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 , в отложениях гидротермальной циркуляции , в ископаемом янтаре и в глубоких ледяных кернах ледяных шапок Гренландии и Антарктики . [1] Включения могут предоставить информацию об условиях, существующих во время формирования вмещающего минерала. Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье и спектроскопия комбинационного рассеяния света могут использоваться для определения состава жидких включений.
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 фазы . 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 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 изменений температуры включений, фазовых изменений при нагревании и охлаждении [2] , а также изменений других свойств, таких как поведение в результате дедрепитации и химия включений. [1] Наблюдение и точечный подсчет тонких срезов образцов используется для выявления наличия определенных 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, которые были свидетелями термической активности 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 показаниях летучих частиц жидкого включения ; 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 нефтяных залежей после первоначального обнаружения флюидных включений используются другие методы.
[4]
Метеорит Саттерс-Милл [5] [6]
(162173) Рюгу [7] [8] [9]
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 флюидные включения были также зафиксированы в ряде террейнов сверхвысокотемпературной гранулитовой фации , что указывает на участие CO 2 в экстремальном метаморфизме земной коры. [10] Некоторые недавние исследования предполагают, что CO 2 , полученный в результате субсолидусных реакций декарбонизации во время экстремального метаморфизма, способствовал исчезновению ледникового кома на Земле . [10]
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 орогенном 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]
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 почти 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.