Жидкостное включение — это пузырек жидкости и/или газа, который захвачен внутри кристалла . Поскольку минералы часто образуются из жидкой или водной среды, крошечные пузырьки этой жидкости могут оказаться захваченными внутри кристалла или вдоль залеченных трещин кристалла. Эти включения обычно имеют размер от 0,01 мм до 1 мм и видны в деталях только при микроскопическом исследовании, однако образцы кварца-фенстера или скелетного кварца могут включать тонкие пластинчатые включения, которые имеют много миллиметров в длину и ширину внутри своих пластинчатых пустот.
Эти включения встречаются в самых разных средах. Например, они встречаются в цементирующих минералах осадочных пород , в жильных минералах, таких как кварц или кальцит в гидротермальных циркуляционных отложениях, в ископаемом янтаре и в глубоких ледяных кернах из ледяных шапок Гренландии и Антарктиды . [1] Включения могут предоставить информацию об условиях, существовавших во время формирования вмещающего минерала. Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье и спектроскопия Рамана могут использоваться для определения состава жидких включений.
Гидротермальные рудные минералы, которые обычно образуются из высокотемпературных водных растворов, захватывают крошечные пузырьки жидкостей или газов при охлаждении и формировании твердой породы. Захваченная жидкость во включении сохраняет запись состава, температуры и давления минерализующей среды. [1] Включение часто содержит две или более фаз . Если во включении присутствует пузырек пара вместе с жидкой фазой, простой нагрев включения до точки резорбции пузырька пара дает вероятную температуру исходной жидкости. Если во включении присутствуют мельчайшие кристаллы, такие как галит , сильвин , гематит или сульфиды , они дают прямые подсказки относительно состава исходной жидкости.
Жидкостные включения могут предоставить полезные данные при разведке полезных ископаемых, поскольку их характеристики зависят от процесса минерализации. Методы использования жидких включений для идентификации месторождений полезных ископаемых включают оценку распространенности определенного типа включений, изучение изменений температур фазовых изменений включений при нагревании и охлаждении [2] и изменений других свойств, таких как поведение декрепитации и химия включений. [1] Наблюдение и точечный подсчет тонких сечений образцов используются для определения наличия определенных типов включений. Если в непосредственной географической близости обнаружено обилие похожих жидких включений, можно сделать вывод, что окружающие типы пород схожи, если не одинаковы. [2] Микротермометрические свойства (изменения температуры во время фазовых изменений) используются для характеристики и категоризации областей, которые были свидетелями термической активности во время минералообразования. [2]
Жидкостные включения использовались для идентификации месторождений нефти и газа. Буровые разрезы, керны и/или материалы обнажений сохраняются для их поровых флюидов, а химия флюида анализируется с помощью стратиграфии флюидных включений (FIS). Анализ FIS берет спектрометрические показания летучих видов флюидного включения; они указывают на наличие поблизости месторождения природного газа или нефти. [3] Однако обилие подобных жидких включений может быть связано с миграцией и накоплением углеводородов, поэтому для подтверждения наличия нефтяного месторождения после первоначального обнаружения жидких 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 кора-мантия. Флюидные включения, захваченные в породах гранулитовой фации , предоставили важные подсказки о петрогенезе сухих пород гранулитовой фации посредством притока флюидов, богатых CO 2, из подлитосферных источников. [10] Флюидные включения, богатые CO 2, также были зарегистрированы в ряде террейнов гранулитовой фации сверхвысокой температуры , что предполагает участие CO 2 в экстремальном метаморфизме земной коры. [10] Некоторые недавние исследования предполагают, что CO 2 , полученный в результате реакций декарбонизации подсолидуса во время экстремального метаморфизма, способствовал дегляциации снежного кома Земли . [10]
Жидкостные включения, захваченные в жилах и минералах, использовались в качестве прокси для изучения истории деформации в орогенных поясах. [11] Поскольку активность флюидов значительно выше в зонах сдвига в орогенном поясе, жидкие 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 доказательства указывают на роль флюидов в землетрясениях во многих зонах сдвига, однако несколько исследований предоставляют геологические доказательства роли флюидов в землетрясениях. [12]
Захваченные пузырьки воздуха и воды внутри ископаемого янтаря могут быть проанализированы, чтобы предоставить прямые доказательства климатических условий, существовавших во время образования смолы или древесного сока. Анализ этих захваченных пузырьков воздуха дает запись состава атмосферы, начинающуюся 140 миллионов лет назад. Данные показывают, что содержание кислорода в атмосфере достигло максимума почти в 35% в течение мелового периода , а затем резко упало до почти современных уровней в течение раннего третичного периода . Резкое снижение соответствует или близко следует за событием вымирания мел-палеогена и может быть результатом крупного удара метеорита , который создал кратер Чиксулуб .
В палеоокеанографических исследованиях жидкие включения могут информировать о химическом составе морской воды. Захваченная в отложениях морская вода испаряется и оставляет после себя соленое содержимое. Глубина, на которой находятся эти эвапориты, относительно состава захваченной соли позволяет океанографам реконструировать эволюцию морской воды. [13] Пузырьки воздуха, захваченные в глубоких ледяных шапках, также могут быть проанализированы на предмет подсказок о древних климатических условиях.