Fluidne inkluzije - fluidi zarobljeni u mineralima

Sabina Strmić Palinkaš

Sveučilište u ZagrebuPrirodoslovno-matematički fakultetMineraloško-petrografski zavod

Kako istraživati fluide u geološkim procesima?

• Aktivni sistemi (npr. geotermalna polja, “crni dimnjivci” na srednjooceanskim grebenima)

• Rekonstrukcija fluida na temelju alteracionih produkata• Fluidne inkluzije

Fluidne inkluzije (I)

• tijekom rasta minerala, zbog nepravilnosti u kristalnoj rešetci, mineral može “zarobiti” otopinu iz koje je kristalizirao

Fluidne inkluzije (II)

• primarne• sekundarne• pseudosekundarne

Fluidne inkluzije (III)

• jednofazne (L, V, S)• dvofazne (L+V)

• višefazne (L+V+S, L1+L2+V)

Osnovne pretpostavke

• Kemijski sastav fluidne inkluzije ostao je nepromijenjen od trenutka zahvaćanja

• Volumen fluidne inkluzije ostao je nepromijenjen od trenutka zahvaćanja

• Fluid zahvaćen u inkluziji tijekom zahvaćanja bio je homogen (osim u slučaju ključanja)

• Mikrotermometrija• UV i IR mikroskopija• Laser Raman spektroskopija• Ionska kromatografija• Plinska kromatografija• Elektronska mikroskopija

Metode istraživanja fluidnih inkluzija

- P-T putanja svake fluidne inkluzije može se reverzibilno ponoviti u laboratoriju upotrebom stolića za grijanje i hlađenje

- Fazni prijelazi pri kontroliranoj promjeni temperature

Mikrotermometrija (I)

• sastav fluidne inkluzije (ograničen na 2-3 komponente)• minimalna temperatura formiranja ili prava temperatura

formiranja u slučaju nehomogenog zahvaćanja• (ukupna gustoća ili molarni volumen)

Mikrotermometrija (II)

• nedestruktivne metode

• UV mikroskopija – identifikacija aromatskih ugljikovodika

• IR mikroskopija – petrografska istraživanja u mineralima opâkim u vidljivom dijelu spektra

UV i IR mikroskopija

Fig. 1. Infracrvena mikrofotografija fl. inkluzija u stibnitu

Fig. 2 Fluidna inkluzija s CH4 a.) u polariziranom svjetlu; b.) u UV spektru

• nedestruktivna metoda• monokromatsko lasersko zračenje

• volatili, hidrati otopljenih soli i kristaliti

Laser Raman spektroskopija

• destruktivna metoda • kemijski sastav nevolatila• sastav svih fluidnih inkluzija u uzorku (“bulk” composition)

Ionska kromatografija

Probe mineral Li (ppm) Na (ppm) K (ppm) Mg (ppm) Ca (ppm) F (ppm) Cl (ppm) Br (ppm) I (ppm) NO3 (ppm) SO4 (ppm)PR-LJ-1 Siderite 101 12534 544 6535 6337 145 30458 192 0,9 321 206PR-LJ-2 Galena 4 5869 352 571 8487 126 10701 26 0,1 168 409PR-LJ-3 Dark limestone 62 3775 5269 2197 19779 227 6620 36 10,8 308 1358PR-LJ-4 Siderite 188 8812 1844 5275 16245 62 20489 231 0,6 196 3527PR-LJ-5 Quartz 67 14884 856 741 1995 56 26356 114 1,7 820 0PR-LJ-6 Barite 16 4943 319 616 14378 0 9658 50 0,8 118 3965PR-LJ-7 Barite 3 3877 325 682 22685 46 8630 34 0,6 174 20654PR-LJ-8 Dark limestone 26 3032 436 1507 25951 121 4744 68 6,9 177 19065PR-LJ-9 Siderite 417 10468 458 7720 12683 43 25633 338 0,7 196 1129

• destruktivna metoda• kemijski i izotopni sastav volatila• sastav svih fluidnih inkluzija u uzorku

Plinska kromatografija

• destruktivna metoda • kemijski sastav nevolatila i kristalita• sastav ciljane fluidne inkluzije u uzorku• TEM - detaljno određivanje tekstura i kemijskog sastava

fluidnih inkluzija • SEM/EDS - određivanje kemijskog sastava fluidnih inkluzija

Elektronska mikroskopija

Fig. 1. Fluidna inkluzija u olivinu (TEM) Fig. 2. Prikaz energetske disperzije na soli sastava NaCl+KCl u kristalu kvarca

THERMAL GRADIENTH2S, SO4

2-

Na+, Mg2+

H2S, SO42-

SO42-

Ca2+, K+

300°

C200°

C

100°C

Fe2+ Eu3+

Pb2+Zn2+Ba2+

FeCO3

(Fe, Ca)CO3

HCO3-

Siderite veins,Pb, Zn, Ba