講課8-流體地質(zhì)學(xué)-第七章

1、群體包裹體成分分析群體包裹體成分分析單個(gè)包裹體成分分析單個(gè)包裹體成分分析巖漿巖漿包裹體成分分析包裹體成分分析第七章第七章 其他分析方法其他分析方法Chapter 7 Other analytical approaches 一、流體包裹體成分分析已經(jīng)和正在發(fā)展的各種流體包裹體分析方法主要是進(jìn)一步限定和確定包裹體的成分限定和確定包裹體的成分。已有多種方法和儀器設(shè)備用于流體包裹體的成分分析（Samson等，2003）。流體包裹體中成分分析方法和結(jié)果的應(yīng)用，正在成為獲得流體相中各種地球化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)源。但其數(shù)據(jù)的地質(zhì)含義是建立在前述的流體包裹數(shù)據(jù)的地質(zhì)含義是建立在前述的流體包裹體巖相學(xué)和相變研

2、究的基礎(chǔ)體巖相學(xué)和相變研究的基礎(chǔ)之上的。1. 從包裹體中獲取流體的途徑壓碎或爆裂-萃取法 將含流體包裹體的樣品經(jīng)過(guò)選礦、清洗等前期處理后，通過(guò)機(jī)械壓碎法、研磨法或熱爆法等方法打開樣品中的流體包裹體，提取包裹體成分進(jìn)行分析。群體包裹體分析！優(yōu)點(diǎn)： 1）獲取樣品相對(duì)較多，可在同一分析流程中進(jìn)行多元素分析； 2）流體中元素濃度可達(dá)到大多數(shù)分析儀器的檢出限。缺點(diǎn)：樣品分析結(jié)果的代表性較差。流體包裹體成分成分分析獲取流體？1. 從包裹體中獲取流體的途徑流體直接提取法直接提取單個(gè)流體包裹體的成分進(jìn)行分析。單個(gè)包裹體分析！優(yōu)點(diǎn)：可以很好的對(duì)樣品進(jìn)行控制，結(jié)合顯微鏡下觀察，可以準(zhǔn)確的分析想要分析的包裹體，其所

3、代表的地質(zhì)信息是確定的。缺點(diǎn)：?jiǎn)蝹€(gè)包裹體的大小有限，導(dǎo)致每次所能檢測(cè)的元素有限。群體包裹體成分分析群體包裹體成分分析單個(gè)包裹體成分分析單個(gè)包裹體成分分析巖漿巖漿包裹體成分分析包裹體成分分析 流體包裹體成分分析方法 群體包裹體成分分析 指將一定量的含包裹體的主礦物通過(guò)壓碎-浸出或爆裂-浸出的方法，將包裹體中的各種物質(zhì)（包括包裹體水量、液相成分和氣相成分）提取并進(jìn)行各種分析的方法。1.樣品制備a)a)選礦選礦：常用石英、螢石、綠柱石、磷灰石、磁鐵礦、石榴子石、方鉛礦、閃鋅礦和重晶石等礦物。根據(jù)流體包裹體的大小和各個(gè)實(shí)驗(yàn)室所用方法的要求，將樣品破碎到一定的粒度，選取純的單礦物。b)b)清洗清洗：在稀

4、鹽酸或稀硝酸中浸泡處理后，用去離子水分別清洗，再在超聲波清洗器中震動(dòng)清洗、再清洗至中性，最后在低于100的烘箱中烘干得到待測(cè)的樣品。c)c)包裹體包裹體打開打開：機(jī)械壓碎法、研磨法和熱爆法。d)d)包裹體成分分析包裹體成分分析：揮發(fā)分導(dǎo)入氣相色譜儀分析；液相成分采用超聲波水提取離心分離法提取后分析。選純的礦物樣品（最佳粒級(jí)為0.25-0.5mm）在稀鹽酸或稀硝酸中浸泡處理，然后在玻璃砂漏斗中沖洗至中性，最后在超聲波清洗器中用去離子水清洗、過(guò)濾，烘干、備用熱爆法打開包裹體（根據(jù)熱爆高峰溫度確定打開包裹體的溫度）氣體（包括水）ICP-MS法測(cè)定包裹體中稀土和重金屬元素殘?jiān)右欢康娜ルx子水在超聲波

5、清洗器中處理10min，用高速離心機(jī)分離10min，吸取清夜用離子色譜儀分析陰離子中的 F-、Cl-、SO42-、NO3-。另取樣用 PH 電位法分析 HCO3- 和 CO3-用原子吸收光譜法測(cè)定 Na+、K+、Ca2+、Mg2+ 等主要陽(yáng)離子2. 群體包裹體成分分析流程 群體包裹體成分分析3.3.分析儀器和方法分析儀器和方法a.a.四極四極質(zhì)譜法質(zhì)譜法 通過(guò)壓碎或熱爆法提取包裹體流體，再用四極質(zhì)譜儀（四極質(zhì)譜儀（QMSQMS）分析其中的氣體成分氣體成分。 原理原理：QMS由四根筆直的、與軸線平行并等距離的懸置著的、施加幅度相同的直流電流和射頻電壓的極棒作為質(zhì)量分析器。 不同質(zhì)荷比的離子在這四

6、根平行的極棒產(chǎn)生的交變電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，根據(jù)其運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量分離，并經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)器監(jiān)測(cè)，得到質(zhì)譜圖。 QMS QMS可以測(cè)定可以測(cè)定：流體包裹體的氣相成分（H2O、CO2 、CH4、C2H6、N2、O2、H2S、He、Ar）及包裹體水含量；不同成礦階段的流體包裹體樣品的氣相成分；氣體樣品的成分及水樣品中雜氣。 群體包裹體成分分析3.3.分析儀器和方法分析儀器和方法氣體（包括水）測(cè)定包裹體中稀土和重金屬元素陰離子中的 F-、Cl-、SO42-、NO3-測(cè)定 Na+、K+、Ca2+、Mg2+ 等主要陽(yáng)離子四極質(zhì)譜儀四極質(zhì)譜儀電感電感耦合等離子耦合等離子（ICPICP）質(zhì)譜儀）質(zhì)譜儀離子色譜法離子色譜法原

7、子吸收光譜法原子吸收光譜法 群體包裹體成分分析樣品制備鏡下觀察，選擇要分析的流體包裹體成分分析兩面拋光的光薄片，與兩面拋光的光薄片，與均一法測(cè)溫的樣品相同均一法測(cè)溫的樣品相同。樣品清洗干凈！樣品清洗干凈！確定包裹體位置！確定包裹體位置！包裹體應(yīng)位于薄片表面或近于包裹體應(yīng)位于薄片表面或近于樣品的表面。樣品的表面。邊磨邊觀察！邊磨邊觀察！單單個(gè)個(gè)包包裹裹成成分分體體分分析析非破壞性分析非破壞性分析破壞性分析破壞性分析激光顯微拉曼光譜激光顯微拉曼光譜傅里葉變換紅外顯微光譜傅里葉變換紅外顯微光譜同步輻射同步輻射X X射線熒光射線熒光（SXRFSXRF）核微探針（PIXE和PIGE）激光剝蝕（消融）電感

8、耦合激光剝蝕（消融）電感耦合等離子體質(zhì)譜儀等離子體質(zhì)譜儀掃描電鏡掃描電鏡二次離子質(zhì)譜二次離子質(zhì)譜將雙拋光薄片放在顯微鏡下找到需要分析的包裹體，利用激光束和相應(yīng)的接受設(shè)備，就可得到結(jié)果。掃描電鏡（掃描電鏡（SEMSEM）將樣品破碎選擇斷面放在支架或沾膠片上或?qū)悠窉伖馄糜趻呙桦婄R下，尋找暴露在表面的包裹體空腔，通過(guò)放大樣品至數(shù)千倍，觀察包裹體體內(nèi)的子礦物及氣泡中的子礦物，用波譜方法鑒定礦物。電子探針電子探針利用打開的包裹體定量分析子礦物的化學(xué)組成；利用磨片技術(shù)，將熔體包裹體置于表面，定量確定熔體相的主要化學(xué)成分，進(jìn)行特點(diǎn)成分的線和面掃描等。離子探針（離子探針（SIMSSIMS）雙拋光薄片即可測(cè)

9、定，可分析熔融包裹體中的F, H及金屬元素含量，但需要與樣品成分相近的特征標(biāo)樣。質(zhì)子質(zhì)子探針（探針（PIXEPIXE）利用質(zhì)子束作為光源去轟擊樣品，產(chǎn)生特征的X射線發(fā)射，能夠進(jìn)行深度測(cè)定，可測(cè)定重元素含量，檢出限較高（40ppm）。LA-ICP-MSLA-ICP-MS這是目前最好的流體包裹體成分的定量分析方法。具有高分辨率（最小達(dá)2）、高靈敏度（檢測(cè)限可達(dá)1ppm）、中-高準(zhǔn)確度（5-30%）和快速的同步多元素分析能力。但像F, CO2和SO4則仍不能分析。掃描電鏡中石英碎片表面的凹坑為已打開的流體包裹體遺跡和流體物質(zhì)的噴濺物掃描電鏡中石英碎片表面的凹坑為已打開的流體包裹體遺跡和流體物質(zhì)的噴濺

10、物a 立方體石鹽b板狀富鉀云母cFeCl柱狀晶體dc圖的放大，顯示為六方或三方晶體eFe-Mn 碳酸鹽f細(xì)長(zhǎng)形板條狀為 CaCl，柱狀體為FeCl，大個(gè)晶體為石鹽，三角形者為Cu-Fe硫化物掃描電鏡下溶液包裹體中掃描電鏡下溶液包裹體中的子礦物（的子礦物（SEM SEM 圖像圖像）原理原理Nd: YAG 激光激光顯微鏡剝蝕池氬氣氬氣氬氣氬氣四極桿質(zhì)譜四極桿質(zhì)譜離子鏡樣品樣品等離子體等離子體閥優(yōu)點(diǎn)：高靈敏度、高精密度、低檢出限、多元素同時(shí)檢測(cè)、可提供同位素比值信息大多數(shù)流體包裹體的直徑小于50m，且以不同的幾何形狀存在于主礦物中，如何如何直接、完整地獲取流體包裹體的流體及組成信息并有效地排除基排除

11、基質(zhì)的干擾質(zhì)的干擾，是單個(gè)流體包裹體成分分析的關(guān)鍵！采用產(chǎn)生小粒子的短波長(zhǎng)（193nm）激光器并且運(yùn)用He氣或He-Ar氣的混合氣體作為載氣，減少氣溶膠在剝蝕坑附近的凝聚，減少剝蝕坑附近的質(zhì)量分餾效應(yīng)。先以較小剝蝕孔徑、較低的激光功率剝蝕掉包裹體上層的寄主礦物；增大剝蝕孔徑打開包裹體(孔徑常常為實(shí)際包體直徑的一半) , 此時(shí)氣相及少量液相進(jìn)入載流系統(tǒng)，大量的液相及鹽類礦物晶體仍保留在包體中；以更大的激光功率及更大的剝蝕孔徑(孔徑應(yīng)與實(shí)際包體尺寸相匹配) 剝蝕整個(gè)包裹體，令所有相態(tài)的組分形成氣溶膠進(jìn)入ICP。 10m20m40mAndreas Audtat, et al., 1998.Forma

12、tion of a Magmatic-Hydrothermal Ore Deposit: Insights with LA-ICP-MS Analysis of Fluid Inclusions.Science, 279: 2091-2094.利用利用LA-ICP-MS對(duì)澳大利亞對(duì)澳大利亞Yankee Lode 錫礦床中的流體包裹體進(jìn)錫礦床中的流體包裹體進(jìn)行了微區(qū)原位微量元素定量分析行了微區(qū)原位微量元素定量分析.Andreas Audtat, et al., 1998. 錫礦脈的石英晶體內(nèi)可見多個(gè)世代的錫礦脈的石英晶體內(nèi)可見多個(gè)世代的流體包裹體，根據(jù)流體包裹體組合的流體包裹體，根據(jù)流體包裹體組

13、合的切割關(guān)系區(qū)分出切割關(guān)系區(qū)分出29個(gè)流體捕獲階段，個(gè)流體捕獲階段，它們代表了成礦流體從早期到晚期的它們代表了成礦流體從早期到晚期的整個(gè)演化過(guò)程。整個(gè)演化過(guò)程。對(duì)這些流體包裹體進(jìn)行顯微測(cè)溫及壓力計(jì)算，并利用對(duì)這些流體包裹體進(jìn)行顯微測(cè)溫及壓力計(jì)算，并利用LA-ICP-MSLA-ICP-MS獲得不同階段流體包裹體的元素獲得不同階段流體包裹體的元素組成。組成。元素分析結(jié)果顯示在成礦流體演化早期，流體中各元素濃度高且不受溫度元素分析結(jié)果顯示在成礦流體演化早期，流體中各元素濃度高且不受溫度和壓力的影響，而在流體演化的晚期，元素濃度（尤其是成礦元素和壓力的影響，而在流體演化的晚期，元素濃度（尤其是成礦元素SnSn、CuCu）經(jīng)歷了一