构造-流体-成矿体系的反应-输运-力学耦合模型和动力学模拟

建立了一个综合的构造流体成矿体系的反应输运力学耦合动力学模型。利用有限元方法求解岩石变形、断裂作用和断裂网络统计动力学、流体流动、有机和无机地球化学反应及成岩成矿作用、压力溶液和其它压实力学、热迁移的方程组 ,可以对构造流体成矿体系的动力学演化过程进行 1～ 3维数值模拟。模拟的主要内容是在各种过程耦合作用下描述构造流体成矿体系的主要变量的时空演化 :( 1)与成矿流体的形成和性质有关的变量 ,如地层中矿物 (包括成矿物质 )的溶解速率、流体中各组分的浓度与饱和度、流体温度、压力、离子强度等 ;( 2 )与构造变形和流体运移有关的各变量 ,如应力与变形速率、岩石孔隙度、构造 (断裂 )渗透率等 ;( 3 )与沉淀成矿有关的变量 ,如矿物 (金属矿物和脉石矿物 )的成核速率、各矿物的沉淀量等 ;( 4 )上述各有关变量间的时空耦合关系 ,如断裂渗透率时空演化与流体流动、汇聚和成矿的耦合关系等。以湖南沃溪金锑钨矿床为例 ,应用该模型和方法对成矿动力学过程和动力学机制进行了初步的模拟与分析。     

金龙山-丘岭金矿床成矿流体的储运规律及区域找金方向

金龙山-丘岭金矿区含金矿源层为上泥盆统南羊山组和下石炭统袁家沟组.组成含金矿源层岩石为高频互层的细碎屑岩-碳酸盐岩,其中细砂岩、粉砂岩、碳酸盐岩含成矿流体物性较好,页岩、板岩含成矿流体物性较差,构成屏蔽层.金鸡岭Ⅰ级复式向斜控制着金、砷、锑等异常范围;松枣Ⅱ级复式背斜控制着金的矿化带;金龙山-丘岭金矿Ⅲ级背斜控制着金的矿(化)体;镇安-板岩镇断裂的次级断裂是金矿化体的容矿有利位置.在成矿过程中,构造变形与成矿流体的形成、运移及储集密切相关.其规律是:①原生构造导致成矿流体的初次聚集.②第一期构造变形导致成矿流体的聚集.③第二期构造变形导致成矿流体运移及金矿床形成.此期变形是金的主要成矿期.④第三期构造变形使成矿流体进一步聚集和金矿体的富集. ⑤第四期构造变形是石英方解石脉的形成时期.总结出矿床形成模式.据此提出了在4种不同的构造部位找金的方向.     

韧性剪切带内的流体与岩石相互作用研究进展

构造变形与流体联合控制成矿作用的机制是矿床学界关注的热点问题之一。作为大陆岩石圈中的应变局部化带,剪切带中一般都渗透着大量流体,流体与岩石的相互作用及其化学效应和物理效应,导致了矿物化学不平衡和组分的迁移,引起岩石化学成分重新调整。文章通过对韧性剪切带内的流体作用、剪切带内的成分与体积变化、剪切变形与成矿模拟实验总结,讨论了剪切变形过程中的力学-化学作用、剪切构造应力和流体在构造成岩成矿过程中的行为。因此,要加强构造应力对温度、岩石物理性质、地球化学相平衡和水岩体系的相关参量方面影响的综合研究。      

胶东金牛山金矿床构造-流体-成矿作用体系研究

通过对胶东金牛山金矿床构造变形和流体包裹体的研究,探讨了矿床的形成过程和流体成矿机理,认为本区经历了多期构造变形演化,并伴有多次脉动式热液活动,金牛山断裂总体上控制流体来源、运移和沉淀。第二构造变形期早阶段,热液来源以大气降水为主,而中 晚阶段为大气降水和岩浆水;断裂带中流体异常活跃,局部有高压流体存在,产生水压致裂作用;构造变形引起流体的沸腾、混合和相分离作用,并使流体成份和性质发生变化,导致金的沉淀。因此,构造和流体的共同作用控制了矿床的形成,而异常流体叠加控制了富矿体的形成。在此基础上总结了金牛山金矿床形成的构造—流体—成矿作用体系模式。     

金龙——丘岭金矿床成矿流体的储运规律及区域找金方向

金龙山——丘岭金矿区含金矿源为层上泥盆统南羊山组和下石炭统袁家沟组。组成含金矿源层岩石为高频互层的细碎屑岩-碳酸盐岩，其中细砂岩、粉砂岩、碳酸盐岩含成矿流体物性较好．页岩、板岩含成矿流体物性较差，构成屏蔽层。金鸡岭Ⅰ级复式向斜控制着金、砷、锑等异常范围；松枣Ⅱ级复式背斜控制着金的矿化带；金龙山-丘岭金矿Ⅲ级背斜控制着金的矿（化）体；镇安——板岩镇断裂的次级断裂是金矿化体的容矿有利位置。在成矿过程中，构造变形与成矿流体的形成、运移及储集密切相关。其规律是：①原生构造导致成矿流体的初次聚集。②第一期构造变形导致成矿流体的聚集。③第二期构造变形导致成矿流体运移及金矿床形成。此期变形是金的主要成矿期。④第三期构造变形使成矿流体进一步聚集和金矿体的富集。⑤第四期构造变形是石英方解石脉的形成时期。总结出矿床形成模式。据此提出了在4种不同的构造部位找金的方向。     

构造成矿非线性动力学:1.递增应力流变学模型

本文提出了构造成矿作用动力学研究的递增应力流变学方法。利用该方法将构造变形、应力、流体流动、地球化学反应及成岩成矿作用等多过程耦合起来，可以从多种地质过程的耦合与反馈作用对构造成矿的动力学演化过程进行１～３维数值模拟。模拟的主要内容是在各种过程耦合作用下，以下描述构造成矿体系的主要变量的时空演化：（１）与成矿流体的形成和性质有关的变量，如地层中矿物（包括成矿物质）的溶解速率、流体中各组分的浓度与饱和度、流体温度、压力、离子强度等；（２）与构造变形和流体运移有关的各变量，如应力与变形速率、岩石孔隙度、构造（断裂）渗透率等；（３）与沉淀成矿有关的变量，如矿物（金瞩矿物和脉石矿物）的成核速率、各矿物的沉淀量等；（４）上述各有关变量间的时空耦合关系，如断裂渗透率时空演化与流体流动、汇聚和成矿的耦合关系等。     

构造成矿非线性动力学:2.湘西金矿研究实例

应用递增应力流变学方法对湘西沃溪金矿成矿过程中构造变形、应力、流体流动、地球化学反应及成岩成矿作用等多过程间的耦合作用和非线性特征进行了模拟和分析。构造压溶作用对矿源层中成矿物质的溶解与迁移起了重要作用。断裂作用可以产生比原岩渗透率高近4个数量级的断裂渗透率,从而促进流体的流动、组分扩散和在断裂中的汇聚成矿。不同岩性对断裂作用和断裂渗透率的演化有重要影响,并且构造、流体、岩石之间存在强烈的非线性耦合作用,马底驿组中段是最有利的构造成矿层位。     

玲珑-焦家式金矿构造变形岩相形迹大比例尺填图与构造成矿研究

本文提出构造变形岩相形迹概念———受地壳构造作用影响或控制的,能反映其形成构造地质环境、物理化学条件的那部分构造岩石单元或构造岩相建造要素。以胶东玲珑焦家式金矿床典型矿区为例,在该区用基础地质图件进行大比例尺构造变形岩相形迹填图,把能体现出成岩和成矿、各阶段蚀变和各阶段成矿作用的构造岩石单元区分开来,从而恢复各阶段的变形场和应力场;进而研究了构造应力场转化成矿的问题,建立了该区构造蚀变岩带的构造成矿演化模式;为探讨矿化、矿脉分布规律提供科学评价依据,为分析构造作用下流体成矿的构造物理化学场结构与界面提供基     

构造-流体-成矿系统及其动力学

初步尝试进行构造流体成矿系统及其动力学探索性研究 ,确立构造流体成矿系统及其动力的理论格架与方法体系 ,并将之应用于成矿学理论研究与找矿实践 ,是一种崭新的科学探索 ,具有重要的理论与实践意义 :(1)初步探索提出构造流体成矿系统及其动力学理论格架与方法体系 ,突出构造和流体在成矿中的关键作用 ,强调多种组成和多重作用过程耦合和套合的整体性及综合效应。提出将构造流体成矿系统及其动力学作为一个整体 ,从流体与岩石构造环境相互作用及构造流体演化的角度探讨成矿系统的形成过程和动力学特征 ,实现研究的系统性、完整性和定量化 …     

成矿多过程耦合模型数值模拟研究态势

成矿作用是构造变形-热量传递-流体流动-质量转移等四种性质完全不同过程的耦合。数值模拟是通过建立多过程耦合模型来刻画其物理和化学规律。由于这些耦合模型过于复杂而难以得到其解析解，因而数值模拟被用来讨论这些复杂动力学过程。针对成矿预测领域主要的耦合模型：形变-流动模型、形变-热-流动模型、热-流动，质模型、变形-热-流动-质模型，通过这些耦合模型应用实例分析得出，印证了高差和温度变化是流体对流、矿物沉淀发生的重要机制；详释了构造控制流体输运的方式及过程，高渗透率断裂是流体汇聚的有利场所，从而渗透率等控制成矿的关键参数成为成矿预测的主要指标。     

成矿多过程耦合模型数值模拟研究态势

成矿作用是构造变形-热量传递-流体流动-质量转移等四种性质完全不同过程的耦合.数值模拟是通过建立多过程耦合模型来刻画其物理和化学规律.由于这些耦合模型过于复杂而难以得到其解析解,因而数值模拟被用来讨论这些复杂动力学过程.针对成矿预测领域主要的耦合模型:形变-流动模型、形变-热-流动模型、热-流动-质模型、变形-热-流动-质模型,通过这些耦合模型应用实例分析得出,印证了高差和温度变化是流体对流、矿物沉淀发生的重要机制;详释了构造控制流体输运的方式及过程,高渗透率断裂是流体汇聚的有利场所,从而渗透率等控制成矿的关键参数成为成矿预测的主要指标.     

构造变形岩相形迹的大比例尺填图及其对隐伏矿床地质预测 ——以胶东玲珑-焦家式金矿为例

以胶东玲珑-焦家式金矿床典型矿区为例,在基础地质图件的基础上,开展大比例尺构造变形、岩相形迹填图,把成矿、成岩、各阶段蚀变和各阶段成矿所体现出的构造岩石单元区分开来,从而为恢复各阶段的变形场和应力场,建立该区构造蚀变岩带的构造成矿演化模式,为探讨矿化矿脉分布规律提供科学评价依据,并为分析构造作用下流体的构造物理化学场结构与界面成矿提供基础地质资料.     

阜山金矿区构造变形岩相特征与成矿流体构造物理化学特征研究

该文在构造动力成岩成矿思路的指导下,通过构造变形岩相形迹填图区分不同的岩石构造单元,并在此基础上研究不同构造岩带的流体特征,进行物理化学分析及流体参呈填图,试图建立阜山金矿床成矿的构造物理化学模型。     

云南兰坪北部铜多金属矿化区成矿流体流动与矿化分带——流体包裹体和稳定同位素依据

滇西兰坪盆地北部发育了一类受逆冲推覆构造控制的浅成热液Cu—Ag—Pb-Zn矿化，形成了白秧坪、富隆厂、吴底厂、麻栗坪及金满、科登涧等大-中型矿床和矿点，并存在矿化分带。文章利用这些矿化脉体的流体包裹体和热液方解石的碳氧同位素组成资料，研究成矿流体与矿化分带的关系。结果表明，成矿流体主要属于NaCl-H2O成分体系，盐度ω(NaCleq)为2％～11％，形成温度为170～300℃，形成于1．8～3．8km深度内，这些相似性说明这类矿化的发生具有相似的流体性质和沉淀机制。热液方解石在δ^13C-δ^18O图解中呈近水平线展布的型式，指示流体源自地壳浅部的地下水系统，与海相灰岩等围岩作用形成了溶解碳以[HCO3^]-为主的成矿流体，流体与岩石的相互作用可能是成矿流体沉淀的主要机理。从西到东，流体包裹体的盐度-温度由高到低变化与矿化分带和逆冲推覆构造的根带→中带→锋带相配套，显示重力驱动流动可能是主要的流体流动机制。成矿流体在不同构造部位流动的通畅及流体．岩石系统的封闭-开放程度等流体流动性质与矿化发生的强度和规模有关，兰坪北部逆冲推覆构造中带的流体通畅地流动及沉淀时处于相对开放状态，有利于该区形成较大规模的浅成热液多金属矿化。     

金山金矿构造控矿特征及其模拟实验

在前人工作的基础上,研究金山金矿构造控制产出部位,控制金山金矿蚀变糜棱岩金矿和石英脉金矿体及矿石类型,控制金山金矿微量元素、稀土元素、同位素及流体包裹体等地球化学特征;运用中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室中的构造地球化学(构造成矿)高温高压实验条件进行构造控矿模拟实验,模拟高温高压条件下,岩石、矿石的变形实验,构造控制成矿物质活化、迁移聚集以及构造控制金山金矿载金矿物成矿元素变化的模拟实验和多期多次构造应力作用下成矿物质活化、迁移模拟实验。实验结果表明:构造活动的热动力作用下,不仅使岩石、矿石产生韧性剪切变形和脆性变形,并可看出韧性变形在前,脆性变形在后,并叠加在韧性变形之上,构造作用能使成矿物质活化、迁移并聚集在襁皱虚脱部位,层间破碎带及裂隙交汇部位;多期多次构造应力实验不仅使变形、破裂加剧,并使成矿物质叠加富集。实验结果与金山金矿成矿十分近似,这不仅为研究金山金矿成矿和分布规律提供实验资料和依据,也为矿区进一步找矿提供有益信息。     

川西北地区金矿成矿构造动力学探讨

从成矿构造系统的开放性、成矿构造的有序结构以及成矿构造的功能结构等方面探讨了川西北地区金矿成矿的构造动力学问题。研究表明,该区金矿床成矿构造系统的开放性沟通了不同的圈层和岩石,表现为成矿流体、成矿物质的多源性以及构造矿化的分带性;成矿构造的有序结构表现为剪切变形及热动力变质与构造岩的分带性,以及含金剪切带的热液蚀变分带性;由导矿构造、储矿构造和成矿构造流体等子系统组成了成矿构造的功能结构。     

阜山金矿区构造变形岩相填图与成矿流体构造物理化学特征研究

在构造动力成岩成矿思路的指导下,通过构造变形岩相形迹填图区分不同的岩石构造单元,并在此基础上研究不同构造带的流体特征,进行物理化学场结构与界面分析及流体参量填图,试图建立阜山金矿床成矿的构造物理化学模型。     

成矿流体动力学的原理、研究方法及应用

流体流动是热液成矿作用不可或缺的一部分,其研究是建立成矿模式的重要组成部分。成矿流体动力学主要研究流体流动的驱动力、压力状态、流速、流动方向以及它们与矿床定位的关系。文中总结了成矿流体动力学的基本原理和方法,并对其在成矿作用研究和矿产勘查上的重要性和局限性进行了讨论。流体流动的驱动力可以是流体的超压、地势差、构造变形以...     

阜山金矿区构造变形岩相特征与成矿流体构造物理化学特征研究

在构造动力成岩成矿思路的指导下，通过构造变形岩相形迹填图区分不同的岩石构造单元，并在此基础上研究不同构造带的流体特征，进行物理化学场结构与界面分析及流体参量填图，试图建立阜山金矿床成矿的构造物理化学模型。     

构造应力场转换与界面成矿

构造应力场转换与界面成矿是成矿作用动力学的关键和核心,它决定着矿床的形成与分布。构造应力场转换表现为不同层次的构造叠加作用和韧－脆性变形的转换,以及同一构造层次不同时期、不同构造部位应力的转换。成矿界面是物理化学条件突变的空间和场所,是成矿流体停积而发生矿质沉淀、富集、成矿之所在,主要表现为岩性、温度、压力、ｐＨ、Ｅｈ等方面的突变性,其力学性质及岩石的物理性质、化学成分是控制矿体形态、产状、规模,矿石组构,甚至矿石成分的重要因素。它们与构造应力作用大多有相关性,而与构造－流体的脉动性及空间分布关系尤为密切。作者在矿石构造多呈张裂状态,而矿脉、矿体及蚀变带多表现为压剪变形性质的地区详细填图成果基础上,探讨了构造－流体脉动规律与界面成矿机制,提出剪压变形构造岩相向剪张变形构造岩相转换而发生金属硫化物成矿作用的新认识。