《流体包裹体研究》池国祥、Matthew著

【介绍】

• 包含对流体包裹体研究中常见陷阱的深入讨论，帮助科学家在实际研究中避免错误。

• 采用问题导向的方法，使科学家能够轻松定位问题并找到解决方案。

• 涵盖流体包裹体的多种应用，从矿产和油气矿床到岩浆-热液、沉积-成岩和变质系统、构造分析，再到环境研究。

一个半世纪以来，人们已经认识到，封闭在矿物晶体空腔中的微米级液滴，即流体包裹体，代表了古地质流体的样品，能够提供有关宿主矿物和岩石形成及其历史的重要信息（Sorby, 1858）。在此期间，关于流体包裹体的众多研究逐步将流体包裹体分析发展成为地球科学中最强大、最精巧的工具之一。如今，流体包裹体广泛应用于地球科学的多个领域，包括岩浆、热液、变质、沉积和构造过程，矿产及石油天然气矿床的形成，以及许多具有深远影响的研究主题，如板块构造、生命的起源与演化、环境和古气候研究，甚至涉及到外星物质及太阳系历史的研究。

20世纪下半叶，E. Roedder（美国）和N.P. Ermakov（俄罗斯，时为苏联）的贡献在很大程度上塑造了流体包裹体研究，推动其成为现代地球科学的一个分支学科。自那时以来，已有多本书籍、书籍章节和短期课程手册反映了流体包裹体研究的最新成果，包括Roedder（1979）、Hollister和Crawford（1981）、Roedder（1984）、Shepherd等（1985）、Goldstein和Reynolds（1994）、De Vivo和Frezzotti（1994）、Roedder和Bodnar（1997）、Andersen等（2001）、Samson等（2003）、Lu等（2004）、Webster（2006）、Bodnar等（2014）、Hurai等（2015）和Lecumberri-Sanchez等（2021）。尽管这些著作及文献中大量的研究文章和综述论文详细解释了流体包裹体的原理和研究方法，研究者，尤其是初学者，仍面临许多障碍，难以将其应用于实际地质问题。

许多障碍与流体包裹体研究中表面上的简单性和内在的复杂性有关。不了解复杂性可能导致数据采集和解释的过度简化，最终得出错误结论；而高估或夸大复杂性则可能使人低估流体包裹体的实用性，甚至引发挫败感和困惑。此外，由于缺乏公认的流体包裹体研究程序，不同研究者可能对同一样品获得显著不同的结果，进而对数据的可靠性和结论的有效性产生怀疑。

因此，本书的主要目的是提供一个流体包裹体研究的参考，不仅解释其原理和研究方法，还指出可能出错的地方以及如何避免错误。为此，我们提出了一种程序，既严格到足以维护数据和解释的完整性，又具有足够的灵活性，能够在广泛的环境和应用中实际有效地进行流体包裹体研究。

本书共包含18章，分为三个部分。第一部分介绍了流体包裹体研究的基本原理、术语和概念；第二部分介绍了流体包裹体研究中使用的各种方法；第三部分则涉及流体包裹体在地球科学各领域的应用。每章中都设有一个或多个“框”，讨论与该章内容相关的特定主题。这些框通常以问题或案例研究的形式，强调流体包裹体研究中常见的陷阱或障碍、某些概念或方法的使用（或误用）、数据采集、解释和展示中的潜在问题，以及如何解决这些问题。

第一部分包含五章（1-5章）。第1章对地质流体和流体包裹体作为古地质流体样品的概念进行了基本介绍。第2章介绍了基于组成、相态组合和均一化行为的不同类型流体包裹体。第3章讨论了流体包裹体的成因，包括流体包裹体的捕获时间、捕获机制、捕获后修改以及均匀和非均匀捕获。第4章介绍了相态及其关系，包括平衡（稳定）和亚稳态，以及流体包裹体中的相图应用。第5章讨论了流体包裹体研究的一般原则和方法，重点介绍了有效的压力-体积-温度-成分（PVTX）重建的条件（Roedder法则）以及如何确保满足这些条件（强调流体包裹体组合的概念，即FIA）。

第二部分包含七章（6-12章）。第6章关于样品选择和准备，重点是选择与科学问题相关的样品，并在样品制备过程中采取预防措施以避免流体包裹体的人工修改。第7章讨论了流体包裹体的岩相学，重点是流体包裹体存在模式的客观描述、流体包裹体类型及FIA概念的应用。第8章介绍了流体包裹体的显微热测定法，展示了使用加热-冷冻台测量相变温度的方法，并讨论了可能遇到的问题和解决程序。第9章专门讨论熔体包裹体，包括研究它们的特殊方法。第10章介绍了用于分析流体包裹体化学成分的各种方法，包括破坏性和非破坏性方法，以及应用于单个流体包裹体的分析方法与大规模分析流体包裹体组的方法。第11章讨论了PVTX建模作为使用流体包裹体数据重建古地质流体条件的工具，包括各种计算机程序的使用。第12章讨论了流体包裹体数据的解释和展示，包括研究过程中常遇到的问题。

第三部分包含六章（13-18章）。第13章和第14章分别讨论了流体包裹体在矿床和油气矿床研究中的应用，每章首先讨论流体包裹体在这些研究中的作用，然后介绍在不同系统中的应用。第15章介绍了流体包裹体在岩浆系统中的应用，包括熔体包裹体和挥发性主导的流体包裹体。第16章讨论了流体包裹体在变质系统中的应用，重点是PVTX条件的重建以及捕获后流体包裹体修改相关的潜在问题。第17章讨论了流体包裹体在构造研究中的应用，重点介绍了流体包裹体平面（FIP）的使用。第18章介绍了流体包裹体在地球科学其他领域的应用，包括古环境研究、地球与外星环境中的生命以及全球构造框架中的挥发性物质循环。

本书主要作为地球科学课程的研究生和高级本科生的教材或参考书，也适合那些有兴趣利用流体包裹体解决地质问题的研究人员或地质学实践者。书中强调对流体包裹体研究原理的深入理解、数据采集和解释的实际技能以及对可能遇到的潜在问题和方法局限性的认识。这些通过实例或案例研究进行展示，配有大量图片和教学设计的图表。本书中的一些话题和讨论可能也会引起有经验的流体包裹体研究者的兴趣，因为它们可能代表尚未解决的科学问题，并可能引发未来的研究。

像这样的书籍的诞生，离不开先驱者传承的知识以及众多科学家持续不断的贡献。本书的许多内容都源自我们作为学生时与教授们的讨论、在各个研究项目中的合作者，以及我们的前学生和现学生的贡献。Matthew Steele-MacInnis特别感谢他的导师Robert J. Bodnar教授，引领他进入地质流体和流体包裹体的世界。Guoxiang Chi感谢Huan-Zhang Lu教授引导他进入流体包裹体研究领域，手把手教导他流体包裹体的理论和实验室方法，并给予持续的指导；同时感谢Jayanta Guha教授激发了他对流体包裹体的热爱，并允许他使用诗歌《流体包裹体的自述》（最早由Roedder在1984年引用），如下所示。

——Jayanta Guha
Chicoutimi，1982年3月6日

【作者】

Guoxiang Chi教授，加拿大里贾纳大学

Matthew Steele-Macinnis教授，加拿大阿尔伯塔大学

【专著链接】

https://doi.org/10.1016/C2022-0-01146-6 （可点击下方阅读原文查看）