Жидкие включения

Заключенная в капсулу времени размером с диаметр человеческого волоса рудообразующая жидкость в этом включении была настолько горячей и содержала столько растворенных твердых веществ, что при остывании образовывались кристаллы галита, сильвита, гипса и гематита. По мере охлаждения образцов жидкость сжималась сильнее, чем окружающий минерал, и создавала пузырь пара. Источник: Геологическая служба США.

Жидкое включение — это пузырек жидкости и/или газа, запертый внутри кристалла . Поскольку минералы часто образуются из жидкости или водной среды, крошечные пузырьки этой жидкости могут задерживаться внутри кристалла или вдоль заживших трещин кристалла. Эти включения обычно имеют размер от 0,01 мм до 1 мм и детально видны только при микроскопическом исследовании, однако образцы фенстера или скелетного кварца могут включать тонкие пластинчатые включения, длина и ширина которых составляют многие миллиметры в пластинчатых пустотах.

Эти включения встречаются в самых разных средах. Например, они обнаружены в цементирующих минералах осадочных пород , в жильных минералах, таких как кварц или кальцит, отложениях гидротермальной циркуляции , в ископаемом янтаре и в глубоких ледяных кернах ледяных шапок Гренландии в и Антарктики . ^{[ 1 ]} Включения могут дать информацию об условиях, существовавших при формировании вмещающего минерала. Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье и спектроскопия комбинационного рассеяния света могут использоваться для определения состава жидких включений.

Формирование

Гидротермальные рудные минералы, которые обычно образуются из высокотемпературных водных растворов, улавливают крошечные пузырьки жидкостей или газов при охлаждении и образуют твердую породу. Захваченный флюид во включении сохраняет запись о составе, температуре и давлении минерализующей среды. ^{[ 1 ]} Включение часто содержит две или более фаз . Если во включении наряду с жидкой фазой присутствует пузырек пара, простой нагрев включения до точки рассасывания пузырька пара дает вероятную температуру исходной жидкости. Если во включении присутствуют мельчайшие кристаллы, такие как галит , сильвин , гематит или сульфиды , они дают прямой ключ к разгадке состава исходной жидкости.

Флюидные включения и разведка полезных ископаемых

Микрофотографии вторичных флюидных включений в апатите (изображение A) и кварце (изображения B–H) из Пи-Ридж, Миссури, США.

Флюидные включения могут предоставить полезные данные при разведке полезных ископаемых, поскольку их характеристики зависят от процесса минерализации. Методы использования флюидных включений для идентификации месторождений полезных ископаемых включают оценку распространенности включения определенного типа, изучение изменения температуры фазовых переходов включений при нагревании и охлаждении, ^{[ 2 ]} и вариации других свойств, таких как поведение при старении и химия включений. ^{[ 1 ]} Наблюдение и точечный подсчет тонких срезов образцов используются для выявления наличия конкретных типов включений. Если в непосредственной географической близости обнаружено множество подобных флюидных включений, можно заключить, что окружающие типы пород схожи, если не одинаковы. ^{[ 2 ]} Микротермометрические свойства (изменения температуры во время фазовых переходов) используются для характеристики и классификации областей, в которых наблюдалась термическая активность во время минералообразования. ^{[ 2 ]}

Флюидные включения использовались для выявления месторождений нефти и газа. Буровые шламы, керны и/или материалы обнажений сохраняются для их поровых флюидов, а химический состав флюида анализируется с помощью стратиграфии флюидных включений (FIS). Анализ FIS основан на спектрометрических частиц жидкого включения показаниях летучих ; это указывает на наличие поблизости месторождения природного газа или нефти. ^{[ 3 ]} Однако обилие подобных флюидных включений можно объяснить миграцией и накоплением углеводородов, поэтому для подтверждения наличия нефтяной залежи после первоначального обнаружения флюидных включений используются другие методы.

Инопланетянин

^{[ 4 ]}

Метеорит Саттерс-Милл ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

(162173) Рюгу ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

Метаморфические подписи

В последние годы исследования флюидных включений широко применялись для понимания роли флюидов в глубокой коре и на границе коры и мантии. Флюидные включения, захваченные в породах гранулитовой фации , предоставили важные сведения о петрогенезисе сухих пород гранулитовой фации в результате притока богатых CO ₂ флюидов из сублитосферных источников. ^{[ 10 ]} Богатые CO ₂ сверхвысокотемпературной гранулитовой фации флюидные включения были также зафиксированы в ряде террейнов , что позволяет предположить участие CO ₂ в экстремальном метаморфизме земной коры. ^{[ 10 ]} Некоторые недавние исследования предполагают, что CO ₂ , образующийся в результате реакций субсолидусной декарбонизации во время экстремального метаморфизма, способствовал таянию ледников на Земле, покрытой снежным комом . ^{[ 10 ]}

Орогенное применение

Жидкие включения, захваченные жилами и минералами, использовались в качестве индикатора для изучения истории деформаций в орогенных поясах. ^{[ 11 ]} Поскольку флюидная активность значительно выше в зонах сдвига в складчатом поясе, флюидные включения в зоне сдвига также использовались для изучения сейсмической активности во время эволюции зоны сдвига. ^{[ 12 ]} В орогенных поясах землетрясения иногда связывают с активностью флюидов на глубине. Косвенные геофизические данные указывают на роль жидкости в землетрясениях во многих зонах сдвига, однако некоторые исследования предоставляют геологические доказательства роли жидкости в землетрясениях. ^{[ 12 ]}

Этот воздушный пузырь возрастом 84 миллиона лет заключен в янтаре (окаменелом древесном соке). Используя квадрупольный масс-спектрометр, ученые смогут узнать, какой была атмосфера, когда по Земле бродили динозавры. Источник: Геологическая служба США.

Палеоклиматические приложения

Пузырьки воздуха и воды, находящиеся в ископаемом янтаре, можно проанализировать, чтобы получить прямые доказательства климатических условий, существовавших во время образования смолы или древесного сока. Анализ этих захваченных пузырьков воздуха дает данные о составе атмосферы на протяжении 140 миллионов лет. Данные показывают, что содержание кислорода в атмосфере достигло почти 35% в меловой период , а затем резко упало почти до нынешнего уровня в начале третичного периода . Резкий спад соответствует или близко следует за событием мел-палеогенового вымирания и может быть результатом крупного удара метеорита , который создал кратер Чиксулуб .

В палеоокеанографических исследованиях жидкие включения могут дать информацию о химическом составе морской воды. Морская вода, попавшая в отложения, испаряется и оставляет после себя соленую массу. Глубина, на которой обнаружены эти эвапориты, относительно состава захваченной соли позволяет океанографам реконструировать эволюцию морской воды. ^{[ 13 ]} Пузырьки воздуха, попавшие в глубокие ледяные шапки, также можно проанализировать на предмет ключей к разгадке древних климатических условий.

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Уилкинсон, Джей Джей (2001). «Флюидные включения в гидротермальных рудных месторождениях» . Литос . Жидкие включения: фазовые отношения - Методы - Приложения. Специальный выпуск в честь Жака Туре. 55 (1): 229–272. Бибкод : 2001Litho..55..229W . дои : 10.1016/S0024-4937(00)00047-5 . ISSN 0024-4937 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Гольдштейн, Роберт Х.; Рейнольдс, Т. Джеймс (1994), «Микротермометрия флюидных включений» , Систематика флюидных включений в диагенетических минералах , SEPM (Общество осадочной геологии), стр. 87–121, doi : 10.2110/scn.94.31.0087 , ISBN 1-56576-008-5 , получено 31 октября 2021 г.
^ Ярмолович-Шульц, Катажина (2021). «Применение флюидных включений для распознавания нефтяных бассейнов — пример из Польши» . Минералы . 11 (5): 500. Бибкод : 2021Мой...11..500Дж . дои : 10.3390/мин11050500 . ISSN 2075-163X .
^ Роддер, Э. (1984). Жидкие включения . Минералогическое общество Америки. ISBN 978 0939950 16 4 .
^ Цутияма, А. Мияке А. Кавано Дж. (2018). Наноразмерные жидкие включения CO2-H2O в кальцитовых зернах метеорита CM Sutter's Mill . ЛПСК. п. 6187.
^ Золенский, М.Э. (2021). Анализ флюидных включений в астроматериалах: почему, где и как . МетСок. п. 6034.
^ Накамура, Т.; Мацумото, М.; Амано, К.; Энокидо, Ю.; Золенский, М.Э. (март 2022 г.). Ранняя история родительского астероида Рюгу: данные обратного образца . ЛПСК. п. 1753.
^ Маккейн, Калифорния; Мацуда, Н.; Лю, MC. (12 января 2023 г.). «Ранняя активность жидкости на Рюгу, выявленная на основе изотопного анализа». Природа . 7 : 309.
^ Золенский, М.; Долокан, А.; Боднар, Р.; Герба, И.; Мартинес, Дж.; Хан, Дж.; Накамура, Т. (август 2023 г.). Обновленная информация об измерении состава жидких включений Рюгу . Заседание метеорологического общества. Том. 6011.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Сантош, М.; Омори С. (2008). «Окна CO2 от мантии до атмосферы: модели на метаморфизме и спекуляциях и спекуляциях в связи с таянием снежного кома» . Gondwana Research . Снежный коток Земля до кембрийского взрыва. 14 (1): 82–96. Bibcode : 2008gondr..14 ... 82 с . doi : 10.1016/j.gr.2007.11.001 . ISSN 1342-937X .
^ Ojha, Arun K.; Шарма, Раджеш; Шривастава, Дипак С.; Листер, Гордон С. (октябрь 2019). «Полифазное развитие шоколадных будинов в зоне SAT, Kumaun Messer Himalaya, Индия» . Журнал структурной геологии . 127 : 103863. DOI : 10.1016/j.jsg.2019.103863 . S2CID 199109016 .
^ Jump up to: ^а ^б Оджа, Арун К.; Шривастава, Дипак К.; Шарма, Раджеш (июль 2022 г.). «Колебания жидкостного и тектонического давления в зоне надвига Южной Альморы (SATZ), Кумаун Малые Гималаи; палеосейсмические последствия» . Журнал структурной геологии . 160 : 104631. дои : 10.1016/j.jsg.2022.104631 . S2CID 248928633 .
^ Бонбель, М.; Шрайбер, Британская Колумбия (2014), «Геохимия эвапоритов и эволюция морской воды» , Трактат о геохимии , Elsevier, стр. 483–560, doi : 10.1016/b978-0-08-095975-7.00718-x , ISBN 9780080983004

Внешние ссылки

[:02-1] Jump up to: ^а ^б ^с Уилкинсон, Джей Джей (2001). «Флюидные включения в гидротермальных рудных месторождениях» . Литос . Жидкие включения: фазовые отношения - Методы - Приложения. Специальный выпуск в честь Жака Туре. 55 (1): 229–272. Бибкод : 2001Litho..55..229W . дои : 10.1016/S0024-4937(00)00047-5 . ISSN 0024-4937 .

[:1-2] Jump up to: ^а ^б ^с Гольдштейн, Роберт Х.; Рейнольдс, Т. Джеймс (1994), «Микротермометрия флюидных включений» , Систематика флюидных включений в диагенетических минералах , SEPM (Общество осадочной геологии), стр. 87–121, doi : 10.2110/scn.94.31.0087 , ISBN 1-56576-008-5 , получено 31 октября 2021 г.

[3] Ярмолович-Шульц, Катажина (2021). «Применение флюидных включений для распознавания нефтяных бассейнов — пример из Польши» . Минералы . 11 (5): 500. Бибкод : 2021Мой...11..500Дж . дои : 10.3390/мин11050500 . ISSN 2075-163X .

[4] Роддер, Э. (1984). Жидкие включения . Минералогическое общество Америки. ISBN 978 0939950 16 4 .

[5] Цутияма, А. Мияке А. Кавано Дж. (2018). Наноразмерные жидкие включения CO2-H2O в кальцитовых зернах метеорита CM Sutter's Mill . ЛПСК. п. 6187.

[6] Золенский, М.Э. (2021). Анализ флюидных включений в астроматериалах: почему, где и как . МетСок. п. 6034.

[7] Накамура, Т.; Мацумото, М.; Амано, К.; Энокидо, Ю.; Золенский, М.Э. (март 2022 г.). Ранняя история родительского астероида Рюгу: данные обратного образца . ЛПСК. п. 1753.

[8] Маккейн, Калифорния; Мацуда, Н.; Лю, MC. (12 января 2023 г.). «Ранняя активность жидкости на Рюгу, выявленная на основе изотопного анализа». Природа . 7 : 309.

[9] Золенский, М.; Долокан, А.; Боднар, Р.; Герба, И.; Мартинес, Дж.; Хан, Дж.; Накамура, Т. (август 2023 г.). Обновленная информация об измерении состава жидких включений Рюгу . Заседание метеорологического общества. Том. 6011.

[:2-10] Jump up to: ^а ^б ^с Сантош, М.; Омори С. (2008). «Окна CO2 от мантии до атмосферы: модели на метаморфизме и спекуляциях и спекуляциях в связи с таянием снежного кома» . Gondwana Research . Снежный коток Земля до кембрийского взрыва. 14 (1): 82–96. Bibcode : 2008gondr..14 ... 82 с . doi : 10.1016/j.gr.2007.11.001 . ISSN 1342-937X .

[11] Ojha, Arun K.; Шарма, Раджеш; Шривастава, Дипак С.; Листер, Гордон С. (октябрь 2019). «Полифазное развитие шоколадных будинов в зоне SAT, Kumaun Messer Himalaya, Индия» . Журнал структурной геологии . 127 : 103863. DOI : 10.1016/j.jsg.2019.103863 . S2CID 199109016 .

[Ojha_104631-12] Jump up to: ^а ^б Оджа, Арун К.; Шривастава, Дипак К.; Шарма, Раджеш (июль 2022 г.). «Колебания жидкостного и тектонического давления в зоне надвига Южной Альморы (SATZ), Кумаун Малые Гималаи; палеосейсмические последствия» . Журнал структурной геологии . 160 : 104631. дои : 10.1016/j.jsg.2022.104631 . S2CID 248928633 .

[13] Бонбель, М.; Шрайбер, Британская Колумбия (2014), «Геохимия эвапоритов и эволюция морской воды» , Трактат о геохимии , Elsevier, стр. 483–560, doi : 10.1016/b978-0-08-095975-7.00718-x , ISBN 9780080983004

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]