测温分析基本原理在线视频

同学们，大家好

我是昆明理工大学国资学院的管申进老师

今天我们来讲一讲流体包裹体的测温分析基本原理

包裹体测温是在详细观察和辨认

包裹体中含流体的各种物相基础上

通过升温或者冷冻来测量各种瞬间相变化的温度

测温分析的原理比较简单

只要在光学显微镜上附加一种测温设备

就能在地质上有意义的各种透明

或者半透明矿物中广泛应用

该方法无疑是现在最流行

和最广泛应用的非破坏性分析方法

也是流体包裹体地球化学学科中

研究最早和发展最快的一部分

下面我们详细介绍包裹体测温的基本内容

首先，测温设备，比较简单

针对透明矿物

可在常规的光学显微镜上

附加可以控制和改变温度测温设备

包括冷热台和高温热台以及控温器

即可进行测温实验

而对于不透明矿物

则改选用在红外显微镜下观察

并附加可以控制和改变温度的

测温设备（冷热台）来进行测温

2、测温原理：

观察包裹体在加热或冷却过程中

发生的取决于流体成分的各种相变

准确测量相变时的温度

并参考流体体系相图

估算流体捕获时的P、V、T、X值

3、包裹体测温的意义

可以作为地质温度计

来追朔流体包裹体捕获时的地质流体的温度

还可以反映地质流体的

组分、密度、压力等信息

为恢复重建地质古流体的性质

提供了最直接的证据

4、在测温前，要强调一点

即测温数据解释的前提，包括两点

1.包裹体捕获的是均一流体

2.包裹体捕获后体积不变、成分稳定

也就是说我们所测的包裹体

必须是在这样的俩个前提下捕获的

则我们所测的数据才是有效的

只有捕获时是均一流体

才能测得包裹体的均一温度

而如果捕获后包裹体体积发生了变化

则无法估算准确的压力、密度等参数值

所以我们在选择测量的包裹体时

一定要注意满足以上这两点前提

否则我们的工作是徒劳无效的

5、这里列出的是由Belkin（1994）

给出的包裹体显微测温的一些参数及表达方式

Tt=The temperature of trapping捕获温度

Tf=The temperature of formation形成温度

Th= The temperature of homogenization均一温度

Tm= The temperature of melting冰融化温度

Td= The temperature of decrepitation 爆裂温度

Eq.wt% NaCl=The quantity of NaCl that would yield the same Tm ice value

代表的是包裹体水溶液中NaCl含量

Touret(1997)同样也给出了一些基本的参数

Tf Temperature of freezing 冰点

Tmi Temperature of initial melting 初始融化温度

Tm Temperature of final melting 最后融化温度

Tmc clathrate melting 笼合物融化温度

Th Temperature of homogenization 均一温度

Ts Temperature of dissolution of a solid phase 固相融化温度

Td Temperature of decrepitation 爆裂温度

大家看到这些表达符号的时候

要明白代表的是什么数据

我们最常用的数据是Th均一温度

Tm或者Tf冰融化的温度也就是冰点

Tmc笼合物融化温度

通常是CO2水溶液包裹体中的重要温度值

Ts固相融化温度

为含子矿物三相包裹体中

子矿物融化温度

Eq.wt% NaCl代表的是包裹体水溶液中NaCl含量

6、包裹体的测温我们分为加热和冷冻两个实验

首先来看加热

根据不同的类型的包裹体

在加热过程中

我们需要测得的哪些温度数据呢

（1）两相水溶液包裹体的均一温度

Sorby（1858）就发现包裹体中气泡的相对大小

与均一温度（Th）之间存在相关关系

在加热过程中

由于液相的均一作用

最终导致气泡消失与液相均一

此时的温度即为包裹体均一温度

（2）含子矿物三相水溶液包裹体

加热，一些盐类子晶会重新发生溶解

此时的溶解温度为子矿物溶解温度

为估算流体的盐度提供重要依据

（3）不混溶的H2O-CO2液体的均一作用

三相CO2水溶液包裹体

在加热过程中

气相CO2气泡消失

与液相CO2均一时的温度

其次，继续加热

液相CO2与水溶液均一时的最终均一温度

（2）均一的三种方式

包裹体的均一方式目前来说，有三种

第一种是均一到液体状态（L+V→L）

表现为气泡逐渐变小直至消失

第二种是均一到气体状态（L+V→V）

表现为气泡逐渐变大直至消失

和第三种是均一到临界状态

表现为加热时

气泡既不收缩也不扩大

随着温度的升高

气液界限逐渐变细

最后消失，而均一到一个相

我们知道

均一模式取决于流体的总密度或充填度（F）

两相包裹体的充填度F=VL/(VL+VV)

是液相与总体积的比值

三相包裹体的充填度F=VL/(VL+VV+VS)

是液相与气相加固相加气相总体积的比值

因此充填度越大，均一到液相的可能性越大

相反，充填度越小，包裹体更可能均一到气相

图4-1纯水体系温度-密度图

展示了在540℃，不同压力下

捕获的四个不同充填度的包裹体的均一过程

黑色为液体，气体为无色，流体为灰色

密度为0.9的包裹体均一到液相

密度为0.4的均一到临界点

密度为0.1的均一到气相

TH所在的曲线为均一线

曲线反映了不同充填度下的包裹体均一温度是不同的

且密度小于0.4的包裹体都均一到气相

密度大于0.4的包裹体都均一到液相

等于0.4的均一到临界态

同时，也可以看出，充填度越高

均一所需的温度越低

反之，充填度越低，均一温度越高

充填度0.9的包裹体均一温度为290℃

而充填度为0.3的包裹体均一温度达到350℃左右

这里特别说明一下

均一温度（Th）捕获温度（Tt）在一般情况下

均一温度不等于捕获温度

是捕获时的最小温度

即最小捕获温度

从纯水体系温度-密度图中也可以看出

均一曲线之上的温度均为捕获温度

均一温度是最小捕获温度

图4-3 纯水的压力-温度等容线图

展示了包裹体A和包裹体B 随着温度的升高

到达Th点这个温度时都均一了

但因为包裹体A 的充填度比较大

它均一到了液相

密度达到0.8g/cm3

所以当温度增加很少时

压力变化非常大,从20陡增到700bar

随着X线变化

而包裹体B 因为充填度要小的多

当均一到气相后

气体的密度只有0.02

因此，随着温度的升高

其压力变化并不大，只是从0-50bar

图4-4 展示的是盐度对纯水体系的影响

临界点等容线斜率的变化

可以看到

当包裹体为含一定盐度如图10%,25%的液体时

在均一线上

包裹体在均一到液相后

的轨迹从A点向右倾斜到了B点

意味着盐度导致包裹体压力降低了

而且盐度越大

压力降低越明显

且密度呈是增加的

同时临界点向更高温度延伸

盐度越大，温度越高

含10%Nacl的零界点从390℃升高到490℃

含25%Nacl的零界点升高到700℃

（3）子矿物的溶解

子矿物的溶解速率

与它们在液相中的溶解度有关

如KCl子矿物

比相同质量NaCl子矿物的溶解温度低

NaCl子矿物的溶解温度与溶液中

wt%NaCl成正比

如果是多个子矿物

则要正确鉴定子矿物

并记录每一种子矿物的溶解温度

（4）不混溶的H2O-CO2液体的均一作用

此类包裹体在捕获时

为均匀的H2O-CO2的流体

随着温度的逐渐减低，到了室温下

在包裹体中分离为富H2O相

和富CO2相两种不混溶的液体

原因是：CO2和H2O在低温下

相互间的溶解度是有限的

那么：H2O-CO2包裹体的均一化过程

是怎样的特征呢

我们从这张温度-CO2浓度图上可以看出

其过程与纯水的气液两相均一化过程是相似的

图中展示了不同充填度的液相CO2水溶液包裹体

在不同温度下均一，充填度越低

均一温度越高

反之，均一温度越低

在均一曲线范围内

为不混溶区即液相CO2和水溶液共存区

H2O-NaCl-CO2体系

捕获不混溶流体的可能性是很大的

因为随着盐度的升高，不混溶的区间更大

好了，同学们，这节课就到这里

我们下节课再见