盆地乐东10区CO_(2)包裹体特征及其流体充注史

莺歌海盆地新生界富含天然气,近年来在盆地中深层勘探取得了突破;而乐东10区气田的发现,引起了对非底辟构造的中深层岩性气藏天然气运移成藏问题的关注。乐东10区块中新统黄流组天然气藏富含CO_(2),为了查明CO_(2)在天然气藏中的运移特征和期次,以包裹体岩相学为前提,结合激光拉曼光谱分析对其进行了研究。该区包裹体主要包括盐水包裹体、二氧化碳包裹体、气相甲烷包裹体、混合气包裹体、含混合气的盐水溶液包裹体五种类型。使用激光拉曼分析和显微测温技术,定量分析了CO_(2)包裹体的均一温度和密度等参数;结合CO_(2)流体包裹体捕获条件、沉积特征、埋藏史以及CO_(2)同位素值,认为该区CO_(2)为两期幕式充注:第一期为1.4~0.9 Ma充注的高密度无机成因CO_(2);第二期为0.7~0.4 Ma充注的中密度无机成因CO_(2)。

熔体包裹体在火山释放CO_(2)规模研究中的应用

熔体包裹体保存了原始岩浆的信息,被认为是回溯岩浆化学成分和挥发分含量的理想研究对象。本文概述了熔体包裹体的分类、测试方法和主要的挥发分组成,探讨了熔体包裹体在火山释放CO_(2)规模研究中的应用。重点阐述了岩石学方法和利用元素比值开展火山释放CO_(2)规模研究的原理和适用范围,并结合近期国外的研究案例,进一步讨论了熔体包裹体在火山释放CO_(2)规模研究中的应用前景。

造山型金矿中富CO_(2)高内压流体包裹体完全均一温度的有效测定实验研究——以东天山玉峰金矿床为例

形成于中-深成条件下的造山型金矿的成矿流体属于H_(2)O-NaCl-CO_(2)体系,金矿化阶段的石英中发育大量的富CO_(2)流体包裹体。长期以来,用常规冷热台对其进行显微测温热力学研究时,较高的内压力会造成绝大多数CO_(2)充填度>0.4的包裹体在尚未达到完全均一状态前就发生爆裂或泄露,导致所测的完全均一温度值明显偏离真实值,甚至无法测得完全均一温度,这制约了对造山型金矿床成矿条件的认知。针对该问题,本文以东天山玉峰金矿床富金矿石中的H_(2)O-NaCl包裹体(A型)和H_(2)O-NaCl-CO_(2)包裹体(AC型)为研究对象,介绍了利用最新型热液金刚石压腔(HDAC-VT型号)测试富CO_(2)高内压的AC型包裹体完全均一温度的实验流程与结果,并将实验数据与Linkam THMSG600冷热台测得的A型、AC型包裹体的完全均一温度进行了对比分析。实验结果表明,热液金刚石压腔能够有效阻止富CO_(2)流体包裹体在升温过程中发生爆裂、泄露等非弹性体积改变现象的发生,从而获得有效的完全均一温度。同时,本文还提出了一个新的压力-温度拟合线两线相交法,对热液金刚石压腔所测富CO_(2)流体包裹体的完全均一温度数据进行校正,以最大程度上减少外压力造成的影响,获得更为接近真实成矿流体的完全均一温度。基于此,获得玉峰金矿床的成矿温度和成矿压力分别为312~343℃和181~268 MPa。本文的实验研究工作显示了热液金刚石压腔在中-深成造山型金矿富CO_(2)成矿流体的研究领域具有重要应用前景。

含油气盆地中流体包裹体类型及其地质意义

根据流体包裹体的透光和荧光性特征,首先将包裹体划分为烃包裹体、含烃包裹体和无荧光的盐水包裹体与非烃包裹体3大类。其次,再根据包裹体的组成和相态特征,将烃包裹体划分为以下9类:液态烃-气液烃包裹体、气态烃包裹体、含沥青包裹体、含烃盐水包裹体、含烃气体包裹体、液相盐水包裹体、两相盐水包裹体、非烃气体包裹体和含子矿物的盐水包裹体。液态烃-气液烃包裹体类进一步划分为以下4个亚类:重质油包裹体、中质油包裹体、轻质油包裹体和凝析油包裹体。论文还重点探讨了烃包裹体在烃源岩、储集岩和输导岩中的分布规律及各类流体包裹体在油气生成、运移和成藏演化中的地质应用。

云南大坪金矿含金石英脉中高结晶度石墨包裹体:下地壳麻粒岩相变质流体参与成矿的证据

石墨作为各种岩浆岩和变质岩的副矿物可作为主岩形成条件的指示剂。本文利用激光拉曼光谱分析在大坪金矿含金脉石英中发现了大量孤立的石墨固体包裹体，进一步利用激光拉曼光谱和显微测温分析了其寄主矿物的流体包裹体特征，据此探讨了这些石墨包裹体的形成条件和本区成矿流体的来源。结果表明：所有大坪石墨的拉曼光谱都在1576～1580cm^-1处出现尖锐的有序O峰，而绝大多数在1355cm^-1附近不出现无序的D锋，表明这些石墨具有完全有序结构和完好的结晶度；其寄主矿物流体包裹体主要是纯CO2包裹体和富CO2包裹体。根据大坪石墨的拉曼光谱D2O峰强度比，估计这些石墨形成于麻粒岩相变质温度条件下，与石英中富CO2流体包裹体的均一温度（300.0～420．0℃）极不相称；含金石英脉中包裹体的类型和成分也表明本区不存在从流体中直接沉淀石墨的物理化学条件，因此推测这些石墨形成于下地壳麻粒岩相变质环境下。本区喜马拉雅期切割较深的韧性剪切带从下地壳麻粒岩相变质基底中汲取大量富CO2的流体的同时，还从下地壳携带微粒石墨，富含CO2和高结晶度石墨的成矿流体沿剪切带上升，并在闪长岩体内脆性断裂中沉淀成矿。本文的研究成果再次证实了下地壳流体对大坪金矿成矿的贡献。

拉萨地块西部碰撞后富钾火山作用CO_(2)释放规模初探

估算地质历史时期火山活动的CO_(2)释放量对于理解地球深部碳释放及其气候环境效应具有重要意义。本文聚焦青藏高原拉萨地块西部的碰撞后富钾火山作用,以雄巴、赛利普、布嘎寺和麦嘎4个地区的富钾火山岩为例,开展了橄榄石、辉石等斑晶矿物中熔体包裹体的CO_(2)含量与脱气特征研究,结合火山岩体积和年龄等参数,估算了拉萨地块碰撞后富钾火山活动的CO_(2)释放量。结果表明,研究区火山岩熔体包裹体气泡中的CO_(2)含量约为0.61%~5.38%,雄巴、赛利普、布嘎寺和麦嘎火山岩的CO_(2)年释放量分别为(5.1±0.9)×10^(-5)Pg/yr、(1.3±0.6)×10^(-5)Pg/yr、(2.5±0.5)×10^(-4)Pg/yr和(1.5±0.2)×10^(-7)Pg/yr,共计约(3.2±0.6)×10^(-4)Pg/yr。粗略推算结果表明,拉萨地块碰撞后富钾火山作用的CO_(2)总释放规模约为0.006±0.001Pg/yr,与大陆碰撞带深部碳释放通量模型的计算结果相一致。本文的研究结果为地质历史时期印度-亚洲大陆碰撞导致的深部碳释放模拟提供了初步的实测数据参考。未来仍需在获取更多数据的基础上优化研究结果,以减小碰撞后火山作用的岩浆成分、规模、时空分布不均等导致的不确定性。

湖南新宁星子岩锑矿流体包裹体特征及矿床成因

湖南新宁县星子岩锑矿位于钦杭结合带中段湘中盆地内,脉状矿体受NE向硅化破碎带控制,直接容矿围岩为下寒武统香楠组碳质板岩和硅质板岩。文中对星子岩锑矿进行系统的矿物生成序列研究,将成矿过程分为两期3个阶段,即沉积期以碳质板岩内球状黄铁矿为代表,热液期早阶段脉状辉锑矿石英脉(局部夹围岩角砾)和晚阶段辉锑矿方解石脉。为进一步限定其成因,选取热液期与辉锑矿共生的早阶段石英和晚阶段的方解石进行流体包裹体研究。包裹体岩相学研究表明,热液期石英和方解石内广泛发育流体包裹体,主要类型为纯H_2O型和CO_2-H_2O型流体包裹体。激光拉曼测试表明,CO_2-H_2O型包裹体气相主要成分为CO_2,液相主要成分为H_2O。显微测温过程中,当降温时可见CO_2-H_2O型包裹体由气液两相变为三相,其初熔温度为-60.0^-56.6℃,CO_2部分均一温度为3.7~28.5℃,完全均一温度介于113~266℃,CO_2笼合物熔化温度为3.0~9.6℃,对应的流体盐度w(NaCleqv.)为0.8%~12.0%。星子岩锑矿流体包裹体的中低温、低盐度和含CO_2的特征与造山型金矿的变质流体成矿特征相吻合。综合星子岩锑矿的成矿大地构造背景、矿床地质和成矿流体特征,星子岩锑矿的精细成矿过程为:钦杭结合带在印支—燕山期发生强烈的陆壳叠置作用,富碳质含黄铁矿的寒武系地层发生变质变形脱挥发分作用,形成中低温、低盐度、富CO_2和富集锑元素的变质热液;变质热液向上运移过程中,温度压力降低发生相分离,导致CO_2逸失和流体沸腾作用,大量辉锑矿沉淀,最终形成有经济价值的矿体。湖南星子岩锑矿的矿床地质特征和成矿过程与造山型金矿一致,因此其成因类型为造山型锑矿。

云南中甸红山矽卡岩铜多金属矿床包裹体特征及其地质意义

通过显微测温和激光拉曼光谱学研究,发现滇西北红山矽卡岩铜多金属矿床的石榴子石、透辉石和斜长石中普遍发育熔体-流体包裹体、含子晶包裹体和气液包裹体。实测熔体-流体包裹体的均一温度为720~1 080℃,说明红山矽卡岩体可能由岩浆直接冷却结晶而成。结合矿床地质特征,推测矽卡质岩浆为中酸性岩浆局部同熔碳酸盐围岩所产生的次生岩浆。熔体-流体包裹体指示了岩浆出溶成矿流体的相分离过程。包裹体中的子晶矿物组合相似,主要为方解石、石盐、钾盐、锰铝榴石、透辉石、杂卤石、赤铁矿及金属硫化物等。成矿流体形成后基本停留在原地,与已固化的石榴子矽卡岩处于相对封闭的构造空间内。当热液系统由于流体内压增大或构造活动破裂,成矿作用进入石英-硫化物期。含矿石英脉捕获了大量的含CO_(2)包裹体和气液两相包裹体,其中含CO_(2)包裹体的盐度一般低于5%NaCl_(equiv.),气液两相包裹体的盐度一般大于18%NaCl_(equiv.)。包裹体均一温度-盐度图解表明,低盐度富CO_(2)流体与中等盐度流体发生的相分离作用,可能是导致石英-硫化物期铜铁硫化物沉淀成矿的主要原因。

含CO_2盐水流体包裹体摩尔体积和组分求解新方法

借鉴Parry方法的思路,提出求解含CO2盐水流体包裹体摩尔体积和组分(Vm-X)的新方法.新方法以实测包裹体气-液相CO2部分均一温度及均一方式(Th,CO2),包裹体盐度(S)和包裹体完全均一温度(Th)为原始数据,构建了含XCO2,XNaCl,Vm及F(包裹体气-液相CO2部分均一时CO2相的充填度)4个未知量的4个关联方程.通过解4个方程构成的方程组,求取包裹体的Vm-X值.前3个方程为XCO2,XNaCl和Vm的数学表达式,它们只与Th,CO2,S和F相关,其简化的形式可表示为XCO2=f1(Th,CO2,S,F);XNaCl=f2(Th,CO2,S,F);Vm=f3(Th,CO2,S,F).第4个方程为包裹体完全均一时XCO2,XNaCl,Vm和Th间的热力学关系式,简化形式为f4(XCO2,XNaCl,Vm,Th)=0.解方程组要使用迭代求解法,过程如下:先给定F值代入前3个方程,可分别求得XCO2,XNaCl和一个摩尔体积值Vm1,然后把求得的XCO2,XNaCl代入方程f4求出另一个摩尔体积值Vm2,当Vm1=Vm2,Vm1(Vm2),F,XCO2和XNaCl即为整个方程组的解,如符合地质意义,即求得了包裹体的Vm-X值.与Parry方法相比,该方法更易于使用,对XCO2的求解也更精确.新方法适用于求解CO2气-液相部分均一时,温度高于笼合物熔化温度,且不含固相石盐的含CO2盐水体系流体包裹体.

云南元阳大坪金矿床成矿流体特征及矿床成因探讨

云南元阳大坪金矿床是哀牢山金矿带典型的造山型矿床,但局部又呈现出与浅成低温热液型金矿一致的特性,因而与国外典型的造山型金矿床存在差异,对其成矿作用过程的研究仍然存在较多争议。本文以富CO_(2)流体为切入点,揭示大坪金矿床主成矿阶段成矿流体特性,结合硫化物原位S同位素分析,探讨矿床成因。详细的流体包裹体岩相学观察结果表明,大坪金矿床主成矿阶段的成矿流体,主要由不同CO_(2)/H_(2)O比例的CO_(2)-H_(2)O型包裹体组成,包括含CO_(2)气液两相包裹体(L_(H_(2)O)+V_(CO_(2)))、含CO_(2)气液三相包裹体(L_(H_(2)O)+L_(CO_(2))+V_(CO_(2)))及少量气水包裹体(L_(H_(2)O))。均一温度集中在280℃~360℃之间,w(NaCl,eqv)=6.03%~13.20%,成矿流体为中温、中低盐度的NaCl-H_(2)O-CO_(2)体系。据状态方程估算的成矿深度为3~8 km,具备典型剪切带控制下的中深中温热液金多金属矿床特征。在富含CO_(2)的成矿流体中,金可能主要以硫氢络合物形式迁移,金的沉淀主要与压力骤降条件下发生流体的相分离作用相关。在拉张和强韧性剪切条件下,地幔排气形成的深部地幔流体与下地壳脱水形成的富CO_(2)流体发生混合作用,CO_(2)可导致NaCl-H_(2)O体系在较高的P-T条件下发生相分离,增进了不混溶作用的发生,含矿热卤水沿韧性剪切带上升,且在闪长岩和灰岩地层的构造破碎带中分别形成含金脉。

琼东南盆地Ⅱ号断裂带新生界多期热流体活动与天然气运聚特征

运用流体包裹体、有机地球化学分析和压力模拟手段,综合研究了琼东南盆地东部Ⅱ号断裂带新生界多期热流体活动及天然气运聚特征。研究结果表明:(1)琼东南盆地东部Ⅱ号断裂带BX19-2构造天然气主要为烃气和CO_(2),烃气为煤型气和油型气的混合气,但不同气层中天然气组分含量差异较大,浅部三亚组气层为相对高含量的烃气(体积分数为83.93%)和低含量的有机成因CO_(2)(体积分数为7.11%);较深部的陵水组气层为含量相对较低的烃气(体积分数为16.10%~76.63%)和含量相对较高的幔源CO_(2)(体积分数为18.70%~81.56%)。(2)流体包裹体和岩石地球化学参数显示烃气运移与3期热流体活动相关,每期热流体的活动深度及引起的热异常程度均存在一定差异。3期含烃热流体活动的时间分别为中新世晚期(约8.8 Ma)、上新世(约4.5~4.1 Ma)和第四纪(约1.1~0.1 Ma)。(3)热流体是以断裂为主要通道发生垂向高效快速充注。来自宝岛凹陷深部的幔源CO_(2)在上新世晚期—第四纪(约2.2~0.5 Ma)发生充注,并驱替了陵水组储层的烃气。因此,宝岛凹陷Ⅱ号断裂带附近的圈闭可能具有钻遇高CO_(2)含量的风险。

黔东南平秋金矿成矿流体特征及其演化过程

平秋金矿为黔东南地区一个重要的石英脉型-蚀变岩型矿化共存的金矿床。其中,在石英脉型矿化阶段,早期为石英-金属硫化物脉体,晚期为纯净的石英脉体。流体包裹体研究结果显示,早期石英中富含气-液两相及富CO_(2)包裹体,晚期石英中富含气-液两相及纯液相包裹体。显微测温结果显示,早期流体具有中高温(280℃~340℃)、低盐度w(NaCleq)(4%~6%)、低密度流体(0.72~0.79 g/cm^(3))特征,且富含CO_(2);晚期流体具有中低温(160℃~200℃)、低盐度w(NaCleq)(1%~4%)、低密度(0.84~0.96 g/cm^(3))特征,且不含CO_(2)。结合前期的研究成果认为,在构造运动的作用下,温度的降低、CO_(2)的出溶是平秋金矿床石英脉型金矿成矿的主要原因。

鲁西微山稀土矿床成矿机制研究现状及展望

鲁西微山稀土矿床是一个典型的碳酸岩型内生轻稀土矿床,其成矿机制目前仍存在结晶分异作用、流体不混溶作用及热液蚀变作用等方面的分歧。该稀土矿床中发育大量的熔体、熔体—流体包裹体和富CO_(2)流体包裹体,这些包裹体在常压测温过程中易爆裂或泄露,很难测得它们的完全均一温度等相变数据,导致该矿床岩浆→岩浆—热液→热液完整的成矿流体演化过程及其热力学性质仍不清楚。此外,稀土在成矿流体演化各阶段的流体中进行高效迁移和富集沉淀的机制,尚缺少原位的微区成分分析和高温高压实验模拟方面的约束。以上研究中存在的问题极大限制了研究人员对微山稀土矿床成矿机制的深入认知。将来,针对上述问题,可以通过对高内压的熔体包裹体、熔体-流体包裹体和富CO_(2)流体包裹体开展热液金刚石压腔均一测温,以厘清成矿流体完整的演化过程;对单个包裹体开展原位LA-ICP-MS微区成分分析,以定量刻画稀土在岩浆流体演化过程中的分配行为;将热液金刚石压腔与拉曼光谱仪联用,模拟稀土元素与CO_(3)^(2-)、SO_(4)^(2-)和F^(-)等配体络合后进行有效迁移的络合物类型及氟碳铈矿的沉淀机制。最终,阐明微山稀土矿床成矿流体完整演化过程及稀土富集矿化机制,为碳酸岩型稀土矿床成矿流体演化和成矿机制研究提供新的研究思路,并解决当前碳酸岩型稀土矿床中存在的熔体包裹体、熔体-流体包裹体及富CO_(2)流体包裹体等均一温度难以测定的“卡脖子”实验技术难题。