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今天给大家分享的是在中国科学院地质与地球物理研究所做实验的一天,小编是所内矿产室的一名学生,所以分享的内容就是矿床研究中最重要且基本要掌握的一个实验-流体包裹体测试

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实验的一天开始了!

⏰叮叮叮!早上7点的闹钟吵醒了熟睡中的我,我们宿舍晚上睡觉从来不拉窗帘,睁开眼睛宿舍内已经锃光瓦亮了,还是日常的状态,先拿起床边的英语记录本,复习一下平时攒下的英语词组。

⌚差不多7点25,可以起床洗漱了,我速度极快,差不多5分钟就可以搞定出门。

食堂的早餐极其诱人,饥渴难耐的我,想起今天要做一天的实验,痛快地大吃了一场,9元早餐,如下

⌚8点钟,拿着笔、记录本、水杯就出发去实验室了。

实验地点位于地2楼的9楼。

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实验开始之前先给大家简单介绍一下流体包裹体。

流体包裹体测试是矿床研究中的重要手段。

什么是流体包裹体呢?

它是成岩成矿流体在矿物结晶生长过程中,被包裹在矿物晶格缺陷或穴窝中的,至今尚在主矿物中封存并且与主矿物有着相当界限的那种物质。

上面这个就是流体包裹体,里面最常见的是气相和液相,偶尔也会见固相的子晶。

1982年,Jayanta Guha作了一首词颂流体包裹体。

你喜欢我吗?

为什么你老是看着我这个小人物。

不要告诉我你想了解我。

只要知道了我的秘密,就能填补你心灵的空虚。

我看到了你明亮的眼睛,

你想用歌声去打开我的心灵。

从你疑惑的眼光,我知道,

你想知道我的过去,是均匀的还是不均匀?

你听得到我的呼唤吗?

我想给你诉说衷肠。

只要你真的爱我,我就把什么都告诉你。

流体包裹体确实很神奇,地质学家借助它来研究矿床形成时的条件,比如形成温度、盐度以及压力等等

测流体包裹体用什么仪器呢?

01

这是最基本的仪器,比较简单,就是在普通的透反两用光学显微镜下附加一种测温设备。这样就可以在详细观察和辨认包裹体中含流体的各种物相(气液固)基础上,通过升温或者冷却测量各种瞬间相变化的温度。

上图这台配有Carl Zeiss Axioskop 40和Nikon透射/反射两用光学显微镜+摄像(照相)系统,冷热台是由英国Linkam公司生产的THMSG 600冷∕热台及TS1500高温热台。

显微冷∕热台的温度控制范围为-196℃~600℃,冷冻/加热速率从0.01~每分钟150℃,全程温度精度和稳定性可控制在≤0.1℃;高温热台的最高加热温度可至1500℃。

第二台仪器如下

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02

这台仪器叫显微共聚焦激光拉曼光谱仪,由法国HORIBA JOBIN YVON生产,这是目前市场上焦长最长的单级拉曼光谱仪,焦长达到800mm,具有最高光谱分辨率。

这台仪器可以干啥?用处可大了!

它可以直接鉴定出矿物中流体包裹体气相、液相和固相成分,比如水、二氧化碳…

通过峰值就可以判断成分。

不仅这些,它还可以应用于研究岩浆在上地幔和地壳中的部分熔融与分离分异作用,微体古生物矿物学及有机地球化学研究和准确鉴别人工处理宝石与天然宝石!

03

第三台重量级仪器叫激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICPMS),这台仪器,特别适用于单个流体包裹体的成分分析,也可开展硅酸盐、碳酸盐、磷酸盐和石英等矿物原位微量元素测试。可检测除稀有气体、H、C、N、O、F外的绝大多数元素,也可利用质谱仪碰撞反应技术测试S、Cl、Br等难电离元素。

今天就简简单单地来测个温(其实很难),用到了第一台仪器。

拿出昨天泡好的片子,忘记告诉大家,我们磨制的薄片要提前一天用丙酮浸泡。

浸泡前是这样的

浸泡中

放入丙酮的一瞬间,记号笔的颜色全部消失,所以一定要提前拍好照片,记住你当时标记的包裹体位置。

浸泡中,盖上一层滤纸

再压上一本书

一般要浸泡一天以上,泡好之后,用酒精和牙刷再刷干净。

泡下来并且掰成小块

1️⃣实验开始的第一件事是,倒入液氮。

就倒入这个罐子中。

2️⃣打开电脑,打开仪器。

这是用来装样品的,刚才泡好的片子掰成一小块放入其中。

3️⃣插入其中,关好门。

4️⃣接下来就可以进行观察测试了。

电脑,显微镜,冷热台都是互相连通的,数据和操作可以同时转换进行。

测温测盐的第一步是要进行降温,温度下降到-100℃,老师说了,升温和降温的速率不可以超过每分钟20℃,如上图所示,速率每分钟20℃,最低温度限制-100℃。

在温度下降的过程中,有时你会看到结冰起雾的现象,因为温度太低了。

这个管就很管用,拿这个管对着玻璃面吹,这样就不会起雾了,你的视野下也不会变黑。

温度降到-100℃后就要开始升温,保持速率。你可以先设置一个-20℃,用每分钟20℃的速率升,然后到了-20℃后再减速,降到很低的速率升温(当然,这是水盐体系的包裹体)。我们第一个要记录的温度点是它的冰点,因为我们通过冰点可以计算出盐度。

如图,-7℃的时候冰点马上就要到了。

再如这图,-5.8℃就是它的冰点温度。

还有一种常见的包裹体是水-盐-二氧化碳的三元体系,这种包裹体有明显的特征,我们叫它双眼皮。

如图所示,-57℃是CO2冰融化温度,5.1℃是笼合物融化温度,25.1℃是CO2的均一温度。

以上温度测定完毕,就要继续快速升温了,同样不要超过每分钟20℃的速率。不同的矿种,它们基本都有一个大致的温度范围,所以你要做到心中有数。

最后一个温度,是包裹体的完全均一温度,就是刚才你看到的有眼珠子的包裹体,其中的眼珠消失了,变成单相了。

以上理论部分的图来源于国科大范宏瑞教授上课时的课件,简直太通俗易懂了。

然而,理想很丰满,现实很骨感。我要测的包裹体来自胶东金矿,胶东金矿大家都应该知道,金储量占了全国的三分之一,而我所要研究的就是这超大型金矿深部的流体性质,采的样品来自海平面以下1400米。这是蚀变岩型金矿,流体包裹体非常小,并且非常少。

眼睛都看花了才找到几个。如下图

(真的非常小啊。。)

我这些样品大部分的均一温度为260多摄氏度。

这是我们用来记录的表格,序号、照片号、类型、大小、各种温度都要记录清楚。

由于包裹体测试是个精细活,并且我的包裹体又少又小,所以测得还是很慢的,差不多1天时间可以测试4张片子,每张片子上测了十几个包裹体。下午大概5点半收工,吃过晚饭,回到办公室开始进行白天数据的整理和处理。

就这样,一天过去了,白天的实验室生活,晚上的办公室生活。

晚上11点钟,收拾收拾回宿舍洗洗睡了。

继续准备着第二天的科研生活!

编辑:万鹏

美编:蒋青青

校对:张腾飞 姜雪蛟