Abstract

A combination of Raman spectrometry and microthermometry has been applied to synthetic fluid inclusions filled with pure H2O, a NaCl brine and a MgCl2 brine, in order to analyze spectra between −190° and +100°C. The combined technique allows: (1) the determination of the types of dissolved salts from the presence of salt hydrates at low temperatures, and (2) an accurate estimate of true temperatures of melting, even of phases that are difficult to observe within fluid inclusions. Raman spectra of water, brines, ice, glass and salt hydrates were analyzed by combined Gaussian–Lorentzian fitting of components. These fits illustrate the presence of singularities in the water spectra, around −35°C in a NaCl brine and around −30°C in a MgCl2 brine. During freezing experiments, inclusions may contain different configurations of phases at the same temperature. Rapid freezing of a MgCl2 brine inhibits the formation of a MgCl2 hydrate, and in such inclusions, ice and supersaturated brine are present down to −190°C. The phase MgCl2·12H2O forms only during slow cooling. Temperatures of phase changes, including eutectic point and final melting, were accurately determined by changes in measured Raman spectra of fluid inclusions. The variable freezing behavior of the same fluid inclusion, depending on cooling rates and cycling procedures, indicates the care with which natural fluid inclusions should be treated to obtain true salinities.

Abstract

Une démarche combinée de spectrométrie de Raman et de microthermométrie a été appliquée à l’étude d’inclusions fluids synthétiques dans les systèmes H2O, saumure à NaCl et saumure à MgCl2, afin d’en analyser les spectres entre −190° et +100°C. Cette démarche mène à (1) la détermination des types de sels dissous selon la présence des hydrates des sels à faibles températures, et (2) une estimation juste des vraies températures de fusion, même des phases difficiles à observer dans les inclusions fluides. Les spectres de Raman pour l’eau, les saumures, la glace, un “verre” et les hydrates ont été analysés par simulations gaussiennes et lorentziennes des composantes. Ces simulations illustrent la présence de points singuliers dans le spectre de l’eau, près de −35°C dans la saumure à NaCl et près de −30°C dans la saumure à MgCl2. Au cours des expériences cryométriques, les inclusions peuvent contenir des configurations différentes des phases à une seule température. Une congélation rapide d’une saumure à MgCl2 entrave la formation de l’hydrate de MgCl2, et dans de telles inclusions, la glace et une saumure sursaturée coexistent jusqu’à −190°C. La phase MgCl2·12H2O ne cristallise que si le refroidissement est lent. Les températures des changements de phase, y inclus les points eutectiques et de fusion finale, ont été déterminées avec justesse selon les changements dans les spectres de Raman obtenus des inclusions fluides. Le comportement cryométrique variable d’une même inclusion, selon le taux de refroidissement et les procédures de cyclage des températures, souligne le soin nécessaire pour extraire une valeur fiable de la salinité de la phase fluide incluse.

(Traduit par la Rédaction)

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