包裹体

包裹体系及其研究现状

包裹体系指晶体生长过程中界面所捕获的夹杂物，它可能是晶体原料中某一过量组分形成的固体颗粒，也可能是晶体生长中坩埚材料带入的金属微粒或者其它杂质的微粒。 包裹体是一种体缺陷，一方面包裹体本身将严重影响晶体质量，如造成光散射，或者吸收强光引起发热、熔化、气化，产生应力集中而使晶体碎裂； 另一方面，由于包裹体的热膨胀系数一般说来与晶体不同，在晶体生长的冷却过程中产生体内压印，将导致大量位错的形成。

关于体内压印形成位错的机制可以用经典弹性力学来处理。 在冷却过程中晶体与包裹体之间由于存在热膨胀系数的差异而产生体积失配，这种失配量随着温度的降低而增加。 Mott和Nabarro在1940年首先提出尺寸效应模型，并且计算了晶体与包裹体之间因体积失配所产生的弹性应力。 随着冷却过程中失配量的增加，弹性应力也相应增加。在这种弹性应力的作用下，晶体中将形成一串同轴棱柱位错环，这种位错组态的几何特征是一串位错环位于以Burgers矢量为母线的棱柱面上，而该棱柱面即位错环的滑移面。Jones和Mitchell在生长AgCl晶体时放入了玻璃小球模拟包裹体，发现了在小球邻近沿滑移方向产生了同轴棱柱位错环。

分类

按它与主矿物形成的时间关系，可分为原生、假次生和次生包裹体；按其含有物的物理状态，可分为岩浆包裹体和流体包裹体，后者又可按气液比分为气相包裹体（气液比>50%）和液相包裹体（气液比<50%）；按相态数分为单相、两相和多相包裹体；按成分分为高盐度、低盐度、含二氧化碳、硫化氢以及含有机质包裹体等。

研究方法

包裹体研究的基本方法，除光学显微镜观察外，温度的测定用均一法、爆裂法和淬火法；盐度的测定用冷冻法；气相成分的测定主要用激光拉曼探针、气相色谱和质谱；液相成分的测定主要用离子色谱、原子吸收光谱和激光拉曼探针；固相成分的测定主要用电子探针和扫描电镜；同位素组成的测定用质谱计和离子探针。

应用

通过矿物中的包裹体，除研究成岩成矿物质的相态和相变外，还可提供下列参数：温度，压力，成分，同位素（氢、氧、碳、硫、氩和锶），酸碱度（pH），氧化还原电位（Eh），气体分压（或逸度），盐度，密度、黏度以及火山岩形成的年龄。在上述参数中，只有温度（需经压力和成分校正）、成分、同位素和年龄是直接测定的，而其他则用包裹体测定的某些数据，按有关体系的相图或热力学公式进行估计或计算。

包裹体研究主要应用于成岩成矿理论研究、找矿勘探、古气候研究、宝石鉴定和核废物处置库场地的安全评价等方面。在成岩成矿理论研究方面主要著重于：划分矿床成因类型和成矿阶段，再造成矿过程的演化历史；查明热液来源、热液上升原因、运移方向、成矿物质的搬运形式和沉淀富集机理；判断溶液的物理状态，是冷液还是热液成矿，是气相还是液相，是否存在临界状态、溶液的不混溶性和沸腾现象；确定成矿溶液的温度、压力、成分、同位素、盐度、气体分压、pH、Eh和密度等。此外，包裹体研究还有利于解决下列问题：在火成岩和变质岩地区，有时可了解上升剥蚀区的温压变化，辨认侵入岩、次火山岩和火山岩以及隐爆和爆发火山岩；在沉积岩中起指纹印作用，有助于鉴别岩屑颗粒的来源。在找矿勘探方面主要应用于热液矿床和油气矿床的寻找。利用包裹体分散流、次生分散晕和原生分散晕，按不同比例尺可寻找热液矿化的远景区、远景地段和盲矿体。现今所用的方法有气晕、蒸发晕和热晕。包裹体研究有助于查明油气生成条件、油气层类型、演化程度、迁移时代以及提供油气区域评价和勘探等方面有关资料。洞穴中的包裹体可提供古气候和古温度资料。在宝石矿的勘探、宝石鉴定、确定宝石来源以及鉴别天然宝石与人工合成宝石方面包裹体均有重要意义。包裹体研究还能为确定核废物处置库场地岩盐中的流体成分、流体运移规律以及材料抗腐蚀等方面提供科学依据。