流体包裹体研究概述

曾强浩，李文霞，王格格，李景溢，朱亚楠

（长江大学资源与环境学院，湖北 武汉 430100）

1 什么是流体包裹体

矿物在生长过程中，存在各种缺陷，这些缺陷会被周围的物质充填；另一方面，矿物在生长过程中，由于外力的影响，导致已结晶部分产生裂隙，周围的物质会进入裂隙，矿物继续生长，将这些物质封存在矿物中。

矿物中的流体包裹体，专指在被矿物捕获时呈流体相（气相、液相）而不是固相的这些物质。具体的，流体包裹体是指在矿物结晶生长的过程中，成岩成矿的流体（含有气、液的流体，或是硅酸盐的熔融体）被圈闭在矿物的晶格缺陷中或穴窝中的，至今尚在该矿物中封存、并和主矿物之间存在相界限的那部分物质。

2 流体包裹体的分类

流体包裹体的分类方案较多，可以根据其物理状态、成因、形成世代的不同等进行分类。

2.1 按物理状态分类

根据流体包裹体在室温下的相态不同，细分类型为：气液两相包裹体、纯液相包裹体、纯气相包裹体、含子矿物的包裹体、含液态二氧化碳的包裹体和油气包裹体。

一般情况下，矿物捕获了均一的流体后，矿物圈闭流体的空间（即晶体缺陷的空间）大小不变，随着温的降低，流体收缩。若捕获的为液相，则液相体积变小，出现气相；若捕获时为所相，气相体积变小，相应凝聚出液相。这就是室温条件下，在显微镜下观察到的气液两相包裹体，是最常见的包裹体。

纯液相包裹体通常形成于较低的温度条件，从均匀液相中捕获的包裹体由于缺乏成核条件，形成温度和室温的温差不足以收缩出另外一相，因此在室温下仍然为单一液相。

矿物捕获了非凝聚性气体（在室温条件下加压不能液化的气体，如H2、O2、N2等），则室温条件不可能出现液相，包裹体中只有气相，即为纯气相包裹体。

如果主矿物捕获的液相浓度较高，温度降低时，达到过饱和而析出晶体，该晶体称子矿物（子晶）。在室温条件下，包裹体中除了气、液两相外，还有固相，这就是含子矿物的流体包裹体。流体包裹体中最常见到的子矿物是石盐和钾盐。

原始均一的流体中较富含二氧化碳，捕获这种流体，在室温下一般便可见到含液态二氧化碳的包裹体。

除了气、液相之外，流体包裹体中还可以见到碳氢化合物。碳氢化合物可以是甲烷、高碳氢化合物、液体石油或固体沥青，这样的包裹体称为油气包裹体。

2.2 按成因分类

根据流体包裹体的形成原因，可以将流体包裹体分为：原生、次生和假次生包裹体。

原生包裹体（P型），指矿物生长过程捕获了流体形成的包裹体，原生包裹体与主矿物同时形成，分布于主矿物的晶格缺陷中，捕获的物质是成岩成矿的介质。

次生包裹体（S型），指矿物形成后，沿着矿物裂隙、解理或孔隙，后期的热液溶解矿物使其重结晶，这时捕获了流体形成的包裹体。捕获的物质是后期的热液。

假次生包裹体（PS型），指主矿物形成过程中，地质构造活动等原因使先形成的主矿物某部分产生微裂隙，流体充填其中，裂隙愈合时封存了流体形成的包裹体，并为主矿物继续生长所封闭。捕获的物质是成岩成矿的介质。

3 流体包裹体的应用

自从英国科学家Sorby于1858年发表了关于流体包裹体研究的论文以来，流体包裹体研究的技术和方法不断得到发展和完善[2]。

流体包裹体保存了矿物形成时地质环境的多种地球化学信息，因而流体包裹体的研究，是探索、了解地质过程，比如流体迁移过程、运移通道、流体的演化、成岩成矿机制等的有效手段。流体包裹体研究已经成功应用于矿床学、岩石学、构造地质学、天体地质、壳－幔演化、环境地质、宝石学、石油勘探等诸多领域[3]。

3.1 流体包裹体研究在矿床学中的应用

成矿作用过程离不开流体的作用。了解各个成矿阶段中流体的化学成分及其物理化学条件，对研究成矿机制十分重要。目前，流体包裹体是矿床学研究的重要手段之一[4]。

通过对流体包裹体的研究，获得成矿流体的温、压条件和组成，如盐度、金属离子的含量、气体的逸度、流体的来源等信息，可以揭示在成矿过程中流体的地球化学行为和起到的相关作用，解释成矿过程及条件，进而推断出成矿机制。

3.2 流体包裹体在油气研究中的应用

油气包裹体的研究，不但为油气的勘探评价提供了基础数据，还可以为油气普查及勘探提供重要依据。

通过油气包裹体研究获得的相关信息，可以重建油气成藏史，探讨油气运移、聚集等成藏信息，了解成熟度等方面的规律。油气包裹体的具体应用可以概括为以下几个方面[5]：

（1）根据油气包裹体在显微镜下的特征，来确定油气演化的程度，进而识别油气的形成阶段；

（2）根据油气包裹体测试获得的温度、盐度，以及定年等数据，划定油气运移充注期次，进而判定油气藏形成的时间；

（3）根据油气包裹体的化学成分数据，确定油气的成熟度和油气来源，以及运移的路径，揭示油气的充注历史；

（4）通过流体包裹体地层学的研究，判别油气的运移及聚集区域。

（5）通过研究油包裹体丰度的变化，来恢复古油藏的位置和油水的相界面，同时查明圈闭油气藏的盖层是否发生泄漏。

3.3 流体包裹体在其他方面的应用

熔融包裹体是在岩石学中应用较多的一种流体包裹体。熔融包裹体是矿物在结晶过程中捕获了相对均匀、高温、高压的岩浆而形成的包裹体。

熔融包裹体不但是岩浆成岩作用过程中的流体，也是岩浆演化过程中的流体。研究熔融包裹体，一方面可以确定岩浆成岩的温度及其冷却的速率，得到岩浆结晶分异及不混溶的相关信息，另一方面还可以确定岩浆的成分[6]。

除此之外，通过研究幔源捕掳体橄榄石和辉石的熔融包裹体，还可以揭示地幔的物质成分、地幔流体的性质，进而推断岩石圈的演化历史等相关信息[7]。

对超高压变质岩主矿物和副矿物的流体包裹体进行研究，可以推断超高压变质岩俯冲－折返的演化史[8]。

在地质构造方面，流体包裹体提供的相关信息，可用于推测隐伏断裂构造、识别区域应力场的方向；还可以识别构造演化的期次及其演化的顺序，推断变质岩区的构造。

值得一提的是，流体包裹体的研究除了应用于上述传统领域之外，还可以用于古气候的研究，这是通过对表生环境下蒸发岩（石盐）中的流体包裹体研究实现的[9]。

4 结语

目前，对流体包裹体的研究与以往相比，取得了很大的进展。但是，在理论研究和技术方法上仍然存在一些未解的难题。相信随着科学技术的不断进步，通过研究人员的不断努力，对流体包裹体的认识和研究定会向更深更广的领域发展。