Abstract

The character of Raman spectra in the O–H stretching region collected at low temperatures (~−180°C) from fine-grained aggregates of ice and salt hydrate (hydrohalite or antarcticite or both) in the system H2O–NaCl–CaCl2 reflects the composition of the parent solution and can be used to estimate the ratio of NaCl to CaCl2 in the system. Comparison of these spectra with spectra collected from moderate-salinity natural fluid inclusions from the Oregon 3 granitic pegmatite, Colorado, allows non-destructive testing, and confirmation that these inclusions contain CaCl2, as inferred from microthermometry. In both synthetic solutions in the H2O–NaCl–CaCl2 system and in natural fluid inclusions, Raman spectra collected after initial freezing indicate the presence of ice, but not salt hydrates. Upon warming, a phase change is observed at temperatures of between −70 and −50°C that appears as a darkening of the inclusion and that, during routine microthermometry, could be interpreted as a eutectic melting event. Raman spectra collected after this event indicate that it represents the crystallization of salt hydrates (hydrohalite and antarcticite), which we suggest occurs from an interstitial, hypersaline liquid. Many of the low “eutectic” temperatures reported in the literature may thus not represent first melting (stable or metastable), and inferences made about the composition of fluid inclusions from such measurements may be erroneous.

Abstract

Le caractère des spectres Raman dans la région de l’étirement O–H, prélevés à basse températures (~−180°C) sur des aggregates à grains fins de glace et d’hydrate(s) de sel (hydrohalite ou antarcticite ou les deux) dans le système H2O–NaCl–CaCl2, dépend de la composition de la solution et peut servir à estimer le rapport de NaCl à CaCl2 du système. Une comparaison de ces specters avec des spectres obtenus d’inclusions fluides naturelles de salinité moyenne provenant de la pegmatite granitique Oregon 3, au Colorado, permet une évaluation non destructive, et confirme que ces inclusions contiennent le CaCl2, comme le laissaient supposer les mesures microthermométriques. Aussi bien dans les solutions synthétiques du système H2O–NaCl–CaCl2 que dans les inclusions fluides naturelles, les spectres Raman prélevés après un gel initial indiquent la présence de glace, mais non des hydrates de sel. En réchauffant ces inclusions, nous observons un changement de phase entre −70 et −50°C, qui se manifeste par un assombrissement de l’inclusion, et qui serait interprété couramment comme une fusion eutectique du contenu de l’inclusion. Les spectres Raman prélevés après cet événement montrent qu’il s’agit bien de la cristallisation des hydrates de sel (hydrohalite et antarcticite), à notre avis à partir d’un liquide interstitiel hypersalin. Plusieurs des cas de faible température “eutectique” dans la littérature ne représenteraient donc pas l’initiation d’une fusion (stable ou métastable), et les inférences faites à propos de la composition des inclusions fluides à partir de telles mesures pourraient bien être erronées.

(Traduit par la Rédaction)

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