流體包裹體研究概述

曾強(qiáng)浩，李文霞，王格格，李景溢，朱亞楠

（長(zhǎng)江大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430100）

1 什么是流體包裹體

礦物在生長(zhǎng)過程中，存在各種缺陷，這些缺陷會(huì)被周圍的物質(zhì)充填；另一方面，礦物在生長(zhǎng)過程中，由于外力的影響，導(dǎo)致已結(jié)晶部分產(chǎn)生裂隙，周圍的物質(zhì)會(huì)進(jìn)入裂隙，礦物繼續(xù)生長(zhǎng)，將這些物質(zhì)封存在礦物中。

礦物中的流體包裹體，專指在被礦物捕獲時(shí)呈流體相（氣相、液相）而不是固相的這些物質(zhì)。具體的，流體包裹體是指在礦物結(jié)晶生長(zhǎng)的過程中，成巖成礦的流體（含有氣、液的流體，或是硅酸鹽的熔融體）被圈閉在礦物的晶格缺陷中或穴窩中的，至今尚在該礦物中封存、并和主礦物之間存在相界限的那部分物質(zhì)。

2 流體包裹體的分類

流體包裹體的分類方案較多，可以根據(jù)其物理狀態(tài)、成因、形成世代的不同等進(jìn)行分類。

2.1 按物理狀態(tài)分類

根據(jù)流體包裹體在室溫下的相態(tài)不同，細(xì)分類型為：氣液兩相包裹體、純液相包裹體、純氣相包裹體、含子礦物的包裹體、含液態(tài)二氧化碳的包裹體和油氣包裹體。

一般情況下，礦物捕獲了均一的流體后，礦物圈閉流體的空間（即晶體缺陷的空間）大小不變，隨著溫的降低，流體收縮。若捕獲的為液相，則液相體積變小，出現(xiàn)氣相；若捕獲時(shí)為所相，氣相體積變小，相應(yīng)凝聚出液相。這就是室溫條件下，在顯微鏡下觀察到的氣液兩相包裹體，是最常見的包裹體。

純液相包裹體通常形成于較低的溫度條件，從均勻液相中捕獲的包裹體由于缺乏成核條件，形成溫度和室溫的溫差不足以收縮出另外一相，因此在室溫下仍然為單一液相。

礦物捕獲了非凝聚性氣體（在室溫條件下加壓不能液化的氣體，如H2、O2、N2等），則室溫條件不可能出現(xiàn)液相，包裹體中只有氣相，即為純氣相包裹體。

如果主礦物捕獲的液相濃度較高，溫度降低時(shí)，達(dá)到過飽和而析出晶體，該晶體稱子礦物（子晶）。在室溫條件下，包裹體中除了氣、液兩相外，還有固相，這就是含子礦物的流體包裹體。流體包裹體中最常見到的子礦物是石鹽和鉀鹽。

原始均一的流體中較富含二氧化碳，捕獲這種流體，在室溫下一般便可見到含液態(tài)二氧化碳的包裹體。

除了氣、液相之外，流體包裹體中還可以見到碳?xì)浠衔?。碳?xì)浠衔锟梢允羌淄?、高碳?xì)浠衔铩⒁后w石油或固體瀝青，這樣的包裹體稱為油氣包裹體。

2.2 按成因分類

根據(jù)流體包裹體的形成原因，可以將流體包裹體分為：原生、次生和假次生包裹體。

原生包裹體（P型），指礦物生長(zhǎng)過程捕獲了流體形成的包裹體，原生包裹體與主礦物同時(shí)形成，分布于主礦物的晶格缺陷中，捕獲的物質(zhì)是成巖成礦的介質(zhì)。

次生包裹體（S型），指礦物形成后，沿著礦物裂隙、解理或孔隙，后期的熱液溶解礦物使其重結(jié)晶，這時(shí)捕獲了流體形成的包裹體。捕獲的物質(zhì)是后期的熱液。

假次生包裹體（PS型），指主礦物形成過程中，地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)等原因使先形成的主礦物某部分產(chǎn)生微裂隙，流體充填其中，裂隙愈合時(shí)封存了流體形成的包裹體，并為主礦物繼續(xù)生長(zhǎng)所封閉。捕獲的物質(zhì)是成巖成礦的介質(zhì)。

3 流體包裹體的應(yīng)用

自從英國(guó)科學(xué)家Sorby于1858年發(fā)表了關(guān)于流體包裹體研究的論文以來(lái)，流體包裹體研究的技術(shù)和方法不斷得到發(fā)展和完善[2]。

流體包裹體保存了礦物形成時(shí)地質(zhì)環(huán)境的多種地球化學(xué)信息，因而流體包裹體的研究，是探索、了解地質(zhì)過程，比如流體遷移過程、運(yùn)移通道、流體的演化、成巖成礦機(jī)制等的有效手段。流體包裹體研究已經(jīng)成功應(yīng)用于礦床學(xué)、巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、天體地質(zhì)、殼－幔演化、環(huán)境地質(zhì)、寶石學(xué)、石油勘探等諸多領(lǐng)域[3]。

3.1 流體包裹體研究在礦床學(xué)中的應(yīng)用

成礦作用過程離不開流體的作用。了解各個(gè)成礦階段中流體的化學(xué)成分及其物理化學(xué)條件，對(duì)研究成礦機(jī)制十分重要。目前，流體包裹體是礦床學(xué)研究的重要手段之一[4]。

通過對(duì)流體包裹體的研究，獲得成礦流體的溫、壓條件和組成，如鹽度、金屬離子的含量、氣體的逸度、流體的來(lái)源等信息，可以揭示在成礦過程中流體的地球化學(xué)行為和起到的相關(guān)作用，解釋成礦過程及條件，進(jìn)而推斷出成礦機(jī)制。

3.2 流體包裹體在油氣研究中的應(yīng)用

油氣包裹體的研究，不但為油氣的勘探評(píng)價(jià)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，還可以為油氣普查及勘探提供重要依據(jù)。

通過油氣包裹體研究獲得的相關(guān)信息，可以重建油氣成藏史，探討油氣運(yùn)移、聚集等成藏信息，了解成熟度等方面的規(guī)律。油氣包裹體的具體應(yīng)用可以概括為以下幾個(gè)方面[5]：

（1）根據(jù)油氣包裹體在顯微鏡下的特征，來(lái)確定油氣演化的程度，進(jìn)而識(shí)別油氣的形成階段；

（2）根據(jù)油氣包裹體測(cè)試獲得的溫度、鹽度，以及定年等數(shù)據(jù)，劃定油氣運(yùn)移充注期次，進(jìn)而判定油氣藏形成的時(shí)間；

（3）根據(jù)油氣包裹體的化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)，確定油氣的成熟度和油氣來(lái)源，以及運(yùn)移的路徑，揭示油氣的充注歷史；

（4）通過流體包裹體地層學(xué)的研究，判別油氣的運(yùn)移及聚集區(qū)域。

（5）通過研究油包裹體豐度的變化，來(lái)恢復(fù)古油藏的位置和油水的相界面，同時(shí)查明圈閉油氣藏的蓋層是否發(fā)生泄漏。

3.3 流體包裹體在其他方面的應(yīng)用

熔融包裹體是在巖石學(xué)中應(yīng)用較多的一種流體包裹體。熔融包裹體是礦物在結(jié)晶過程中捕獲了相對(duì)均勻、高溫、高壓的巖漿而形成的包裹體。

熔融包裹體不但是巖漿成巖作用過程中的流體，也是巖漿演化過程中的流體。研究熔融包裹體，一方面可以確定巖漿成巖的溫度及其冷卻的速率，得到巖漿結(jié)晶分異及不混溶的相關(guān)信息，另一方面還可以確定巖漿的成分[6]。

除此之外，通過研究幔源捕擄體橄欖石和輝石的熔融包裹體，還可以揭示地幔的物質(zhì)成分、地幔流體的性質(zhì)，進(jìn)而推斷巖石圈的演化歷史等相關(guān)信息[7]。

對(duì)超高壓變質(zhì)巖主礦物和副礦物的流體包裹體進(jìn)行研究，可以推斷超高壓變質(zhì)巖俯沖－折返的演化史[8]。

在地質(zhì)構(gòu)造方面，流體包裹體提供的相關(guān)信息，可用于推測(cè)隱伏斷裂構(gòu)造、識(shí)別區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的方向；還可以識(shí)別構(gòu)造演化的期次及其演化的順序，推斷變質(zhì)巖區(qū)的構(gòu)造。

值得一提的是，流體包裹體的研究除了應(yīng)用于上述傳統(tǒng)領(lǐng)域之外，還可以用于古氣候的研究，這是通過對(duì)表生環(huán)境下蒸發(fā)巖（石鹽）中的流體包裹體研究實(shí)現(xiàn)的[9]。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，對(duì)流體包裹體的研究與以往相比，取得了很大的進(jìn)展。但是，在理論研究和技術(shù)方法上仍然存在一些未解的難題。相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，通過研究人員的不斷努力，對(duì)流體包裹體的認(rèn)識(shí)和研究定會(huì)向更深更廣的領(lǐng)域發(fā)展。