流體包裹體顯微測溫實驗

一、實驗目的

在已經具備一定有關流體包裹體的基礎知識下，通過老師的演示及講解：

(1)了解流體包惠體巖相學基礎，能夠識別出不同類型的包裹體；

(2)明白不同流體牖體體系下的冷凍一均一法測溫方法；

(3)能觀察到在不同溫度下流體包裹體發(fā)生的不同的相變；

(4)通過對包裹體的觀察，可明確在NaCI-H20體系流體包裹體下的三個溫度——

初熔溫度、冰點溫度、均一溫度；在NaCI-H2O-CO2體系流體包裹體下的四個溫度——

液態(tài)二氧化碳變?yōu)楣虘B(tài)二氧化碳溫度、固態(tài)二氧化碳熔融溫度、籠形物分解溫度、均一溫

度。

二、實驗原理

(1)包裹體研究理論前提：

1.均勻體系。包裹體形成時，被捕獲的流體是均勻體系，即主礦物是在均勻體系中生

長的。

2.封閉體系。充填(滯留)在晶體缺陷中的流體為主礦物封閉，形成獨立的封閉體系，

沒有外來物質的加入和內部物質的逸出。

3.等容體系。包裹體形成后，體積基本恒定不變，保持等容體系的特點，因而可以利

用各種與之有關的物理化學相圖。

（2）冷凍一均一法：

1.冷凍法：指在包裹體冷卻到室溫以下時觀察液相向固相轉變（即固化）過程?；?/p>

原理是通過在冷臺上改變溫度，觀察包裹體所發(fā)生的相變過程。

符合拉烏爾定律——對于稀濃度溶液而言，溶液的冰點下降數(shù)值與溶質的種類及性質

無關，而僅僅取決于溶解在水（溶劑）中的溶質的濃度；對于具有相同濃度的各種溶質,

其冰點的下降溫度也相同。

A甘”RX（Tm）2XM

3=版X小,其中31000x"

2.均一法：根據(jù)包裹體的基本假設和前提，包裹體所捕獲的流體為原始均勻的單一相

流體，它們充滿著整個包裹體空間。隨著溫度下降，流體（氣體或液體）的收縮系數(shù)大于

固體（主礦物）的收縮系數(shù)，包裹體將沿著等容線演化，一直到兩相界面的位置，如果原

來捕獲的是大于臨界密度的流體，則分離出一個氣相，氣體逸出后，由于表面張力的影響，

氣體在自利位置形成球形的氣泡；如果原來捕獲的是小于臨界密度的富氣體流體，則氣體

在流體中凝聚出一個液相，形成具有一個大氣泡的兩相包裹體。

如果在冷熱臺中升溫，則可看到可逆的相變化現(xiàn)象：首先看到的是隨著溫度的升高氣、

液相的比例發(fā)生變化，而當升到一定溫度時，就發(fā)生了相的轉變，即從兩相（或多相）轉

變成一個相,也即達到了相的均一，這時的溫度即為均一溫度。

圖6.1置體包，體均一性狀（黑盧?章y.IRO）

V|.氣體長毫體；V,.■罪狀2箝包?體：V>t一體觸■體

三、實驗儀器及說明

測溫分析的原理比較簡單，只要在光學顯微鏡上附加一種測溫設備，就能在地質上有

意義的各種透明（或半透明）礦物中廣泛應用。該方法是在詳細觀察和辨認包裹體中含流

體的各種物相（固相、氣相、液相）基礎上，通過升溫或冷凍來測量各種瞬間相變化的溫

度。相較于適用o~15OOK測溫范圍的linkam-TS15O型熱臺JinkamTHMSG-600型冷

熱臺適合本次實驗要求。

圖6.6英國LinkamTHMSG600冷熱臺剖面圖（左）和實物圖（右）

四、實驗內容

（1）流體包裹體類型識別及巖相學觀察

液相占整個在低于co,喧

界阻度時可見

包裹體體積

氣體co,.液

50%以上，體co,、和水

均一到液相溶液三相

ro.包果體

氣相占整個含

包裹體體積如

不

至少大干嫉

50%以上，等

均一到氣相

除液相或氣相由玻璃質I氣

外,含有各種泡土流體組

子礦物如NaCl.I成,有時見

KCI.赤鐵礦.方少量結晶質

熔融（巖漿）包II體

本次實驗要求認識出氣液兩相的包裹體與含C02包裹體。二者最便于區(qū)分的方法是升

降溫，C02包褰體將出現(xiàn)明顯別于氣液包裹體的現(xiàn)象。

（2）NaCI-H2O體系流體包裹體冷凍一均一法測溫

實驗效果理想的話，在顯微鏡下將觀察到如圖所示的現(xiàn)象。

(3)NaCI-H2O-CO2體系流體包裹體冷凍一均一法測溫

實驗效果理想的話，在顯微鏡下將觀察到如圖所示的現(xiàn)象。

五、實驗步驟

(1)清理顯微鏡載物臺

(2)加入液氮制冷

(3)尋找待觀測包裹體

(4)設置參數(shù)具體數(shù)值——氣液包裹體三個；C02包裹體五個

(5)觀測流體包裹體變化并記錄相對應的溫度

六、實驗現(xiàn)象及結果(注：文中圖片比例尺沒有嚴格相等的關系，不能代表其體積變

化)

(1)流體包裹體類型識別及巖相學觀察

圖a圖b圖c

1)氣液兩相包褰體：流體包裹體是氣液兩相，為氯化鈉和水，由圖a可見氣相呈

圓球狀氣泡,與液相共存,二者之間的界限為一粗粗的黑圓圈(圓圈的粗細與包裹體的大

小和切片穿過包裹體的方向有關)

2）含CO2包裹體:CO2包裹體是NdCLH2O、CO2,圖b與圖d有相近之處，但

在升降溫的過程中，圖b會出現(xiàn)圖c的現(xiàn)象，里面出現(xiàn)一小氣泡，且運動活躍。

（2）NaCI-H20體系流體包裹體冷凍一均一法測溫

觀察三個溫度：①初熔溫度：?30.5℃;②冰點溫度：?7.1。（：；③均一溫度：一般在20（TC

（未觀察）

在冷凍時，該包裹體沿著一條平行于溫度軸的垂直軌跡變化。在理論上，溫度達到冰

點應形成冰，然后冰繼續(xù)結晶直到共結溫度為止；持續(xù)冷凍后,剩余的液體結晶成水石鹽,

直至包裹體完全凍結。

但在實際冷凍過程中，由于絕大多數(shù)包募體在降溫冷卻過程中都存在亞穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象，即

冷凍到相變點時不變化仍保持原來狀態(tài)的現(xiàn)象，直至-90℃情況下包裹體內還沒有出現(xiàn)冰，

而且液體變得越來越過冷卻，最后突然發(fā)生凝固作用。實際測溫過程中，由液體到固體的

轉變是瞬時的、可能是難以辨別的，常常僅有氣泡突然消失或變形這樣的證據(jù)。在這一溫

度下，凝固體是透明的，并可能多少有些斑點。

①初熔溫度：-30.5℃

圖d圖bSic

在重新加熱回溫過程中，包裹體到達低共結溫度時，體系中的水石鹽熔化，這就是初

熔溫度(Tfm),體系內剩下冰和液體。由于熔化產生的液體數(shù)量小，初熔可能難以或者實際

上是不可能識別的，通常只是因為包裹體呈現(xiàn)完全粒狀化的外貌，才能識別這種變化。圖

a為降溫后升溫前狀態(tài)，圖b為中間變化過程，圖c為初熔溫度時刻。

②冰點溫度：

圖a圖b圖c

隨著溫度的繼續(xù)升高，冰不斷熔化，直到最后一塊冰晶熔化為止，這就是最終的冰熔

化溫度Tm。理論上來說，通過逐漸降溫，直到包裹體內液體開始結冰，該溫度即為冰點，

但由于亞穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象的存在，實際冰點測定過程中采用將包裹體迅速降溫至過冷卻，流體相

全部凝固，再緩慢回溫直至最后一塊冰晶熔化，從而測得冰點(Tm)。圖a為初熔后包裹體

現(xiàn)象，圖b為中間過程現(xiàn)象，圖c為包裹體到達冰點時刻溫度的現(xiàn)象。

通過測定冰點，可以計算出鹽度這一流體包裹體的參數(shù)。

Hall等（1988）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，獲得了利用冰點下降潟度計算片度的公式：

3

W=0.00+1.78Tm-0.0442%+0.000557Tm

式中，卬為NaCl的重敢百分數(shù),Tm為冰點下降溫度（C）o

③均一溫度：一般在200℃（未觀察）

（3）NaCI-H2O-CO2體系流體包裹體冷凍一均一法測溫

觀察四個溫度：①液態(tài)二氧化碳變?yōu)楣虘B(tài)的溫度：-104。（：；②固態(tài)二氧化碳熔融溫度:

-623℃;③籠形物分解溫度：7.8℃;④均一溫度：部分均一溫度：117C;完全均一溫

度（未觀察）

CO2包裹體常見的為H2O+液態(tài)CO2（LCO2）+氣態(tài)CO2（Gcs）三相包裹體，在冷凍

升溫過程中會存在五個相：水溶液、冰、氣體水合物（籠形物）、固體CO2、富CO2液

體，富CO2氣體。由于哪物的形成，各相之間有強烈的相互作用。

①液態(tài)二氧化碳變?yōu)楣虘B(tài)的溫度:-104℃

圖a圖b圖c

圖a為降溫后未升溫前的包裹體形態(tài),圖b為中間過程,圖c為液態(tài)二氧化碳變?yōu)楣?/p>

態(tài)二氧化碳溫度下現(xiàn)象。液態(tài)CO2變?yōu)榘咨腆w物質，呈月牙狀，存在氣體CO2顏色較

暗。（Sic）

②固態(tài)二氧化碳熔融溫度:-62.3℃

圖a圖b圖c

圖a為