熔體包裹體:釋義,研究歷史,熔體包裹體捕獲後的變化,熔體包裹體岩相學,各類火成岩中

熔體包裹體(melt inclusion；MI)也叫岩漿包裹體(magmatic inclusion；MI)，或矽酸鹽熔體包裹體(silicate melt inclusion；SMI)，它的成因與流體包裹體相似，是礦物生長時捕獲的岩漿熔體，捕獲後在主礦物內部保持獨立演化而不受外部系統的影響。熔體包裹體是地質時期岩漿樣品的代表，它能夠保存較早期的岩漿熔體(包括揮發分)，以及岩漿系統演化在各個瞬間的信息，而這些信息在後來的岩漿混合、圍岩混染、結晶分異以及岩漿去氣過程中常部分或全部地被破壞掉。熔體包裹體普遍存在於岩漿礦物中(包括橄欖石、輝石、長石、石英、磷灰石、鋯石以及尖晶石等)，無論這些礦物形成於地球內部的岩漿岩中，還是月球、火星的玄武岩甚至是隕石內。

基本介紹

中文名：熔體包裹體
外文名：melt inclusion
別稱1：岩漿包裹體
別稱2：矽酸鹽熔體包裹體
成因：與流體包裹體相似
學科：地質科學

釋義,研究歷史,熔體包裹體捕獲後的變化,熔體包裹體岩相學,各類火成岩中的熔體包裹體,火山岩中的熔體包裹體,花崗岩(偉晶岩)中的熔體包裹體,斑岩中的熔體包裹體,

釋義

研究歷史

早在1858年，Sorby就在他的著作《On the Microscopical，Structure of Crystals，indicating the Origin of Minerals and Rocks》中詳細描述了礦物中包裹體的成因及其形態學特點，並強調“There is no necessary connexion between the size of an object and the value of a fact”。然而，由於受到諸多因素的限制，致使熔體包裹體的運用不如流體包裹體那么普及。但隨著微區分析技術的發展，科研工作者逐漸認識到熔體包裹體在研究岩漿系統中的重要性。Kent(2013)用Web of Science查了有關熔體包裹體的文章的發表情況，從1970～1990年的20年中每年發表的論文較少，但1990年後相關文章的增加很快，主要是因為科技發展使得微觀的熔體包裹體研究得到更大的發展空間。縱觀熔體包裹體的研究歷程：20世紀60到70年代主要運用高溫熱台或者馬弗爐等簡單設備來測定熔體包裹體的均一溫度；80年代初期開始了對單個熔體包裹體的成分分析，這時運用的儀器主要是電子探針(EMPA)；80年代末開始用傅立葉紅外光譜(FTIR)來分析包裹體中的揮發性氣體；90年代末期到2000年運用雷射剝蝕電漿質譜儀(LA-ICP-MS)對熔體包裹體的成分進行測定的技術得到廣泛推廣；近些年，運用二次離子探針(SIMS)對熔體包裹體中的揮發性組分以及同位素組成進行測定成為分析測試開發的重點和難點。現代測試技術的飛速發展和科研工作者的熱情使得熔體包裹體的研究突破了瓶頸，正如Lowenstern(2003)所指出的那樣，熔體包裹體的研究正值當年。

熔體包裹體捕獲後的變化

熔體包裹體是捕獲於正在生長的造岩礦物中的高溫岩漿(矽酸鹽熔體)，在捕獲後隨著岩漿溫度的冷卻，會出現氣泡和結晶以及爆裂和失去揮發分等後期變化。研究這些後期變化能夠幫助在顯微鏡下識別包裹體，並且判斷包裹體在捕獲後有沒有泄露。研究認為，岩漿冷卻速率、包裹體大小和熔體成分等都能夠影響到熔體包裹體的結晶行為。正如Lowenstern(1995)指出的：當岩漿快速冷卻時，熔體包裹體中無氣泡和晶體析出，只有較為均一的玻璃質；岩漿冷卻速率稍慢一點，則會出現一個氣泡；如果冷卻速率較慢，這時氣泡會長大，並結晶出一些細小的子礦物；而如果岩漿非常慢的冷卻，則可以使熔體全部結晶，並且通常在包裹體內壁上長出與主礦物成分相近的礦物，而包裹體內的氣泡被壓縮導致不圓。另外，如果熔體包裹體經歷了壓力陡變和構造活動，則會發生裂開，並導致氣相的泄漏。

熔體包裹體岩相學

熔體包裹體岩相學主要是觀察它們在室溫下的組成，分類以及捕獲後的變化。當熔體包裹體形成時，如果岩漿組成比較複雜，如同時有很多相組成，則容易形成室溫下所見的不混溶包裹體。不混溶的原因有兩種。第一種，包裹體形成時岩漿組分不均勻，這種不混溶表現為，在一個包裹體群中捕獲的熔體包裹體其熔體/流體比例不一致。第二種是包裹體形成時岩漿組分均勻但同時成分複雜，在捕獲後的包裹體的封閉空間內，包裹體中的成分不混溶而分離成幾個相，當它捕獲時不只是一相，這種不混溶捕獲可分三種情況：(a)捕獲了已結晶的礦物和矽酸鹽熔體；(b)同時捕獲了流體和矽酸鹽熔體；(c)同時捕獲了兩種不相溶(或不同成分)的矽酸鹽熔體。此外，值得注意的是，在流體包裹體研究中，我們從成因上把他分為：原生、次生和假次生三類。在熔體包裹體的研究中我們主要見到的是原生熔體包裹體，但也有次生熔體包裹體存在，如在地幔捕虜體中的熔體包裹體可見到次生熔體包裹體。

各類火成岩中的熔體包裹體

火山岩中的熔體包裹體

火山岩中的熔體包裹體屬於比較易於觀察和分析測試的一類。因為岩漿冷卻速度較快，熔體包裹體中捕獲的物質來不及結晶，火山岩中的熔體包裹體在岩相學上表現為玻璃質+收縮的氣泡，或者玻璃質+氣泡+流體。

這種火山岩中的熔體包裹體最多的運用是在玄武岩中，熔體包裹體與寄主礦物之間的邊界較為清晰。普遍能夠見到透明的玻璃和一個/多個收縮的暗色氣泡，氣泡是由於岩漿冷卻時候體積收縮形成，氣泡大都呈真空狀態。

花崗岩(偉晶岩)中的熔體包裹體

深成岩中的熔體包裹體相對難以觀察，它們由於緩慢冷卻已經部分發生脫玻化或者結晶出來，導致包裹體室溫下看起來由暗色的氣泡和一些結晶礦物組成。如果岩漿中較為富集揮發分，則可以見到透明的岩漿玻璃相、流體相和氣泡，即為流體-熔體包裹體。此時氣泡較圓且氣泡中的成分與流體成分相近，普遍為H2O或者CO2，此時的流體相和氣相組合則類似於流體包裹體的岩相學外貌。

花崗岩中熔體包裹體的識別有時需要結合高溫實驗，在熔體包裹體加熱後便顯示出熔體相和流體相的分離，此時方能確認為熔體包裹體。但是，在花崗岩結晶最後階段的晶洞或者偉晶岩脈中則較為容易觀察到熔體包裹體以及熔體包裹體和流體包裹體的共存和過渡。

斑岩中的熔體包裹體

斑岩體中的岩漿包裹體主要賦存於斑晶礦物石英(或者磷灰石、角閃石、輝石等)中，在礦物生長帶成群存在，較小的斑晶礦物中岩漿包裹體則可能是孤立地出現。包裹體組合以熔體包裹體/熔-流包裹體+流體包裹體共存或者熔體包裹體/熔-流包裹體單獨存在。通常情況下，與成礦有關(如Cu、Au、Mo礦)的斑岩中的熔體包裹體往往難以觀察，它們常已經完全結晶，或者受到後期流體的交代和蝕變而變成暗淡，顆粒狀的包裹體。這種類型的熔體包裹體的識別有時也需要藉助高溫實驗。斑岩礦床中常見熔-流體包裹體與流體包裹體特別是臨界流體包裹體共存的現象，據此認為是岩漿分異出流體的證據。

熔體包裹體