地球的“时空胶囊”—流体包裹体

一、关于流体包裹体的故事

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？

你听得见我的呼唤吗？

我想对你诉说衷肠。

只要你真的爱我，

我就把什么都告诉你。

这是一首爱情告白诗吗？不不不，它是“一个流体包裹体的独白”，准确地说，这是加拿大著名学者Jayanta Guha在1982年以流体包裹体自诉的口吻写的一首赞美诗。流体包裹体可以说是大自然赠予矿物中一个个神奇美丽的小精灵，下面将揭开这个小精灵神秘的面纱。

二、流体包裹体的发展史

我国是世界上最早认识流体包裹体的国家，北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中曾这样描述水晶中的包裹体：“士人宋述家有一珠，大如鸡卵，微绀色，莹彻如水。手持之映空而观，则末底一点凝翠，其上色渐浅；若回转，则翠处常在下，不知何物，或谓之‘翠滴珠’”。该水晶包裹体中有活跃的气体和液体，这就是我们所说的流体包裹体。大约过了600年，Boyle、Davy、Brewster等先后发现和观察到了包裹体。特别是在1858年，英国地质学家Sorby在石英（水晶）、黄玉和绿柱石（祖母绿）等矿物中观察到大量包裹体，且有许多“小气泡”，有时在常温下可以看到它们在跳动，就像童话世界里翩翩起舞的小精灵。他通过对这些小精灵详细的研究，第一个提出流体包裹体均一法测温的基本原理。又经过了一个世纪的等待，直到1948年，加拿大多伦多大学地质学家Scort和Smith开始将流体包裹体应用于研究工作。他们在Sorby的均一法测温基本原理基础上，提出了流体包裹体爆裂法测温的基本原理，同时发明了流体包裹体爆裂测温仪。自上世界60年代开始，流体包裹体研究工作在国内地质领域生根发芽，尽管前路困难重重，但是前辈们笃行致远、砥砺深耕，这才有了如今接近或引领国际一流水平的丰硕成果。

三、流体包裹体的定义

地球上流体有多种：岩浆、岩浆热液、地下水、石油、海水、大气降水、变质水、盆地卤水、地层水和现代热泉等，上述流体我们现在大都可以观测到。还有一种古流体，即封存于矿物和岩石包裹体中以往地质年代的流体，类似于地球的 “化石流体”，其成分可以是上述流体的任何一种或几种的混合。

那么到底什么是流体包裹体呢？著名的矿床地球化学学者卢焕章这样定义，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与主矿物有着相的界限的那一部分物质。通俗的说就是在矿物内部微米级空间中封存或捕获的流体和气泡。日常工作中，地质学家能够观察到大量包裹体的矿物有：石英、萤石、石盐、方解石、石榴子石、磷灰石、白云石、重晶石、黄玉和闪锌矿等。

四、流体包裹体的分类

通常情况下，地质学家按成因将其分为原生流体包裹体、假次生流体包裹体和次生流体包裹体。其中原生流体包裹体是在矿物晶体生长过程中捕获的；假次生流体包裹体是在矿物晶体生长阶段微裂缝中捕获的；而次生流体包裹体是在矿物晶体形成之后捕获的。原生和假次生流体包裹体是地质学家关注和研究的重点对象，它们储存着寄主矿物形成时的温度、压力和流体成分等信息，被看作是地球的“时空胶囊”。根据实际研究工作需要，地质学家又将原生和假次生流体包裹体按物理状态分为纯液体包裹体、纯气体包裹体、液体包裹体、气体包裹体、含子矿物包裹体、含液体二氧化碳包裹体和油气包裹体等。

五、流体包裹体的应用

流体包裹体作为古流体保存至今的唯一代表，是可以直接用来反演地质时期各种流体性质和过程的最佳样本。近年来，随着科学家对观察和研究流体包裹体的新技术、新方法的建立和完善，流体包裹体的研究意义越发广泛和深远。当前地质学家对于流体包裹体的研究应用主要体现在以下三方面：

1.矿床成因研究

流体包裹体中记录了矿床形成过程中的温度、压力、流体性质、成矿物质来源等物理化学信息，通过分析和研究流体包裹体可以更好的理解现今矿床的形成过程，进而指导同类型矿床的勘探和找矿工作；

2.岩石圈过程研究

分析和研究流体包裹体中的同位素组成可以反演岩石圈中的地球化学循环和物质迁移过程，进而探讨岩石圈物质的来源和演化；

3.环境演化和油气成藏研究

石盐包裹体和油气包裹体越来越受到环境及石油地质学家的重视，在沉积成藏尤其是在古环境和油气充注及成分演化史的研究中起着关键作用。

（2023年地球科学科普作品大赛优秀作品）