热液金矿流体包裹体V-x参数的精确计算程序摘要
H2O\NaCl、C02和CH4是许多类型的地质流体,特别是热液金矿成矿流体和中高级变质流体中的主要组分。这些流体在多数情况下可近似为H2O-NaCl-CO2或H2O-NaCl-CH4体系。流体包裹体是古流体唯一的直接样品,确定H2O-NaCl-CO2和H2O-NaCl-CH4流体包裹体的摩尔体积(或密度)、组成、均一压力等V-x参数是研究成矿流体的来源和演化、探讨热液矿床形成机制的重要基础。以流体包裹体显微测温等分析数据为基础,结合相应的热力学图解或计算模型对分析数据进行解释,是获得流体包裹体的组成、密度、均一压力等V-x参数的通用做法。对于H2O-NaCl-CO2包裹体和H2O-NaCl-CH4包裹体V-x参数的计算,除了测温数据外,传统做法还需要目测包裹体中气相的体积分数作为计算依据。由于实践中目测体积分数难免产生较大的误差,尤其是对于形状不规则的包裹体,使得包裹体密度、组成、均一压力等参数的计算误差较大。Parry(1986)提出了仅依据显微测温数据(包括部分均一温度和均一方式、完全均一温度和均一方式)即可计算CO2相部分均一温度高于CO2笼合物熔化温度的H2O-NaCl-CO2包裹体V-x参数的迭代算法,后来一些研究者对其进行了改进。这些算法无需CO2相的体积分数作为计算依据,因此能够避免目测体积分数可能带来的较大误差。但是现有的基于此类算法开发的计算程序仍存在许多不足,例如不能计算完全均一到气相的H2O-NaCl-CO2包裹体的V-x参数。此外对于H2O-NaCl-CH4包裹体和C02相部分均一温度低于CO2笼合物熔化温度的H2O-NaCl-CO2包裹体,目前仍缺乏准确计算其V-s参数的算法和相应的计算程序。本研究的目标是一发出能够准确计算H2O-NaCl-CO2包裹体和H2O-NaCl-CH4包裹体V-x参数的应用程序。主要成果包括:(1)提出新的迭代算法来求解CO2相均一温度低于CO2笼合物熔化温度的H2O-NaCl-CO2包裹体的V-x参数。此新算法采用Diamond(1992)提出的方法来确定流体包裹体的盐度,根据CO2笼合物熔化温度和水合物相平衡模型计算此时包裹体的内压,然后以气体水合物熔化时和包裹体完全均一时的相变和体积变化关系为约束条件来迭代求解包裹体的摩尔体积和CO2含量。新算法同样不需要目测CO2相的体积分数作为计算依据。(2)开发出能够准确计算H2O-NaCl-CO2包裹体V-x参数的应用程序。对于CO2相均一温度低于CO2笼合物熔化温度的H2O-NaCl-CO2包裹体,该程序采用本研究提出的新算法,而对于CO2相均一温度高于CO2笼合物熔化温度的H2O-NaCl-CO2包裹体,则采用前人改进的Parry算法。程序中采用高精度的热力学模型计算H2O-NaCl-CO2体系的热力学性质。该程序的输入参数包括CO2笼合物熔化温度、部分均一温度和均一方式、完全均一温度和均一方式,输出参数包括包裹体的摩尔体积、三个组分的摩尔分数、均一压力等,适用于完全均一温度范围200-450℃且不含石盐子晶的H2O-NaCl-CO2包裹体。(3)开发出能够准确计算H2O-NaCl-CH4包裹体V-x参数的应用程序。该程序基于本研究组最近提出的仅依据测温数据(无需目测CH4相体积分数)计算H2O-NaCl-CH4包裹体V-x参数的新算法,采用高精度的热力学模型计算H2O-NaCl-CH4体系的热力学性质。程序的输入参数包括冰点温度、CH4笼合物熔化温度、完全均一温度和均一方式,输出参数包括包裹体的摩尔体积、三个组分的摩尔分数、均一压力等,适用于完全均温度范围200-450℃、CH4笼合物熔化温度高于冰点温度且不含石盐子晶的H2O-NaCl-CH4包裹体。以上计算H2O-NaCl-CO2和H2O-NaCl-CH4包裹体V-x参数的应用程序采用Fortran90语言编写,并用Tool Command Language编写了可在Windows系统下操作的程序界面,以方便国内外同行的使用。
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