Włączenie płynu

Uwięziony w kapsule czasu o średnicy ludzkiego włosa, tworzący rudę płyn w tej inkluzji był tak gorący i zawierał tak dużo rozpuszczonych ciał stałych, że po ochłodzeniu utworzyły się kryształy halitu, sylwitu, gipsu i hematytu. Gdy próbki ostygły, płyn skurczył się bardziej niż otaczający minerał i utworzył pęcherzyki pary. źródło: USGS

Inkluzja płynna to mikroskopijna bańka cieczy i/lub gazu uwięziona w krysztale . Ponieważ minerały często tworzą się z cieczy lub ośrodka wodnego, małe pęcherzyki tej cieczy mogą zostać uwięzione w krysztale lub wzdłuż zagojonych pęknięć kryształu. Te małe inkluzje mają wielkość od 0,01 mm do 1 mm i są zwykle widoczne szczegółowo tylko w badaniach mikroskopowych.

Inkluzje te występują w wielu różnych środowiskach. Na przykład znajdują się w minerałach cementujących skał osadowych , w minerałach skały płonnej , takich jak kwarc lub kalcyt , w osadach cyrkulacji hydrotermalnej , w bursztynie kopalnym oraz w głębokich rdzeniach lodowych z czap lodowych Grenlandii i Antarktydy . Inkluzje mogą dostarczać informacji o warunkach panujących podczas formowania otaczającego minerału. Spektroskopię w podczerwieni z transformacją Fouriera i spektroskopię Ramana można wykorzystać do określenia składu wtrąceń płynnych.

Tworzenie

rudy hydrotermalnej , które zwykle powstają z roztworów wodnych o wysokiej temperaturze, wychwytują małe pęcherzyki cieczy lub gazów podczas chłodzenia i tworzenia litej skały. Uwięziony płyn w inkluzji zachowuje zapis składu, temperatury i ciśnienia środowiska mineralizującego. Inkluzja często zawiera dwie lub więcej faz . Jeśli pęcherzyk pary jest obecny we wtrąceniu wraz z fazą ciekłą, proste podgrzanie wtrącenia do punktu resorpcji pęcherzyka pary daje prawdopodobną temperaturę pierwotnego płynu. Jeśli we wtrąceniu obecne są drobne kryształy, takie jak halit , sylwit , hematyt lub siarczki , dostarczają one bezpośrednich wskazówek co do składu pierwotnego płynu.

Inkluzje płynne i eksploracja minerałów

Mikrofotografie z Pea Ridge, MO, USA przedstawiające wtrącenia płynu wtórnego w apatycie (zdjęcie A) i kwarcu (zdjęcia B – H).

Inkluzje płynne mogą dostarczyć przydatnych danych w eksploracji minerałów, ponieważ ich właściwości zależą od procesu mineralizacji. Metody wykorzystania inkluzji płynnych do identyfikacji złóż mineralnych obejmują ocenę obfitości określonego typu inkluzji, badanie zmian temperatur zmian fazowych inkluzji podczas ogrzewania i chłodzenia oraz zmian innych właściwości, takich jak zachowanie dekrepitacji i chemia inkluzji . Obserwacja i zliczanie punktowe cienkich skrawków próbek służy do identyfikacji występowania określonych typów inkluzji. Jeśli w bliskiej odległości geograficznej znajdzie się mnóstwo podobnych inkluzji płynnych, można stwierdzić, że otaczające je typy skał są podobne, jeśli nie takie same. Właściwości mikrotermometryczne (zmiany temperatury podczas przemian fazowych) są wykorzystywane do charakteryzowania i kategoryzowania obszarów, które były świadkami aktywności termicznej podczas formowania się minerałów.

Wtrącenia płynne zostały wykorzystane do identyfikacji złóż ropy i gazu. Wykopy wiertnicze, rdzenie i/lub materiały wychodni są konserwowane dla ich płynów porowych, a chemia płynu jest analizowana za pomocą Stratygrafii Inkluzji Płynów (FIS). Analiza FIS polega na spektrometrycznym lotnych składników płynnej inkluzji ; wskazują one na pobliskie złoża gazu ziemnego lub ropy naftowej. Obfitość podobnych wtrąceń płynnych można jednak przypisać migracji i akumulacji węglowodorów, dlatego stosuje się inne techniki w celu potwierdzenia obecności złoża ropy po wstępnym wykryciu wtrąceń płynnych.

Podpisy metamorficzne

W ostatnich latach szeroko stosowano badania inkluzji płynnych, aby zrozumieć rolę płynów w głębokiej skorupie i interfejsie skorupa-płaszcz. Płynne inkluzje uwięzione w granulitowych skałach facjalnych dostarczyły ważnych wskazówek na temat petrogenezy suchych granulitowych skał facjalnych poprzez napływ płynów bogatych w CO ₂ ze źródeł sublitosferycznych. Bogate w CO ₂ inkluzje płynne zarejestrowano również w wielu terranach facji granulitowej o bardzo wysokiej temperaturze , co sugeruje udział CO ₂ w ekstremalnym metamorfizmie skorupy ziemskiej. Niektóre niedawne badania spekulują, że CO ₂ pochodzący z reakcji dekarbonizacji subsolidus podczas ekstremalnych metamorfizmów przyczynił się do deglacjacji kuli śnieżnej Ziemi .

Aplikacja orogeniczna

Inkluzje płynne uwięzione w żyłach i minerałach zostały wykorzystane jako wskaźnik zastępczy do zbadania historii deformacji pasów orogenicznych. Ponieważ aktywność płynów jest znacznie większa w strefach ścinania w pasie orogenicznym, inkluzje płynu w strefie ścinania zostały również wykorzystane do zbadania aktywności sejsmicznej podczas ewolucji strefy ścinania. W pasach orogenicznych trzęsienia ziemi czasami przypisuje się powiązaniu z aktywnością płynów na głębokościach. Pośrednie dowody geofizyczne wskazują na rolę płynu w trzęsieniach ziemi w wielu strefach ścinania, jednak kilka badań dostarcza geologicznych dowodów na rolę płynu w trzęsieniach ziemi.

Ten liczący 84 miliony lat pęcherzyk powietrza jest uwięziony w bursztynie (skamieniałym soku drzewnym). Za pomocą kwadrupolowego spektrometru mas naukowcy mogą dowiedzieć się, jaka była atmosfera, gdy dinozaury wędrowały po ziemi. źródło: USGS

Zastosowania paleoklimatyczne

Uwięzione pęcherzyki powietrza i wody w skamieniałym bursztynie można analizować, aby dostarczyć bezpośrednich dowodów na warunki klimatyczne panujące podczas formowania się żywicy lub soku drzewnego. Analiza tych uwięzionych pęcherzyków powietrza dostarcza zapisu składu atmosfery sprzed 140 milionów lat. Dane wskazują, że zawartość tlenu w atmosferze osiągnęła wysoki poziom prawie 35% w okresie kredy , a następnie spadła do poziomu zbliżonego do obecnego we wczesnym trzeciorzędzie . Nagły spadek odpowiada wymieraniu kredowo-paleogeńskiemu lub ściśle po nim następuje i może być wynikiem dużego uderzenia meteorytu , który utworzył krater Chicxulub .

W badaniach paleoceanograficznych inkluzje płynne mogą informować o składzie chemicznym wody morskiej. Uwięziona w osadach woda morska odparowuje i pozostawia zawartość soli. Głębokość, na której znajdują się te ewaporaty w stosunku do składu uwięzionej soli, pozwala oceanografom zrekonstruować ewolucję wody morskiej. Pęcherzyki powietrza uwięzione w głębokich czapach lodowych można również analizować pod kątem wskazówek dotyczących starożytnych warunków klimatycznych.

Zobacz też

^ ^abc ^Wilkinson ^, JJ (2001). „Wtrącenia płynne w hydrotermalnych złożach rud” . litos . Wtrącenia płynne: relacje fazowe - metody - zastosowania. Wydanie specjalne na cześć Jacquesa Toureta. 55 (1): 229–272. Bibcode : 2001Litho..55..229W . doi : 10.1016/S0024-4937(00)00047-5 . ISSN 0024-4937 .
^ ^abc ^{Goldstein ,}^Robert H.; Reynolds, T. James (1994), „Mikrotermometria wtrąceń płynów” , Systematyka wtrąceń płynów w minerałach diagenetycznych , SEPM (Society for Sedimentary Geology), s. 87–121, doi : 10.2110 / scn.94.31.0087 , ISBN 1- 56576-008-5 , pobrano 2021-10-31
^ Jarmołowicz-Szulc, Katarzyna (2021). „Zastosowanie inkluzji płynnych do rozpoznawania basenów naftowych — studium przypadku z Polski” . Minerały . 11 (5): 500. Bibcode : 2021Mine...11..500J . doi : 10,3390/min 11050500 . ISSN 2075-163X .
^ ^a ^b ^c Santosh, M .; Omori, S. (2008). „Okna CO2 od płaszcza do atmosfery: modele dotyczące metamorfizmu w bardzo wysokich temperaturach i spekulacje na temat związku z topnieniem kuli śnieżnej Ziemi” . Badania Gondwany . Snowball Earth do eksplozji kambryjskiej. 14 (1): 82–96. Bibcode : 2008GondR..14...82S . doi : 10.1016/j.gr.2007.11.001 . ISSN 1342-937X .
^ Ojha, Arun K.; Sharma, Rajesh; Srivastava, Deepak C.; Lister, Gordon S. (październik 2019). „Wielofazowy rozwój budinów z tabliczek czekolady w strefie SAT, Kumaun Lesser Himalaya, Indie” . Dziennik geologii strukturalnej . 127 : 103863. doi : 10.1016/j.jsg.2019.103863 . S2CID 199109016 .
^ ^ab ^Ojha , Arun K.; Srivastava, Deepak C.; Sharma, Rajesh (lipiec 2022). „Wahania ciśnienia płynów i tektonicznych w strefie naporu South Almora (SATZ), Kumaun Lesser Himalaya; implikacje paleosejsmiczne” . Dziennik geologii strukturalnej . 160 : 104631. doi : 10.1016/j.jsg.2022.104631 . S2CID 248928633 .
Bibliografia _ Schreiber, BC (2014), „Geochemia ewaporatów i ewolucja wody morskiej” , Traktat o geochemii , Elsevier, s. 483–560, doi : 10.1016/b978-0-08-095975-7.00718-x , ISBN 9780080983004

Linki zewnętrzne

[:02-1] Wilkinson ^, JJ (2001). „Wtrącenia płynne w hydrotermalnych złożach rud” . litos . Wtrącenia płynne: relacje fazowe - metody - zastosowania. Wydanie specjalne na cześć Jacquesa Toureta. 55 (1): 229–272. Bibcode : 2001Litho..55..229W . doi : 10.1016/S0024-4937(00)00047-5 . ISSN 0024-4937 .

[:1-2] {Goldstein ,}^Robert H.; Reynolds, T. James (1994), „Mikrotermometria wtrąceń płynów” , Systematyka wtrąceń płynów w minerałach diagenetycznych , SEPM (Society for Sedimentary Geology), s. 87–121, doi : 10.2110 / scn.94.31.0087 , ISBN 1- 56576-008-5 , pobrano 2021-10-31

[3] Jarmołowicz-Szulc, Katarzyna (2021). „Zastosowanie inkluzji płynnych do rozpoznawania basenów naftowych — studium przypadku z Polski” . Minerały . 11 (5): 500. Bibcode : 2021Mine...11..500J . doi : 10,3390/min 11050500 . ISSN 2075-163X .

[:2-4] Santosh, M .; Omori, S. (2008). „Okna CO2 od płaszcza do atmosfery: modele dotyczące metamorfizmu w bardzo wysokich temperaturach i spekulacje na temat związku z topnieniem kuli śnieżnej Ziemi” . Badania Gondwany . Snowball Earth do eksplozji kambryjskiej. 14 (1): 82–96. Bibcode : 2008GondR..14...82S . doi : 10.1016/j.gr.2007.11.001 . ISSN 1342-937X .

[5] Ojha, Arun K.; Sharma, Rajesh; Srivastava, Deepak C.; Lister, Gordon S. (październik 2019). „Wielofazowy rozwój budinów z tabliczek czekolady w strefie SAT, Kumaun Lesser Himalaya, Indie” . Dziennik geologii strukturalnej . 127 : 103863. doi : 10.1016/j.jsg.2019.103863 . S2CID 199109016 .

[Ojha_104631-6] Ojha , Arun K.; Srivastava, Deepak C.; Sharma, Rajesh (lipiec 2022). „Wahania ciśnienia płynów i tektonicznych w strefie naporu South Almora (SATZ), Kumaun Lesser Himalaya; implikacje paleosejsmiczne” . Dziennik geologii strukturalnej . 160 : 104631. doi : 10.1016/j.jsg.2022.104631 . S2CID 248928633 .

[7] Bibliografia _ Schreiber, BC (2014), „Geochemia ewaporatów i ewolucja wody morskiej” , Traktat o geochemii , Elsevier, s. 483–560, doi : 10.1016/b978-0-08-095975-7.00718-x , ISBN 9780080983004