构造-流体-成矿系统及其动力学的理论格架与方法体系

综述了构造流体与成矿系统及其动力学的研究进展、趋势, 初步提出构造-流体-成矿系统及其动力学的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, 强调多种组成与多重作用过程耦合和套合的整体性及其综合效应, 并以这一理论为指导, 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, 遵循实践→认识→再实践→再认识的循序渐进原则, 在多学科综合研究的基础上, 以宏观整体性认识为指导, 深入解析代表性典型中观成矿系统时-空轨迹的规律性特色本质, 具体指导微观成矿作用过程及机理的研究, 实现研究的系统性、完整性和定量化, 从更广、更深层次上认识构造-流体-成矿系统时-空结构及本质属性.      

新疆阿尔泰造山带南缘金矿构造-流体-成矿作用

新疆阿尔泰造山带南缘包括额尔齐斯构造带,为重要金矿床成矿带之一.文章以研究区成矿地质背景及成矿特征为基础,应用金矿成矿过程中构造-流体-成矿作用理论,对阿尔泰造山带南缘金矿成矿规律进行分析和探讨,提出了阿尔泰造山带南缘山-盆转换系统内金的构造-流体-成矿作用体系中构造主导作用、流体直接作用及构造和流体耦合作用与金矿成矿机理和时空分布特征间的关系.     

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。     

构造体制转换与流体多层循环成矿动力学

基于成矿系统动力学研究进展的综合分析, 认为构造体制转换与流体多层循环成矿动力学研究是地球科学跨世纪的重要前沿领域之一, 进而提出这一领域的研究主题和关键问题、研究思路及方法, 阐释其重要意义, 指出构造体制转换与流体多层循环成矿动力学研究以构造演化、流体活动及区域地球化学和地球物理不均一性为基础, 通过变形-流动高温高压实验及计算机数值模拟再现成矿作用过程和机理, 解析构造体制转换与流体多层循环成矿动力学特征, 揭示成矿界面时-空演化规律, 建立成矿系统物质和能量交换-反馈耦合成矿的定量模型.这是深化矿床成因认识的重要基础和实现科学找矿的有效途径, 对地球系统科学和大陆动力学的研究也具有重要意义.      

成矿构造研究的回顾和展望

地质构造对矿床的形成、改造和保存有重要作用，本文扼要论述了矿田构造、大型构造和全球构造与成矿关系的研究简史。成矿构造研究由单个构造控矿→综合构造控矿→构造成矿→构造成矿动力学是逐步深入的过程。文中提出：①成矿构造研究与区域地球化学研究相结合是探索成矿规律的重要方法；②构造－流体－矿床（体）是一个自然系统；③伸展、挤压、走滑等不同构造体制十产生不同成矿系统；④将构造成矿与构造破矿研究相结合，将矿床的形成、破坏或保存、产出现状等作为一个演化过程加以研究，以便更有成效地指导勘查工作；⑤采用先进技术，加强对典型矿田的构造研究。     

西南特提斯川滇黔成矿区富锗铅锌矿床成矿理论研究新进展

川滇黔铅锌多金属成矿区位于特提斯成矿域与环太平洋成矿域交界地带的扬子陆块西南缘，并广泛分布了全球罕见的碳酸盐岩容矿的后成热液型富锗铅锌多金属矿床，其铅锌品位特高、储量大、富含稀散元素锗和贵金属银，经济价值巨大，备受广泛关注。针对制约该区深部找矿突破的成矿构造动力学背景及其响应机制、矿源—输运—聚集成矿过程、铅锌锗元素超常富集—巨量聚集成矿机制、矿床类型归属与铅锌多金属成矿系统等重大理论问题，历经20余年，通过区域地球物理剖面探测、矿田构造解析、典型矿床精细解剖及矿床地球化学、实验地球化学等系统研究，在成矿理论方面取得重要研究进展：① 提出了富锗铅锌矿形成于印支期碰撞造山过程的陆内走滑构造系统，解析并厘定了断褶构造组合样式及成矿构造体系，建立了构造分级成矿- 控矿、矿体空间定位模式；② 系统概括了矿化空间组合结构及矿床成矿规律，查明了“矿源—输运—聚集”成矿过程，揭示了铅锌共生分异机制及铅锌锗超常富集成矿机制；③ 提出了具有一定普适性的会泽型铅锌矿床新类型，建立了矿床成矿系统及流体“贯入”—交代成矿模型。在此基础上，提出了陆内走滑构造系统控矿—流体“贯入”- 交代成矿论（构造控矿—流体“贯入”成矿论）。应用该理论研发出适用于该类矿床深部勘查技术方法系列，取得了近些年来川滇黔地区一系列找矿突破和新进展。该研究进展不仅为川滇黔成矿区矿床勘查技术研发及深部找矿突破提供了理论支撑，而且将在扬子陆块西南缘乃至特提斯成矿域的类似矿床研究和找矿勘查部署中发挥重要的指导作用。     

三江特提斯兰坪盆地构造-流体-成矿系统

西南三江中段兰坪地区经历了复杂的碰撞造山过程,导致成矿时间长、强度大、作用多样,复合叠加成矿突出;碰撞造山时空演化格架和成矿作用已有深入探索,而叠加成矿作用及其对碰撞造山过程的响应,构造控矿样式,及金属富集机理尚需研究。本文以碰撞造山过程与成矿系统研究为基础,选取金顶和金满等矿床为重点解剖对象,以盆地卤水和热液铅锌铜银成矿作用为主线,利用锆石LA-ICP-MS U-Pb和流体包裹体测试分析手段,解析兰坪盆地构造-流体-成矿系统。利用锆石U-Pb同位素定年获得兰坪盆地西侧片麻质花岗岩和二长花岗岩的上交点年龄和加权平均年龄为1067±20Ma和206±1Ma,分别代表了基底岩石前寒武时期变质事件的年龄,以及昌宁-孟连古特提斯洋后碰撞造山事件的年龄。在此基础上,构建了兰坪盆地的前寒武盆地基底形成、中二叠世-中三叠世前陆盆地、晚三叠世裂谷盆地、侏罗纪-白垩纪坳陷盆地、古新世-早渐新世前陆盆地和晚渐新世-中新世走滑拉分盆地等复杂的转化过程。三江特提斯兰坪盆地发育3个与碰撞造山盆地有关的Pb-ZnCu-Ag-Au-Sb-Hg成矿系统:(1)中低温热液脉型Cu-Ag多金属成矿系统,以金满-连城铜钼矿床为代表。成矿铜和铅锌矿化两期叠加,集中于早始新世(56~46Ma)和渐新世-中新世(32~21Ma)。成矿流体盐度变化于0.88%~20.51%NaC leqv之间,成矿温度较低,通常在210~270℃,显示以低温高盐度的盆地卤水为主的特征,可能受到来自富CO2的变质流体影响;(2)浅成低温热液Sb-Au-Hg-As多金属成矿系统,以笔架山锑矿床为代表。成矿时间集中于中-晚始新世。成矿流体盐度6.0%NaC leqv,成矿温度较低,通常在145~200℃,显示以大气降水为主的特征;(3)密西西比河谷型Pb-Zn多金属成矿系统,以金顶超大型铅锌矿床为代表。成矿时间集中于32~21Ma之间。成矿流体盐度变化于1.6%~18%NaC leqv之间,成矿温度较低,通常在80~190℃,显示以低温高盐度的盆地卤水为主的特征,可能有大气降水的贡献。文章最后解析了兰坪盆地构造-流体-成矿过程。研究对兰坪地区盆地卤水–岩浆热液型铅锌铜银成矿系统认识,为大陆碰撞过程及叠加成矿作用进一步研究提供理论支撑。     

长江中下游地区成矿地质背景分析

对近十多年来不同研究者对长江中下游地区成矿地质背景研究的最新成果进行了系统总结和分析。重点总结了该区区域构造格架、壳幔结构、变质基底等地质构造环境，构造、沉积、岩浆作用、地质流体及区域成矿地球化学特征等主要控矿和成矿地质因素，区域成矿规律及成矿模式，这对深化该区的成矿作用和成矿规律研究具重要意义。     

右江沉积盆地印支-燕山期金矿成矿系统研究

滇黔桂接壤区卡林型金矿床含矿建造的形成与右江沉积盆地印支期的演化息息相关,本文以翟裕生等确立成矿流体系统的原理为基础,将右江沉积盆地中的金矿床按照成矿流体输导体系的不同划分为断裂构造输导成矿子系统、不整合面构造输导成矿子系统、岩性输导成矿子系统。以典型矿床为载体,初步探讨了各成矿子系统的成矿要素、成矿作用过程和成矿作用产物,并建立了该成矿系统的综合成矿模式。     

初论构造成矿动力学及其隐伏矿定位预测研究内容和方法

在总结构造与成矿关系的基础上，提出构造成矿动力学的含义及其研究对象，认为构造成矿动力学应用于隐伏矿预测研究是在成矿地质背景的基础上，从矿田构造地球化学、矿田构造、成矿构造应力场、构造流体动力学和金属矿床流体地球化学等方面着手，结合实验模拟，借助电子计算机应用技术，进行综合信息提取（成矿环境→成矿作用过程→构造条件→构造地球化学条件→构造动力条件→流体动力学条件）→模型建立（矿床成矿模式→构造控矿模式→构造地球化学场→构造应力场、能量场→流体运移势场→构造成矿动力学模型）→模型检验和优化→矿床（体）定位预测的研究，从而构成了构造成矿动力学研究内容的基本框架。实践表明它对隐伏矿定位预测和评价具有重要的指导意义。     

华南铀成矿省火山岩-花岗岩型铀成矿作用

从构造演化—岩浆作用—成矿流体系统将火山岩-花岗岩型铀矿作为统一体开展成矿作用研究。在总结华南热液型铀矿成矿地质特征的基础上,根据区域铀时空分布特征,结合成矿溶液的氢、氧同位素组成,从动力学过程阐述了成矿物质来源,并进而分析了成矿流体演化及成矿作用过程。认为早寒武世富铀地层是华南热液型铀矿最本质的铀物质来源,成矿流体是岩浆水和降水混合的产物,岩浆作用形成了成矿物质的＂汇＂区,燕山期伸展或向伸展过渡的地球动力学背景下的岩浆作用,促成了成矿热液系统的形成、演化及成矿作用的发生,随着岩浆作用物质-能量场的减弱,华南热液型铀矿成矿作用终止。     

剪切带构造-流体-成矿系统动力学模拟

剪切带构造成矿系统动力学模拟可以定量,并能展示成矿系统时空结构与发展,从而揭示其本质。可从质量平衡、输运反应耦合、转换界面成矿和动力分形弥散等四个方面对剪切带构造成矿系统动力学进行理论分析与数值模拟。质量平衡分析指出：（１）剪切蚀变作用过程中,各种物质组分发生了不同程度的迁移;（２）体积应变为增加型,金矿床定位于剪切带的扩容带中;（３）存在较大的流体与岩石比值,金矿体定位于流体流量最大部位。耦合成矿动力学模拟表明：（１）金属硫化物成矿作用发生于剪压构造变形岩相向剪张构造变形岩相转换的时空界面;（２）其决定因素是成矿元素的地球化学特性及成矿流体的特征和性状;（３）岩浆侵入后,形成以岩体为中心的温度梯度带,是热液成矿作用的主要动力之一;（４）成矿流体的流速可以促进混合热液的生长,剪切破碎带是强烈输运反应耦合成矿的有利场所。动力弥散作用过程理论分析与计算机模拟指出：（１）点源淀积弥散机制,Ｃ＝Ａρｖ２ｄｘｄｙｄｔｅ－ｋｒ／［２π（ｈ２－ｖ２ｔ）ｄｌ］;（２）分形弥散度,αｍ＝ｘｓ２Ｄ－１σ２（εｃ１－Ｄ）／２;（３）剪切带构造成矿系统是自相似的变形变质系统,在动力系统作用下,矿源系统与输运系统耦合,弥散作用发生;?     

右江沉积盆地印支-燕山期金矿成矿系统研究

[摘 要] 滇黔桂接壤区卡林型金矿床含矿建造的形成与右江沉积盆地印支期的演化息息相关,本文以翟裕生等确立成矿流体系统的原理为基础,将右江沉积盆地中金矿床按照成矿流体输导体系的不同划分为断裂构造输导成矿子系统、不整合面构造输导成矿子系统、岩性输导成矿子系统。以典型矿床为载体,初步探讨了各成矿子系统的成矿要素、成矿作用过程和成矿作用产物,并建立了该成矿系统的综合成矿模式。     

湘赣边区NNE向走滑断裂-流体-铀成矿动力学分析

以湘赣边区ＮＮＥ向走滑断裂系统构造解析及其演化和动力学分析为主线,结合含矿流体的运动学过程研究,进行热液铀成矿动力学分析,以探讨成矿作用的动力来源、作用机制和演化过程。     

剪切带构造成矿动力机制与模式

动力学是确定系统演化和最终结果的关键,系统动力学是了解复杂系统的一种构模方法,主要用于处理关于系统行为随时间变化的问题。剪切带构造成矿系统动力学主要指剪切带构造动力对成矿系统过程的启动、运行机制,以及成矿物质的运动学、几何学特征的控制以及由此产生的成矿过程、聚矿能力和成矿产物之差异。文章着重从剪切带构造成矿动力机制和模式等方面进行阐释,强调构造和流体对成矿的重要性,阐述了“断裂阀地震泵吸周期性破裂愈合”的构造流体耦合成矿动力机制,提出了动力系统分析模式并综合了数值分析模式,明确指出成矿系统动力学计算机模拟是动力系统分析和数值分析有机结合的产物,是定性综合与定量分析的统一,是成矿系统动力学研究的发展方向。     

长江中下游成矿带成岩成矿作用研究进展

长江中下游成矿带是中国最主要的铜铁金多金属成矿带之一,由鄂东南、九瑞、安庆一贵池、铜陵、庐枞和宁芜等位于断隆区、断凹区和隆凹过渡区的多个矿集区组成,成矿带形成经历了中生代转换复合的构造体制、强烈的壳幔相互作用等复杂的大陆动力学过程,具有爆发式的多阶段岩浆活动、大规模的铜铁金多金属成矿作用和多类型的复杂成矿系统演化,以及深部找矿潜力巨大等特点,是开展陆内动力学过程与成岩成矿作用研究的不可多得的天然实验室.本文从成岩成矿构造背景、地球动力学过程、时空格架以及成矿流体系统演化等方面,对近十年来国内外学者对该成矿带成岩成矿作用研究的主要成果和进展作一初步归纳,并简要分析了下一步研究的主要科学问题.     

放射性－遥感技术在鞍本地区铀成矿环境分析及远景预测中的应用

作者运用放射性－遥感（即光－能谱）集成技术对鞍本地区区域地质构造格架及铀成矿环境进行了研究，提出辽阳晚太古代花岗质穹窿构造和两条古深大断裂对该区构造格架、岩浆活动及铀成矿起重要的控制作用；在花岗质岩石的物源和成因方面得出了某些新的认识，并据此总结出铀成矿机理“三要点”，预测了铀成矿远景区，指出弓长岭南部与连山关花岗岩体西部之间是最有利的成矿远景区。同时，运用该技术对燕山期花岗岩岩体进行了等级体制填图的探索，结果表明，这是一种快速、准确、高效的新方法。     

西南“三江”格咱岛弧斑岩成矿系统

西南“三江”格咱岛弧是“三江”古特提斯演化形成的重要地质构造单元,该单元从晚三叠世洋壳俯冲、洋盆关闭转入碰撞及走滑剪切阶段都产生酸性岩体,形成斑岩Cu-Mo-Au矿床,并构成独立的成矿系统.笔者将格咱岛弧成矿作用以三大岩浆活动期次为基础划分为三套成矿系统,即印支期斑岩Cu多金属成矿系统、燕山期斑岩Mo-Cu多金属成矿系统和喜马拉雅期富碱斑岩Au-Mo-Cu多金属成矿系统.本文从成矿时间、成矿物质来源、成矿流体系统和成矿动力学背景等方面详细总结论述了格咱岛弧的三套斑岩成矿系统.同一地区三大成矿系统反映三次地质构造事件,这种构造演化的连续性和成矿对应性使得该带的研究具有重要意义.     

构造演化与成矿系统动力学

成矿系统的形成、演化与区域构造演化和地球动力学行为有关,成矿系统动力学是确定成矿系统演化和最终结果的关键,其研究是对传统成矿的突破,具有重要的理论与实践意义 东地区长期处于大陆边缘,构造成岩成矿作用过程表现出复杂性和多样性;（１）太古宙－元古宙绿岩地体产生、形成－金的矿源系统雏形;（２）古生代构造环境稳定－－金成矿作用间歇;（３）中生代绿岩带强烈活化－改造－构造成岩成矿;（４）新生代构造继承性活动     

金属矿床深部找矿中的地质研究

笔者根据近几年来从事全国重要矿产资源危机矿山接替资源勘查工作并结合深部找矿的实践,探讨了深部找矿的理论和方法。笔者认为地质研究,物探、化探技术应用,钻掘工程施工是深部找矿三项基本要素。地质研究是基础条件,物探、化探是技术支撑条件,钻掘探矿工程是实现条件,构成基本技术路线。全面论述了地质作用特征研究、矿田构造研究、成矿作用标志研究三项重点内容。成矿作用相关的地质作用特征研究是确定找矿思路的基础工作,包括沉积成矿地质作用、岩浆成矿地质作用、火山成矿地质作用、变质成矿地质作用,以及综合成矿地质作用研究等内容。矿田构造研究提出了沉积构造体系、火山构造体系、侵入构造体系、断裂构造体系、褶皱构造体系、复合构造体系、成矿后构造的划分方案及研究内容,及其在深部找矿中的应用。成矿作用标志研究包括成矿特征标志研究及成矿流体物理化学条件标志研究,提出了成矿热液地球化学障理论依据及研究方法及其在深部找矿中的应用。