流体包裹体研究进展及其在矿床学中的应用
李晓东，张艳，韩润生，王磊，吴建标，成功
昆明理工大学，有色金属矿产地质调查中心西南地质调查所
作者简介：李晓东 ，硕士研究生，主要研究方向为流体地球化学与矿床学；
通讯作者：张艳 ，教授，博导，主要研究方向为实验地球化学与矿床学；
通讯作者：韩润生 ，教授，博导，主要从事矿床学与隐伏矿定位预测研究。
导读：
流体包裹体研究 不仅可以获得成矿作用过程物理化学条件 ， 还可以示踪成矿物质来源与组成 ， 为识别矿床类型、构建成矿模式提供直接证据 ， 研究成果 具有重要应用价值 ， 矿床学研究者 高度重视， 找矿一线工程师 也越来越欢迎。
近年来，各种 与之相关的测试技术与方法及理论成果日新月异 ， 及时总结其研究新进展和应用新成果， 对指导 矿床学研究和地质找矿 具有积极意义。
本文系统总结了 近年来流体包裹体各方面的 最新研究进展和发展趋势 ； 分析了流 体包裹体成分测试中 存在的主要问题 ； 介绍了 流体包裹体研究 在矿床学上的应用成果 ； 提出了流体包裹体 在矿床学研究中的 发展方向 。
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0 引言
1 流体包裹体岩相学
2 流体包裹体均一温度和盐度
2.1 流体包裹体均一温度
2.2 流体包裹体盐度
3 流体包裹体成分分析
3.1 流体包裹体成分分析的主要方法
3.2 单个流体包裹体的非破坏性分析
3.3 单个流体包裹体的破坏性分析
4 流体包裹体pH测试和计算
5 流体包裹体示踪流体P-V-T-x性质
6 金刚石压腔与石英毛细管及拉曼光谱仪联用
7 流体包裹体研究在矿床学上的应用
7.1 成矿流体来源、特征及演化
7.2 成矿物质来源、沉淀及成矿机制
7.3 矿床成因及类型与找矿勘查
8 展望
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0 引言
成矿作用(成矿物质来源、成矿物质迁移、成矿元素的沉淀)离不开地质流体， 可以说没有流体就没有矿床 。因此， 地质流体始终是研究的重点，而成矿流体则是地质流体研究的主要方面 ，它对于解决成矿物质来源、流体运移和沉淀机制等问题起着至关重要的作用。 通过研究矿物中流体包裹体的形态、成因、成分、物相、热力学性质的变化， 获取地质过程中成矿流体的温度、压力、化学组成、流体来源等物理化学参数， 从而查明成矿流体的性质，阐释成矿过程中流体的行为和作用 ，进而恢复地质环境，解释成矿过程及条件， 最终指导找矿勘查 。因此，热液型金属矿床的成矿模式就是成矿流体的来源、迁移及沉淀模式，流体包裹体研究很早就被应用到矿床学研究中，并且由于它能够提供直接的成矿流体的基本信息， 因而现已经成为矿床学研究中一个不可或缺的工具 。国内外学者在成矿流体与成矿机制研究方面取得了很多成果， 获取了成矿作用过程的关键性证据 ： 诸如成矿过程是流体的单一冷却，还是相分离，或者流体混合作用等问题 ， 为建立流体成矿模式提供最直接的证据 。
21世纪以来，随着测试设备和技术方法的不断进步和完善 ， 流体包裹体研究的技术和方法得到了快速发展和充分完善 ，并广泛应用于矿床学、岩石学、宝石学、油气地质、天体地质、构造地质、环境地质、古气候等诸多地质相关领域。 笔者等将从流体包裹体岩相学、均一温度与盐度、成分分析、pH测试与计算、 P - V - T - x 状态方程、热液金刚石压腔及其在矿床学上的应用 等7个方面对流体包裹体的研究与发展做全面的梳理。 希望 能展现流体包裹体各方面的 研究现状和主要分析技术 ， 提供成矿流体和成矿理论研究的方法和思路 ，最后展望了流体包裹体未来的发展方向。
1 流体包裹体岩相学
流体包裹体岩相学 是流体包裹体研究的基础和前提 。 其基本内容包括： 样品的采集与制备(包裹体片有对应的光薄片及手标本)，确定矿物生成顺序(宏观与微观相结合)，包裹体的鉴定(成分与相，原生与次生)，包裹体的观察(镜下观察生成后的变化情况)等。 在流体包裹体研究中，十分重视选择什么样的流体包裹体去进行显微测温和成分分析， 而原生流体包裹体往往是分析测试的首选对象 ，从而导致原生与次生流体包裹体的区分成了研究的难点。事实上 ，可通过下述方法区分二者： 矿物生成顺序反推法、矿物单个晶体或晶体生长带法、阴极发光法、流体包裹体分布法。
随着分析测试技术的不断发展， 扫描电子显微镜配合阴极发光(SEM-CL)技术 已成为流体包裹体岩相学观察中不可或缺的重要环节 ， SEM-CL对研究矿物生长过程中的原生及次生结构 具有无法替代的作用。以流体包裹体最主要的寄主矿物石英为例， 研究者通过阴极发光可以有效揭示同一石英样品中可能包含的多阶段生长结构 ，并据此判别包裹体在不同阶段石英中捕获的先后关系，实现对流体演化过程的精细刻画。 仅利用传统光学显微镜 往往是极难获取这些信息的。例如， Liu Zheng等(2021)根据阴极发光和穿切关系 ， 推断石英世代及其在含硫化物石英脉内沉淀的相对性 。在单个石英颗粒中，核部带为A世代不含金石英、中间带为B世代含少量硫化物石英、远端带及裂隙中为C世代富硫化物石英，其阴极发光依次呈白色、浅灰色及暗灰色。 只有在C世代石英中，含碳量较高的包裹体与富液相气液两相流体包裹体和硫化物共存 ，温度与盐度测量表明C世代石英记录的流体不混溶作用是金和硫化物初始沉淀的主要原因。 Pan Junyi等(2019)通过对华南某巨脉型钨矿床的黑钨矿及石英 进行阴极发光成像、红外显微测温等分析方法，在共存的黑钨矿和石英中 至少识别出4个连续的流体包裹体世代 ， 其中2个世代与黑钨矿沉淀有关 。显微测温结果反映了黑钨矿与石英共存沉淀过程中流体温度和盐度的变化，据此认为黑钨矿包裹体并不比石英包裹体显示出更高的均一温度或盐度。
2 流体包裹体均一温度和盐度
2.1 流体包裹体均一温度
通过对矿物中的包裹体进行均一温度和盐度的测试和估算， 可以确定原始流体捕获时的温度，判断原始流体捕获时的状态 ，包括捕获自均匀体系还是不混溶体系， 是否为饱和溶液等(卢焕章，2011b) 。目前常规的测温方法包括均一法和爆裂法， 其中均一法是包裹体测温的基本方法 。受矿物透明度及分析测试技术的限制，起初地质学界在研究金属矿床的流体包裹体时， 只能选择部分透明-半透明的伴生矿物的包裹体 进行测试来推测矿石形成的温压条件及成分组成， 但是这些透明矿物在成因上与矿石缺乏充分的、直接相关的证据 ，这对于运用流体包裹体研究矿石矿物形成的温压条件产生了很大的困难。
1984年，Campbell等(1984，1990)自行组装了第一台应用于地质学方面的红外光学显微镜 ，实现了对不透明-半透明矿物内部结构和流体包裹体的红外光学成像研究。 刘艳荣等(2019)通过对内蒙古二道河子铅锌银多金属矿床中不同成矿阶段的闪锌矿进行红外显微测温 ，发现闪锌矿的3个世代可以与脉石矿物石英中的流体包裹体所记录的3次流体活动相对应，推测它们形成于同一物理化学条件，捕获于同一成矿流体， 但闪锌矿流体包裹体能更直观而细致地勾勒出成矿流体的演化过程 。类似的， 周云等(2021)对湖南锡田钨锡多金属矿床黑钨矿及锡石进行了红外显微测温 ，发现黑钨矿中发育流体-熔体包裹体，均一温度最高可达760℃， 表明成矿流体具有高温、高盐度和富CO2等特征 。由此说明， 即使是共生的透明脉石矿物 可能也无法为矿床研究提供可靠依据 ， 更加体现了矿石矿物中流体包裹体研究 对矿床成因研究的重要性。因此， 研究成矿流体及成矿过程要以矿石矿物中流体包裹体反映的信息为准 。除此之外，红外光学显微镜还可应用于矿物晶体生长过程中包裹体的观察， Zou Jiaonan等(2021)通过红外显微镜对碲锌镉晶体中的条纹状花样进行了观察 ，探讨了晶体生长参数与条纹形成的相关性，结果表明包裹体条纹与周期性温度变化有关。
经过多年的技术发展及国内外众多学者的不断努力， 目前可用红外显微测温进行研究的矿物有 深色闪锌矿、黄铁矿、辉锑矿、黑钨矿、辉钼矿、钛铁矿、铬铁矿、赤铁矿、硫砷铜矿、深红银矿、车轮矿、锡石、黑锰矿、金红石及黝铜矿等。
2.2 流体包裹体盐度
盐水溶液是最常见的地质流体之一 ，包裹体中盐度[ω(NaCleq)]信息与均一温度一样， 是进行流体活动分析的主要依据 ，对相关地质作用过程至关重要。作为流体包裹体重要参数之一的 盐度 ，是指以盐水为主的 单个流体包裹体中相当于NaCl的单一溶质或多组分溶质的浓度之和 。目前， 最广泛的流体包裹体盐度分析技术是显微测温 。该技术应用的主要方法为冷冻法， 是一种常见的不破坏流体包裹体结构的研究方法 ，是研究包裹体盐度与流体体系(成分)的一种基本方法。 该方法的理论基础 是 稀溶液的冰点下降数值与溶质的种类及性质无关 ， 而取决于溶质的摩尔浓度 。其原理是 根据所捕获的流体包裹体在低温冷冻状态下相态的改变 ， 获得温度数据，并与已知的流体体系对比 ，进而得到盐度及成分。
3 流体包裹体成分分析
自然界中包裹体成分主要由液体和气体组成， 包括H2O、CO2、CH4、N2、H2S、H2、O2、Ar、HCl、C2H6、SO2、Cl2、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4、HCO3-、F-和各种水化金属离子及其混合物 。流体包裹体的成分分析 是研究成矿流体组成、矿化机理和恢复成矿环境的必要方式。通 过分析流体包裹体中的元素或同位素比值， 可研究古流体的形成、迁移及演化，有助于理解流体在成岩成矿期所发挥的作用。
3.1 流体包裹体成分分析的主要方法
近年来，测试技术仍在不断发展 ， 流体包裹体温度和盐度测试技术较为成熟 ， 目前提取包裹体成分的方法主要有两种 ， 一种是针对群体包裹体的压碎或爆裂-萃取法，另一种是单个流体包裹体成分信息的直接获取 ， 二者比较而言，单个流体包裹体成分信息具有明确的可识别性， 对多期次的流体演化研究具有不可替代的作用。 就目前的研究状况总体而言， 应该十分谨慎应用群体流体包裹体成分分析， 当不同世代的多相流体包体共生时， 应该用单相的同世代的流体包裹体。
3.2 单个流体包裹体的非破坏性分析
激光拉曼探针(LRM)是一种非破坏性测定物质分子成分的微观分析技术 。物理学家拉曼(Raman)在1928年首先发现并系统研究了拉曼光谱，但由于没有理想的光源，拉曼谱学的发展受到了极大的限制。 随着激光光源和信号处理技术的发展， 到20世纪70年代，激光拉曼探针作为一项非破坏性微区分析技术已经渗入到地学研究的各个领域， 尤其是在矿物岩石和流体包裹体研究领域得到了广泛的应用 。LRM分析技术可以快速、准确、无损地实现对单个流体包裹体(>1μm)的定性分析， 并可以对包裹体的部分流体成分进行相对定量的分析 。
澳大利亚学者Mernagh等(1989) 在总结前人经验的基础上， 提出了利用激光拉曼光谱确定单个流体包裹体盐度的方法 。实验采用拉曼光谱对不同浓度的盐水溶液进行实时原位观察， 发现不同浓度的盐水溶液的拉曼光谱图像存在一定的斜率偏差 ， 且二者具有良好的相关性， 可以根据拟合直线 ，结合NaCl和KCl水溶液盐度的拉曼参数计算经验公式来 得出包裹体的盐度 。因此， 用LRM技术测定盐水包裹体的盐度是一种行之有效的方法 。 刘显等(2020)通过对某黑钨矿的热液方解石进行显微测温及LRM分析， 发现这两种分析方法测定的流体包裹体盐度误差小于5%， 进一步证实了LAM分析技术在流体包裹体盐度测定方面的作用 。
拉曼探针目前存在的问题： ①拉曼图谱解析问题， 目前世界上尚无统一的、标准的、可供对比使用的拉曼谱图，尤其是流体标样； ②定量化研究问题， 拉曼光谱定量化研究主要由拉曼谱图的特征参数计算而来，因此，只能求出各相态中不同分子的相对含量。 ③荧光干扰问题 ，由于拉曼散射光极弱，而荧光的强度往往比拉曼散射光强度强得多，以致于一些比较弱的拉曼光谱被荧光所屏蔽。 ④由于分析时每台仪器有不同的参数，所以数据在不同的实验室之间不能直接比较 ，从而在应用上造成了较多的麻烦。
3.3 单个流体包裹体的破坏性分析
独立封存的单个流体包裹体 ，能够准确地反演被捕获时期的流体信息。 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)是单个流体包裹体成分微区分析的重要工具 ，具有原位、实时、高空间分辨率、高保真等优点。 该方法被用于流体包裹体的研究以来 ，已经在成矿元素来源及分配、成矿流体来源及特征、建立成矿模式等方面取得了广泛成果。 该方法主要应用于以下3方面 。
(1)为地质流体包裹体的成分分析建立方法并提供内标 。 孙小虹等(2013)通过对人工流体包裹体进行LA-ICP-MS测试分析， 初步建立了LA-ICP-MS分析盐类矿物单个流体包裹体化学组成的分析方法流程 以及包裹体中8种常见元素K、Ca、Mg、Sr、Rb、B、Li和Br的校准曲线， 并测定了罗布泊盐湖石盐和石膏的流体包裹体化学组成 。 Ni Wenshan等(2021)选用Ag109作为内标同位素 ，采用基体匹配的多外标结合内标校正策略， 建立了铅火法在LA-ICP-MS测定地球化学样品中超痕量Au、Pt和Pd的新方法 ，降低了LA-ICP-MS的分析误差和不稳定性。
(2)直接获得单个流体包裹体中元素组成及含量 ，如金属元素的含量指示成矿流体的演化，为探讨成矿机制及找矿提供重要的依据， Chen Peiwen等(2019)测定的华北克拉通北部大苏集斑岩钼矿多期岩脉中的流体包裹体成分显示 ，流体中Sr与Na、Ca，K与Pb、Ba含量呈正相关关系， 说明绢云母化过程对成矿流体组成有较大影响。 因此，流体包裹体反映的流体特征 也可判断矿化类型 。
(3)QMS阶梯式破碎技术与传统地球化学技术结合在成矿过程研究中的作用。 基于逐步粉碎过程中四极杆质谱仪(QMS)测量的气体化学 与拉曼光谱获得的同一样品中次生包裹体(SFIs)和原生包裹体(PFIs)的预期特性之间的良好一致性 ，认为以往的研究通过不同破碎阶段释放气体的40Ar/39Ar年龄与其他方法测定的最可能对应的地质事件相一致， 验证了不同热液矿物中气体释放的一般规律。 Xiao Ming等(2021)将缓阶破碎技术应用于湘南瑶岗仙钨矿床 ，PFIs代表了从花岗质岩浆中溶解出来的岩浆热液流体，但与之相比， 矿石矿物PFIs具有相对较高的He含量，指示来自非岩浆地壳流体的贡献 ，提出岩浆热液与变质沉积岩的流体-岩石相互作用对该矿床W-Sn沉淀具有重要的促进作用。
目前存在的问题： ①激光剥蚀宿主矿物表面时， 瞬时温度(高达10000℃)的急剧变化极易引起包裹体出现裂隙或爆裂导致流体泄露； ②由于背景污染小及透明易观察的优点 ，脉石矿物石英流体包裹体被大量研究； ③大多数原生流体包裹体体积小、物质含量少 ，容易导致低于检测限，分析信号弱，误差大等问题； ④单个包裹体存在于大多数矿物中 ，其个性差异较大，选取合适的包裹体是进行成分分析的基础。因此提高单个流体包裹体分析成功率、降低小体积流体包裹体元素检出限、测定矿石矿物流体包裹体成分等成为该分析技术亟待解决的问题。
4 流体包裹体pH测试和计算
金属元素在各种流体中的富集、运移、沉淀机制 历来是进行成矿流体研究的必要课题 。 pH值不仅能反映成矿流体的性质 ， 也是研究成矿流体及元素迁移沉淀的最佳方法 。水盐体系及含水的气液包裹体是研究成矿热液的重要标本，包裹体中古流体的pH值 对于进一步认识成矿机制有着重要意义甚至决定作用 。但是，由于自然界包裹体的微小尺度，如何准确、快速测定流体 包裹体中的pH值一直是包裹体研究领域中的难题 。
国内外众多专家学者 对各种地质条件下的水盐体系进行了pH值测定与计算机的模拟实验， 并建立了相关的数学模型 。 前人已经建立了包含pH计算的模型或给出计算公式的流体体系有： 超临界状态下盐水和二氧化碳的混合物、H2O、H2O-CO2、NaCl-H2O、CO2-H2O-NaCl及饱和CO2溶液等。 张月沙等(2015)对重要的流体包裹体系的pH值计算模型进行系统归纳 ，并给出相关体系精确的计算程序。
除此之外， 在流体pH的理论研究与相关高温高压实验方面 也有一些进展， 苏根利等(2009)认为高温高压下水流体的pH值是影响矿物-水流体相互作用平衡和动力学过程的一个重要参数 。 确定高温高压流体pH的方法 主要包括电位势测量、化学分析与热力学计算及电导率方法。 利用高温淬火水的化学分析和常温下pH的测量 ，通过求解络合反应质量平衡与所有组分质量平衡的联立方程，来计算指定温度压力下pH值和水溶液种类的分布， 是获得高温pH值的另一个重要而常用的方法， 但热力学数据中的数值误差和不确定性以及分析误差能够影响计算出的高温溶液的pH值的精度。类似的， 潘君屹等(2013)使用IH核磁共振光谱仪对不同pH人工合成包裹体进行测试 ，结果显示，经过校正后的位移量可作为测算流体包裹体中pH的参数， 且使用IH核磁共振测定包裹体中水溶液pH有很强的可行性。
5 流体包裹体示踪流体P-V-T-x性质
利用流体的状态方程 可以描述自然界中包裹体流体的压力、体积、温度和组成( P - V - T - x )之间的函数关系。 国内外学者 通过实验模拟及理论研究对不同流体体系的状态方程 进行了归纳总结 ， 提出了大量适用于各种地质条件下的流体状态方程 ，提供了宽广的温度压力范围和多样的流体体系， 从而在进行流体包裹体的热力学计算时，能更准确地确定流体所反映的地质信息 。
近年来， 国内外学者运用动态实验模拟及理论计算 对各种地质流体的状态方程 进行了大量研究 。 段振豪等先后进行了 超临界流体热力学函数的理论计算研究及其在地质流体中的应用、各种地质流体状态方程的归纳与总结、高温高压下H2O-CO2-NaCl体系石英溶解度模型研究及CH4、H2S、CO2等气体在水溶液中的溶解度模型研究等一系列工作， 取得了突破性的成果 。 在此之后，史兰兰(2012)模拟计算了 H2O、NaCl-H2O及CO2-H2O-NaCl体系包裹体的一些热力学性质， 解决了三元体系CO2-H2O-NaCl包裹体的盐度问题 ，并用Fortran95编制了H2O、H2O-NaCl和CO2-H2O-NaCl包裹体的一些热力学性质的在线计算程序； 任彩霞等(2015)采用动态模拟实验研究了 卤水NaCl-H2O体系不同盐度、pH对砂岩中铜元素的活化迁移作用， 这有助于分析研究含铜卤水的运移、富集及沉淀机制 ； 章佳(2020)建立了CO2-CH4-N2体系的亥姆霍兹(Helmholtz)自由能形式状态方程， 很好重现该体系的 P - V - T - x 和气-液相平衡(VLE)实验数据，有效温度和压力高达673K和100MPa； 类似的，郑景旭(2020)建立了一个新的Helmholtz自由能状态方程 ，不仅可以计算纯流体N2、O2和Ar的 P - V - T 和VLE性质， 还可以预测不同温压下N2-O2-Ar混合流体的 P - V - T - x 和VLE性质 ； Roman(2019)提出了一种非立方多参数热状态方程(EoS)， 能够准确地再现量子流体(N2、CO、CH4、CO2、CH3OH、H2O、H和He)的高压/高密度区压力等温线的幂律上升； Li Xinghui等(2020)对H2O-NaCl-CO2三元混合体系开展了热力学模拟和石英溶解度计算研究 ，系统正演了H2O-NaCl-CO2体系流体在300～500℃、0.001～3500MPa范围内不同 P - V - T - x 下的相行为、流体密度以及NaCl和CO2在各相流体中的含量， 构建了石英在该系统中的溶解度模型。
除了这些方面外，大部分学者对前人的模型和数据进行了评价或者误差分析 ，使以往的状态方程有了更准确的表达方式或应用条件，提高了状态方程在地质流体及地质过程研究中的准确度。 于丹丹(2014)对水的临界温度以下CO2-H2O混合物的9组未被评价的 P - V - T - x 实验数据进行精度和一致性的评价 ；王向辉(2016)计算和分析了各个状态方程在理论和实验临界温度及其邻近温度下的等温线上的体积偏差，为临界区的热力学计算选择适当的方程或改进状态方程对临界现象的表达提供有益的参考。 胡庆成等(2017)分析了CO2-H2O体系的 P - T - V - x 性质的研究进展， 认为CO2-H2O体系在高压( P >120MPa)、低温和高温( T >573.15K)、低压下的 P - V - T - x 实验数据缺乏，严重限制了其现有EoS的预测能力和进一步发展。
6 金刚石压腔与石英毛细管及拉曼光谱仪联用
地质流体的活动范围几乎涵盖了地球的各个圈层 ，对于一些涉及到极端高压环境的流体过程和产物，利用金刚石压腔还原形成时的温压条件是必不可少的研究手段； 而对于部分极难获取样品的深部地质过程 ， 也可以通过金刚石压腔在实验室内进行模拟和反演。 国内外学者利用热液金刚石压腔与石英毛细管及拉曼光谱仪联用技术在包裹体观测和水热实验模拟方面取得了一系列重要进展。
针对自然界岩浆热液系统及*土稀**矿床中存在异常富硫酸盐流体的现象 ， CuiHao等(2020)利用热液金刚石压腔 研究了Na2SO4-SiO2-H2O和Na2SO4-Nd2(SO4)3-SiO2-H2O体系的高温行为， 模拟发现石英的存在显著改变了硫酸钠的溶解性质， 并预测对于*土稀**而言硫酸根离子比氯离子更容易络合， 真实地质环境中*土稀**离子可以被富含硫酸盐的流体有效运输。 与此同时，在金属元素运移及流体分子结构方面， Foustoukos(2016，2019)通过一系列的热液金刚石压腔实验及拉曼光谱原位检测 ，研究了阴离子和阳离子对高温高压流体分子结构的影响，以及在高温高压条件下，水合程度与溶质的形态和浓度的关系。 随后又研究了Os和Ir在盐水和氧化性热液中的迁移率随流体pH的变化 。在矿物晶体生长方面及储层研究方面， Victoria等(2018)在480～700℃、220～960MPa的水热金刚石压腔中， 对典型花岗质成分的H2O饱和熔体以及富集锂的花岗质熔体的结晶动力学进行了实时实验研究， 证实了硅酸盐熔体在共存水相存在下形成的晶体迅速结晶。 实验结果突出了水作为介质对Si、Al、Na、K 等必需元素从硅酸盐熔体中向新形成的晶体输送的重要作用 ，为微晶伟晶岩的结晶提供了重要的见解。 Zhang Shanming等(2017)对四川盆地东北部深层碳酸盐岩储层 在高温和高压条件下的*平近**衡碳酸-流体相互作用进行原位拉曼分析， 揭示了孔隙的保存机制 ，这对于深部储层的进一步勘探具有指示作用。
7 流体包裹体研究在矿床学上的应用
流体包裹体作为成岩、成矿流体真实情况的记录者之一 ，对于揭示成矿流体的来源、特征、演化及成矿元素的来源与沉淀机制，以及判断矿化类型与矿床成因都有着重要作用。
7.1 成矿流体来源、特征及演化
成矿流体的来源是国内外学者在矿床学研究中最基本的问题之一。 包裹体成分中的部分微量元素能反演出流体的来源信息 ，因此通过对微量元素的含量进行分析测试可以很好地判断流体来源。 Fusswinkel等(2017)研究了印度Pampalo造山型金矿中多期石英包裹体中微量元素组成 ， 表明早期富集Au的变质流体来源于含金生油岩。 在单个矿床内，脉石矿物与矿石矿物可能指示成矿流体来自不同的源区， 如晴隆大厂锑矿床中形成辉锑矿和萤石的成矿流体就有着不同的来源 。除微量元素外，流体包裹体中的传统稳定同位素也能指示成矿流体的源区信息。 刘宝山等(2021)对争光金矿床流体包裹体中S同位素及He、Ar同位素组成进行测试表明 ， 成矿流体既有地壳流体组成，又有地幔流体的参与 ，且在上升过程中又有少量大气降水加入； 利用氯同位素在流体包裹体或矿物中的分馏机制也可以示踪热液成矿系统中的流体演化 ， Liu Xi等(2021)估算了矿物(磷灰石族矿物、白云母、金云母、透闪石、蛇纹石、白云母和金属卤化物)与成矿流体之间的氯同位素分馏， 以δ37Cl值制约热液流体的起源和演化。
而流体包裹体的显微测温则 可以分析成矿流体的变化规律 ，与稳定同位素测试相结合 分析成矿流体的演化系统。 Sun Qingfei等(2021)对多宝山矿田正光矿床的研究表明， 流体包裹体及同位素指示了两个不同的流体演化系统 ，既有初始岩浆源，又有后期大气降水的侵入。 胡换龙等(2021)探讨了焦家金矿成矿流体的时空演化特性 ，对不同期次、不同深度石英脉中的包裹体进行测温以及成矿流体特征垂向对比研究， 认为焦家金矿成矿流体与其它胶东金矿成矿流体特征的演化过程一致 ，且在纵深450m剖面上保持不变。
7.2 成矿物质来源、沉淀及成矿机制
成矿期内不同成矿阶段的流体包裹体中的元素组成、温度、压力等信息 ，能有效探讨成矿物质的来源和沉淀机制。 天宝山铅锌矿床的流体包裹体和C、H、O、S、Pb、Sr同位素研究表明 ， 成矿物质主要来自于盖层沉积岩和基底地层 。除此之外，流体包裹体中一些金属元素与非金属元素含量比值的变化也可以进行物质来源的判断， Liu Heqing等(2018)对北衙金矿中多期次的脉石矿物包裹体进行了元素含量的测定 ， 发现其元素含量比值基本没有变化 ，与岩浆演化的早期具有一致性， 表明其成矿流体未被后期稀释，可以判断该矿床金属元素的沉淀是由流体冷却主导的。
利用流体包裹体研究热液矿床的成矿流体-成矿机制 是目前应用广泛且有效的方法之一 。 邬斌等(2020)认为 赣南安前滩钨矿床在岩浆晚期或岩浆-热液过渡阶段就发生了钨的初步富集，且含矿石英脉中黑钨矿包裹体均一温度和盐度普遍高于共生石英， 表明黑钨矿的沉淀早于共生石英，流体混合作用可能是黑钨矿沉淀的主要机制 。 Zhang Xiangfei等(2021)发现 秀瓦库钨钼矿床白钨矿的形成 以流体冷却为主 ，且根据流体包裹体特征推断在钨沉淀过程中Ca供应不足。
由单相变成两相或更多相的相分离 是造成矿床沉淀的一种有效机制， 并且广泛存在于各种各样的热液中， 因此研究元素在不同相中的分配是探讨成矿过程的基础， 除此之外，成矿流体的相分离还可以作为估计其压力的依据 ，并且有助于找矿预测。 如藏东玉龙斑岩多期岩浆热液Cu-Mo矿床流体包裹体成分 测试结果证明， 在成矿流体为单相流体时，Mo元素开始沉积，而当成矿流体发生相分离后，金属Cu才从卤水相中开始大量沉淀 。
7.3 矿床成因及类型与找矿勘查
流体包裹体的研究能够作为矿床类型的划分依据之一 。前人对各种类型的矿床中包裹体的特征进行了分析总结， 考虑以流体包裹体特征与矿床地质相结合的方式 ， 将流体包裹体作为确定热液矿床次级类型的主要依据之一 。 CuiKai等(2021) 对那木钼矿床的成矿流体进行了系统的研究， 发现成矿流体的演化趋势基本为从高温到低温、从高盐度到中盐度再到低盐度 。含矿流体来源于富挥发分岩浆的出溶，压力下降导致的热液沸腾可能导致Mo沉淀。 结合蚀变、矿化和流体特征认为， 那木钼矿床是与燕山期岩浆活动有关的斑岩型矿床 。通过对流体包裹体进行显微测温、成分及稳定同位素等综合分析， 高亚龙等(2021)认为萑香洼金矿为早白垩世区域岩石圈减薄、伸展环境下形成的“克拉通破坏型”金矿床 。由此可见，流体包裹体已经成为了研究热液矿床成矿流体，确定矿床成因类型， 指导找矿勘查的重要工具之一。
前人对各类矿床大量的成矿流体研究发现， 通过流体包裹体所揭示的成矿流体信息与矿床的成因类型之间存在着一定的对应关系 。即各种热液型矿床的成矿流体和金属沉淀机制均具有一定的特征，笔者等对前人的研究进行了梳理和总结， 提炼出了5种常见类型矿床的流体特征 ：
(1)浅成低温热液矿床， 从早阶段到晚阶段该类矿床成矿流体的温度、盐度明显降低， 含硫量也明显降低，沉淀机制主要有流体混合、冷却、沸腾、水岩反应或多个过程的复合 ， 温度较高的矿物一般为流体沸腾沉淀所致 ；而温度较低的矿物为流体混合沉淀所致； 如果多种矿物共生，则是围岩蚀变与流体混合共同作用的结果 ，如*藏西**拉琼锑金矿床、湖南祁东清水塘铅锌矿床。
(2)斑岩型矿床 ，其成矿流体主要分为两类， 一类是富含CO2的成矿流体 ，其包含了多种类型的CO2包裹体， 且CO2含量与金属元素存在正相关变化 ； 另一类是不含CO2的盐水包裹体类型 。两种流体中金属的沉淀机制 均为流体沸腾与流体不混溶作用， 尤其是多阶段的流体沸腾， 而流体沸腾后的进一步冷却则是金属沉淀的关键 。
(3)矽卡岩型矿床 ，不同类型矽卡岩型矿床的流体研究 揭示了多种多样的金属富集机制 。对矽卡岩型铁矿的研究 揭示了流体沸腾和混合的成矿机制 ，并可能存在多阶段流体脉动。 高温金属矿物的沉淀机制多为高温条件下流体沸腾作用导致的 ，而低温矿物则是低温条件下流体混合作用的产物， 且高品位的金属矿床往往是成矿流体多期活动的结果 。 对于只含低温金属矿物的矽卡岩矿床来说 ， 成矿期地下水混合 导致流体温度、盐度降低， 以及与碳酸盐岩围岩的水热蚀变 是控制金属溶解度减小和成矿的主导因素 ， 如繁昌小阳冲锌铁矿和松园硫铁矿 。
(4)造山型金矿 ， 发育大量的富CO2包裹体并出现流体不混溶现象 ，大量的稳定同位素研究发现， 该类矿床的成矿流体以变质流体为主 ， 流体不混溶往往是金的主要沉淀机制 ， 如藏北商旭金矿床(肖万峰等，2017) ，东天山小尖山金矿床。
(5)与花岗岩有关的钨锡矿床 ，此类矿床中的流体包裹体 往往记录多种流体过程， 脉石矿物中的流体包裹体 会记录简单冷却、流体沸腾、流体混合与流体不混溶等多种流体过程， 而矿石矿物中的包裹体 则只记录其中的一项或两项流体过程。 钨、锡金属的沉淀机制主要有流体的简单冷却、流体沸腾与水岩反应、围岩蚀变等 ，其成矿流体往往在冷却过程中温度逐渐降低，而盐度则无明显变化， 同位素研究表明， 成矿过程中有地幔组分及热量的加入 ，如赣南漂塘钨锡矿床。
流体包裹体除了能判断矿床的成因类型外， 通过其所反映的矿化特征及成矿流体演化规律与已知具有相似特征的大型矿床进行对比 ， 可以很好的进行找矿勘查或资源潜力评价 。 梁翼等(2021)对湖南康家湾铅锌金银矿床的成矿流体进行了研究， 发现成矿流体从早阶段到晚阶段具有温度和压力由高变低、氧逸度由低变高、pH值由低变高但均为中酸性 ，金属元素含量由多变少的变化趋势。 这些特征暗示康家湾矿床具矽卡岩型矿化特征 ， 指示深部存在找矿潜力 。同样的， 五河地区与胶东金矿群 具有相似的地质、流体包裹体、H-O同位素和成矿年龄特征， 显示了该区的找矿潜力 。
8 展望
随着现代岩矿测试技术的快速发展 ，流体包裹体所包含的各种地质信息 被不断挖掘出来，使地质历史时期的成岩成矿流体环境再现 。未来流体包裹体的发展方向将主要集中于 以下几个方面：
(1)流体包裹体的岩相学问题： 原生、次生包裹体的 准确区分方法，流体包裹体体积的准确测定方法 。
(2)单个流体包裹体分析技术： 其全部或单相成分的快速准确测定，提供稳定同位素分析精度， 开拓Cl、Br等非传统稳定同位素分析技术 ， 进一步完善流体包裹体内标获取方法 来提高测试精准度及包裹体内流体的 快速提取技术等 ，实现对微小包裹体的可靠分析。
(3)数据库与评估准则： 急需建立各种类型岩石中典型流体包裹体的数据库 及各种不同地质环境下流体包裹体数据的准确性和代表性评估准则。
(4)流体包裹体定年技术： 大部分同位素体系定年都是针对特定矿物进行的，流体包裹体 40Ar/39Ar定年技术 近年来逐渐进入了大家的视野， 但系统准确的包裹体定年技术及单个流体包裹体的定年技术 依然是流体包裹体研究发展的关键方向。
(5)关键金属矿床成矿流体研究： 对我国 独具优势的*土稀**、稀散元素矿床和稀有金属矿床 开展成矿流体与成矿机制研究， 填补空白。
(6)热液金刚石压腔-熔融硅管-激光拉曼联用技术： 利用金刚石压腔所能产生的高温高压模拟各类矿床成矿流体的演化过程 ，对于理解和分析现有流体包裹体的信息具有很好的指导意义。
(7)流体状态方程研究： 发展实验技术， 尤其是“微流体+原位测量”技术 ，是获取更广阔温、压下实验数据进而充分认识各种体系 P - T - V - x 性质的需要。
(8)通过流体包裹体的研究进行指导找矿预测： 近年来的大比例尺流体(垂向)填图 能够为寻找成矿热液通道与建立成矿流体温度场提供有效指示，这对于判断深部成矿潜力提供了重要依据。
原文来源： 《地质论评》2022年第6期P2305-2318页