1. 引言

流体包裹体是唯一保存在矿物里的古成矿流体，流体包裹体研究成为矿床研究最主要的手段之一。矿床的成因与成矿流体的成分、温度和压力可以从包裹体中获得最直接的证据。热液矿床中的水晶矿床是水晶矿床中最主要的工业类型，根据围岩性质及脉体的成分将热液型水晶矿床分为硅质石英脉型、花岗岩石英脉型、碳酸盐岩石英脉型、碳酸盐岩方解石脉型、碳酸盐岩矿化晶洞型 [1]。本文在我国水晶矿床包裹体的研究进展上，结合水晶矿床的包裹体特征、温度、盐度等参数，讨论热液型水晶矿床目前的研究空缺，以丰富成矿理论。

水晶是最重要的战略物资之一。随着尖端技术的迅速发展，各国对水晶的生产和储备进一步加强。由于需求量的大幅度增加，作为在自然界中分布最多的矿物之一的石英，却日益感到天然资源不足。这是因为现代工业对水晶质量要求甚高，而适于作为压电、光学原料的单晶部分又很少之故。这样，水晶就显得稀有和贵重了 [1] (图1)。

2. 流体包裹体对成矿条件的制约

研究矿床的形成条件，最重要的是了解成矿流体的成分，成矿的压力及温度、盐度等，根据这些参数划分不同的成矿流体体系。不同类型的矿床有不同得成矿流体性质，即使同一种类型的矿床，成矿温度与盐度也有细微的差别，可以根据这些差别讨论成矿环境、流体的性质 [2] (图2)。

2.1. 流体包裹体的温度

显微测温法是包裹体研究的最主要的手段，主要包括均一温度、爆裂温度、冰点温度等。这些温度参数与包裹体的盐度、气体含量、同位素等数据结合分析，可以得出各种有地质意义的结论：流体来源、成矿环境、矿质沉淀等。可以说，包裹体的研究离不开包裹体测温。本文主要讨论测温方法存在的问题与目前国内比较有效新兴的测温技术。

均一测温与捕获温度相近，被认为是成矿温度。目前矿床研究中测试多个包裹体均一温度，通过均一温度直方图来判断成矿温度。但均一测温法的数据是否有效是一个问题。实际上，除温度外，从包裹体获得的其他信息、压力、体积等会随着包裹体捕获后发生变化，这些数据也会面临是否有效这个问题。这就要求我们在包裹体研究中要知道：1) 包裹体是否发生了变化。2) 包裹体发生了什么样的变化。3) 怎么样发生的变化 [2]。

近年来，显微红外测温是流体包裹体显微测温分析的一种有效的新技术，红外显微镜用来研究不透明、半透明矿物的流体包裹体丰度和分布特征，并结合冷热台进行包裹体的显微测温。朱霞等研究表明，可见光和红外光两种光源下流体包裹体测定不存在系统误差，利用红外显微镜进行半透明、不透明矿物流体包裹体测定时，循环技术法是测定冰点和均一温度的有效方法，可正确获得成矿温度与成矿压力等参数 [3]。国内对不透明流体包裹体研究比较少。

2.2. 包裹体测定成矿流体的压力

成矿流体的压力是比成矿温度更加难确定的参数。通过包裹体的均一温度和成分，计算出流体密度，进而算出等容线。再结合成矿温度，计算出成矿压力。水溶液等容线温度压力斜率大，很小的温差就可以造成较大的误差。此外，知道成矿压力不等于知道成矿深度，不同地质过程中形成的包裹体代表着成矿深度，必须知道所测得的压力是代表流体压力还是静岩压力，还是两者的结合 [2]。

2.3. 包裹体盐度

主要结合均一温度来划分不同的成矿流体体系。盐度的计算，根据水溶液的盐度划分低盐度、中盐度、高盐度三种水溶液，分别测试冰点温度、初熔温度或共结温度、溶解温度，结合拉乌尔定律、相图投影法来计算包裹体的盐度 [2]。

3. 包裹体与成矿

3.1. 包裹体研究与来源

流体包裹体的研究是认识某些成矿过程的关键证据。成矿物质的来源与演化，目前指示成矿流体来源主要是包裹体的成分，包括盐度、同位素、主微量元素等，仅仅只有这些参数在有些情况下不能说明问题，往往需要与其他参数结合来讨论分析。比如盐度与温度、同位素与温度等。

包裹体与地球化学结合，对包裹体进行同位素测定，多运用与成矿流体的来源。比如，稀有气体有可能来自大气饱和水、地幔流体、地壳成因以及大气氦和氩四种来源 [4]，可以利用这些稀有气体同位素来示踪成矿流体的来源。王健、张均等人对天宝山与会泽铅锌矿床硫化物流体包裹体的氦氩同位素进行测定，认为矿床成矿流体的来源以地壳流体为主，有明显的地幔流体混入 [5]。除此之外，铷、铯、硫同位素等均运用到成矿流体的研究中。

除同位素含量外，其他微量元素含量也可以指示流体的来源，比如李晓峰等人对东海水晶运用电子探针技术对四种包裹体Nb、Cr、Zr、W元素含量分析并做出含量图解，对比不同类型岩石元素含量，探讨源区。金红石包裹体镍含量异常高，与长英质麻粒岩有关。黑云母Ti含量多，镍更容易进入金红石。判断出物质来源与长英质麻粒岩有关 [6]。

包裹体温度与盐度两种参数的结合分析是讨论成矿流体来源的另一种有效方法。王海等人通过包裹体测试温度、盐度将大梁子铅锌矿床成矿流体划分为中低温、中低盐度流体。与典型的MVT铅锌矿床进行对比，确定大梁子铅锌矿床成矿温度更高，盐度低，再结合包裹体同位素成分投图落在海水范围，分析出成矿流体起源于蒸发浓缩后的海水 [7]。

3.2. 包裹体指示流体运移

目前矿床研究中，多用有机质、挥发分来指示成矿过程。成矿流体经历过某些特殊环境(强还原环境、油气藏等)才会含有这些成分。王海等人对大梁子铅锌矿床方解石和闪锌矿包裹体进行研究，发现包裹体中存在少量CH₄、沥青等有机组分，表明矿物沉淀过程中成矿流体处于较强的还原环境，同时矿区存在大量有机质(“黑破带”、沥青)且有机质与成矿关系密切 [8]，进一步表明有机质参与了成矿，因此，大梁子铅锌矿床的成矿流体为中–低温、中–低盐度盆地卤水，有机质作为还原剂参与成矿。

3.3. 包裹体与流体混合现象

在成矿过程中，矿质沉淀的因素有：温度、压力的降低，流体的混合与分离(包括不混溶现象)，水岩反应等。对这些沉淀机制的认识主要来自于流体包裹体。近来年，利用包裹体研究来判断流体的混合与沸腾现象是最常见的方法。

作为天然流体不混溶作用的主要方式之一，成矿流体的沸腾被认为是许多热液矿床金属沉淀富集的重要机制 [1] [8]。在实验中，显微镜下观察，同一区域往往有不同类型的包裹体：气相、液相、子矿物等。这些不同类型的包裹体均一方式不同，盐度变化较大，但均一温度相近，这是流体沸腾的直接证据。

流体的沸腾与许多矿床成因有密切关系，对流体包裹体研究也越发重要。比如刘鹏等人对虎头崖铅锌多金属矿床研究中，不同的成矿阶段，包裹体所测定的盐度、温度逐渐下降，而在石英硫化物阶段，盐度有所上升。特别是在均一温度200℃~300℃温度区间最为显著，有富气相包裹体与含子矿物包裹体共生现象。此外，张敏对阿尔泰南缘托库孜巴依金矿床的研究中也发现这种现象 [2] [8]。现阶及同位素的分析，已日益成为包裹体研究的重要组成部分。同位素主要指示流体的来源与不同流体的混合。目前在包裹体同位素方面运用较多的是氢氧同位素，用来测定流体混合的现象。刘鹏等人对青海虎头崖多金属矿床研究、张敏等人对阿尔泰地区多金属矿床流体的研究均运用包裹体氢氧同位素的方法来判断流体有大气降水混合。聂利青等人对安徽庐枞矿集区东顾山钨矿床运用氧同位素结合包裹体测温数据来判断流体的是否混合(同位素含量与温度是否呈负相关) [9]。

3.4. 包裹体与流体沸腾(不混溶)现象

利用包裹体的研究方法推断出沸腾现象是矿质沉淀的因素之一。

当不同成分或不同性质的溶液混合后，含矿热液系统的状态会发生改变，破坏溶液的化学平衡，促使某些化学反应的发生，使成矿流体性质发生改变或者使矿质发生沉淀。

包裹体是流体的混合现象的有力证据之一。可根据包裹体的温度、盐度、成分等各项参数的特征以及变化趋势来判断流体是否发生混合。例如李晓峰等人对东海水晶包裹体进行温度、盐度测定：气液两相包裹体形成三个峰值，三相包裹体均一温度形成两个峰值；包裹体盐度集中0~2 wt% NaCl、4~12 wt% NaCl两个盐度区间，根据包裹体盐度–均一温度关系图可以得出：水晶流体包裹体表现为不同流体混合。

张健等人对天宝山矿床进行均一温度与盐度的测定，发现均一温度峰值与最高盐度下降明显，但从均一温度与盐度直方图中可以看出，均一温度与盐度是连续变化，并未出现多个峰值现象，说明成矿流体来源稳定，没有发生大规模的流体混合现象 [10] [11]。

包裹体各种成分对不同成矿流体的混合也有一定的指示意义。东海水晶矿床中的流体包裹体主要有低温低盐度的流体包裹体；中温中盐度的流体包裹体和高温高盐度的流体包裹体。这三类包裹体分别NaCl-MgCl-H₂O体系和NaCl-CaCl₂-H₂O体系，并且气相由N₂与CH₄等成分，说明其流体包裹体继承了变质峰期流体包裹体的部分特征；而CO₂和低盐度的流体(包括液相流体包裹体)则代表退变质阶段以及苏鲁地体抬升后的流体叠加作用；液相的流体(即低温低盐度)可能代表了更晚期流体的叠加。

不同流体的混合会造成流体的氧逸度、pH度的变化，而这些参数都可以通过包裹体获得 [11] (图3)。

4. 热液型水晶矿床概述

热液矿床是指含矿气水热液在一定有利的物理化学条件下，在有的构造和岩石中，由充填、交代及沉积方式形成的有用矿物的堆积体。含矿热液有多种来源：岩浆热液，有来自地下的地下水热液，有与深层构造有关的的变质热液，以及不同来源的含矿热液在长距离运移循环过程形成的混合热液。热液矿床中的水晶矿床是水晶矿床中最主要的工业类型，根据围岩性质及脉体的成分将热液型水晶矿床分为花岗岩石英脉型、硅质岩石英脉型、碳酸盐岩石英脉型、碳酸盐岩方解石脉型、碳酸盐岩矿化晶洞型 [12] (如表1)。

4.1. 花岗岩石英脉型水晶矿床

4.1.1. 九岭地区

九岭地区的水晶矿床位于九岭隆起南缘。在矿区内主要发育有片麻状花岗岩相，为花岗变晶结构，片麻状构造，是含水晶石英脉的围岩。矿物以石英为主，其他矿物极少。含水晶石英脉，具柱状结构，柱状结构附近一般有晶洞出现。含水晶石英脉的围岩蚀变为绿泥石化 [2]。

九岭地区的包裹体类型有四种：原生气液包裹体、次生气液包裹体、假次生气液包裹体、多相包裹体。原生气液包裹体沿着结晶生长方向分布，形态有六边形、立体形状，但常呈不规则状。包裹体常成群出现，有时也会孤立分布。气液比为10%~25%。原生、假次生包裹体形成的均一温度也是又区别的，原生气液包裹体的均一温度为185℃，假次生气液包裹体均一温度为168℃。多相包裹体有含子矿物的包裹体，子矿物主要是石盐，还有二氧化碳含量较高的含包裹体。从含水晶石英脉的纯度很高，成矿溶液具有高二氧化硅和NaCl含量，并含有挥发分的特征 [1] [2]。

4.1.2. 临沂地区

临沂中北部地区是高纯石英原料产地之一，围岩类型主要是花岗岩。矿体多呈复合透镜状、脉状，整体分布呈北西向条带展布。矿石自然类型主要为乳白色脉石英、含晶脉石英、砂糖状脉石英、水晶四类。矿石中杂质、包裹体较少，质量较好。脉石英中普遍存在有流体包裹体，按其成因可分为原生包裹体、假次生包裹体、次生包裹体三类。该地区脉石英包裹体普遍呈孤立状、条带状、面状分布在不同的平面，形状呈长条形、柱状、圆形、椭圆形、不规则状等 [13] [14]。

包裹体主要由气液两相组成，且属富液型，气液比5%~20%；包裹体大小混杂，主要见有5~10 μm。包裹体均一温度最低85℃，最高312℃，以110℃~150℃居多。包裹体均一温度主要与气液相比例有关，气液相比例越高则均一温度越高。通过激光拉曼分析测定包裹体主要成分为O，其次为，未检测出其他气体成分 [13]。铁质矿物、白云母、绿帘石、黑云母、斜长石、钾长石等杂质呈尘状、细粒状、针状、鳞片状、次圆状及不规则状，大小约1~12 μm，局部可见粒度较大的铁质团块及针状、片状白云母包裹体 > 20 μm，总体在石英颗粒内片状均匀分布，局部呈带状、线状或串珠状分布，含量0.5%~1.5% [2] [13]。

4.1.3. 关顶地区

关顶地区含水晶脉石英矿床主要发育在区内侵入岩内，沂沭断裂带形成的雁列张裂隙是主要的控矿构造，物质来源主要是燕山期岩浆活动和变质作用形成的富Si热液 [14]。

关顶地区含水晶脉石英矿石中包裹体较少，主要成孤立状、条带状分布在不同的焦平面。包裹体主要由气液两相组成，且属富液型，最大可见10 μm。形状一般呈长条形、柱状、圆形、椭圆形、不规则状等。气液比较小，一般 < 10%。包裹体均一温度为160℃~266℃ (高继辉等，2020)。铁质矿物、白云母、绿帘石及其他矿物包裹体呈尘状、细粒状、针状、鳞片状、次圆状及不规则状，大小约1~12 μm，局部可见粒度较大的铁质团块及针状、片状 [1] [2] [14]。

4.2. 硅质岩石英脉型水晶矿床

东海水晶矿床属于硅质岩(包含各种变质硅质岩)中热液石英脉型矿床。

主要分布在苏鲁超高压变质带东海县境内，主要呈北东向延伸。矿区主要地层为前震旦系洙边组片麻岩、钾长混合岩、角闪片岩及榴辉岩等。水晶中流体包裹体主要类型有：①液相液体包裹体，②气液两相液体包裹体，③CO₂-H₂O包裹体。其中主要以两相液体包裹体为主，总的来说，流体包裹体的个体变化较大，小的在5 μm以下，大的可达几百微米；形态多为不规则状、椭圆状和负晶形。气液两相包裹体气液比一般为5%~20%，大小为5~50 μm，但在含金红石发晶的水晶中，气液两相流体包裹为300 μm；CO₂-H₂O包裹体气液比一般为4%~15%，大小为3~60 μm。拉曼探针结果显示在气液两相流体包裹体和CO₂-H₂O三相流体包裹体中除了含有外，还含有一定量的CH₄、C₂H₆、H₂S等；气液两相液体包裹体在水晶流体包裹体中分布最广 [15] [16] [17] [18] [19]。

东海水晶矿床的形成温度可以分为3个峰值：100℃~120℃，160℃~220℃和240℃~260℃。气液两相流体包裹体均一温度同样形成了这3个区间峰值，三相包裹体集中高温200℃~280℃、低温100℃~140℃两个区间。在流体包裹体盐度直方图同样可以看出，东海水晶中流体包裹体的盐度也主要集中于0~2 wt% NaCl，4~12 wt% NaCl和14~16 wt% NaCl。从流体包裹体盐度、均一温度关系可以知道，水晶流体包裹体主要表现为不同流体之间的混合作用 [16] [17]。

4.3. 碳酸盐岩中的水晶矿床(石英脉型、方解石脉型、矿化晶洞型)

产于碳酸盐岩中的水晶矿床主要分布在广西地区。方解石脉型水晶矿凌云下(本文以凌云下甲的陇凤水晶矿床为例)，石英脉型水晶矿分布于巴平、隆林、满宝山，笔架山，矿化晶洞型分布于罗幕、那弄 [20]。

4.3.1. 石英脉型与矿化晶洞型

该区地层为中上泥盆统到二叠系，含水晶矿脉产于上泥盆统的灰岩中，区内无岩浆岩。含水晶方解石脉，形态不规则，沿走向和倾向均呈钝圆状、脉状、饼状、单体珊瑚状，产状一般较平缓，脉体上盘边界清楚，下盘则参差不齐，或与围岩过渡关系。石英晶体无色，透明度高，且多已从洞壁上落于洞底，与方解石、冰洲石、粘土等混杂 [21]。

碳酸盐岩石英脉型水晶矿床、方解石脉型水晶矿床水晶中的包裹体类型全部为气液两相包裹体，气液比为5%~10%，包裹体的均一温度在168.2℃~259.2℃之间，成矿流体的盐度较低：5.41%~8.55% wt NaCl。其中方解石脉型水晶的均一温度较低，在168.2℃~226.9℃之间，平均值为203.5℃；而矿化洞型水晶的均一温度稍高，在250.2℃~259.2℃之间，平均值为254.2℃；石英脉型水晶的均一温度介于上述二者中间，为206.9℃~221.3℃，平均值为212.8℃。盐度与温度的关系不是十分明显：石英脉型水晶的盐度较低，盐度值的分布区间为5.41%~6.45% wt NaCl，平均值为5.92% wt NaCl；矿化洞型水晶的盐度稍高，盐度值的分布区间为7.31%~8.55% wt NaCl，平均值为7.97% wt NaCl。而方解石脉型水晶的盐度介于中间，盐度值的分布区间为6.16%~6.59% wt NaCl，平均值为6.34% wt NaCl。总体而言，随着温度的升高，成矿流体的盐度有升高的趋势 [20]。

碳酸盐岩地区水晶晶体中流体包裹体的激光拉曼光谱测定结果表明，气液包裹体主要由氧气和二氧化碳组成。

4.3.2. 方解石脉型

根据陇凤水晶晶体中两相流体包裹体均–温度及盐度的测试结果，水晶中气液包裹体的均一温度在168.2℃~226.9℃，平均值为203.5℃，包裹体的气液比为5%~10%，成矿流体的盐度较低且变化范围不，盐度区间为6.16%~6.59% wt NaCl，平均6.34% [12] [21] [22]。

水晶晶体中的包裹体特征明显；未见固体包裹体，可见一定数量的两相流体包裹体。包裹体的形态多样，有椭圆形、长条形、似方形、不规则状等。大小为10~300微米。很多微小的气液包裹体在二维空间连成片，呈指纹状；也有很多微小的气液包裹体在三维空间连成团，呈星云状。

5. 讨论与分析

水晶矿床中花岗岩石英脉型包裹体温度主要分布在110℃~185℃区间，属于低温型热液矿床，其中关顶地区矿床温度较高，可达226℃。碳酸盐岩中三类水晶矿包裹体主要是气液包裹体，气液比也都是5%~10%，说明成矿过程较稳定，无强烈的构造活动。主要分布在160℃~240℃温度区间，属于中低温热液水晶矿床。盐度区间5%~8% wt (NaCl)，为中低盐度。矿床形成温度较低属于远离岩浆岩的缘故。硅质石英脉型水晶矿床包裹体成分复杂，含有有机质、挥发分等。包裹体类型较多，测温结果较为复杂100℃~140℃、160℃~240℃、260℃~280℃三个温度区间，盐度在0~2 wt% NaCl、4~12 wt% NaCl、14~16 wt% NaCl三个区间，低盐度到高盐度均有分布，说明矿床成因复杂，成矿流体不止单一的成矿流体，应该多期流体叠加而成 [22] [23] [24] (如表2)。

6. 结论

1) 测定包裹体的均一温度、盐度、成分等是研究成矿条件非常有效的方法，但测量手段具有局限性，主要表现在：a) 测量的温度、压力、盐度数据是否有效，此外，对于包裹体群测量时如何有效避免污染是实验时需要注意的问题。b) 对透明矿物温度、成分、盐度等参数的测定方法较多，但一种测试方法只针对某一类包裹体或参数的测量。红外显微测温是测定不透明矿物的新型且有效的手段，但国内研究较少。

2) 包裹体成分在研究中越来越重要，包裹体成分(离子比值)指示成矿流体的来源，同时包裹体含有挥发分、有机质等可指示成矿过程。在热液型水晶矿床的研究中，对包裹体成分的测定较少，比如花岗岩石英脉型水晶矿床缺乏包裹体成分数据。在以后的研究中可对包裹体成分进行测定。

3) 包裹体的盐度与均一温度的关系、包裹体的成分可以反映出流体来源、流体运移、成矿过程，成矿过程主要表现在流体混合与流体的沸腾(流体的不混溶现象)：a) 包裹体同位素运用广泛，与包裹体测温数据结合也指示矿质沉淀。b) 富气包裹体较多，均一温度相似、盐度相差较大指示沸腾(流体的不混溶)现象。c) 根据包裹体成分不同的成矿流体体系，不同流体体系有不同的盐度区间与均一温度区间指示不同流体混合现象。

4) 花岗岩石英脉型水晶矿床为中高温水晶矿床。硅质石英脉型水晶矿床包裹体成分复杂，含有有机质、挥发分等。包裹体类型较多，测温结果、盐度分布较为复杂，说明矿床成因复杂，成矿流体不止单一的成矿流体，推断出多期流体叠加而成。碳酸盐盐中的水晶矿床均一温度低，包裹体类型、形态单一，中盐度，推断出形成温度较低是远离岩浆岩的缘故，而且成矿环境较稳定。

参考文献