钟乳石和石笋中气——液包体的发现及其成因.pdf_大学文库

D0I:10.13374/i.issm1001-053x.1979.01.001 钟乳石和石笋中气一液包体的发现及其成因地质教研室何知礼摘要再次对桂林等地钟乳石(Stalactite)和石笋(Stalagmite)进行了研究，首次发现其中有丰富的气-液包体。矿物爆裂温度为215~335°C,个别可达435°℃。部分样品均化温度为110~187°C。对矿物热爆裂过程进行了录音，並进行了显微摄影。成分分析证实，包体的气相为CO:或含大量CO,。这些包体是在外生作用下化学成因的产物，属异常成因，不能用于包体矿物学中的一般测试和找矿工作。提出了区分异常成因和正常成因包体的必要性和区分标志。计算了方解石等碳酸盐在热声分析中可能产生的严重干扰。提出这种干扰起源于这类包体和非由解理产生。鉴于这些结果，包体矿物学的某些基础理论或技术应作适当修改与补充。一、概述一九七七年，我们再次对钟乳石和石笋进行研究，首先发现其中有丰富的气一液包体。其成因是外生作用下化学分解的产物。鉴于这些结果，包体矿物学的某些传统理论或技术似应适当修改与补充。否则这些钟乳石和石笋岂非应属热液成因了。测矿物或其他地质体形成过程中的物理地球化学作用的温度、压力及介质成分等，无疑对解决矿床成因、确定找矿标志、探索成矿理论和规律及指导普查勘探等许多方面均有重要意义。经近一百五十年的努力，，气一液包体研究已成为解决这些问题的较直接而又可靠的先进方法之一，甚至被视为最先进的。上世纪初，布留斯捷尔(Brocrep)等，就对矿物热裂现象及其包体作过研究〔1)。一八五八年，H.C.索尔比〔2)，提出用气~液包体测成矿温度，並订出成矿温度和压力的计算公式。他认为，矿物中的气~液包体是被捕获时呈非均匀状态出现的母液冷缩后呈非均匀状态的结果。若对这些包体加热，其均化温度即代表结晶时的最低温度。此即当代包体矿物学的理论基础。后按这一理论建立了包体测温法、测压法及包体找矿法等及用包体研究矿床成因的新理论和方法〔3、4、5)。前国际成矿溶液包体委员会(COFFI)主席耶尔马可夫认为，按包体可把矿床分为几大类：矿物中气-液包体均化为气相的为气成和伟晶岩矿床，均化为液相的为热液矿床，有单相液态包体的属沉积矿床〔6)。文献（如〔6）、〔7)等)中，方解石测温数据很多，並有计算方解石形成温度的公式和目视曲线（图解法之一）。这些资料中的一些资料正确程度，值得重新考虑。某些外生矿物没有或无明显的热爆裂现象。如我们十余年

钟乳石和石笋中气一液包体的发现及其成因地质教研室何知礼摘要再次对桂林等地钟乳石和石笋进行研究，首次发现其中有丰富的气一液包体。矿物爆裂温度为、 ’ ，个别可达 “ 。部分样品均化温度为、 “ 。对矿物热爆裂过程进行了录音，业进行了显微摄影。成分分析证实，包体的气相为。，或含大量。这些包体是在外生作用下化学成因的产物，属异常成因，不能用于包体矿物学中的一般测试和找矿工作。提出了区分异常成因和正常成因包体的必要性和区分标志。计算了方解石等碳酸盐在热声分析中可能产生的严重干扰。提出这种干扰起源于这类包体和非由解理产生。鉴于这些结果，包体矿物学的某些基础理论或技术应作适当修改与补充。、概述一九七七年，我们再次对钟乳石和石笋进行研究，首先发现其中有丰富的气一液包体。其成因是外生作用下化学分解的产物。鉴于这些结果，包体矿物学的某些传统理论或技术似应适当修改与补充。否则这些钟乳石和石笋岂非应属热液成因了。测矿物或其他地质体形成过程中的物理地球化学作用的温度、压力及介质成分等，无疑对解决矿床成因、确定找矿标志、探索成矿理论和规律及指导普查勘探等许多方面均有重要意义。经近一百五十年的努力，气一液包体研究已成为解决这些问题的较直接而又可靠的先进方法之一，甚室被视为最先进的。上世纪初，布留斯捷尔等，就对矿物热裂现象及其包体作过研究〔〕。一八五八年，索尔比〕，提出用气一液包体测成矿温度，业订出成矿温度和压力的计算公式。袍认为丫矿物中的气一液包体是被捕获时呈非均匀状态出现的母液冷缩后呈非均匀状态的结果。若对这些包体加热，其均化温度即代表结晶时的最低温度。此即当代包体矿物学的理论基础。后按这一理论建立了包体测温法、测压法及包体找矿法等及用包体研究矿床成因的新理论和方法〔、、〕。前国际成矿溶液包体委员会主席耶尔马可夫认为，按包体可把矿床分为几大类矿物中气一液包体均化为气相的为气成和伟晶岩矿床，均化为液相的为热液矿床有单相液态包体的属沉积矿床〔〕。文献如〔〕、〔〕等中，方解石测温数据很多，业有计算方解石形成温度的公式和目视曲线图解法之一。这些资料中的一些资料正确程度，值得重新考虑。某些外生矿物没有或无明显的热爆裂现象。如我们十余年 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1979．01．001

前研究的四川普格含铜砾岩中的黄铁矿结核和辉铜矿结核以及最近研究的包头表生针铁矿与宜龙式赤铁矿即如此。但B.Ⅵ.斯尔诺夫提出，表生矿物不含流态包体和无热声效应的结论不宜视为通论。史密斯教授等〔8)研究过钟乳石与方解石，认为加热时有异常爆裂，但未提到其中有外生气-液包体。普扎诺夫等〔9)误认为低温范围内（低于300~350°C)可进行碳酸盐的热声分析。在叙述可能引起干扰的原因时，也只顺及解理。其他文献（如〔1、10、11、 12等))也很少提到所研究的这些问题。也未见到钟乳石和石笋中有这种异常成因的由化学分解产生的气-液包体的报导。二、钟乳石和石笋的热测量研究十余年前，我们用爆裂法在我们所装置的热声自动爆裂仪上研究陕西铜厂铁矿床蒸发晕及其它矿床成因时，为了研究方解石等碳酸盐在热声分析过程中可能产生的严重干扰及其起因，曾对一一些碳酸盐（主要为方解石）作过热声分析。所选标本都具有明显沉积成因。其中有的直接取自沉积石灰岩。测试结果表明：所有标本加热时均强烈爆炸。每一标本都有一简单而又完整的爆裂曲线图，而且有明显的拐点。它]的爆裂温度可能不同。但多为两百余度到三百多度。对这种异常爆裂的原因，国外曾认为这是方解石中广泛发有的解理所引起，特别是方解石硬度较低（摩氏硬度3）。但对此种解释我们有怀疑，並在对其他矿床标本进行热声测量时，一般都采用酸处理，以排除其中可能存在的方解石等碳酸盐。一九七二年，又曾对芦笛岩一块钟乳石用同一仪器进行热声分析。所得结果仍与十余年前所作前述一些方解石相似，即加热时有强烈爆炸和具有类似的爆裂温度。上述两次实验均因任务变动等原因未能继续进行。一九七七年我们按教学科研工作需要，在研究有关富铁矿成矿规律时，再次对桂林芦笛岩、七星岩、甲山、迭彩山及其他地方-一些钟乳石与石笋进行热声分析测，试数据列于表1，爆烈曲线见图1。所获结果和爆裂曲线图显示：这些标本的热声分析与一般内生成因矿物的分析结果相似。从监听装置听到爆裂声也与一般起源于内生成因矿物的气-液包体爆裂声无异。但这些钟乳石与石笋是典型外生产物。表1中的爆裂温度，绝不能代表有关钟乳石与石笋的形成温度。为进一步查明其爆裂原因，对各标本均磨制了两面抛光的薄片。为保证不改变矿物及其中可能有的流态包体的性质，在粘胶时，是在尽可能低的温度下进行的。在偏光显微镜下，发现这些标本的光薄片中均有气一液包体（照片1一4，见图版），也有单相液态包体等。且在其它条件相同的情况下，钟乳石与石笋中气-液包体的含量与其透明度有关。如乳白色半透明变种中比无色透明变种中包体多。对1号标本的两块光薄片的碎片进行了均化温度的初步测定，其中气一液包体都均化成液相。为了判定它们属于真正的气-液包体，而非制片时可能混进去的其它什么气体等，我们在加热台上对所观察的气一液包体反复进行升温和降温，以观察汽泡消失温度和汽泡重现的温度。测试结果列于表2。所测包体形状示于图2。这几个包体，在加热过程中汽泡均逐渐缩小直至消失而均化成液相。包体【和直经反复两次升温和降温。包体I两次均化温度分别为175°C和178°C,两次降温过程中汽泡重现温度均为148°C±。汽泡的重现，有时是在148°C±下突然跳出来的，並随温度降低而逐渐增大，至室温时恢复原来大小。汽泡在加热过程中位置能发生变动，降温后汽泡重现时可能不在原来位置。但气相与液相之比不变。包休重加热至110°C时均化为液相，包体N均化为液 2

前研究的四川普格含铜砾岩中的黄铁矿结核和辉铜矿结核以及最近研究的包头表生针铁矿与宣龙式赤铁矿即如此。但斯尔诺夫提出，表生矿物不含流态包体和无热声效应的结论不宜视为通论。史密斯教授等〔〕研究过钟乳石与方解石，认为加热时有异常爆裂，但未提到其中有外生气一液包体。普扎诺夫等〔〕误认为低瀑范围内低于、、如可进行碳酸盐的热声分析。在叙述可能引起干扰的原因时，也只顾及解理。其他文献如〔、、、 ‘ “ 等〕也很少提到所研究的这些问题。也未见到钟乳石和石笋中有这种异常成因的由化学分解产生的气一液包体的报导。二、钟乳石和石笋的热测量研究十余年前，我们用爆裂法在我们所装置的热声自动爆裂仪上研究陕西铜厂铁矿床蒸发晕及其它矿床成因时，为了研究方解石等碳酸盐在热声分析过程中可能产生的严重干扰及其起因，曾对一些碳酸盐主要为方解石作过热声分析。所选标本都具有明显沉积成因。其中有的直接取自沉积石灰岩。测试结果表明所有标木加热付均强烈爆炸。每一标木都有一简单而又完整的爆裂曲线图，而且有明显的拐点。它们的爆裂温度可能不同。但多为两百余度到三百多度。对这种异常爆裂的嚎因，国外曾认为这是方解石中广泛发育的解理所引起，特另是方解石硬度较低摩氏硬度。但对此种解释我们有怀疑。业在对其他矿床标本进行热声测量时，一般都采用酸处理，以排除其中可能存在的方解石等碳酸盐。一九七二年又曾对芦岔岩一块钟乳石用同一仪器进行热声分析。所得结果仍与十余年前所作前述一些方解石相似，即加热时有强烈爆炸和具有类似的爆裂温度。匕述两次实验均因任务变动等原因未能继续进行。一九七七年我们按教学科研工作需要，在研究有关富铁矿成矿规律时，再次对桂林芦笛岩、七星岩、甲山、迭彩山及其他池方一些钟乳石与石笋进行热吉分析测，试数据列于表，爆烈曲线见图。所获结果和爆裂曲线图显示这些标本的热声分析与一般内生成因矿物的分析结果相似。从监听装置听到爆裂声也与一般起源于内生成因矿物的气一液包体爆裂声无异。但这些钟乳石与石笋是典型外生产物。表中的爆裂温度，绝不能代表有关钟乳石与石笋的形成温度。为进一步查明其爆裂原因，对各标本均磨制了两面抛光的薄片。为保证不改变矿物及其中可能有的流态包体为性质，在枯胶时，是在尽可能低沟温度下进行的。在偏光显微镜下，发现这些标木的光薄片中均有气一液包体照片一，见图版，也有单相液态包体等。且在其它条件相同的情况下，钟乳石与石笋中气一液包体的含量与其透明度有关。如乳白色半透明变种中比无色透明变种中包体多。对号标本的两块光薄片的碎片进行了均化温度的初步测定，其中气一液包体都均化成液相。为了判定它们属于真正的气一液包体，而非制片时可能混进去的其它什么气体等，我们在加热台上对所观察的气一液包体反复进行升温和降温，以观察汽泡消失温度和汽泡重现的温度。测试结果列于表。所测包体形状示于图。这几个包体，在加热过程中汽泡均逐渐缩小直至消失而均化成液相。包体和经反复两次升温和降温。包体两次均化温度分别为犷和，两次降温过程中汽泡重现温度均为士。汽泡的重现，有时是在 ” 士下突然魂出来约，业随温度降低而逐渐增大，至室温时恢复原来大小。汽泡在加热过程中位置能发生变动，降温后汽泡重现时可能不在原来位置。但气相与液相之比不变。包休贾加热室。 “ 时均化为液相，包体均化为液

表2 芦笛岩钟乳石（标本1）气-液包体均化温度整个包包体中均化时汽泡消失温度（°C) 汽泡重现时温度（°C) 包体号体粒度汽相直径 (u) (μ) 特征第1次第2次文均第1次第2次平均恤】 76 16 175 178 176.5 148 148 148 恤I 10 3 均化成液 180 192 186.5 173 165 169 的重 40 7± 110 110 №W 32 7± 115 115 注：包体№重、恤W在140°C±爆裂，並見液体沿晶体解理渗透。图2钟乳石中气一液包体，示均化前情况图3钟乳石中气-液包体，宅们在同一晶体包体I、I見于同一花战；同一生长带上同时形成，但充填不同包体置、V見于同一试片另一税域标本2，取自某地×250 标本】，取自广西桂林芦笛岩溶洞中相的温度约为115°C。两者加热至140°C时爆裂，冷却后汽泡未能再现。关于测定精度，一般认为加温过程中汽泡消失温度与降温过程中汽泡重现温度之差小于 ±5°C时，结果才可靠。但由于显微镜分辩能力，汽泡在行将消失时躲进包体边缘粗黑腔中去了（如包体I),可能产生一定误垄。另外，汽泡重现时位置有所变动，並突然成为小汽泡跳出。因而，误差大一些。不过这点误差对所研究问题来说影响不大。重要的是典型外生成因钟乳石与石笋中发现了气-液包体才是问题的本质。所研究的这些气-液包体有一重要特征，它们虽系在同一晶体同-一生长带上同时形成，但其充填度常不同（图3）。有时在同一钟乳石的同一试片中，有的包体充填度小于或近于 10%,而有的可达40%±。表2中的均化温度和前述用爆裂法测得的温度一样，它们绝不能代表其形成温度，尽管其爆裂的起因及均化过程与内生矿物的情况有相似之处。因为钟乳石中气-液包体的起源与内生矿物中正常气~液包体的成因显然不同。同理，如用图解法或计算法所得温度也不能代表这些钟乳石和石笋的形成温度。 5

表芦苗岩钟乳石标本气一液包体均化温度、一，一一一一一一口翻甲一曰一一体整个粒包度一卜包体中汽相直径均化时 ’ 汽泡消失温度。汽泡重现时温度 “ 包体号卜特征第次第次 …平均第次第次 … 平均上，上甘甲‘ 石自八，土，，斤了八八口匕户一上工匕任八」八比上明勺任八月一取和地地均成相液化厅，了‘ 十一性几，，矛月自八注包体取互、加万在 ” 士爆裂，重尧液体浴晶体解理渗透。犷 ·回盆丫珍二办澎号砂爪﹃、、了︸‘，夕、卜丑一图钟乳石中气一液包体，示均化前情况图钟乳石中气一液包体，它们在同一晶体包体、晃于同一视域同一生长带上同时形成，但充填不同包体、晃于同一试片另一视域标本，取自某地标本，取自广西桂林芦笛岩溶洞中相的温度约为。两者加热至时爆裂，冷却后汽泡未能再现。关于测定精度，一般认为加温过程中汽泡消失温度与降温过程中汽泡重现温度之差小于士 “ 时，结果才一可靠。但由于显微镜分辩能力，汽泡在行将消失时躲进包体边缘祖黑腔中去了如包体，可能产生一定误荃。另外，汽泡重现时位置有所变动，业突然成为小汽泡跳出。因而，误差大一些。不过这点误差对所研究问题来说影响不大。重要的是典型外生成因钟乳石与石笋中发现了气一液包体才是问题的本质。所研究的这些气一液包体有一重要特征，它们虽系在同一晶体同一生长带上同时形成，但其充滇度常不同图。有时在同一钟乳石的同一试片中，有的包体充填度小于或近于，而有的可达士。表中的均化温度和前述用爆裂法测得的温度一样，它们绝不能代表其形成温度，尽管其爆裂的起因及均化过程与内生矿物的情况有相似之处。因为钟乳石中气一液包体的起源与内生矿物中正常气一液包体的成因显然不同。同理，如用图解法或计算法所得温度也不能代表这些钟乳石和石笋的形成温度

三、钟乳石和石中气一液包体的成因鉴于钟乳石及石笋的外生成因与产状，以及未见任何热液蚀变现象，可认为它们是在矿物形成过程中，在常温常压下形成的。众所周知，当石灰岩中的方解石在风化过程中，在 H2O和CO2的参与下，可形成碳酸氢钙C(HCOa)z,后者为白色固体，但在水中的溶解度较大。当含有上述碳酸氢钙的水溶液沿灰岩的裂隙等向下流到适当地方，由于H,O的逐渐蒸发和COz的逸出，便在溶洞中形成钟乳石和石笋，其反应如下： Ca(HCO3)2CaCO3+H2O+CO2 据上述见解和反应式，可知钟乳石和石笋形成过程中，将有H,O和COz的形成。因此，钟乳石和石笋有可能捕获H,O和CO2。据此，可推测它们中气一液包体的形成可能与此有关。所见液相有可能为H:O,其中汽泡可能为CO:。它们被捕获时就是呈非均匀状态出现的並保持至今。这种成因与内生矿物中正常气一液包体的起源完全不同。不能用加热过程中得出的均化温度及用爆裂法测得的爆裂温度来代表其形成温度。总之，现代矿物包体测温学和测压学的原理和方法不能应用于它们。至于汽泡在低于31°C(CO2的临界温度)下未见其中有新相产生，其可能原因是：在常温下，COz只有在60atm下才能液化。因而，在常温常压下形成和观察时未见CO2液化並不奇怪。另外，我们用进行过均化法实验的芦笛岩钟乳石的试片，在冻结台上进行过初步实验，一直冻到-150°C±，在冻结实验过程中，亦未见所研究的两相气-液包体中产生第三相流体。虽然在冻结实验中包体有结冰现象，伴随冰块的扩大，汽泡有所缩小和变形，但因仪器临时发生故障未测出冻结点。理论上CO2在高度冷却下可凝成白色雪状物，但该包体中的汽泡很小，在冻结台上已较难分辨出来，当高度冷却后，即使按理论浓缩成零状物，也已超出显微镜分辨范围。因此，在冻结实验中也未见此现象。为了证实所发现气-液包体中的气相是否为CO:,我们对包体中的气相成分进行了初步分析。采用的是以爆裂法收兔气体，同时用透明无色的Ba(OH)z溶液与所收集的气体进行反应，结果B(OH)z溶液产生浑浊和白色沉淀。因此，已初步证实所研究的气-液包体中的气相为CO2。实验是按图4所示装置和下述原理进行的： Ba(OH)2+CO2-BaCOs+H2O 图4气-液包体中CO:成分定性分析装置示意图 1-栽气：2-KMnO4+KOH水溶液，用以氧化还原性气体，3、6-无水CaC12, 用以吸收H,O;4-烧碱石棉，用以吸收CO2;5-钠石灰，用以吸收CO2； 7-流量计；8-样品管，9-电炉，其中样品管内装有试样；10-带Ba(OH)2 溶液的试管，11-热电偶：12-温度指示器 6

三、钟乳石和石声中气一液包体的成因鉴于钟乳石及石笋的外生成因与产状，以及未见任何热液蚀变现象，可认为它们是在矿物形成过程中，在常温常压下形成的。众所周知，当石灰岩中的方解石在风化过程中，在和的参与下，可形成碳酸氢钙。，后者为白色固体，但在水中的溶解度较大。当含有上述碳酸氢钙的水溶液沿灰岩的裂隙等向下流到适当地方，由于的逐渐蒸发和的逸出，便在溶洞中形成钟乳石和石笋，其反应如下。二立据上述见解和反应式，可知钟乳石和石笋形成过程中，将有和的形成。因此，钟乳石和石笋有可能捕获和。据此，可推测它们中气一液包体的形成可能与此有关。所见液相有可能为，其中汽泡可能为。它们被捕获时就是呈非均匀状态出现的业保持至今。这种成因与内生矿物中正常气液包体的起源完全不同。不能用加热过程中得出的均化温度及用爆裂法测得的爆裂温度来代表其形成温度。总之，现代矿物包体测温学和测压学的原理和方法不能应用于它们。至于汽泡在低于的临界温度下未见其中有新相产生，其可能原因是在常温下，只有在下才能液化。因而，在常温常压下形成和观察时未见液化业不奇怪。另外，我们用进行过均化法实验的芦笛岩钟乳石的试片，在冻结台上进行过初步实验，一直冻到一 “ 士，在冻结实验过程中，亦未见所研究的两相气一液包体中产生第三相流体。虽然在冻结实验中包体有结冰现象，伴随冰块的扩大，汽泡有所缩小和变形，但因仪器临时发生故障未测出冻结点。理论上在高度冷却下可凝成白色雪状物，但该包体中的汽泡很小，在冻结台上已较难分辨出来，当高度冷却后，即使按理论浓缩成雪状物，也已超出显微镜分辨范围。因此，在冻结实验中也未见此现象。为了证实所发现气液包体中的气相是否为，我们对包体中的气相成分进行了初步分析。采用的是以爆裂法收集气体，同时用透明无色的溶液与所收集的气体进行反应，结果溶液产生浑浊和白色沉淀。因此，已初步证实所研究的气一液包体中的气相为。实验是按图所示装置和下述原理进行的一。十 ‘ 图气一液包体中成分定性分析装置示意图一载气一 ‘ 水溶液，用以氧化还原性气体、一无水，用以吸收一烧碱石棉，用以吸收一钠石灰，用以吸收一流量计一样品管，一电炉，其中样品管内装有试样一带溶液的试管一热电偶一温度指示器

使实验前为透明无色的B(OH)2溶液发生浑浊和乳白色沉淀的原因，显然是由于按上式产生了乳白色的BaCO3沉淀的结果。所用Ba(OH)2溶液浓度为0.1N±（当量浓度），是在配好后，静置两天，再取其无色透明液体进行实验的。所用载气，在进入样品管前，已反复作了静化。钟乳石和石笋的分子式为CCO,。为防止碳酸钙晶体在高温下可能发生分解，而产生C02,因此，用爆裂法收集样品在包体爆裂过程中产生的气体，是在350380°℃下进行的，这远低于碳酸钙晶体的分解温度(900°C)。但高于所研究钟乳石与石笋的爆裂温度。按史密斯-亚当斯的资料，方解石在1atm下的分解温度为900°C(在40atm下为1100°C)。为了确保实验的可靠性，对此分解温度也进行了验证。将北京化学试剂厂所出碳酸钙晶体，在我们的装置上，在同样条件下，一直逐渐加热至850°C±，均未见Ba(OH),产生浑浊或沉淀现象。确实到接近900°C条件下，Ba(OH)2才突然发生浑浊现象和产生大量乳白色的沉淀，这显然是碳酸钙晶体分解的结果。这一实验，证实了碳酸钙晶体或方解石在1atm下的分解温度确为900°C。从而证实钟乳石和石笋在350~380°C下进行加热时不会分解。这就排除了使Ba(OH)2产生浑浊和乳白色沉淀的CO2,是来自碳酸钙晶体分解的可能性。另外，也进行了空白试验。在Ba(OH)z溶液中通O25分钟，未见溶液浑浊或产生白色沉淀。因此，可以认为，所述实验结果是可靠的（表3)。表3 钟乳石与石笋中气-液包体的成分分析原样样重粒度用爆裂法收集CO2时的，载反应析矿物！产地加热温度试剂时间反应结果 (克) (目) 气 (℃) (分) 桂 Ba(OH):O2 Ba(OH)2溶 1 钟乳石芦笛 6 80120 350~380 溶液，5毫升 5 液变浑浊並产生白色沉淀 2 2 钟乳石 5,石笋对芦笛岩洞口泥盆纪灰岩的1个标本及一块水洲石标本，也顺便用同样的办法进行了实验，当在350~38)C条件下加热时，两者也都使Ba(OH)2溶液浑浊和产生乳白色沉淀。只不过前者含CO2包体更多，因而反应后的溶液的浊度更大，沉淀也更多。而后者因透明度高，所含包体少，所产生的CO2也少，所以反应后的溶液浊度较小，乳白色沉淀也较少。四、方解石等碳酸盐对热声分析的干扰及其排除表1中4号标本的钟乳石，在我们的仪器和实验条件下，1克-20+40目的样品在加热至700°C时，竟产生256894次脉冲。通常爆裂法样品称量1克，如考虑到测试中有些样品只能记录到几千次或几百次甚至更少的脉冲的话，那末样品中只要含有0.1%的方解石，就可产生很大干扰，甚至严重干扰。因此，燥裂法测温样品，一般需要经过仔细处理，即用酸溶等办法，以彻底清涂其中可能存在的方解石等碳酸盐。按我们的经验，处理样品时应注意两个原则。首先，既要保证排除被清除矿物，又要保证需要保留的矿物不受破坏或少受破坏。 7

使实验前为透明无色的么溶液发生浑浊和乳白色沉淀的原因，显然是由于技上式产生了乳白色的沉淀的结果。所用溶液浓度为。士当量浓度，一是在配好后，静置两夭，再取其无色透明液体进行实验的。所用载气，在进入样品管前，已反复作了静化。钟乳石和石笋的分子式为。。为防止碳酸钙晶体在高温下可能发生分解，而产生，因此，用爆裂法收集样品在包体爆裂过程中产生的气体，是在、 “ 下进行的这远低于碳酸钙晶体的分解温度 “ 。但高于所研究钟乳石与石笋的爆裂温度。按史密斯一亚当斯的资料，方解石在下的分解温度为在下为 “ 。为了确保实验的可靠性，对此分解温度也进行了验证。将北京化学试剂厂所出碳酸钙晶体，在我们的装置上，在同样条件下，一直逐渐加热至土，均未见产生浑浊或沉淀现象。确实到接近条件下，才突然发生浑浊现象和产生大量乳白色的沉淀，这显然是碳酸钙晶体分解的结果。这一实验，证实了碳酸钙晶体或方解石在下的分解温度确为 “ 。从而证实钟乳石和石笋在。、。 ” 下进行加热时不会分解。这就排除了使产生浑浊和乳白色沉淀的，是来自碳酸钙晶体分解的可能性。另外，也进行了空白试验。在溶液中通分钟，未见溶液浑浊或产生白色沉淀。因此，可以认为，所述实验结果是可靠的表。表钟乳石与石笋中气一液包体的成分分析爆法时度收的显℃ ﹄廿︸组冲加用集矿物样重「粒艺地，反应时间反应结果，克目分分析号原样号钟乳“ 誉笛馨、 ‘ 、溶液变浑浊业产生白色沉淀 … · 幻、钟乳石 “ 一 “ 一 …二， ‘ ’ ，、一一一一一一一－一一一一一一一一一一一一－－一一－一一一一－－「一一一－一一－－一， ‘ 一，，一一一。石笋 · ，，扩刀， ’ 一四、方解石等碳酸盐对热声分析的干扰及其排除表中号标本的钟乳石，在我们的仪器和实验条件下，克一。目的样品在加热至 “ 时，竟产生次脉冲。通常爆裂法样品称量克，如考虑到测试中有些样品只能记录到几千次或几百次甚至更少的脉冲的话，那末样品中只要含有。叱的方解石，就可产生很大干扰，甚至严重干拢。因此，爆裂法测温样品，一般需要经过仔细处理，即用酸溶等办法，以彻底清涂其中可能存在的方解石等碳酸盐。按我们的经验，处理样品时应注意两个原则。首先，既要保证排除被清除矿物，又要保证需要保留的矿物不受破坏或少受破坏

其次，处理过程如需加热，必须控制在一定温度下进行，以确保波测试的样品及共中可能存在的气~液包体的性质不受改变。关于溶剂的选择，如试样为石英或锡石，要排除其中可能存在的方解石等碳酸盐，可用较强的酸（如一定浓度的盐酸），因石英和锡石物化性质很稳定，强酸对它们无多大影响。如试样为易被强酸破坏的矿物（如磁铁矿）可用其他弱酸（如一定浓度的醋酸溶液)，具体情况可通过实验确定。若除测温外尚需作包休成分分析，则最好用酷酸溶液处理。否则，如用盐酸处理后，尚需彻底清除C1和Na等离子，较麻烦。五、方解石等碳酸盐热爆裂的原因碳酸盐在加热过程中常产生热爆裂的原因还研究得不够。有人认为主要是解理发育而硬度又低。这种解释现不一定合适了。就目前所研究的钟乳石而言，似主要与其中含有丰富的气-液包体有关。表1中，在相同测试条件下，2号样品爆裂脉冲数为64592，而3号样品因较透明爆裂球冲数降为49119，，10号样品更透明一些，爆裂脉冲仅为21112(11号样品因钟乳体很小，结晶细小，在此情况下一般爆裂脉冲较少，不参加比较)。另外，我们发现在相同条件下，1克灰色沉积石灰岩（芦笛岩：同口泥盆纪灰岩中的标本）产生65838次爆裂脉冲，而1克冰州石*则仅生955次球冲（粒度均为-20+4）目)。前者加热至700°C,加热至 500°C时已产生19914次脉冲影而后者加热至500°C时爆裂已终止)。F.G.密史斯也曾发现乳白色方解石产生大量爆裂声脉冲。他研究美国甚萨斯Baxter Springs的方解石，l克样品，粒度为-40+83目，在加热速度为37.7'C/分的情况下，从60560°C的加热区间记录到7650次爆裂脉冲。他认为纯净、透明的热液矿物（例如光学级方解石）只产生很少的异常爆裂声。但同一种矿物的乳白色变种可产生大量的异常爆〔8)。我们认为这些异常爆裂不能用解理发育及硬度低去圆满解释。因解理及硬度是矿物面有性质，不论其是纯净透明变种或乳白色变种，都具有同样解理和硬度。如系解里引起强烈热爆作，则不同变种都应产生强烈热爆裂。所以，一些碳酸盐在加热过程中受生强烈异常爆裂的原因，很可能，在相当程度上是其中含有丰富的气-液包体。虽然也不能完全忽视热声分析过程中，由于解理发有和硬度低可能出现的一定影响，但其影响只是加重了上述起源于气一液包体的爆裂的干扰程度。六、关于矿物中气-液包序的分类尚题本文不详细讨论包体分类的问题，但是下面这些情况是值得注意的。矿物中的气-液包体，从某种成因角度来看，似可分为两大类。一类为正常成因气-液包体，它们广泛分布于一些内生矿物中。其成因完全符合H.C.索尔比的理论。它们被捕获时是单相流体，由于物理作用，物质冷缩后发生了气相与液祖的分离。它们是包体矿物学研究的主要对象，可用于包体测温学、包体测压学和用于找矿勘探工作。另一类为异常成因气~液包体，它们分布于某些内生或外生矿物中。其中大约又可分为物理成因的和化学成因的两个亚类。由原生正常气一液包体，经重结晶或其他物理作川等而发生非均匀分裂形成的包体，可作为物理成因的异常气~液包体的代表。而闰前发现于钟乳石和石笋等典型外生矿物中的气~液包体，则是化学成因的异常气一液包体的代表。而且，无疑凡是化学成因的气-液包体 *承卢焕章同志照送标本。 8

其次，处理过程如需加热，必须控制在一定温度下进行，以确保波则试的样品及其中可能存在的气液包体的性质不受改变。关于溶剂的选择，如试样为石英或锡石，要排涂其中可能存在的方解石等碳酸盐，可用较强的酸如一定浓度的盐酸，因石英和渴石初化性质很稳定，强酸对它们无多大影响。如试样为易被强酸破坏的矿物如磁铁矿可用其他弱酸如一定浓度的醋酸溶液，具体情况可通过实验确定。若涂测温外尚需作包体成分分析，则晨好用醋酸溶液处理。否则，如用盐酸处理后，尚需彻底清除和等离子，较麻烦。五、方解石等碳酸盐热爆裂的原因一碳酸盐在加热过程中常产生热爆裂的原因还研究得不够。有人认为主要豁理发育而硬度又低。这种解释现不一定合适了。就目前所研究的钟乳石而言，似主要与其中含有丰富的斗液包体有关。表中，在相同测试条件下，号样品爆裂脉冲数为而号样品因较透明爆裂冰冲数降为工工，功号样品更透明一些，爆裂脉冲仅为号样品因钟乳体很小，、结晶细小，在此清况下一般瀑裂冰冲较少，小参刀” 比狄。为外，执及现位州 ’田条件下，克灰色沉识石灰岩芦笛岩词口泥盆纪灰岩中的标本产生次爆裂脉冲，而克冰州石则仅岔生次泳冲位变均为一十，目。前者加热至 “ ，加热至时已产生工次咏冲而后者加热至 “ 时爆裂已终止。密史斯也曾发现乳白色方碎石产生大量爆裂老脉冲。他研究美国甚萨斯 “ ‘ “ ， “ 笋的方解石，克样品，粒度为一，目，在加热室度为了 “ 分的情兄下，从、的加热区间记录到〕次爆裂咏冲。他认为纯净、透明的热液矿物例如光学级方解石只产生很少的异常爆裂声。但同一种矿物的乳白色变种可产生大量的异常爆〔〕。我们认为这些异常爆裂不能用解理发育及硬度低去圆满解释。因裤理及硬度是矿物固有性质，不论其是纯净透明变种或乳白色变种，都具有同样解理和硬度。如系解理引起虽烈热爆炸，则不同变种都应产生强烈热爆裂。所以，一些谈酸盆在加热过程中泛生强烈异常爆裂的原因，很可能，在相当程度上是其中含有丰富的气一液包体。虽然也不能完全忽视热声分析过程中，由于解理发育和硬度低可能出现灼一定影响，但其影响只是加重了匕述起原于气一液包体的爆裂的干扰程度。六、关于矿物中气一液包并的分类尚题本文不详细讨论包体分类的问题，但是下面这些清况是值得注意的。矿物中的气一液包体，从某种成因角度来看，似可分为两大类。一类为正常成因气一液包体，它们广泛分布于一些内生矿物中。其成因完全符合索尔比的理论。它们被捕获时是单相流体，由于物理作用，物质冷缩后发生了气相与液们的分离。它们是包体犷物学研究的主要对象，可用于包体测温学、包体测压学和用于找矿劫探工作。另一类为异常成因气液包体，它们分布于某些内生或外生矿物中。其中大约又可分为物理成因的和化学成因的两个亚类。由原生正常气，液包体，经重结晶或其他物理作用等而发生非均匀分裂形成的包体，可作为物理成因的异常气一液包体的代表。而目前发现于神乳石和石笋等典型外生矿物中的气一液包体，则是化学成因的异常气一液包体的代表。而且，无疑凡是化学成因的气一液包体承卢焕章同志蹭送标本

均应属于异常气-液包体。这类异常气一液包体，被捕获时就可能是非匀流体，其中气相与液相的分离，不是由于物哩作用使物质冷缩的结果，而可能与矿物形成时的化学作用有关。最后，还有一种异常气-液包体，它们是在样品加工过程中或其他人为作用下形成的。例如石盐和甲盐等，因其在水中溶解度很大，如果磨制薄片时不适当地采用干磨法，则可以使其原有流态包体改变性质，如单相液态包体变为异常气一液包体等。事实上在磨制这类薄片时，可以在其饱和盐溶液中进行，从而不致产生异常包体。所有上述这些异常包体，均绝不能用于包体测温学、包体测压学等方面的研究，也不能用于找矿勘探工作。相反，在包体矿物学工作中，要尽量排除这类气一液包体可能产生的干扰。特别是某些异常气-液包体在自然界可能分布很广，如化学成因的包体就是如此。某些内生矿物中是否有这类化学成因包体，也值得注意研究。七、结論 1.所研究的钟乳石和石笋中的气一液包体，是在风化作用过程中，在常温常压下形成並保持至今的。其成因与内生成因矿物中的一般气一液包体不同，不能用于地质测温学和地质测压学。 2.这些两相气一液包体，其液相可能为水溶液，气相为CO2。它们的特点是成因的特殊性、同一矿物同一生长带上同时形成的气一液包体具有很不同的充填度、以及在常温常压下不能见到其CCz汽泡的液化。 3,钟乳石等碳酸盐，在加热过程中发生强烈爆裂的原因，是其中含有较丰富的特殊成因的气一液包体，而主要不是由解理引起的。 4.文献中己发表的一些方解石等碳酸盐测温结果的正确性，应审旗地重新评价。可能其中有些是不正确的。不管它们是用的包体测温法中的哪种方法。包体测温学和测压学的研究成果。在解释时应抱有一定警裼性。其解释正确与否，应视其在地质情况上是否合理。 5.由于钟乳石中发现了这种特殊成因的气-液包体，基于矿物包体研究的地质测温学和地质测压学的某些基本原理似应适当修改和补充。在广泛应用包体的原理方法于地质测温学和地质测量学时，必须适当加强对有关矿物包体的一些基本理论的研究。 6.除钟乳石与石笋外，其它方解石（包括内生的）中也可能有这种特殊成因的气~液包体。其特征是在同一晶体的同一生长带内，同时形成的同种气-液包体充填度可能不同，也不能用于地质测温学和地质测压学。只有当这些在同一一晶体上，同一生长带内，在同一条件下形成的同种气一液包体，具有近似充填度並用均化法或图解法或计算法所测各包体的温度也近似，这些气一液包体在形成时才是单相流体，测试结果也才可靠。 7,爆裂法研究用样品，必须预先用酸处理以彻底清除其中可能存在的方解石等碳酸盐。因试样中如含有1~0.1%的上述碳酸盐，均可能产生严重干扰。 8.对方解石的热测量，可通过测其共生矿物的形成温度来解决。在确证其中气-液包体系一般内生成因，而非C(HCO3)z分解而成时，可用包体测温法。如用爆裂法，则以用热真空法或热压法较合适，它能排除即使解理可能产生的干扰。当然，不应，也不能因这次工作成果去怀疑一切。矿物包体地质测温学和地质测压学的方法，己由发现、肯定、怀疑、否定、再肯定到大发展阶段。这一新兴科学頠域必将吸引更多的人来研究，其研究成果必将越来越广泛地应用来解决有关地质方面的许多理论问题和实 9

均应属于异常气一液包体。这类异常气一液包体，被捕获时就可能是非匀流体，其中气相与液相的分离，不是由于物理作用使物质冷缩的结果，而可能与矿物形成时的化学作用有关。最后，还有一种异常气一液包体，它们是在样品加工过程中或其他人为作用下形成的。例如石盐和甲盐等，因其在水中溶解度很大，如果磨制薄片时不适当地采用干磨法，则可以使其原有流态包体改变性质，如单相液态包体变为异常气一液包体等。事实上在磨制这类薄片时，可以在其饱和盐溶液中进行，从而不致产生异常包体。所有上述这些异常包体，均绝不能用于包体测温学、包体测压学等方面的研究，也不能用于找矿勘探工作。相反，在包体矿物学工作中，要尽量排除这类气一液包体可能产生的干扰。特别是某些异常气一液包体在自然界可能分布很广，如化学成因的包体就是如此。某些内生矿物中是否有这类化学成因包体，也值得注意研究。七、结箫所研究的钟乳石和石笋中的气一液包体，是在风化作用过程中，在常温常压下形成业保持至今的。其成因与内生成因矿物中的一般气一液包体不同，不能用于地质测温学和地质测压学。这些两相气一液包体，其液相可能为水溶液，气相为。它们的特点是成因的特殊性、同一矿物同一生长带上同时形成的气一液包体具有很不同的充填度、以及在常温常压下不能见到其汽泡的液化。钟乳石等碳酸盐，在加热过程中发生强烈爆裂的原因，是其中含有较丰富的特殊成因的气一液包体，而主要不是由解理引起的。文献中己发表的一些方解石等碳酸盐测温结果的正确性，应审慎地重新评价。可能其中有些是不正确的。不管它们是用的包体测温法中的哪种方法。包体测温学和测压学的研究成果。在解泽时应抱有一定警惕性。其解释正确与否，应视其在地质情况上是否合理。由于钟乳石中发现了这种特殊成因的气一液包体，基于矿物包体研究的地质测温学和地质侧压学的某些基本原理似应适当修改和补充。在广泛应用包体的原理方法于地质测温学和地质测量学时，必须适当加强对有关矿物包体的一些基本理论的研究。除钟乳石与石笋外，其它方解石包括内生的中也可能有这种特殊成因的气一液包体。其特征是在同一晶体的同一生长带内，同时形成的同种气一液包体充填度可能不同，也不能用于地质测温学和地质测压学。只有当这些在同一晶体上，同一生长带内，在同一条件下形成的同种气一液包体，具有近似充填度业用均化法或图解法或计算法所测各包体的温度也近似，这些气一液包体在形成时才是单相流体，测试结果也才可靠。爆裂法研究用样品，必须预先用酸处理以彻底清除其中可能存在的方解石等碳酸盐。因试样中如含有一的上述碳酸盐，均可能产生严重干扰。对方解石的热测量，可通过测其共生矿物的形成温度来解决。在确证其中气一液包体系一般内生成因，而非 “ 。分解而成时，可用包体测温法。如用爆裂法，则以用热真空法或热压法较合适，它能排除即使解理可能产生的干扰。当然，不应，也不能因这次工作成果去怀疑一切。矿物包体地质测温学和地质测压学的方法，己由发现、肯定、怀疑、否定、再肯定到大发展阶段。这一新兴科学颁域必将吸引更多的人来研究，其研究成果必将越来越广泛地应用来解决有关地质方面的许多理论问题和实