流体包裹体岩相学的一些问题探讨-卢焕章

2014年6月，第20卷，第2期，177-184页June2014，Vol.20，No.2，pp.177-184高校地质学报GeologicalJournalofChinaUniversities_____________________________收稿日期：2013-03-28；修回日期：2014-05-08基金项目：国土资源部公益性行业科研专项经费(201011046)资助作者简介：卢焕章，1940年生，地球化学专业，教授，博士生导师；E-mail：[e-mail]流体包裹体岩相学的一些问题探讨卢焕章UniversityofQuebec,Chicoutimi,QuebecG7H2B1,Canada摘要：流体包裹体岩相学是流体包裹体研究的基础和前提。在流体包裹体研究过程中，我们十分重视和强调选择什么样的流体包裹体去做测温和分析。在流体色裹体岩相学中区分原生和次生包裹体十分重要。只有选择了原生流体包裹体后才能进行显微测温学和流体包裹体成分分析。这种选择包裹体的过程(或步骤)，确定流体包裹体的分类以及在显微镜下观察流体包裹体捕获后的変化，是流体包裹体岩相学(Fluidinclusionpetrography)最主要的内容。本文叙述流体包裹体岩相学的内容和区分原生和次生流体包裹体的一些实例和方法，阐述了流体包裹体与主矿物之关系。关键词：流体包裹体岩相学；原生和次生流体包裹体；主矿物中图分类号：P585.1文献标识码：A文章编号：1006-7493（2014）02-0177-08FluidInclusionPetrography：ADiscussionLUHuanzhangUniversityofQuebec,Chicoutimi,QuebecG7H2B1,CanadaAbstract:Petrographicmicroscopyofarockandmineralsampleisthefirstandatsametimeessentialstepofanyfluidinclusionstudy.Fluidinclusionisapaleogeofluidtrappedinminerals.Todistinguishtheprimaryandsecondaryfluidinclusionsisanessentialstep,thenaproperinterpretationoffluidinclusionscanbemadeonlywhentexturalrelationshipbetweenfluidinclusionandthehostmineralandrockareconsidered.Thisisthemajorsubjectforfluidinclusionpetrography.Afewmethodstodescribetheessentialpartoffluidinclusionpetrographyareincluded.Keywords:fluidinclusion;petrography;primaryandsecondaryfluidinclusion;hostmineral.Firstauthor:LUHuanzhang,Professor;E-mail:[e-mail]流体包裹体岩相学是流体包裹体研究的基础，是研究流体包裹体的前提。前人(Roedder,1984;Peteretal.,1994;GoldsteinandReynolds,1994；VandenKerkhofandHein,2001；卢焕章等，2004：卢焕章，2011)作过许多研究。但在实际操作中，面对数以十计或百计的包裹体，有人选大的包裹体来测定，有的人选形状规则的来测定，也不乏有人分不清原生和次生包裹体，分不清各种类型的包裹体之关系。因此，即使测了成千个数据，其数据很难代表成矿流体的本质。所以作者根据自身工作的经验，对流体包裹体岩相学，特别是原生和次生包裹体区分中存在的问题阐述一些体会。在流体包裹体研究中，选择什么样的流体包裹体去做测温和分析非常关键。在这个过程中，区分原生和次生包裹体十分重要。只有选择原生流体包裹体才能进行显微测温学和流体包裹体成分分析。这种选择过程或步骤、确定流体包裹体的分类以及在显微镜下观察流体包裹体捕获后的高校地质学报20卷2期変化，是流体包裹体岩相学(Fluidinclusionpetrog⁃raphy)最主要的内容，也是每位流体包裹体研究者、每个流体包裹体研究项目必做的基础工作。一般来说，研究者先要写出一份有关这个项目流体包裹体岩相学的报告或小结，然后开展流体包裹体显微测温和成分分析等工作。因为包裹体岩相学基础关系到所得出的流体包裹体的数据是否正确和可靠，以及根据这些资料所作出的解释是否合理、可行和有意义。1流体包裹体岩相学内容1.1样品的采集与制备首先要采集有代表性的和适合做包裹体研究的样品，然后在手标本上切一片如豆腐干大小的标本，并在在同一位置切磨一片岩石光薄片和一片两面抛光的流体包裹体薄片。制备两面抛光的流体包裹体薄片，相比于一般岩石薄片要厚一些。这有两个原因；第一，当包裹体被鉴定完后，需要将包裹体片从载玻片上取下来，取下时如果薄片太薄容易破碎；其二，一般岩石薄片用于鉴定矿物，而包裹体片是用于鉴定矿物中的包裹体。若将一般岩石薄片的高度比喻为平房，而稍厚的包裹体薄片就象是一座楼房，可以观察几个楼层的包裹体。因为包裹体相对于一般造岩矿物来说要小得多，所从只有透光很好的地方才能发现他们。这就要求包裹体薄片要两面抛光，且抛光度要好，特别是粘在载玻片上的面更要抛光得好，薄片从玻璃板上溶下来时要把还氧树脂(一种粘样品的胶)清洗干净（否则会在加热时溶化而污染热台）。上述方法和步骤可使我们从岩石薄片和手标本中大致了解矿物的生成顺序，也可在观察包裹体薄片遇到问题时便于返回到岩石薄片和标本中寻找答案。1.2确定矿物的生成顺序在确定矿物生成顺序的同时需关注其围岩蚀变等问题，因为不同的围岩蚀变类型代表不同的形成温度和流体成分。例如金矿床，要确定自然金是产在哪个成矿阶段？与那些矿物共生？由于自然金不透明，可从其共生的透明矿物中的包裹体来得出金矿形成的P-T条件和成矿流体的成分。1.3包裹体的鉴定包裹体的鉴定主要是两部分，一是成分和相的鉴定；二是原生和次生流体包裹体的确定。图1显示常见的4种类型的包裹体；即气液两相水溶液包裹体；H2O-CO2包裹体；含子矿物包裹体和油气包裹体。1.3.1室温下相和成分的确定相主要分为：气相(V)，液相(L)，和固相(S)。成分主要考虑H2O，CO2，油气，包裹体中子矿物和固体相。液相可用折射率不同加以区分，如液体CO2的折射率为1.195，液体水的折射率为1.32~1.33。子矿物常见有石盐，钾盐，NaCl.2H2O(氯化钠水合物)，干冰(CO2.53/4H2O)，方解石，石膏等。也可用其折射率不同加以区分，这几个常见矿物和相的特征见表1。1.3.2原生和次生包裹体的确定这是一个关键问题。怎样来确定原生和次生包裹体，作者认为有以下几种方法：A.矿物生成顺序反推法；B.矿物单个晶体中的包裹体；C.晶体生长带中的包裹体(图2)；D.用偏光显微镜和阴极发光(Cathodoluminescencemicroscopy)显微镜定出主矿物的共生组合，生成顺序和结构来确定流体包裹体与主矿物之关系，从而确定其是原生还是次生。同时在阴极发光显微镜下注意油气包裹体的存在；E.流体包裹体在矿物中和矿物间的分布。除以上3部分外，包裹体岩相学内容还包括捕获自均匀体系和不混溶体系流体包裹体的鉴定以及流体包裹体形成后变化的观察。2确定原生和次生包裹体的若干实例原生和次生包裹体的确定是一个关键的问题。在此介绍几个应用的实例，包括矿物生成顺序反推法；用偏光显微镜和阴极发光固体组冰钾盐石盐文石石英硬石膏成分H2OKClNaClCaCO3SiO2CaSO4折射率1.311.491.541.53~1.691.54~1.551.57~1.61双折射率可忽略均质体均质体高低低所属晶系六方立方立方三方六方斜方表1室温下流体包裹体中常见固体相的鉴定(卢焕章等，2004)Table1Opticalpropertiesofcommonsolidphasesinfluidinclusion1782期卢焕章：流体包裹体岩相学的一些问题探讨(Cathodoluminescencemicroscopy)显微镜显示主矿物的共生组合和结构，用生成顺序来确定流体包裹体与主矿物之关系，从而确定其是原生还是次生等。一般来说，如果包裹体在矿物中单独随机分布和沿着晶体的生长面分布，他们是原生包裹体的有力的证据(图2)。2.1含金石英脉和绢云母黄铁矿蚀变岩型的原生和次生包裹体的确定在研究矿床成因和流体包裹体时，对一个矿床的矿物共生阶段和共生组合的研究是必不可少的。例如，胶东玲珑—焦家金矿区，主要为含金石英脉和绢云母黄铁矿蚀变岩型(卢焕章等，1999；胡芳芳等，2005)。根据野外和镜下观察，其成矿阶段可粗分为石英-黄铁矿阶段；含金黄铁矿石英阶段，金多金属硫化物阶段和石英-碳酸盐阶段。金主要产在第2和第3阶段。早期石英-黄铁矿阶段和晚期石英-碳酸盐阶段无矿。换句话来说，金与黄铁矿和多金属硫化物密切相关且共生，但石英在4个阶段中均有分布。我们要找的是与第2和第3阶段黄铁矿共生的石英，在这种石英(石英2或石英3)中的流体包裹体。图3a示与自然金共生的第3阶段的黄铁矿。其中分布有共生的石英晶体(石英3)。将其放大可见到石英中含CO2和水溶液包裹体(图3b，c)。这种石英中的包裹体即图2沿晶体生长带分布的原生包裹体Fig.2Primaryinclusionalongthecrystalgrowthzone200μmabcdV：气相；L：液相；H：石盐；K：钾盐；Any：硬石膏；Cu：铜硫化物。图1常见的4种类型包裹体：(a)气液两相水溶液包裹体，(b)H2O-CO2包裹体，(c)含子矿物包裹体，和(d)油气包裹体（取自欧光习的样品）Fig.1Fourgeneraltypesoffluidinclusions：(a)aqueousinclusion，(b)H2O-CO2inclusion，(c)daughtermineralbearinginclusionand(d)oil-gasinclusion179高校地质学报20卷2期代表形成金矿的流体。对于蚀变岩型金矿来说(图4a)，它是成矿流体交代了原有的石英等矿物形成黄铁绢云母蚀变岩型金矿。研究发现，在蚀变岩型金矿外围的早期无矿石英中(石英1)有许多微裂隙。形成蚀变岩型金矿的成矿流体可能沿这些裂隙向外流动，并在这些裂隙中捕获了流体包裹体。这些流体包裹体相对早期无矿石英(石英1)来说是次生的，但对于蚀变岩型金矿来说是原生的，他们也是CO2和水溶液包裹体(图4)。需要说明的是在蚀变中生成的石英中也有流体包裹体，但很细小，不易测定。含金石英脉中的黄金与黄铁矿共生，黄铁矿中的石英与自然金、黄铁矿共生。所以研究黄铁矿中的石英的流体包裹体可以代表形成金矿的成矿流体。卢焕章(1991)在研究加拿大太古代绿岩带的含金石英脉型和蚀变岩型金矿时也观察到相同的现象。2.2用生成顺序反推法来确定成矿阶段的包裹体图5是加拿大绿岩带金矿的成矿阶段和矿物生成顺序，可以此为例来确定原生包裹体或代表这个成矿阶段的包裹体。从图中可知该矿床成因分为4个成矿阶段：石英-黄铁矿阶段；含金黄铁矿-石英阶段；金多金属硫化物阶段和石英-碳酸盐阶段。在这4个阶段中含金黄铁矿-石英阶段和金多金属硫化物阶段含矿，而石英-黄铁矿阶段和石英-碳酸盐阶段不含矿。即先形成早期不含矿石英-黄铁矿阶段，然后依次形成含金黄铁矿-石英阶段；金多金属硫化物阶段和石英-碳酸盐阶段。也就是说早期不含矿石英-黄铁矿阶段会受到含金黄铁矿-石英阶段；金多金属硫化物阶段和石英-碳酸盐阶段这3个阶段流体的作用，并且同时形成abcabc(a)与自然金共生的黄铁矿(黑色)中许多小石英晶体