李皓楠,王春连,刘成林,杨申谷,徐海明,余小灿,胡海兵.2016.江陵凹陷早始新世石盐流体包裹体均一温度研究及其古气候意义[J].矿床地质,35(6):1205~1216LI HaoNan,WANG ChunLian,LIU ChengLin,YANG ShenGu,XU HaiMing,YU XiaoCan,HU HaiBing.2016.A research on Early Eocene homogenization temperature of fluid inclusions in halite and its paleoclimatic significance in Jiangling Depression[J].Mineral Deposits35(6):1205~1216
DOi:10.16111/j.0258_7106.2016.06.006
江陵凹陷早始新世石盐流体包裹体均一温度研究及其古气候意义
（1 中国石油化工股份有限公司河南油田分公司第一采油厂， 河南 南阳473132； 2 中 国地质科学院矿产资源研究所， 国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室， 北京1000 37； 3 中国科学院资源地层学与古地理学重点实验室（中国科学院南京地质古生物研究所 ）， 江苏 南京210008； 4 长江大学地球科学学院， 湖北 武汉430100； 5 中国地质 大学地球科学与资源 学院， 北京100083； 6 湖南省湘澧盐化有限责任公司， 湖南 津市415400）
第一作者简介李皓楠， 男, 1988年生， 硕士， 主要从事油气地质及流体包裹体研究。 Email: li.haonan198806@gmail.com **通信作者王春连， 男, 1983年生， 博士, 助理研究员， 主要从事盐湖沉积与钾盐矿 床研究。 Email: wangchunlian312@163.com
收稿日期2016_05_15；
改回日期2016_10_19
本文得到国家“973”项目（编号： 2011CB403007）、国家自然科学基金青年基金（编号： 415 02089）、中国地质大调查项目（编号： 12120114051901）和中央级公益性科研院所基本科 研业务费专项（编号： K1415）
摘要:近年来江陵凹陷因深层富钾卤水及钾盐矿物的发现受到各界的 关注。而钾盐的形成与古环境有着密切的联系。本文通过石盐包裹体均一温度的研究，对江 陵凹陷早始新世古气候进行了初步探讨，力求为确定江陵凹陷成钾有利期提供一定依据 。通过对石盐样品中的单一液相流体包裹体采用冷冻法进行均一温度测定，测温结果显示其 均一温度范围是14.9～32.3℃，均值23.7℃，且各样品间温度数据波动不大。由此说明 ，江陵凹陷早始新世新沟嘴组中段的古气温较高，且比较稳定，属于温暖干旱的气候。此外 ，还通过分析比对前人研究成果，发现该区域古气温自沙市组至新沟嘴组下段有明显降低的 趋势，这可能与古新世—始新世极热事件（PETM）之后的降温期有关。
关键词:
球化学；石盐；流体包裹体；均一温度；古气候；极热事件；早始 新世；江陵凹陷
文章编号： 0258_7106 (2016) 06_1205_12 中图分类号： P619.211 文献标志码：A
A research on Early Eocene homogenization temperature of fluid inclusions
in h alite and its paleoclimatic significance in Jiangling Depression
in h alite and its paleoclimatic significance in Jiangling Depression
（1 1st Oil Production Plant of SINOPEC Henan Oilfield Branch Company，Nanyang 4 30100， Henan，China； 2 MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessmen t， Institute of Mineral Resources， Chinese Academy of Geological Sciences， Be ijing 100037， China； 3 Key Laboratory of Economic Stratigraphy and Palaeogeogr aphy, Chinese Academy of Sciences(Nanjing Institute of Geology and Palaeontolog y)， Nanjing 210008， Jiangsu，China； 4 Academy of Geological Science， Yangtze University， Wuhan 430100， Hubei， China； 5 School of the Earth Sciences and Resources， China University of Geosciences， Beijing 100083 China； 6 Xiangli S alt LLC， Jinshi 415400， Hunan， China）
Abstract: Recent discovery of large_scale potassium_rich brine and potassium minerals in J iangling depression have attracted much attention increasingly. Formation of pot ash deposits are closely related to paleoenvironment. In this paper, through the element geochemistry and salt mineral inclusions homogenization temperature ana lysis to restore the paleotemperature of Late Paleocene_ Early Eocene. Shash i Fo rmation and the lower section of Xingouzui Formation in Jiangling Depression dep osed a thick rock series of salt. Salts of mineral fluid inclusion body refers t o surface water (sea, Lake) under the strong evaporation, the formation of miner al salts tend to capture the mother liquor, they preserve the various informatio n of the lithosphere, can provide reliable quantitative data for the study of pa leotemperature and paleoenvironment. The homogenization temperatures of primary fluid inclusions inhalite from the middle section of Xingouzui Formation of Earl y Eocene were measured by freezing method. Temperature results show that the hom ogenization temperature range is 14.9～32.3℃, the average is 23.7℃ and the tem p erature data of each sample is not stable. This shows that the Early Eocene pa leotemperature in middle of Xingouzui Formation in Jiangling Depression was hi gher and relatively stable, which belongs to the warm and dry climate. In addition, by comparing with previous research, trying to restore the Late Paleocene_Early Eocene paleoenvironment change trend and exploring the relationship between the trend and PETM.
Key words:
geochemistry， halite，fluid inclusions， homogenization tem perature， paleoenvironment， PETM， Early Eocene， Jiangling Depression
盐类矿物流体包裹体是指地表水体(海洋、湖泊)在强烈的蒸发作用下，从卤水中结晶的盐类 矿物捕获残余的饱和溶液而形成的，它们能够保存大气圈、水圈、生物圈等的信息，可以为 研究古温 度、古水体成分、古大气成分以及生物的演化等方面提供可靠的定量数据(Satterfield et al.，2005；卢焕章等，2000；刘兴起等，2005)。
通过流体包裹体测温来研究古气候的方法相对于其他测试方法的优势之一，是可以提供直接 的数据，而其他方法所得的数据大都是间接的，这对于恢复干旱区古气候环境具有十分重要 的理论和实践意义。由于盐类矿物溶解度较高以及易于变形的特点，使流体包裹体容易产生 重 结晶、延展、泄漏、压缩等次生变化，影响测温数据的准确性，因此要选择原生流体包裹体 测温。原生、次生流体包裹体可通过石盐晶体特征、包裹体群组的排列组合形式以及同一世 代 流体包裹体均一温度变化范围等来判别(Roberts et al.，1995；赵艳军等，2014)。其次， 应选择单一液相流体包裹体测温，因为气液两相流体包裹体中可能含有从大气中捕获的气体 ，其均一温度范围变化很大，显然不能代表矿物的结晶温度，而单一液相流体包裹体中没有 气泡，属于准稳定现象，一般指示较低的捕获温度(Roedder, 1984a)，单一液相流体包裹体 在 经过冷冻后，可能会有气泡产生，这样就可以测均一温度(池国祥，2008；赵艳军等，2013 ；王春连，2013c，其均一温度同现代卤水的水温和气温具有很好的相关性(Roberts et al. ，1997；Meng et al.，2013)。
目前，盐类矿物中用于包裹体测温的较常见矿物为石盐(Roberts et al.，1995；刘兴起等 ，2 007；赵艳军等，2014；Meng et al.，2014)，另外还可见钙芒硝(刘成林等，2006)、石膏 等 （Krüger et al.，2013）。本次测温所选择的盐类矿物为石盐，测温均挑选只含有单一液 相流体包裹体或只含少量气液两相流体包裹体的盐类矿物样品（气液两相流体包裹体均被标 记出并在测温过程中排除），从而保证了测温数据的准确性。
本文通过石盐包裹体均一温度分析，并结合其他学者的成果，旨在重建研究区域古新世—始 新世的古气候，为钾盐成矿研究提供依据。
江陵凹陷历经了多期次构造运动，凹陷内发育 众多断层，而且各期次构造发育的断层在性质上以
及展布上都有较大的异同，因而凹陷内的断层具有多向性、多类型、多级别、多期性及 分区性等特征，它们同盆地的发展、演化密切相关，对不同时期的沉积建造、岩浆活动及油 气的形成与分布具有控制作用。凹陷内白垩系—新近系发育厚度近万米，自下而上为： 白 垩 系红花套组、渔洋组，古近系沙市组、新沟嘴组、荆沙组、潜江组、荆河镇组，新近系广华 寺组及平原组（表1）。其中，沙市组（Es）厚度及岩性变化 大，按地层分为2段： 下段 （Es下）主要为盐岩、红褐色及灰色含膏质泥岩、钙芒硝质泥岩，最大厚度超过万米； 上段（Es上）深色泥岩稳定发育，至下部可见红色泥岩，一般厚300～500 m。新沟嘴组 （Ex）沉积比较稳定，岩性、厚度均没有较大变化。按地层分为2段： 下段（Ex下 ）为凹陷内主要生油层，厚度可达500～700 m。局部如陵西等地受新沟嘴组末期或荆沙早期 构造运动的影响缺失上部地层；上段（Ex上）为一套棕色、紫红色泥岩夹薄、中厚层粉 砂岩、含膏泥岩、泥膏岩、局部见玄武岩、厚200～300 m，在凹陷带厚度加大。
本文用于取样研究的ZK502井位于江陵凹陷西南部(图1)，为探采井，井型为二开直井 。地 理位置位于湖南省常德市澧县盐井镇。该研究区陆相地层发育较齐全，自下而 上依次为：上白垩统、古近系沙 市组、新沟嘴组、荆沙组、潜江组、荆河镇组、广华寺组及平原组。该区域常见盐类矿物有石盐、硬石膏、钙芒硝、无水芒硝等。其中，无水芒硝 在其他区域较少见。
本文主要研究ZK502井下始新统下部的新沟嘴组中段含盐层，该段含盐层自上而下大致可划 分为钙 芒硝段，石盐段，钙芒硝段，另可见无水芒硝及硬石膏，其中有3层石盐层，深度从306.6 2 ～312.80 m，层厚约1～2 m（图3）。ZK502井石盐常以厚层状产出，多数为白色或无色透 明状 ，有些石盐段因含杂质而呈黑色，石盐晶体发育较好，晶型清晰可见(图3a、b)，常有肉红 色含钾石盐充填于泥岩裂隙中。硬石膏常与泥岩互层或呈团块状夹杂于泥岩中（图3c）。钙 芒 硝呈层状或块状分布于其他岩层中，常为灰白色自形，半自形菱板状集合体(图3d、e)。无 水芒硝呈块状，无色透明或浅蓝色，油脂光泽(图3f)。
石盐为无色或白色，有些石盐因含有暗色泥质或与硬石膏、钙芒硝共生而呈灰黑色。半 自形_自形结构，晶体大小从粗晶_巨晶到细晶都可见到。细粒晶体说明当时的结晶速度 较快，而粗晶_巨晶的晶体则说明当时的结晶速度较慢。
测试前，首先将样品放入冰箱中冷冻1～2周，冰箱的温度在-18℃左右。该温度不会使样品 中的流体包裹体冻结，造成包裹体延展变形、泄露等从而对包裹体造成破坏，影响测温结果 (Zhao et al.，2014)。在冷冻1～2周后，可见在样品中2%～10%的流体包裹体中产生了气泡 。此 方法在大多数情况下都有良好的效果，但是不同的样品亦会有所差别，大部分样品中都会观 测到有气泡产生，有些样品中产生的气泡则较少甚至不产生气泡。将样品从冰箱中取 出，迅速放入THMS600冷热台中再冷冻1小时左右（温度保持-18℃），并对产生气泡的流体 包裹体进行定位和标记。随后缓慢升温，升温速率为0.5 ℃/min，当在镜下观察到气泡开 始 变小，即接近均一温度时将升温速率调整为0.1 ℃/min直至气泡消失，记录下此刻的温度 即为流体包裹体的均一温度(Losey et al.，2000；孟凡巍等，2011；王春连等，2013c)。
关于如何确定包裹体中的气泡是否真的消失即达到均一还是因为显微镜精度问题导致体积变 小后的气泡在镜下难以观察到而造成达到均一的假象，可通过以下方法验证：将温度再次 降低10～15℃，如果气泡还存在，那么气泡的体积将重新增长直到在视野下可见，而达到 完全均一的流体包裹体即使再次降温10～15℃也不会重新出现气泡(Roberts et al.，1995 )。
晶矿物结晶时包裹其周围的流体而形成的就是原生的，如包裹体在主晶矿物形成之后才 形成，则为次生包裹体。可见，只有原生包裹体才携带了主晶矿物形成时的物理化学条件及 流体环境等信息，而次生流体包裹体则代表着主晶矿物形成后期被改造事件中的物理化学条 件及流体环境等信息，因此区分原次生流体包裹体是流体包裹体一切研究的前提和基础(孙 贺等，2009)。然而区分原生和次生流体包裹体即是流体包裹体研究中的关键也是难点 ，目前除了扫描电镜_阴极发光法判断原次生包裹体以外，大部分是通过镜下从包裹体岩相 学方面入手区分的，虽然前人总结出了许多行之有效的办法来区分原次生包裹体，但因为包 裹体在镜下形态的复杂性，难免出现错误。如判断原次生包裹体的主要经验之一就是看包裹 体是否是沿主晶矿物晶体生长带分布，如果是，则基本可以判断为原生包裹体，但是如果 矿物的晶体生长带较宽或者被其他包裹体叠加，则会出现无法区分该包裹体究竟是原来沿生 长带分布的原生包裹体还是后期叠加形成的次生包裹体；此外，还有孤立的包裹体、无序分 布的包裹体和一个相对较小的区域内分布的数个包裹体，它们与其他包裹体相隔距离较远， 这些类型的包裹体想要精确区分是原生的还是次生的并不容易。可见，区分原次生包 裹体即 需要认真谨慎的态度，也需要丰富的经验。当然一些无法区分原次生的包裹体还可以通过均 一 温度的范围来判断，当均一温度范围变化较小时（小于15℃），也可以判定为原生包裹体( Roedder，1984b)。
另外，由于盐类矿物溶解度较高以及易于变形的特点使流体包裹体容易产生重结晶 、延展、泄漏、压缩等次生变化，较不利于原生包裹体的保存，因此，要在一块样品中找到 理想的原生包裹体样品并不容易，需要大量的重复工作以及镜下仔细的观察和寻找。 4原生石盐流体包裹体与均一温度特征 4.1石盐流体包裹体特征
研究发现，石盐晶体生长主要有2种形态： 漏斗形（图4）和人字形（图5）。其中漏斗 形 是石盐在水体表面结晶形成的，而人字形则是石盐在水体底部
形成的(Shearman，1978；Zha ng et al.，2015)，且形成时的卤水深度可能小于1 m(Lowenstein et al.， 1998)，所以人 字形包裹体的均一温度不仅能代表当时的水温，也与古气温有良好的相关关系，而其他形态 的原生单一液相流体包裹体则因为无法确定当时 晶体形成时的水深，其均一温度也只能代表 古水温。近年来，也有学者研究实验室人工合成石盐包 裹体的均一温度，发现不论是浅水底部形成的人字形 晶体，还是气水界面形成的漏斗形晶体，其晶体内包裹的原生单一液相流 体包裹体都可以用来恢复当时的古气温（孟凡巍等，2011）。遗憾的是，本次研究未能在ZK 502石盐样品中发现足量人字形包裹体，所以测温以漏斗形晶体中的条带形为主。
镜下观察发现，粗粒_巨粒石盐晶体中流体包裹体极为发育，主要有单一液相包裹体、气液 两相包裹体和少量含子矿物的多相包裹体。大多数包裹体呈
正方形，即主晶矿物的负晶型( 葛晨东等，2007)，也有少量包裹体可能经过后期改造而呈长方形，圆形或其他不规则形。 包裹体组合的分布主要以漏斗形晶体中的条带状(图6a～c)为主，此外还有单独或无序分布 的 、簇状(图6d)等，另可见一些沿愈合裂隙生长的次生或假次生流体包裹体。流体包裹体的形 态和分布均显示出了其原生特征，其中沿晶体生长带分布的条带状单一液相流体包裹体是原 生包裹体的有力证据。
Goldstein等（1994）研究认为，同一包裹体带中所测得的均一温度变化范围90%以 上不超过10～ 15℃，则可以认为数据是有效的。本次研究共计进行了15次测温实验，其均一温度范 围除一次达到16.8℃以外，其余均未超过15℃(表2)，这也证明了用于测温的流体包裹体是 原生的。
度来反映古气候信息的研究，已日趋成熟。石 盐作为寻找原生流体包裹体的载体相对于其他盐类矿物有以 下几点优势：首先，石盐广泛分布于各类蒸发岩系中，因此石盐相较于其他盐类矿物来说， 也就记录了最广泛的地质信息，这一点 是其他盐类矿物无法比拟的；其次，石盐中的包裹体较为丰富，体积也较大，且石盐解理发 育，较易制备合适的样品。本文以石盐中的流体包裹体为研究对象，主要从岩相学和包裹体 均一温度的测定两方面进行了初步探索，这对于研究原、次生包裹体的辨 别准则以及包裹体均一温度分与古气候的关系等方面也有一定的意义。
通过分析包裹体均一温度数据可知，研究区域在早始新世新沟嘴组中段沉积时的水温较高 ，最大 值达到32.3℃，均值也达23.7℃。此外， 通过均一温度图还可以发现（图8），其均一温 度 波动不大，最大值在30℃左右，而均值也在23℃上下，说明当时的古湖水温比较稳定，因古 水温与古气温有较好的相关性，可以推测，研究区域在早始新世新沟嘴组中段时的古气 温也较为稳定。
石盐包裹体均一温度只能说明当时的古水温，而通过Roberts等(1995)在死谷的研究表明气 温和水温有一定的相关关系，一般气温比水温低5℃左右。如前文所说，这一关系在浅水底 部形成的人字形包裹体上有着良好的对应关系，而其他类型的原生单一液相流体包裹体能否 适用 尚存争议。本文测 温以在气水界面形成的漏斗状石盐晶体中的原生条带形包裹体为主，应用 此关系所得出的古气温可能会比实际略低，因此仅作为参考用（图9）。图9可知，当时 气温较高，且比较稳定，波动不大。
根据王春连等(2013c)对江陵凹陷古新统沙市组石盐层及李皓楠等(2015)对江陵凹陷早始新 统新沟嘴组下段原生无水芒硝层的研究，发现江陵凹陷古气温自沙市组至新沟嘴组下段有明 显降低的趋势， 但当时的气温依然较高：沙市组上段包裹体均一温度均值为33.6℃，沙市组顶部包裹体均 一温度均值为29.2℃，新沟嘴组下段包裹体均一温度均值为27.2℃。而本文新沟嘴组中段 包裹体均一温度均值为23.7℃（图10）。
由于地球地质历史现有记录中出现的一次最快、强度最大的全球变暖事件，即古新世—始新 世极热事件（PETM）的发生，地球温度迅速升高，这次迅速而剧烈的升温（在高纬度地区温 度上升了7℃之多）持续的时间少于10万年（Kennett et al.，1991；Zachos et al.，200 3）。之后，气温开始回落，本文所发现的古气温自沙市组至新沟嘴组下段明显降低的趋 势可能与极热事件后的降温期有关。
江陵凹陷晚古新世气候干旱炎热，在经历古新世—始新世一次短暂的迅速升温事件之后，至 早始新世气温开始回落。本文通过分析比对前人对该区域古气温的研究成果，发现该区域古 气温自沙市组至新沟嘴组下段有明显降低的趋势。这与PETM事件之后的降温期基本吻合，据 此 推测，降温期可能从沙市组顶部开始延续到新沟嘴组中段，直至保持稳定，但当时的气温依 然较高，属于温暖干旱的气候特征。
志谢野外样品采集得到长江大学刘锦磊硕士，中国地质科学院矿产资源研究所 陈鹏工程 师，湖南省湘澧盐化有限责任公司杨勇工程师的支持和帮助，钻井岩芯也由该公司提供；在 本论文的实验和撰写工作中，中国地质科学院矿产资源研究所赵艳军副研究员、王九一助理 研究员、张华助理研究员在流体包裹体研究以及在实验方法、论文撰写等方面给予了 悉心指导，在此一并志谢！
通过流体包裹体测温来研究古气候的方法相对于其他测试方法的优势之一，是可以提供直接 的数据，而其他方法所得的数据大都是间接的，这对于恢复干旱区古气候环境具有十分重要 的理论和实践意义。由于盐类矿物溶解度较高以及易于变形的特点，使流体包裹体容易产生 重 结晶、延展、泄漏、压缩等次生变化，影响测温数据的准确性，因此要选择原生流体包裹体 测温。原生、次生流体包裹体可通过石盐晶体特征、包裹体群组的排列组合形式以及同一世 代 流体包裹体均一温度变化范围等来判别(Roberts et al.，1995；赵艳军等，2014)。其次， 应选择单一液相流体包裹体测温，因为气液两相流体包裹体中可能含有从大气中捕获的气体 ，其均一温度范围变化很大，显然不能代表矿物的结晶温度，而单一液相流体包裹体中没有 气泡，属于准稳定现象，一般指示较低的捕获温度(Roedder, 1984a)，单一液相流体包裹体 在 经过冷冻后，可能会有气泡产生，这样就可以测均一温度(池国祥，2008；赵艳军等，2013 ；王春连，2013c，其均一温度同现代卤水的水温和气温具有很好的相关性(Roberts et al. ，1997；Meng et al.，2013)。
目前，盐类矿物中用于包裹体测温的较常见矿物为石盐(Roberts et al.，1995；刘兴起等 ，2 007；赵艳军等，2014；Meng et al.，2014)，另外还可见钙芒硝(刘成林等，2006)、石膏 等 （Krüger et al.，2013）。本次测温所选择的盐类矿物为石盐，测温均挑选只含有单一液 相流体包裹体或只含少量气液两相流体包裹体的盐类矿物样品（气液两相流体包裹体均被标 记出并在测温过程中排除），从而保证了测温数据的准确性。
本文通过石盐包裹体均一温度分析，并结合其他学者的成果，旨在重建研究区域古新世—始 新世的古气候，为钾盐成矿研究提供依据。
1地质背景
江陵凹陷位于江汉盆地的西南部，是江汉盆地内最大的次级构造单元，也是继潜江凹陷之后 的又一生烃凹陷。纪山寺断层为其北部边界，与荆门、河溶凹陷相邻；问安寺断层为其西部 边 界与枝江凹陷、宜都鹤峰背斜带相隔；西南与洞庭盆地澧县凹陷相通，桑植_石门复向斜呈 一向凹陷内倾伏的凸起延伸到凹陷内大路口附近；白垩系—新近系剥蚀线为其南部边界与华 容隆起相接；清水口断层及龙安断层为其东部边界，分别与丫角_新沟低凸起及陈沱口凹陷 相邻(陈晓辉等，2010；王春连等，2013b)，面积6500 km2（图1）。江陵凹陷历经了多期次构造运动，凹陷内发育 众多断层，而且各期次构造发育的断层在性质上以
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图 1江陵凹陷区域构造位置示意图（据陈晓辉等，2010修改） 1—地质界线； 2—断层； 3—采样位置 Fig. 1Regional tectonic sketch map of Jiangling Depression(modified after Chen et al.， 2010) 1—Geological boundary； 2—Fault； 3—Sampling position |
2盐类矿物特征与样品
江陵凹陷沙市组和新沟嘴组下段沉积为一套巨 厚含盐岩系，盐岩层异常发育，其中沙市组主要盐类 矿物组合为硬石膏、无水芒硝、钙芒硝、石盐等，而新沟嘴组主要盐类矿物为硬石膏 和钙芒硝，含一定量的石盐、芒硝和无水芒硝（刘成林，2013；王春连等，2013a；沈立建 等，2014；余小灿等，2014；Yu et al.，2015）。本文用于取样研究的ZK502井位于江陵凹陷西南部(图1)，为探采井，井型为二开直井 。地 理位置位于湖南省常德市澧县盐井镇。该研究区陆相地层发育较齐全，自下而 上依次为：上白垩统、古近系沙 市组、新沟嘴组、荆沙组、潜江组、荆河镇组、广华寺组及平原组。该区域常见盐类矿物有石盐、硬石膏、钙芒硝、无水芒硝等。其中，无水芒硝 在其他区域较少见。
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表 1江陵凹陷白垩纪_第四纪构造演化特征表（据杨长清等，2003修改） Table 1Cretaceous_Quaternary tectonic evolution characteristics in Jiangling D epression(modified after Yang et al.，2003) |
石盐为无色或白色，有些石盐因含有暗色泥质或与硬石膏、钙芒硝共生而呈灰黑色。半 自形_自形结构，晶体大小从粗晶_巨晶到细晶都可见到。细粒晶体说明当时的结晶速度 较快，而粗晶_巨晶的晶体则说明当时的结晶速度较慢。
3流体包裹体研究
3.1样品采集与制备
样品来自江陵凹陷ZK502井，采集位置在下始新统新沟嘴组中段三段石盐层。在制备石 盐流体包裹体片时，同样并未采用磨片的方法， 因为在 磨片的过程中需要对样品进行切割和打磨抛光， 很可能会改变包裹体的原始温度信 息。 样品制备参考Benison等(1999)的方法，选用晶形较好的石盐颗粒，将其沿解理面切开 ，获取0.5～1.5 mm厚的石盐晶体解理片，挑选 只含有单一液相流体包裹体或只含少量气液两相流体包裹体的解理片，并在显微镜下观察拍 照，标记出气液两相流体包裹体用于在以后测温中加以区分排除，然后用塑料自封袋封好， 放进密封性好并加入干燥剂的塑料盒内，以备测试用。
3.2研究方法
温度测定使用英国产LINKAM THMS600型冷热台，采用液氮进行冷冻。冷热台的有效温度范围 在-196～+600℃之间，工作中数据精度为±0.1℃。该仪器通过配套软件可任意设定冷 冻和加热时间、精度等。测试前，首先将样品放入冰箱中冷冻1～2周，冰箱的温度在-18℃左右。该温度不会使样品 中的流体包裹体冻结，造成包裹体延展变形、泄露等从而对包裹体造成破坏，影响测温结果 (Zhao et al.，2014)。在冷冻1～2周后，可见在样品中2%～10%的流体包裹体中产生了气泡 。此 方法在大多数情况下都有良好的效果，但是不同的样品亦会有所差别，大部分样品中都会观 测到有气泡产生，有些样品中产生的气泡则较少甚至不产生气泡。将样品从冰箱中取 出，迅速放入THMS600冷热台中再冷冻1小时左右（温度保持-18℃），并对产生气泡的流体 包裹体进行定位和标记。随后缓慢升温，升温速率为0.5 ℃/min，当在镜下观察到气泡开 始 变小，即接近均一温度时将升温速率调整为0.1 ℃/min直至气泡消失，记录下此刻的温度 即为流体包裹体的均一温度(Losey et al.，2000；孟凡巍等，2011；王春连等，2013c)。
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图 2ZK502井新沟嘴组中段岩性柱状图 Fig. 2ZK502 lithological column in middle of Xingouzui Formation |
3.3研究中的问题
区分原生和次生流体包裹体的关键是看其与主 要结晶矿物形成时间之间的关系。如包裹体是在主
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图 3ZK502井岩芯及扫描电镜照片 a. 石盐岩，粗晶，自形，块状构造，深度290.05 m； b. 漏斗型石盐晶体，深度323.36 m； c. 团块状硬石膏，深度350 m； d. 菱板状钙芒硝，块状构造，深度310.9 m； e. 菱 形钙芒硝与石盐共生，图中深灰色为钙芒硝，浅灰色为石盐，深度308.65 m； f. 淡蓝色 无水芒硝，块状构造，图中黄线内，深度273.31 m Fig. 3ZK502 drilling core and stereoscan photograph a. Saline rock, coarse_grain, idiomorphic, massive structure, depth 290.05 m; b . Cumulate crystal, depth 323.36 m; c. Crumbly anhydrite, depth 350 m; d. Diamo nd glauberite, massive structure, depth 310.9 m; e. Diamond glauberite symbiosi s with halite, glauberite is dark grey, halite is light grey, depth 308 .65 m; f. Light blue thenardite, massive structure, inside the yellow lines dep th 273.31 m |
另外，由于盐类矿物溶解度较高以及易于变形的特点使流体包裹体容易产生重结晶 、延展、泄漏、压缩等次生变化，较不利于原生包裹体的保存，因此，要在一块样品中找到 理想的原生包裹体样品并不容易，需要大量的重复工作以及镜下仔细的观察和寻找。 4原生石盐流体包裹体与均一温度特征 4.1石盐流体包裹体特征
研究发现，石盐晶体生长主要有2种形态： 漏斗形（图4）和人字形（图5）。其中漏斗 形 是石盐在水体表面结晶形成的，而人字形则是石盐在水体底部
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图 4气水界面形成的漏斗形晶体（据Roberts et al.，1995；孟凡巍等，2011修改） 1—在水体表面形成的单个石盐晶体，在结晶过程中，晶体稍稍侵入水面，但由于表面的张 力使其依然悬浮于水中； 2～3—水体表面 石盐晶体继续生长，尤其在晶体四个角处； 4 —晶体继续生长，最终将形成一个中空的漏斗形团块 Fig. 4Cumulate crystals formed at air_water interface(modified after Roberts et al.，1995；Meng et al.，2011) 1—A halite crystal nucleates at the surface of an evaporating brine. The cube s inks slightly as it grows, but is buoyed up by surface tension; 2～3—Addition al growth continues at the outside surfaces, preferentially at the comers, which are still in contact with the brine; 4—This process results in a crystal with a partially hollow center and an inverted pyramid shape |
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图 5浅水底部形成的人字形晶体（据Shearman，1978；孟凡巍等，2011修改） Fig. 5Chevron crystals formed at the bottom of theshallow saline lake(modified after Shearman， 1978； Meng， 2011) |
镜下观察发现，粗粒_巨粒石盐晶体中流体包裹体极为发育，主要有单一液相包裹体、气液 两相包裹体和少量含子矿物的多相包裹体。大多数包裹体呈
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图 6ZK502井石盐中的原生流体包裹体照片 a～c. 条带状流体包裹体，注意条带明暗相间的现象； d. 无序包裹体和簇状包裹体； e. 包裹体冷冻前为单一液相； f. 包裹体冷冻后， 出现气泡 Fig. 6The primary fluid inclusions in halite from ZK502 drilling a～c. Dark and light fluid inclusion bands within a cumulate crystal, showing di screte growth planes (fluid inclusion assemblages) that formed relatively sync hronously; d. Unordered single fluid inclusion and tufted fluid inclusions; e. A single phase (liquid) fluid inclusion before cooling; f. Fluid inclusions af ter cooling, artificially nucleated vapor bubble |
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表 2江陵凹陷ZK502井石盐包裹体均一温度 Table 2Homogenization temperature date of primary fluid inclusions in halite f rom ZK502 drilling in Jiangling Depression |
4.2均一温度特征
本次研究在下始新统新沟嘴组中段三石盐层中按深度共采集到7组样品。共计进行15次实验 ，测得193个有效数据（表2，图7）。流体包裹体均一温度分布范围为14.9～32.3℃，均 值23.7℃。Goldstein等（1994）研究认为，同一包裹体带中所测得的均一温度变化范围90%以 上不超过10～ 15℃，则可以认为数据是有效的。本次研究共计进行了15次测温实验，其均一温度范 围除一次达到16.8℃以外，其余均未超过15℃(表2)，这也证明了用于测温的流体包裹体是 原生的。
4.3讨论
通过石盐中的原生单一液相流体包裹体均一温
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图 7ZK5022井石盐包裹体均一温度分布 Fig. 7Homogenization temperature date distribution of primary fluid inclusio ns in halite from ZK502 drilling |
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图 8江陵凹陷早始新世新沟嘴组中段石 盐包裹体均一温度 Fig. 8Homogenization temperature of primary fluid inclusions in halite in mi ddle of Xingouzui Formation in Early Eocene |
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图 9江陵凹陷早始新世古气温 Fig. 9Early Eocene paleotemperature in Jiangling Depression |
通过分析包裹体均一温度数据可知，研究区域在早始新世新沟嘴组中段沉积时的水温较高 ，最大 值达到32.3℃，均值也达23.7℃。此外， 通过均一温度图还可以发现（图8），其均一温 度 波动不大，最大值在30℃左右，而均值也在23℃上下，说明当时的古湖水温比较稳定，因古 水温与古气温有较好的相关性，可以推测，研究区域在早始新世新沟嘴组中段时的古气 温也较为稳定。
石盐包裹体均一温度只能说明当时的古水温，而通过Roberts等(1995)在死谷的研究表明气 温和水温有一定的相关关系，一般气温比水温低5℃左右。如前文所说，这一关系在浅水底 部形成的人字形包裹体上有着良好的对应关系，而其他类型的原生单一液相流体包裹体能否 适用 尚存争议。本文测 温以在气水界面形成的漏斗状石盐晶体中的原生条带形包裹体为主，应用 此关系所得出的古气温可能会比实际略低，因此仅作为参考用（图9）。图9可知，当时 气温较高，且比较稳定，波动不大。
根据王春连等(2013c)对江陵凹陷古新统沙市组石盐层及李皓楠等(2015)对江陵凹陷早始新 统新沟嘴组下段原生无水芒硝层的研究，发现江陵凹陷古气温自沙市组至新沟嘴组下段有明 显降低的趋势， 但当时的气温依然较高：沙市组上段包裹体均一温度均值为33.6℃，沙市组顶部包裹体均 一温度均值为29.2℃，新沟嘴组下段包裹体均一温度均值为27.2℃。而本文新沟嘴组中段 包裹体均一温度均值为23.7℃（图10）。
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图 10江陵凹陷晚古新世—早始新世古气温数据 Fig. 10Late Palaeocene_Early Eocene paleotemperature in Jiangling Depression |
5结论
本次测温选用石盐，参考前人测温方法并加以改进，共在7个层位进行15次 实验，测得193个有效数据，流体包裹体均一温度分布范围为14.9～32.3℃，均值23.7℃ 。说 明当时古盐湖水的温度较高。通过古水温与古气温的对应关系还可以看出，江陵凹陷早始新 世气温较高，且比较稳定，波动不大。江陵凹陷晚古新世气候干旱炎热，在经历古新世—始新世一次短暂的迅速升温事件之后，至 早始新世气温开始回落。本文通过分析比对前人对该区域古气温的研究成果，发现该区域古 气温自沙市组至新沟嘴组下段有明显降低的趋势。这与PETM事件之后的降温期基本吻合，据 此 推测，降温期可能从沙市组顶部开始延续到新沟嘴组中段，直至保持稳定，但当时的气温依 然较高，属于温暖干旱的气候特征。
志谢野外样品采集得到长江大学刘锦磊硕士，中国地质科学院矿产资源研究所 陈鹏工程 师，湖南省湘澧盐化有限责任公司杨勇工程师的支持和帮助，钻井岩芯也由该公司提供；在 本论文的实验和撰写工作中，中国地质科学院矿产资源研究所赵艳军副研究员、王九一助理 研究员、张华助理研究员在流体包裹体研究以及在实验方法、论文撰写等方面给予了 悉心指导，在此一并志谢！
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