流体包裹体的研究现状及发展

流体包裹体的研究现状及发展

刘利娟

中原油田分公司物探研究院  河南濮阳  457001

摘要：流体包裹体的研究在地球科学发展中占有重要的意义和地位。经过漫长的时间的发展，流体包裹体现在已经成为最热门的研究之一。目前，对流体包裹体的研究主要是从流体包裹体的分类、区分、测温以及成分的分析等方面。虽然经历了多年的研究发展，流体包裹体的研究技术日渐成熟，但流体包裹体的研究在理论方法和应用上仍然存在不足的地方，而这些不足之处也将成为流体包裹体未来的研究方向。

关键词：流体包裹体；现状；研究方向

1流体包裹体的研究史

流体包裹体是成岩矿物中成岩成矿流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的界限的这部分物质[[1]]。矿物包裹体的形成贯穿了整个地质作用的过程。它记录并保存了地质作用不同阶段的物理化学特征:温度、压力、Ph、Eh、化学组成、矿化度、同位素组成、热力学及动力学条件等等，从而推断和解释地球上发生的各种地质作用。

对于包裹体最早的认识是：我国北宋的沈括，在《梦溪笔谈》中提到的。对包裹体进行描述：士人宋述家有一珠，大如鸡孵，微绀色，莹澈如水。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”。随着时代的不断发展，后来又有多位学者相继对包裹体进行了研究。尤其是英国地质学家Sorby通过对包裹体的详细研究，在论文中提出了包裹体地质温度计的原理和方法，即流体包裹体均一法测温的基本原理；同时也根据观察和实验，对流体的性质和成因进行了开拓性的研究，认为可以用气液包裹体测定成矿温度，奠定了后来研究流体包裹体的基础。随着研究的不断深入，由Smith提出并由其学生Scott设计完成发明的爆裂法测温法，该方法使测定不透明矿物成为可能，也是包裹体研究史上的又一大进步；在1958、1962和1963年Scott相继发表论文，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。1968年美国学者Roedder发表了关于包裹体均一法、冷冻法及包裹体研究在地质上应用的一系列论文，提出了气液包裹体是作为成矿溶液样品保存下来的论点[[2]]。20世纪70年代后，随着国内外学者的研究，流体包裹体的研究方法日渐成熟，包裹体研究逐渐由地球化学阶段发展到综合研究阶段。

2流体包裹体研究现状

流体包裹体研究是目前最活跃的地球科学领域之一，主要广泛应用于矿床学、构造地质学、石油地质学、地幔岩研究等诸多领域。本文主要从流体包裹体研究的几个方面进行阐述。

2.1流体包裹体的分类

流体包裹体按照其捕获的时间与主晶矿物形成的时间关系，可以分为原生、次生包裹体。由于其形成的时间和方式不同，携带的信息也不相同。原生包裹体指明了主矿物形成时的流体环境和物理化学条件，而次生包裹体则表明了主矿物后期被改造事件中的流体环境、构造特征以及物化条件。

一般来说，区分原生和次生包裹体的准则主要有两条：一是根据包裹体的形状和分布特征来区分，原生包裹体的形状往往是规则的，常呈孤立状或沿主矿物的某一结晶方位或生长环带分布，而次生包裹体的外形一般是不规则的，多沿愈合裂隙分布，假次生包裹体的形状和分布与次生包裹体相似，但它们绝不切穿主矿物颗粒，它们的成分与原生包裹体一致；二是同一成因的包裹体密度、均一温度、盐度和成分是近似的，可与已知的原生或次生包裹体进行类比[[3]]。

2.2流体包裹体的测温方法

流体包裹体的测温技术已经被广大学者所熟知应用，主要方法有：均一法、爆裂法、冷冻法等。由于流体包裹体的显微测温是以包裹体随温度变化而产生相变为基础的，所以亚稳态的存在会直接影响到包裹体测温数据的准确性，目前，如何获取更加精确地数据以及如何避免亚稳态现象对测温数据的影响成为了近几年来研究的热点问题。Kruger等[[4]]对如何消除亚稳态现象做了详细的研究，他们运用精确聚焦的飞托秒激光脉冲来诱导冰、纯液态包裹体的气泡以及过饱和卤水盐类晶体的成核作用，从而抑制亚稳相态在包裹体中的存在；同时，又通过控制能量的大小，为包裹体数据有效性的制约取得了较好的进展[[5]]。

2.3流体包裹体的成分分析

通过定性或定量的分析流体包裹体中的元素或同位素比值，可以研究古流体的形成、迁移以及演化，解释地壳甚至地幔中流体参与下的各种地质作用过程，使其成为了解与成矿作用有关的一系列问题的关键和有效的“探针”。近年来，流体包裹体的测温技术较为成熟，有压碎或爆裂萃取法（群体）和单个流体包裹体直接提取法[[6]]，但对其化学成分的研究仍需进一步研究，特别是单个流体包裹体元素组成信息的获取。目前，前者可以获取较多的样品量，易测得低含量、多元素浓度信息差，但是所获得的包裹体可能反映多世代流体的混合信息，其代表性差，并且很难排除次生流体包裹体和异常包裹体的影响，后者可以很好的控制单个样品的提取，准确测定单个流体包裹体的元素信息，具有明确的可识别性。而且做单个包裹体流体成分的定量分析可以不破坏样品，这样同一样品就可以进行多次的分析，两种手段的叠加可以获得更加较为准确的数据

[[7]]。所以对单个流体包裹体进行精确的成分测定是当代流体包裹体成分分析的主要方向[[8]]。目前来说，还不能对单个包裹体的同位素进行分析。

3流体包裹体未来研究方向

随着科学技术的发展，对流体包裹体研究的技术日渐成熟，对其研究的各个方面也取得了较大的进展。但是流体包裹体无论是在理论还是方法上仍存在一些未解决的问题，这些未解决的问题就成为了流体包裹体未来发展的方向，可以概括为以下几个方面：

(1)流体包裹体成分的准确测定或精确求解

(2)单个流体包裹体的同位素分析

(3)单个流体包裹体化学成分的测定

参考文献

[[1]]卢焕章，范宏瑞，倪培，等.流体包裹体[M].北京:科学出版社，2004.

[[2]]卢焕章，范宏瑞，倪培，等.流体包裹体[M].北京:科学出版社，2004.

[[3]]孙贺,肖益林,流体包裹体研究:进展、地质应用及展望[J].地球科学进展，2009,24(10):1105-1121.

[[4]] Kruger Y,StollerP R, Frenz JM,Femtosecond lasers in fluid-inclusion analysis: overcoming metastable phase states[J].Europe Journal of Mineralogy,2007,19:693-706.

[[5]]池国祥,卢焕章.流体包裹体组合对测温数据有效性的制约及数据表达方法[J].岩石学报,2008(09).

[[6]]周慧,郗爱华,熊益学等.流体包裹体的研究进展[J].矿物学报,2013(03).

[[7]]王扬,刘文周,密天文.包裹体研究方法及其他地学意义[J].科技信息，2012(3),72-73,80.

[[8]]何知礼,杜加峰.流体包裹体研究的某些进展与发展趋势[J].地学前缘，1996,306-312.