鐘傳欣

摘 要：通過(guò)流體包裹體研究，可恢復(fù)盆地埋藏史、熱演化史、成巖史，確定其成巖和成藏作用時(shí)間與溫度，推斷油氣生成、運(yùn)移、聚集、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及古熱流歷史，追蹤盆地流體的組成、性質(zhì)、成因、活動(dòng)期次及推測(cè)流體的古溫度、壓力條件等。著重論述了流體包裹體在金礦、石油地質(zhì)、盆地流體方面的應(yīng)用，希望為今后開展相關(guān)地質(zhì)研究和應(yīng)用提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：流體包裹體；金礦；石油地質(zhì)；盆地流體

中圖分類號(hào)：P618.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.007

隨著各研究領(lǐng)域研究的不斷深入和技術(shù)水平的不斷提高，流體包裹體的應(yīng)用更加廣泛，例如通過(guò)礦物流體包裹體研究恢復(fù)盆地埋藏史，恢復(fù)盆地的熱演化史、成巖史；在石油地質(zhì)中，通過(guò)包裹體的研究，確定其成巖和成藏作用時(shí)間與溫度，推斷油氣生成、運(yùn)移、聚集、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及古熱流歷史等；通過(guò)包裹體群δD、δ18O、δ13C同位素分析系統(tǒng)的建立，追蹤盆地流體的組成、性質(zhì)、成因、活動(dòng)期次，并推測(cè)流體的古溫度、壓力條件等。

1 在金礦及其他礦床研究中的應(yīng)用

成礦流體活動(dòng)記錄在熱液礦物及其流體包裹體中，從而使得流體包裹體成為研究流體成礦作用、礦床類型、成因、溫度計(jì)壓力的“指示劑”。根據(jù)前人的研究可知，造山型金礦的流體包裹體主要具有三種類型，分別是富CO2包裹體、含CO2水溶液包裹體和水溶液包裹體。陳衍景等對(duì)這三種包裹體進(jìn)行研究分析，認(rèn)為造山型金礦體系的成礦流體為低鹽度的碳質(zhì)流體，其鹽度通常低于10wt%NaCl.eq。資料顯示，在其成礦過(guò)程中，從早期到晚期，流體包裹體的捕獲溫度和壓力降低，由超靜巖壓力體系變?yōu)殪o水壓力體系，但其成礦流體的溫度卻低于500 ℃，成分流體由成礦初期的富CO2演變?yōu)樗芤?，其氣液比在其中間階段發(fā)生突降，這說(shuō)明期間發(fā)生了逸失，通過(guò)注入與混合其淺緣低溫?zé)嵋海傻V流體從原來(lái)的變質(zhì)熱液演變?yōu)榇髿饨邓疅嵋?。漿控高溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)中的流體包裹體的組成極其復(fù)雜，主要有CO2—H2O型包裹體、水溶液包裹體及含多種子礦物和鹽類子礦物的包裹體，通過(guò)對(duì)前人的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知，其成礦流體具有高溫、高鹽度、高氧化、富CO2等特征，然而，隨著成礦作用的不斷深入，其成礦物質(zhì)和環(huán)境條件的不斷變化，致使流體體系的溫度、鹽度、CO2含量等會(huì)不斷降低，最后呈現(xiàn)出大氣降水熱液的性質(zhì)。淺成低溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)的流體包裹體組合則極其簡(jiǎn)單，其中的水溶液包裹體的均一溫度顯示，其在相似的溫度條件下異相均一現(xiàn)象常見，說(shuō)明其流體的沸騰現(xiàn)象普遍。對(duì)于微細(xì)粒侵染型金礦的流體包裹體，盧煥章等對(duì)其進(jìn)行了歸類，主要有水溶液包裹體、石油包裹體、富CO2包裹體等，通過(guò)對(duì)其中的包裹體進(jìn)行分析得出，其包裹體的均一溫度一般低于300 ℃，從而估算出包裹體捕獲時(shí)的壓力小于60 MPa，且其主體來(lái)自大氣降水或活化的封存于地層中的沉積建造水，而其中CO2含量低于10%，所以其屬于改造型熱液成礦體系。前人在對(duì)黔西南此類微細(xì)粒侵染型金礦的流體包裹體進(jìn)行研究分析得出，其原生包裹體主要以液體和氣液包裹體為主，氣體包裹體少見。其包裹體均一溫度和爆裂溫度測(cè)試結(jié)果表明，礦床形成溫度集中于中低溫條件，其包裹體成分測(cè)試結(jié)果與張景榮等關(guān)于揚(yáng)子板塊東南緣此類礦床成礦熱液來(lái)源相似（即地層建造水的盆地鹵水成礦熱液），所以其認(rèn)為成礦熱液可能屬于地層建造水型成礦熱液。

余大龍等在對(duì)黔東南石英脈型金礦流體包裹體的研究表明，各類石英脈中的包裹體特征大體相同，塊狀脈體包裹體大，節(jié)理充填脈中的包裹體小，條帶狀和角礫狀脈體其相差較大等。成礦流體中主體成分是H2O，占據(jù)包裹體的主體，含金礦物中出現(xiàn)了大量的液態(tài)CO2包裹體。通過(guò)對(duì)包裹體進(jìn)行均一溫度的測(cè)定，其成礦溫度主要在150～250 ℃之間，從而得出其礦床屬于中溫?zé)嵋好}型金礦床的結(jié)論。

曹俊臣等在對(duì)黔西南晴隆銻礦石膏晶洞成因研究過(guò)程中對(duì)其石膏包裹體作了詳細(xì)的研究，研究表明，石膏包裹體的化學(xué)成分與洞穴水化學(xué)成分基本相似，這說(shuō)明兩者在成因上必有密切關(guān)系。石膏包裹體的氣體成分主要為H2O，而未見CO2、CH4、H2S等，因此，其石膏應(yīng)屬于表生作用產(chǎn)物；包裹體中陽(yáng)離子以Ca2+為主，少K+、Na+，陰離子以SO42-為主，而少F-、Cl-，說(shuō)明成礦母液為富SO42-的硫酸鹽溶液，處于較強(qiáng)的氧化環(huán)境中，所以石膏應(yīng)屬于氧化帶的產(chǎn)物。

將流體包裹體的對(duì)比地球化學(xué)研究用于區(qū)別含礦與非含礦熱液體系，Holland等指出，含金礦床中δ18O值在3‰～20‰之間，而非含礦體系中δ18O值在3‰～11‰. 這說(shuō)明在含礦體系中，相對(duì)來(lái)說(shuō)要富O，其流體相對(duì)活動(dòng)性較非含礦流體強(qiáng)，更能有效地提取金等成礦物質(zhì)。Sherlock等對(duì)含礦金和非含金的石英脈中的CO2—H2O包裹體進(jìn)行了測(cè)試，得出含金脈體中鹽度較高，而非含金的脈體鹽度變化較大；在非含金礦脈中，富CO2流體的初融溫度在-57.4～-56.4 ℃之間，且只含有CO2，而缺少H2S；在含礦脈中，富CO2流體的初融溫度在-56～-52.5 ℃之間，流體中氣相除了含有CO2外，還有H2S。這說(shuō)明了非含金礦脈中CO2流體包裹體中缺少H2S，其當(dāng)初為氧化狀態(tài)，也正是因?yàn)檫@種氧化環(huán)境，不利于金以還原狀態(tài)的絡(luò)合物形式遷移。

2 在石油地質(zhì)中的應(yīng)用

近年來(lái)，流體包裹體的研究正在快速發(fā)展，前人的研究表明，無(wú)論是在生油巖中烴類的原生運(yùn)移階段，還是油氣在儲(chǔ)集層中聚集的次生運(yùn)移階段，沉積物只要發(fā)生結(jié)晶或重結(jié)晶作用，就能在晶體中形成相應(yīng)的包裹體。原生運(yùn)移階段形成的有機(jī)包裹體，其物質(zhì)基礎(chǔ)是沉積有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化成的各類烴類物質(zhì)，它為巖石中烴類的原生運(yùn)移提供了證據(jù)。次生運(yùn)移階段形成的有機(jī)包裹體，是油氣次生運(yùn)移時(shí)形成的，它是油氣次生運(yùn)移聚集和演化的直接標(biāo)志。但其應(yīng)用也受到很多條件的限制，例如流體包裹體是在均一體系中形成的，形成后其保持封閉狀態(tài)處于等溶體系中。

在石油地質(zhì)中，流體包裹體的均一溫度常被用來(lái)推斷成巖和成藏時(shí)間，在結(jié)合相應(yīng)成分測(cè)試的基礎(chǔ)上，其可以為油藏流體成分的變化提供佐證。Nedkvitne 等通過(guò)對(duì)油田儲(chǔ)層進(jìn)行研究得出，成巖作用自生礦物的形成先后順序?yàn)椋合葹榉浇馐?/p>

次為鉀長(zhǎng)石，最后為石英和鈉長(zhǎng)石。前人通過(guò)包裹體研究對(duì)自生鉀長(zhǎng)石、石英和鈉長(zhǎng)石的均一溫度進(jìn)行了測(cè)定，鉀長(zhǎng)石的均一溫度在30～50 ℃之間，石英和鈉長(zhǎng)石的均一溫度在110～143 ℃之間，其以現(xiàn)代油藏溫度相一致。結(jié)合相關(guān)的相關(guān)數(shù)據(jù)（沉積埋藏史和地溫梯度）推測(cè)鉀長(zhǎng)石的成巖作用發(fā)生于45～75 Ma，石英和鈉長(zhǎng)石的成巖作用開始于10 Ma。盧煥章等在研究貴州萬(wàn)山一帶沉積盆地中的巖石中流體包裹體時(shí)得出，石油包裹體中大部分是含CH4的包裹體，未見含天然原油，則表明原油可能已經(jīng)變?yōu)樘烊粴?。此外，在地溫梯度未知的情況下，根據(jù)流體包裹體的均一溫度與一定鹽度等容線的關(guān)系，得出流體包裹體的捕獲壓力，結(jié)合沉積埋藏史，可以得出其成巖作用時(shí)間。

而不同時(shí)代成巖作用形成的礦物及巖石中不同時(shí)期形成的微脈中產(chǎn)生的流體包裹體記錄了隨著時(shí)間變化而發(fā)生的溫壓條件和成分等的變化，因此，應(yīng)用不同時(shí)代和不同期次的流體包裹體可以確定油氣中排烴的相應(yīng)期次，油氣產(chǎn)生、運(yùn)移、聚集過(guò)程及其構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過(guò)程等。覃建雄通過(guò)對(duì)鄂爾多斯盆地奧陶系方解石脈、石膏脈及白云石脈的流體包裹體及其在脈體中的空間分布進(jìn)行研究，得出其油氣運(yùn)移的通道。而在石油地質(zhì)中，古地溫梯度同樣可以根據(jù)包裹體均一溫度、成巖礦物形成時(shí)間和沉積埋藏時(shí)間推斷出來(lái)，在此基礎(chǔ)上甚至可以推斷盆地古熱流狀態(tài)。

3 流體包裹體與盆地流體

流體包裹體在研究碳酸鹽巖成巖作用、恢復(fù)盆地?zé)嵫莼瘹v史中同樣具有重要意義。礦物包裹體是盆地流體的原始樣品，其記錄了地質(zhì)歷史中盆地流體的很多信息。有效測(cè)定各期盆地流體包裹體的均一溫度，可以很直接地了解到盆地流體的相關(guān)活動(dòng)。系統(tǒng)地測(cè)定盆地流體包裹體的初融溫度計(jì)冰點(diǎn)溫度，能大致判斷出流體的礦化類型和礦化程度等。然而，在盆地沉積物的成巖演化和盆地沉降、抬升、再沉降過(guò)程中，均有可能形成流體包裹體，因此，應(yīng)用盆地流體包裹體研究，可以對(duì)其成巖過(guò)程及沉降、抬升過(guò)程作出相應(yīng)的評(píng)價(jià)。碧嫻等通過(guò)對(duì)泌陽(yáng)拗陷下第三系流體包裹體進(jìn)行研究得出，其第三期脈體的均一溫度比第二期低，說(shuō)明第三期流體包裹體形成時(shí)，沉積盆地受到了抬升作用的影響。通過(guò)對(duì)盆地流體包裹體的均一溫度進(jìn)行測(cè)定，可以推測(cè)出盆地地溫和熱演化歷史。而通過(guò)包裹體的δD、δ18O、δ13C同位素分析，可以追蹤流體的組成、性質(zhì)、成因、活動(dòng)期次，并推測(cè)流體的古溫度、壓力條件等。Lacroix等根據(jù)流體包裹體的顯微測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)確定了SV1剪切脈和EV2延伸脈沉積有關(guān)的兩條等容線。其限定與變形（SV1脈變形）第一階段有關(guān)的壓力小于570 b，使用溫度約為210 ℃來(lái)計(jì)算同源方解石和石英礦物的氧同位素組成，與這些P—T條件一致的靜壓地溫梯度為34 ℃/km，并根據(jù)流體包裹體等容線確定了Monte Perdido逆沖活化埋深條件為7 km。Blumstein等通過(guò)對(duì)Moine 沖斷帶中的原生流體包裹體進(jìn)行研究，得出了其自生赤鐵礦的磁化與流體遷移有關(guān)?？傊?，流體包裹體封存了地質(zhì)歷史中盆地流體的很多信息，通過(guò)對(duì)其包裹體的相應(yīng)研究，可以對(duì)盆地成巖演化，地?zé)嵫莼?，盆地沉降、抬升、再沉降過(guò)程以及盆地流體性質(zhì)、成因、活動(dòng)期次等作出很好的評(píng)價(jià)。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)流體包裹體的研究不僅可以用來(lái)追溯成礦流體系統(tǒng)的演化、追蹤流體的來(lái)源，還可以用來(lái)確定含礦流體系統(tǒng)的運(yùn)移通道。而流體包裹體中的氣體成分，例如CO2、H2S等，則用來(lái)評(píng)價(jià)成礦物質(zhì)的沉積效果和不同礦物質(zhì)之間沉積的先后順序。石油地質(zhì)中流體包裹體主要用于確定其成巖和成藏作用的時(shí)間、溫度，估算古地溫梯度及其成熟度，推斷油氣產(chǎn)生、運(yùn)移、聚集過(guò)程，推測(cè)其構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過(guò)程和古熱流史等。其原生運(yùn)移階段形成的有機(jī)包裹體為巖石中烴類的原生運(yùn)移提供了證據(jù)，次生運(yùn)移階段形成的有機(jī)包裹體是油氣次生運(yùn)移時(shí)形成的，它是油氣次生運(yùn)移聚集及演化的直接標(biāo)志。在盆地沉積物的成巖演化和盆地沉降、抬升、再沉降過(guò)程中，均有可能形成流體包裹體，因此，應(yīng)用盆地流體包裹體研究，可以對(duì)其成巖過(guò)程及沉降、抬升過(guò)程作出相應(yīng)的評(píng)價(jià)。而對(duì)其均一溫度進(jìn)行測(cè)定，可以推測(cè)出盆地地溫和熱演化歷史。通過(guò)盆地流體包裹體的δD、δ18O、δ13C同位素分析，可以追蹤流體的組成、性質(zhì)、成因、活動(dòng)期次，并推測(cè)流體的古溫度、壓力條件等。但在個(gè)別研究領(lǐng)域中，流體包裹體的應(yīng)用均受到很多條件的限制，例如流體包裹體是在均一體系中形成，形成后保持其封閉狀態(tài)并處于等溶體系中。但往往不可能達(dá)到上述理想條件，在包裹體形成后，當(dāng)宿主礦物受到較高的溫度和壓力影響時(shí)， 包裹體的均一溫度可能會(huì)再平衡。此外，包裹體均一溫度的再平衡還與包裹體的大小和形態(tài)有關(guān)，其越大，越易發(fā)生再平衡，形態(tài)越不規(guī)則，越易發(fā)生再平衡。因此，在應(yīng)用流體包裹體時(shí)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的校正。

參考文獻(xiàn)

[1]劉德漢.包裹體研究——盆地流體追蹤的有力工具[J].地學(xué)前緣，1995（3）：149-154.

[2]尹福光.貴州微細(xì)粒浸染型金礦成礦流體性質(zhì)[J].特提斯地質(zhì)，1998（22）：106-116.

[3]朱賴民，何明友.黔西南地區(qū)微細(xì)粒浸染型金礦床礦物流體包裹體地球化學(xué)[J].火山地質(zhì)與礦產(chǎn)，1996（1）：66-76.

[4]蘇文超，胡瑞忠，漆亮，等.黔西南卡林型金礦床流體包裹體中微量元素研究[J].地球化學(xué)，2001（6）：513-516.

[5]余大龍，周珍國(guó)，陶紅.黔東南金頭金礦礦層地質(zhì)及包裹體特征初探[J].貴州地質(zhì)，1991（3）：241-250.

[6]余大龍.湘西黔東南脈型金礦流體包裹體成分研究[J].貴州地質(zhì)，1993（3）：234-240.

[7]余大龍.黔東八客金礦地質(zhì)地球化學(xué)特征研究[J].地質(zhì)地球化學(xué)，1997（1）：12-17.

[8]孫士軍，潘文卯.貴州八客金礦富金包成因 [J].黃金地質(zhì)，2002（2）：21-25.

[9]陳衍景，倪培，范宏瑞，等.不同類型熱液金礦系統(tǒng)的流體包裹體特征[J].巖石學(xué)報(bào)，2007（9）：2086-2108.

[10]盧煥章，郭迪江.流體包裹體研究的進(jìn)展和方向[J].地質(zhì)論評(píng)，2000（4）：386-391.

[11]曹俊臣，吳大清，施繼錫，等.貴州晴隆銻礦石膏晶洞的成因及其晶體的結(jié)晶特征[J].地球化學(xué)，1981（4）：374-380.

[12]Marray R C. Hydrocarbon fluid inclusions in quartz[J].AAPG Bull，1957（41）：950-952

[13]Blumstein D，Elmore R.D.Multiple fluid migration events along the Moine Thrust Zone[J].Scotland Journal of the Geological Society，2005（162）：1031-1045.

〔編輯：王霞〕