多组分气-水-盐体系的PVTx和气-液相平衡性质的理论模拟及其在流体包裹体中的应用

In the studies of hydrothermal deposits, fluid inclusion is still a valid tool to determine physiochemical parameters of ores such as trapping temperatures and trapping pressures. The studies include experimental microthermometric and Raman analysis and thermodynamic modeling like equation of state. Because equations of state developed in the past are limited to gas-water-salt fluid inclusions, this project mainly devotes to modeling the PVTx and VLE properties of multi-component geofluids (CH4-C2H6-C3H8-CO2-N2-H2O-NaCl) covering a large temperature-pressure scope, and applies them to fluid inclusion research. In this work, firstly a general equation of state in form of Helmhotz free energy with good extrapolated ability is developed based on experimental data to predict the PVTx and VLE properties of CH4-C2H6-C3H8-CO2-N2-H2O-NaCl system. Then, the newly developed equation of state is applied to the studies of fluid inclusions of Jinding and Hetaoping deposits in Sanjiang region of Yunnan province: Calculating homogenization pressure, density and isochores on the basis of experimental microthermometric and laser Raman data. Trapping pressure and ore-forming depth are further obtained by combining with the HO-isotopic analysis of fluid inclusions.

在热液型矿床研究中，流体包裹体是目前我们确定成矿温度和压力等物理化学参数最为有效的工具，其研究主要包括显微测温、激光拉曼等实验研究及状态方程等热力学模拟。由于先前状态方程在气-水-盐体系包裹体应用中的局限性，所以本项目主要致力于宽广温压范围内常见多组分地质流体体系(CH4-C2H6-C3H8-CO2-N2-H2O-NaCl)的体积(PVTx)和气液相平衡(VLE)性质的理论模拟及其在流体包裹体中的应用。首先在实验数据的基础上，建立一个通用的具有良好外延性的Helmhotz自由能状态方程，来预测CH4-C2H6-C3H8-CO2-N2-H2O-NaCl体系的PVTx和VLE性质，然后把新建的状态方程应用到云南三江地区金顶、核桃坪等矿床的流体包裹体研究中：以显微测温和激光拉曼光谱实验数据为基础，计算均一压力、密度和等容线，结合HO同位素分析，进一步获得主成矿期的捕获压力和成矿深度。

在热液型矿床研究中，流体包裹体是目前我们确定成矿流体组成、成矿温度和压力等物理化学参数最为有效的工具，其研究主要包括显微测温、激光拉曼等实验分析以及状态方程等热力学模拟。由于先前状态方程在气-水-盐体系包裹体应用中的局限性，所以本项目主要致力于宽广温度、压力范围内常见多组分地质流体体系（CH4-C2H6-C3H8-CO2-N2-H2O-NaCl）的体积（PVTx）和气液相平衡（VLE）性质的理论模拟，并与实验数据结合，应用到流体包裹体研究中。.本项目在主要组分天然气流体混合物（CH4-C2H6-C3H8-CO2-N2）PVTx和VLE性质的预测、多组分电解质水溶液PVTx性质的模拟、二氧化碳在多组分电解质溶液中溶解度模型、石英在CO2-H2O-NaCl溶液中溶解度模型、H2S-H2O和H2S-H2O-NaCl体系VLE和PVTx性质的预测、CO2和CO2-N2状态方程在流体包裹体中的应用以及N2、O2和Ar在天然盐水溶液中溶解度模型方面取得了重要进展。新建的状态方程结合包裹体HO同位素分析，应用到了云南三江地区金顶和核桃坪等矿床的研究中，探讨了成矿温度与压力。本研究所建立的热力学状态方程，很多已免费提供给国内外同行使用。在本项目的支持下，共发表了8篇国际SCI期刊论文（影响因子均大于2.0）和3篇会议论文，培养了3名博士和6名硕士毕业生。