論包裹體成分-相態分類

李葆華， 顧雪祥， 彭義偉， 陳 晨， 王升鵬， 楊倩倩

(1.成都理工大學 地球科學學院，成都 610059；2.中國地質大學(北京) 地球科學與資源學院，北京 100083)

0 引言

任何一門自然學科，往往都把分類問題作為首先需要研究的任務之一。這是因為，分類被認為是一種闡明自然規律的有效方法，甚至可能是最簡單的方法。當然，包裹體的分類也不例外。

包裹體分類是人們對其特征認識的歸納和總結。到目前為止，包裹體分類方案歸納起來大致有4種：①成因分類(原生包裹體、次生包裹體和假次生包裹體)；②物理相態(固體包裹體、液體包裹體和氣體包裹體)；③捕獲狀態分類(均勻捕獲包裹體、非均勻捕獲包裹體，也稱正常包裹體和異常包裹體)；④成分-相態分類。

筆者只討論礦物中包裹體的成分-相態分類。將包裹體的成分和相態特征進行歸納，提出一個能反映包裹體自然規律的分類，對研究巖石、礦床成因有著重要的意義。

1 包裹體成分-相態分類的現狀

為了滿足理論研究和實際應用的需要，前人進行了大量研究工作，并提出了他們認為比較合理的分類方案。其中著名的有：

1)H.П.耶爾馬可夫[1]于1950年以物理狀態為主要依據，結合包裹體成分及成因，提出了一個包裹體分類，此后又進行了補充，他將礦物中包裹體劃分為5大類：①外來物及早期生成物；②巖漿包裹體；③液體包裹體；④氣體包裹體；⑤碳氫化合物包裹體(有機包裹體)。每類中按物質成分及不同相態分成若干亞類[2]。

2)1961年，B.A.卡留日內[2]在研究工作的基礎上，并參考H.П.耶爾馬可夫的資料，提出了一個分類方案，他首先把包裹體分為固相包裹體、液相包裹體、氣相包裹體和玻璃包裹體4大類，然后又把液相包裹體分為氣-液包裹體、液-氣包裹體、復雜包裹體、CO2包裹體和石油包裹體5個亞類，最后再把復雜包裹體劃分為H2O-CO2包裹體、H2O-玻璃包裹體和H2O-石油包裹體3個小類[1]。

3)盧煥章等[3,4]根據包裹體中物質成分的不同，把包裹體分為流體包裹體和巖漿包裹體2大類。按流體包裹體在室溫下的成分和相態，又分為：純液體包裹體、純氣體包裹體、液體包裹體、氣體包裹體、含子礦物包裹體、含液體CO2包裹體、含有機質包裹體和油氣包裹體。把巖漿包裹體細分為玻璃質熔融包裹體、晶質熔融包裹體和流體熔融包裹體3個小類。

以上分類方案的優點是使用方便，基本反映了不同包裹體類型的特征，但在包裹體大類、亞類和小類的劃分上均存在不合理之處，特別是以室溫下氣液比50%作為界線劃分氣體包裹體和液體包裹體，既缺乏依據，也沒有物理的、化學的或成因的意義[5]。

2 包裹體成分-相態分類及主要特征

筆者根據室溫下包裹體中物質種類的不同，將礦物中的包裹體分為固體包裹體、熔體包裹體、流體-熔體包裹體和流體包裹體4大類(表1)；按照包裹體的礦物成分或化學成分劃分亞類(如固體包裹體按礦物成分不同可分為磷灰石包裹體、鋯石包裹體、金紅石包裹體、辰砂包裹體等；又如流體包裹體按化學成分劃分為H2O包裹體、CO2包裹體、CO2-H2O包裹體、烴包裹體和烴-H2O包裹體等亞類)；根據室溫下相態劃分小類，如H2O包裹體可以進一步劃分為液相H2O包裹體、氣相H2O包裹體、氣液H2O包裹體(又可分為富液相的氣液H2O包裹體和富氣相的氣液H2O包裹體)和含子晶的氣液H2O包裹體。

表1 包裹體按成分-相態分類表Tab. 1 The table of inclusion classification by component and phase state

圖1 包裹體類型(一)Fig.1 The type of inclusions(one)

圖2 包裹體類型(二)Fig.2 The type of inclusions(two)

圖3 包裹體類型(三)Fig.3 The type of inclusions(three)

1)固體包裹體：是指主礦物生長過程捕獲介質中早期結晶的固相，一般以微小的自形單晶被圈閉在主礦物中。例如橄欖石中的鉻尖晶石，輝石和斜長石中的磷灰石，石英、長石(斜長石和鉀長石)和云母中的磷灰石、鋯石、磁鐵礦、金紅石、榍石，石英中的辰砂、方解石(圖1(a)、圖1(b))等。

2)熔體包裹體：又稱巖漿包裹體或熔融包裹體(硅酸鹽熔融包裹體)。它是巖漿階段生成的礦物捕獲的硅酸鹽熔體小珠滴(1 μm ～300 μm)冷凝而成的。熔體包裹體根據結晶程度又可分為玻璃質熔體包裹體(圖1(c))和晶質熔體包裹體(圖1(d))。玻璃質熔體包裹體主要分布于噴出巖中，由于其形成時冷卻迅速，熔體來不及結晶，故成玻璃質，除玻璃外也含有氣體。晶質熔體包裹體存在于侵入巖礦物中，包裹體中主要由晶體+氣體組成。

3)流體-熔體包裹體(流-熔包裹體)：這是偉晶巖、花崗巖和閃長巖中常見的包裹體類型，室溫下它由氣相+液相+晶質礦物或玻璃組成。氣相和液相統稱流體相。流-熔包裹體中的流體相可以是由捕獲的巖漿(硅酸鹽熔融體)分異出來的，并與巖漿共存，是均勻捕獲的包裹體；也可以是在巖漿-流體不混溶體系中，主礦物結晶時在一個包裹體中同時捕獲了巖漿和熱液，是一種非均勻捕獲的包裹體。這種包裹體可細分為富流體相的流-熔包裹體和富熔體相的流-熔包裹體兩類(圖1(e)、圖1(f))[6.7]。

4)流體包裹體：它是主礦物生長過程中捕獲的成礦流體(氣相或液相或超臨界流體相)所形成的包裹體。按其成分可將此類包裹體又可分為H2O包裹體、CO2包裹體、CO2-H2O包裹體、烴包裹體和烴-H2O包裹體5個亞類[6-12]。

5)H2O包裹體：也可寫作水包裹體。地殼中的流體主要是純水到含鹽60 wt%的鹽水溶液。因此，H2O包裹體在巖漿巖、變質巖、沉積巖、熱液礦床以及油氣藏的礦物中分布極其廣泛。特別是在沉積噴流型(SEDEX)鉛鋅礦床、淺成低溫熱液礦床、斑巖型銅鉬礦床、密西西比河谷型(MVT)鉛鋅礦床等熱液礦床中，流體包裹體類型均以H2O包裹體為主。

在室溫下按包裹體的物理相態，可以把H2O包裹體劃分為氣相H2O包裹體、液相H2O包裹體、氣液H2O包裹體(又可分為富液相的氣液H2O包裹體和富氣相的氣液H2O包裹體)和含子礦物的氣液H2O包裹體4小類(圖1(g)，圖1(h)，圖2(a)，圖2(b))[8]。其中，氣液H2O包裹體又有富液相的氣液H2O包裹體和富氣相的氣液H2O包裹體之分，前者均一成液相，后者均一成氣相。

6)CO2包裹體：又稱為純CO2包裹體。在室溫下，CO2包裹體中可以呈現為單一氣相(VCO2)或液相(LCO2)、氣液兩相(VCO2+ LCO2)，這取決于CO2包裹體的密度和室溫的高低。因此，室溫下CO2包裹體可以分為氣相CO2包裹體、液相CO2包裹體和氣液CO2包裹體3小類(圖2(c)～圖2(e))[9]。

7)CO2-H2O包裹體：根據CO2相(VCO2+ LCO2)占包裹體的體積百分數的大小，可將CO2-H2O包裹體進一步劃分為富CO2相CO2-H2O包裹體和富H2O相CO2-H2O包裹體(圖2(f)～圖2(h))[9]，前者均一成CO2相，后者均一成H2O相。

8)烴包裹體：也稱為有機質包裹體或油氣包裹體。這類包裹體是指完全由碳氫化合物組成的包裹體，烴包裹體的成分變化范圍很大，可以從純甲烷到黑色固體瀝青，化學成分是復雜的碳氫化合物的混合物，即烴類的混合物。按包裹體中碳氫化合物的物理相態，可以把烴包裹體劃分為氣相烴包裹體、液相烴包裹體、氣液烴包裹體、瀝青包裹體、含瀝青的氣相烴包裹體、含瀝青的液相烴包裹體和含瀝青的氣液烴包裹體(圖3(a)～圖3(d))[10-12]。

9)烴-H2O包裹體：又稱為含烴的水溶液包裹體。在室溫下，此類包裹體中含有液相、氣相、固相有機物和水溶液[10-12]。根據烴的體積占包裹體體積的百分比，此類包裹體可進一步分為兩類，即富烴相的烴-H2O包裹體和富H2O相的烴-H2O包裹體(圖3(e)～圖3(h))。

3 包裹體成分-相態分類的意義

如前所述，包裹體的各種分類方案是包裹體研究歷史過程中各個不同階段的產物，它為人們深入認識和研究包裹體奠定了基礎。但時至今日還沒有一個公認的包裹體成分-相態分類。本文在前人研究的基礎上，結合多年的包裹體觀察，提出了一個包裹體成分-相態分類方案。本文分類與原有分類相比，具有一定的科學性和實用性。

目前包裹體的分類命名存在著含義不清，易于混淆的問題。例如，液體包裹體和氣體包裹體，在室溫下這兩類包裹體中既有氣相，也有液相，但是其名稱容易與純液體包裹體和純氣體包裹體混淆。以室溫下氣液比50%作為界線劃分氣體包裹體和液體包裹體，也缺乏理論依據。包裹體分類本來是以室溫下顯微觀察為基礎的，而在鑒別液體包裹體和氣體包裹體時，又要考慮均一相態，液體包裹體均一到液相，氣體包裹體均一到氣相。液體包裹體和氣體包裹體的成分是H2O、CO2，還是烴類，不明確。在室溫顯微觀察條件下，筆者采用大類、亞類和小類三級對包裹體進行分類和命名，首先根據室溫下包裹體中物質種類的不同，劃分大類；再按照包裹體的成分劃分亞類；最后根據室溫下相態劃分小類。這種分類方案不僅使用方便，而且還能反映不同包裹體類型的特征，含義明確，避免混淆。如氣相H2O包裹體、液相H2O包裹體和氣液H2O包裹體；氣相CO2包裹體、液相CO2包裹體和氣液CO2包裹體；氣相烴包裹體、液相烴包裹體、氣液烴包裹體等。這些包裹體均有確切的含義，明確的特征，亦可見名知義。

我們把主礦物生長過程捕獲介質中早期結晶的微小的自形單晶固相，作為包裹體大類之一，稱之為固體包裹體。這類包裹體過去研究較少。固體包裹體一般用來探討成礦物質來源及性質，在熱液成礦作用中對了解礦物共生組合有一定的幫助。如果固體包裹體是一種較大的副礦物(鋯石、磷灰石等)，其中含有熔體包裹體、流-熔包裹體和流體包裹體時也可用來研究成礦作用的物理化學條件。

流-熔包裹體常見于偉晶巖礦床中，它既含有熔體又含有流體，特征獨特，故把它與固體包裹體、熔體包裹體和流體包裹體并列，劃為一個大類。流-熔包裹體是巖漿-熱液過渡性流體存在的直接證據[8]。

一般認為，一個好的分類方案，應該具有一定的預見性，也就是說新發現的包裹體在包裹體成分-相態分類表中應有確切的位置。自然界可能還存在H2S包裹體、H2S-H2O包裹體、CH4-CO2包裹體等，它們分屬于流體包裹體的亞類之一，而且亦可按照室溫下的物理相態，再劃分出幾個小類。但是由于目前對這些包裹體研究較少，故暫未列入分類表中。

應該指出的是，本成分-相態分類僅僅是一種嘗試，希望通過今后的實踐以及包裹體研究者的新成果和新發現，不斷地加以修正、補充和完善。