浅述流体包裹体研究及应用

钟传欣

摘 要：通过流体包裹体研究，可恢复盆地埋藏史、热演化史、成岩史，确定其成岩和成藏作用时间与温度，推断油气生成、运移、聚集、构造运动及古热流历史，追踪盆地流体的组成、性质、成因、活动期次及推测流体的古温度、压力条件等。着重论述了流体包裹体在金矿、石油地质、盆地流体方面的应用，希望为今后开展相关地质研究和应用提供一定的帮助。

关键词：流体包裹体；金矿；石油地质；盆地流体

中图分类号：P618.41 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.007

随着各研究领域研究的不断深入和技术水平的不断提高，流体包裹体的应用更加广泛，例如通过矿物流体包裹体研究恢复盆地埋藏史，恢复盆地的热演化史、成岩史；在石油地质中，通过包裹体的研究，确定其成岩和成藏作用时间与温度，推断油气生成、运移、聚集、构造运动及古热流历史等；通过包裹体群δD、δ18O、δ13C同位素分析系统的建立，追踪盆地流体的组成、性质、成因、活动期次，并推测流体的古温度、压力条件等。

1 在金矿及其他矿床研究中的应用

成矿流体活动记录在热液矿物及其流体包裹体中，从而使得流体包裹体成为研究流体成矿作用、矿床类型、成因、温度计压力的“指示剂”。根据前人的研究可知，造山型金矿的流体包裹体主要具有三种类型，分别是富CO2包裹体、含CO2水溶液包裹体和水溶液包裹体。陈衍景等对这三种包裹体进行研究分析，认为造山型金矿体系的成矿流体为低盐度的碳质流体，其盐度通常低于10wt%NaCl.eq。资料显示，在其成矿过程中，从早期到晚期，流体包裹体的捕获温度和压力降低，由超静岩压力体系变为静水压力体系，但其成矿流体的温度却低于500 ℃，成分流体由成矿初期的富CO2演变为水溶液，其气液比在其中间阶段发生突降，这说明期间发生了逸失，通过注入与混合其浅缘低温热液，成矿流体从原来的变质热液演变为大气降水热液。浆控高温热液成矿系统中的流体包裹体的组成极其复杂，主要有CO2—H2O型包裹体、水溶液包裹体及含多种子矿物和盐类子矿物的包裹体，通过对前人的测试数据进行分析可知，其成矿流体具有高温、高盐度、高氧化、富CO2等特征，然而，随着成矿作用的不断深入，其成矿物质和环境条件的不断变化，致使流体体系的温度、盐度、CO2含量等会不断降低，最后呈现出大气降水热液的性质。浅成低温热液成矿系统的流体包裹体组合则极其简单，其中的水溶液包裹体的均一温度显示，其在相似的温度条件下异相均一现象常见，说明其流体的沸腾现象普遍。对于微细粒侵染型金矿的流体包裹体，卢焕章等对其进行了归类，主要有水溶液包裹体、石油包裹体、富CO2包裹体等，通过对其中的包裹体进行分析得出，其包裹体的均一温度一般低于300 ℃，从而估算出包裹体捕获时的压力小于60 MPa，且其主体来自大气降水或活化的封存于地层中的沉积建造水，而其中CO2含量低于10%，所以其属于改造型热液成矿体系。前人在对黔西南此类微细粒侵染型金矿的流体包裹体进行研究分析得出，其原生包裹体主要以液体和气液包裹体为主，气体包裹体少见。其包裹体均一温度和爆裂温度测试结果表明，矿床形成温度集中于中低温条件，其包裹体成分测试结果与张景荣等关于扬子板块东南缘此类矿床成矿热液来源相似（即地层建造水的盆地卤水成矿热液），所以其认为成矿热液可能属于地层建造水型成矿热液。

余大龙等在对黔东南石英脉型金矿流体包裹体的研究表明，各类石英脉中的包裹体特征大体相同，块状脉体包裹体大，节理充填脉中的包裹体小，条带状和角砾状脉体其相差较大等。成矿流体中主体成分是H2O，占据包裹体的主体，含金矿物中出现了大量的液态CO2包裹体。通过对包裹体进行均一温度的测定，其成矿温度主要在150～250 ℃之间，从而得出其矿床属于中温热液脉型金矿床的结论。

曹俊臣等在对黔西南晴隆锑矿石膏晶洞成因研究过程中对其石膏包裹体作了详细的研究，研究表明，石膏包裹体的化学成分与洞穴水化学成分基本相似，这说明两者在成因上必有密切关系。石膏包裹体的气体成分主要为H2O，而未见CO2、CH4、H2S等，因此，其石膏应属于表生作用产物；包裹体中阳离子以Ca2+为主，少K+、Na+，阴离子以SO42-为主，而少F-、Cl-，说明成矿母液为富SO42-的硫酸盐溶液，处于较强的氧化环境中，所以石膏应属于氧化带的产物。

将流体包裹体的对比地球化学研究用于区别含矿与非含矿热液体系，Holland等指出，含金矿床中δ18O值在3‰～20‰之间，而非含矿体系中δ18O值在3‰～11‰. 这说明在含矿体系中，相对来说要富O，其流体相对活动性较非含矿流体强，更能有效地提取金等成矿物质。Sherlock等对含矿金和非含金的石英脉中的CO2—H2O包裹体进行了测试，得出含金脉体中盐度较高，而非含金的脉体盐度变化较大；在非含金矿脉中，富CO2流体的初融温度在-57.4～-56.4 ℃之间，且只含有CO2，而缺少H2S；在含矿脉中，富CO2流体的初融温度在-56～-52.5 ℃之间，流体中气相除了含有CO2外，还有H2S。这说明了非含金矿脉中CO2流体包裹体中缺少H2S，其当初为氧化状态，也正是因为这种氧化环境，不利于金以还原状态的络合物形式迁移。

2 在石油地质中的应用

近年来，流体包裹体的研究正在快速发展，前人的研究表明，无论是在生油岩中烃类的原生运移阶段，还是油气在储集层中聚集的次生运移阶段，沉积物只要发生结晶或重结晶作用，就能在晶体中形成相应的包裹体。原生运移阶段形成的有机包裹体，其物质基础是沉积有机质转化成的各类烃类物质，它为岩石中烃类的原生运移提供了证据。次生运移阶段形成的有机包裹体，是油气次生运移时形成的，它是油气次生运移聚集和演化的直接标志。但其应用也受到很多条件的限制，例如流体包裹体是在均一体系中形成的，形成后其保持封闭状态处于等溶体系中。

在石油地质中，流体包裹体的均一温度常被用来推断成岩和成藏时间，在结合相应成分测试的基础上，其可以为油藏流体成分的变化提供佐证。Nedkvitne 等通过对油田储层进行研究得出，成岩作用自生矿物的形成先后顺序为：先为方解石，

次为钾长石，最后为石英和钠长石。前人通过包裹体研究对自生钾长石、石英和钠长石的均一温度进行了测定，钾长石的均一温度在30～50 ℃之间，石英和钠长石的均一温度在110～143 ℃之间，其以现代油藏温度相一致。结合相关的相关数据（沉积埋藏史和地温梯度）推测钾长石的成岩作用发生于45～75 Ma，石英和钠长石的成岩作用开始于10 Ma。卢焕章等在研究贵州万山一带沉积盆地中的岩石中流体包裹体时得出，石油包裹体中大部分是含CH4的包裹体，未见含天然原油，则表明原油可能已经变为天然气。此外，在地温梯度未知的情况下，根据流体包裹体的均一温度与一定盐度等容线的关系，得出流体包裹体的捕获压力，结合沉积埋藏史，可以得出其成岩作用时间。

而不同时代成岩作用形成的矿物及岩石中不同时期形成的微脉中产生的流体包裹体记录了随着时间变化而发生的温压条件和成分等的变化，因此，应用不同时代和不同期次的流体包裹体可以确定油气中排烃的相应期次，油气产生、运移、聚集过程及其构造运动过程等。覃建雄通过对鄂尔多斯盆地奥陶系方解石脉、石膏脉及白云石脉的流体包裹体及其在脉体中的空间分布进行研究，得出其油气运移的通道。而在石油地质中，古地温梯度同样可以根据包裹体均一温度、成岩矿物形成时间和沉积埋藏时间推断出来，在此基础上甚至可以推断盆地古热流状态。

3 流体包裹体与盆地流体

流体包裹体在研究碳酸盐岩成岩作用、恢复盆地热演化历史中同样具有重要意义。矿物包裹体是盆地流体的原始样品，其记录了地质历史中盆地流体的很多信息。有效测定各期盆地流体包裹体的均一温度，可以很直接地了解到盆地流体的相关活动。系统地测定盆地流体包裹体的初融温度计冰点温度，能大致判断出流体的矿化类型和矿化程度等。然而，在盆地沉积物的成岩演化和盆地沉降、抬升、再沉降过程中，均有可能形成流体包裹体，因此，应用盆地流体包裹体研究，可以对其成岩过程及沉降、抬升过程作出相应的评价。碧娴等通过对泌阳拗陷下第三系流体包裹体进行研究得出，其第三期脉体的均一温度比第二期低，说明第三期流体包裹体形成时，沉积盆地受到了抬升作用的影响。通过对盆地流体包裹体的均一温度进行测定，可以推测出盆地地温和热演化历史。而通过包裹体的δD、δ18O、δ13C同位素分析，可以追踪流体的组成、性质、成因、活动期次，并推测流体的古温度、压力条件等。Lacroix等根据流体包裹体的显微测温数据确定了SV1剪切脉和EV2延伸脉沉积有关的两条等容线。其限定与变形（SV1脉变形）第一阶段有关的压力小于570 b，使用温度约为210 ℃来计算同源方解石和石英矿物的氧同位素组成，与这些P—T条件一致的静压地温梯度为34 ℃/km，并根据流体包裹体等容线确定了Monte Perdido逆冲活化埋深条件为7 km。Blumstein等通过对Moine 冲断带中的原生流体包裹体进行研究，得出了其自生赤铁矿的磁化与流体迁移有关。总之，流体包裹体封存了地质历史中盆地流体的很多信息，通过对其包裹体的相应研究，可以对盆地成岩演化，地热演化，盆地沉降、抬升、再沉降过程以及盆地流体性质、成因、活动期次等作出很好的评价。

4 结束语

对流体包裹体的研究不仅可以用来追溯成矿流体系统的演化、追踪流体的来源，还可以用来确定含矿流体系统的运移通道。而流体包裹体中的气体成分，例如CO2、H2S等，则用来评价成矿物质的沉积效果和不同矿物质之间沉积的先后顺序。石油地质中流体包裹体主要用于确定其成岩和成藏作用的时间、温度，估算古地温梯度及其成熟度，推断油气产生、运移、聚集过程，推测其构造运动过程和古热流史等。其原生运移阶段形成的有机包裹体为岩石中烃类的原生运移提供了证据，次生运移阶段形成的有机包裹体是油气次生运移时形成的，它是油气次生运移聚集及演化的直接标志。在盆地沉积物的成岩演化和盆地沉降、抬升、再沉降过程中，均有可能形成流体包裹体，因此，应用盆地流体包裹体研究，可以对其成岩过程及沉降、抬升过程作出相应的评价。而对其均一温度进行测定，可以推测出盆地地温和热演化历史。通过盆地流体包裹体的δD、δ18O、δ13C同位素分析，可以追踪流体的组成、性质、成因、活动期次，并推测流体的古温度、压力条件等。但在个别研究领域中，流体包裹体的应用均受到很多条件的限制，例如流体包裹体是在均一体系中形成，形成后保持其封闭状态并处于等溶体系中。但往往不可能达到上述理想条件，在包裹体形成后，当宿主矿物受到较高的温度和压力影响时， 包裹体的均一温度可能会再平衡。此外，包裹体均一温度的再平衡还与包裹体的大小和形态有关，其越大，越易发生再平衡，形态越不规则，越易发生再平衡。因此，在应用流体包裹体时，应对其进行相应的校正。

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〔编辑：王霞〕