FLUIDNÍ INKLUZE - úvodní stránka
Předchozí stránka Obsah textu Následující stránka

8. Presentace mikrotermometrických dat

Nejběžnější způsoby prezentace dat představují:

a) histogramy (Th, salinita, atd.)

b) X-Y grafy (Th vs. Tm; Th vs. salinita; Tm-CO2 vs. Th-CO2; aj.)

c) nákresy (fotografie) inkluzí včetně jejich mikrotermometrických charakteristik

d) shrnující tabulky

Návrat na Obsah

9. Interpretace mikrotermometrických dat

Složení a vlastnosti fluida uzavřeného v inkluzi vypovídají nejen o PT podmínkách vzniku inkluze (minerálu), ale i o typu prostředí ze kterého fluida pochází, případně o jeho interakcích s horninovým prostředím kterým pronikalo. Níže uvedené příklady samozřejmě nepředstavují úplný přehled všech možností a způsobů interpretací.

  9.1. Výpočet isochor

Znalost průběhu isochor v PT projekci (Obr. 12, 25) je nezbytným předpokladem pro další interpretace. Průběh isochor lze buďto převzít z příslušného publikovaného grafu, nebo vypočítat z publikovaných stavových rovnic (častější případ). Vždy je nutné znát podmínky pro jaké je daná stavová rovnice platná. Existuje též řada softwarových programů pro tento účel (Flincor, MacFlinc, Linkam, aj.).

Obr. 25. Vliv koncentrace NaCl na sklon isochor vodných systémů.

Pro vodné roztoky (H2O, H2O - NaCl, H2O - KCl, H2O - CaCl2) se nejčastěji užívá rovnice odvozená autory Zheng a Frantz (1987), která definuje vztah mezi tlakem (P) a teplotou (T) fluid v závislosti na teplotě homogenizace inkluze (Th) a jejím složením (m). Rovnice níže uvedená platí pouze pro způsob homogenizace na kapalinu:

P(bar) = A1 + A2T(°C)

A1 = 6.100 * 10-3 + (2.385 * 10-1 - a1) Th - (2.855 * 10-3 - a2) Th2 - (a3 Th + a4 Th2) m

A2 = a1 + a2 Th + 9.888 * 10-6 Th2 + (a3 + a4Th) m

m = 1000 (hm. %) / MH [100 - (hm. %)]

Hodnoty koeficientu a1 až a4:
  a1a2 a3a4
H2O 2.857*101–6.509*10-2   
CaCl2 2.848*101 –6.445*10-2 –4.159*10-1 7.438*10-3
KCl 2.846*101 –6.403*10-2 –2.306*10-1 3.166*10-3
NaCl 2.873*101 –6.477*10-2 –2.009*10-1 3.186*10-3

(m = molalita roztoku; MH = molekulová hmotnost elektrolytu, např. NaCl)

Návrat na Obsah

  9.2. Odhad PT podmínek zachycení inkluzí a vzniku minerálů

V případě zachycení inkluzí z homogenního fluida, teplota (Th) a tlak (Ph) při homogenizaci inkluze představují minimální možnou teplotu/tlak při jejich vzniku. Skutečná teplota/tlak vzniku inkluzí (Tt, Pt) jsou však většinou vyšší (Obr. 11-12).

  1. Nejčastějším způsobem vymezení PT podmínek vzniku minerálů je kombinace isochor a jiného nezávislého určení teploty (minerální geotermometry, izotopová geotermometrie), nebo tlaku (minerální geobarometry) vzniku minerálů. Využít lze i obecně známých PT podmínek existence určitých minerálů (minerálních asociací), průběhu křivek solidu magmatických hornin a pod. (Obr. 26).

    2. Obr. 26. Kombinace isochor a minerálních geotermo/barometrů. Přesnost PT odadu závisí na sklonu isochor a přesnosti nezávislého P/T odhadu. Z obrázku je patrné, že kombinace strmých isochor (vodné roztoky) a geotermometru nese s sebou velkou variace v odhadu tlaku.

  2. Zvláštním případem omezení PT podmínek pouze na základě studia inkluzí je případ kogenetického zachycení dvou fluid různého složení a výrazně odlišného průběhu (sklonu) isochor (Obr. 27). Jedním z nich jsou obvykle vodné roztoky, druhým pak plynná fluida (CO2, CH4, N2, ...), nebo přírodní uhlovodíky. Kogenetický vznik inkluzí obou typů fluid často ale není snadné prokázat.

    3. Obr. 27. Kombinace isochor dvou kogenetických fluid. Šedé pole = podmínky zachycení fluid.

  3. Pokud je ve vzorku přítomno více generací inkluzí (primární, sekundární) lze pokud jsme si jisti jejich časovou posloupností přibližně vzájemně omezit možné PT podmínky jejich zachycení (Obr. 28).

    4. Obr. 28. Kombinace isochor a časové posloupnosti zachycení jednotlivých typů fluid. Stáří fluid na obr. klesá v řadě: starší H2O, CO2, mladší H2O.

    V případě CO2 -bohatých fluid lze tímto způsobem v metamorfovaných horninách určit i smysl PT vývoje vzorku v čase (Obr. 29)

    Obr. 29. Stáří metamorfních CO2 fluid klesá od 1 (nejstarší) k 6 (nejmladší). Průběh isochor indikuje PT cestu proti směru hodinových ručiček - pohřbení (nárůst mocnosti nadloží v čase).

Návrat na Obsah

  9.3. Interpretace vývojových trendů na diagramech typu Th x salinita (Tm)

Řada trendů na diagramech tohoto typu (Obr. 30) je vysvětlitelná mísením více typů fluid, kombinovaná s procesy chladnutí a varu fluid, případně porušení (reekvilibrace) inkluzí. Trendy mísení nemusí být vždy ideálně zaznamenány, neboť inkluze reprezentující koncové složení fluid bývají častější než přechodné (směsné) typy.

Obr. 30. Nejběžnější trendy a jejich interpretace na diagramu salinita vs. Teplota. Trendy:
1míšení s chladnějšími, méně saliními roztoky 4prosté ochlazení roztoků
2isotermální míšení s roztoky různé salinity 5porušení inkluzí během homogenizace
3var doprovázený mírným ochlazením 6vliv procesu necking-down

Návrat na Obsah

  9.4. Interpretace inkluzí zachycených v prostředí heterogenního fluida

Inkluze zachycené v prostředí heterogenního fluida se vyznačují silně variabilním stupněm zaplnění, variabilní hustotou a variabilním složením. Vznik heterogenního fluida souvisí jednak s procesy varu fluid (vodné roztoky), jednak s vzájemnou nemísivostí mezi dvěma členy výrazně odlišných vlastností - např. mezi H2O a CO2 (Obr. 21-23, 31), nebo H2O a CH4. PT-podmínky nemísivosti vyznačuje křivka solvu (Obr. 32). Pod ní neexistuje jedna homogenní fáze, ale dvě fáze odlišných hustot a složení (jedna se hustotou blíží plynu, druhá kapalině, jejich konkrétní složení však závisí na tvaru solvu).

Obr. 31. Vliv koncentrace rozpuštěných solí na nemísivost v systému H2O - CO2.

K rozpadu homogenního fluida na dva vzájemně nemísitelné členy může dojít vlivem několika procesů:

  1. změnou PT podmínek (Obr. 32)
  2. změnou chemismu fluida (Obr. 33)
  3. mísením dvou fluid odlišného chemického složení (Obr. 34)

K varu vodných roztoků dochází vlivem změny PT podmínek, k nemísivosti v H2O - CO2 systému dochází vlivem všech tří procesů.

Obr. 32. Schematické znázornění solvu v H2O - CO2 systému a oblasti nemísivosti (šedě). Bod A reprezentuje homogenní tekutinu. Při poklesu PT podmínek pod hranice solvu (černý bod) dojde k rozpadu homogenního fluida na plynem a kapalinou bohaté členy (žluté body, X, Y). V okamžiku kdy dojde k heterogenizaci (Tt, Pt) jsou přítomny fluida o složení nejen krajních členů, ale též jejich mechanické v libovolném poměru (o složení ležícím mezi body X, Y).


Obr. 33. Schematické znázornění vzniku nemísivosti v důsledku reakce fluida (A) s horninou (B). Pokud reakcí ovlivněné složení roztoku leží v poli nemísivosti, dojde k heterogenizaci fluida.

Inkluze zachycené v heterogenním prostředí se vyznačují velkou variabilitou stupně zaplnění (od plynem bohatých až po kapalinou bohaté inkluze). Tato variabilita je dána vznikem mechanických směsí, které mohou tvořit (z hlediska složení) téměř plynulou řadu mezi oběma koncovými, vzájemně nemísivými členy. Inkluze zachycené bezprostředně během procesu heterogenizace fluida mají přesně tyto rysy. Z diagramů je patrné, že pouze teploty homogenizace obou krajních členů, mají geologický význam - odpovídají teplotě (a tlaku) za které došlo k heterogenizaci. Teploty homogenizace všech inkluzí o směsném složení mají, vzhledem k tvaru solvu, teploty homogenizace vždy vyšší než byla teplota heterogenizace. V praxi to znamená, že pouze nejnižší naměřené teploty (Th) z celé populace inkluzí, považujeme za ty, které by mohly odpovídat koncovým členům. Teploty homogenizace obou členů (tj. jak na kapalinu, tak na plyn) by měly být obdobné (teploty homogenizace na plyn mohou být mírně odlišné vzhledem k obtížněji rozeznatelnému okamžiku kdy došlo ke skutečné homogenizaci).

Čím více se v prostoru (čase) vzdalujeme od místa (okamžiku) kde (kdy) došlo k heterogenizaci fluida, pak se v heterogenní směsi projevuje vzrůstající tendence vytvořit dvě oddělená homogenní fluida. Inkluze zachycené za takových podmínek již nemají tak rozsáhlé variace ve složení, hustotě, stupni zaplnění (nebo je nemají vůbec).

Obr. 34. Schematické znázornění vzniku nemísivosti v důsledku mísení dvou fluid odlišného složení (A, B) a (A', B'). Pokud výsledná směs (Z) padne do pole nemísivosti, dojde k rozpadu fluida na dva členy o složení X, Y. Pokud výsledná směs (Z') leží mimo oblast nemísivosti, složení výsledné směsi odpovídá přesně poměru a složení původních členů (A', B').

Návrat na Obsah

  9.5. Litostatický vs. Hydrostatický režim, přepočet tlaku fluid na paleohloubku

V mnoha případech se může zdát užitečné konvertovat tlak určený ze studia inkluzí na možnou hloubku vzniku daného minerálu (vzorku) pod zemským paleopovrchem. V zásadě je možno uvažovat tři krajní varianty:

  1. tlak fluid reprezentuje hydrostatický tlak (kontinuální vodní sloupec až k zemskému povrchu)
  2. tlak fluid reprezentuje litostatický tlak (tlak fluid odpovídá tlaku nadložního sloupce hornin)
  3. tlak fluid reprezentuje podmínky varu roztoku (tzn. Od místa varu až k zemskému povrchu existuje jen vodní pára)

V prvých dvou případech hloubka pod zemským povrchem (h) se vypočte jako:

h = P/rg

kde r = hustota nadložního materiálu (1.00 g/cm3 pro vodu; 2.70 g/cm3 pro průměrné horniny zemské kůry), g = gravitační zrychlení (9.81 Nm-1).

Ve třetím případě se hloubka varu vodného roztoku určí podle teploty varu. Naneštěstí PT podmínky varu roztoku jsou také funkcí obsahu solí či plynů (např. CO2) v roztoku (Obr. 35). Zejména velmi malá příměs CO2 nemusí být mikrotermometricky detekovatelná, ale přesnost výpočtu hloubky může zásadně ovlivnit.

Obr. 35. Závislost hloubky ve které může dojít k varu vodných fluid v závislosti na složení roztoku. Přítomnost rozpuštěných solí zvyšuje teplotu varu, přítomnost rozpuštěných plynů ji naopak snižuje. Křivka pro čistou vodu je označena symbolem 0 a je modrá.

Předchozí stránka Obsah textu Následující stránka
FLUIDNÍ INKLUZE - úvodní stránka

Stránky najdete na adrese: http://www.natur.cuni.cz/ugmnz/mineral/inkluze.html
Autor: Jiří Zachariáš, Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy v Praze