岩浆热场与热液多金属成矿作用

岩浆热场指的是很短时间内一个局部地区出现的岩浆活动使该区域地热梯度明显上升,形成局部区域的瞬间热场。热场的规模通常很小,离岩体约几米至几千米。范围、规模和形状与侵入体的温度、成分、形态、大小、侵入深度以及流体、构造、围岩性质等有关。岩浆热场最重要的意义在于它是流体赖以上升的场所。岩浆热场不同于地热场的一个重要区别是,岩浆热场往往伴有流体的活动,是流体循环、上升、汲取地壳中有用金属元素的场所。文中讨论了岩浆热场与热液多金属成矿之间的关系,讨论了岩浆热场在岩浆热液矿床、热泉型矿床、热水沉积矿床以及变质热液矿床成矿过程中的作用。岩浆热场对于热液多金属成矿作用的影响是非常明显的,它从一个新的角度解释了成矿为什么是多金属、多成因、多来源等问题。文中强调指出,岩浆热场说解释了为什么大规模岩浆活动与大规模成矿作用密切相关,指出大规模岩浆活动产生的热效应不是1+1=2,而是1+12的效果。即它可以在一个局部范围内把岩浆热场从一个开放体系变为封闭体系,在这个封闭体系内,固岩可以达到更高的温度,热可以持续更长的时间,促进热场范围内流体的对流循环,使流体可以从围岩中汲取尽可能多的有用金属元素,起到单个岩浆无法比拟的效果。许多大型一超大型的多金属矿床即可能与这种作用有关。从热场说角度来看,大规模岩浆活动的成矿潜力几乎是无可限量的。文中还讨论了岩浆热场说的原理及应用中存在的问题,指出岩浆热场说与成矿的关系非常值得关注,它也许可以改变目前对成矿作用的某些固有认识,开拓出一个新领域。     

岩浆热场：它的基本特征及其与地热场的区别

"岩浆热场"指的是由岩浆引发的瞬间热场。热场的热主要来自未固结的岩浆,岩浆加热了围岩,使下地壳、中地壳和上地壳的下部在一个短暂的时间内保持一种高热状态。岩浆热场与地热场有许多不同:(1)热的来源不同。地热场的热主要来自地壳物质放射性生成的热;岩浆热场的热来自岩浆。(2)热的分布不同。地热场的等温面总体上呈水平分布,温度随深度增加而增加;岩浆热场的等温面则围绕岩体分布,靠近岩体温度高,远离岩体温度低,故岩浆热场的等温面是大体垂直于地热场等温面分布的。(3)热场的规模不同。地热场是全球性的,岩浆热场是局部性的,只在有岩浆的地方才出现。岩体小则规模小(热场宽度仅几米或几十米),岩体大则规模大(宽约几千米);如果存在大规模岩浆活动,岩浆热场的长宽均可达几百或上千千米,如在中国东部中生代大规模岩浆活动期间。(4)热持续的时间不同。地热场可以持续很长的时间(几十、几百或几千个百万年);岩浆热场是瞬间的突发性事件,持续的时间从几年到几个百万年。岩浆热场最重要的意义是,它是热液赖以上升的通道,它有利于来自下地壳底部和壳幔过渡带的流体(热液)的活动,使含矿热液得以顺利上升,并在热场范围内进行充分的活动、对流循环、萃取围岩中的成矿金属元素,并在地壳浅部岩浆热场之上合适的部位沉淀富集成矿。"岩浆热场"的概念依赖于对岩浆物理性质和过程的深入了解,由于我们这方面的知识相对贫乏,所以目前对岩浆热场的了解还是很肤浅的。     

幔源岩浆在地壳中分层侵位的控制因素：二维热-力学模拟

幔源岩浆在地壳内的上升和聚集样式不仅依赖于岩浆自身的性质,还取决于围岩的强度和热状态。已有数值和物理模型大多关注岩浆自身物性对其上升过程的影响,而对围岩流变强度或热状态如何影响岩浆的上升和聚集过程的研究相对薄弱,尤其是周期性的幔源岩浆在壳内分层侵位的受控因素仍然不清楚。本文利用二维热-力学数值模拟方法,通过发展多期岩浆脉冲和岩墙生成算法,研究了岩浆从深部地幔上升至地壳内部侵位的动力学过程,系统测试了地壳(围岩)地温梯度(上、下地壳的地温梯度分别以G_UC和G_LC表示)和地壳强度对岩浆上升过程和聚集样式的影响。模拟结果表明：(1)地壳地温梯度对岩浆的侵位深度有重要影响,岩浆侵入冷地壳(G_UC=G_LC=12.5K/km),岩浆主体在岩石圈深度聚集,地表的相对高差小于140m;岩浆侵入温地壳(G_UC=G_LC=15K/km)在下地壳底部聚集形成岩浆房,上升至上、下地壳界面,岩浆房上方的地表地形呈现中心拗陷两翼隆起的形态,地表最大高程可达3km;岩浆侵入热地壳(G     

浙闽粤东部地热场研究及其意义

根据研究区的现今地表温泉温度、地温梯度、地表热流值及地壳结构，恢复了古地热场，计算了各期岩浆活动产生的瞬时古地温梯度，初步探讨了研究区的热源及有机质热演化史。指出地幔热流是控制区域性地热场的主要因素，岩浆热流控制了局部高地热场的分布，构造活动产生的剪切热流对俯冲带及剪切带的瞬时古地热场有重要影响。研究区的有机质成熟度在总体处于过成熟的背景下，仍存在局部的成熟或成熟晚阶段的异常区，有可能成为最重要的     

安徽岳西溪沸地热田地温场特征及地热形成机制探析

本文结合物探、钻探、综合测井等成果资料,通过对地热地质条件、地温场特征、地热形成机制等因素分析研究,建立了地热田的形成模型.研究结果表明:区内地温场平面上大致分布于F3、F4断层与伟晶岩脉(ρ)构成的"三角区"内,垂向特征表现为地热水出水深度各有差异;热储层为F3断裂破碎带,同时F3断裂破碎带亦作为地热流体的主要排泄通道,热源为现代岩浆活动形成的岩浆房或沟通深部热源的现代活动断裂的热对流.     

中国海及邻区盆地现今地温场特征及其影响因素

现今地温场是构造活动、岩石圈热状态的综合反应,对研究盆地的区域构造演化、深部岩石圈结构和评估油气潜力具有重要意义。地温梯度和大地热流是表征沉积盆地热状况的两个基本参数。虽然我国大陆地区地热数据较丰富,并已经过四次系统汇编,但中国海及邻区盆地地热数据报道较少,且未经过系统整理。本文基于近年来新增的钻井温度数据,新增计算研究区810个地温梯度数据,并收集了国内外数据库、期刊的地热数据,在此基础上,首次系统整理了中国海及邻区盆地地温梯度数据和大地热流数据,绘制了其等值线图,分析了研究区现今地温场特征并讨论了其影响因素。研究结果表明,中国海及邻区盆地平均地温梯度43.2±25.7℃/km,平均大地热流74.4±26.6 mW/m²,多数盆地平均大地热流高于65 mW/m²,属于“热盆”;地温场分布总体呈现较为明显的“两带性”,其中近岸带较冷,远岸带较热;研究区现今地温场特征直接或间接地受控于其所处的构造环境,整体上是太平洋板块等多板块作用下岩石圈伸展减薄的结果,局部地区的热异常可能与断裂活动、岩浆活动、泥-热流底辟活动等因素有关。     

基于多种估算方法的湖南省现今地温梯度综合确定

湖南省目前地热井多为深度较小(多在500m以浅)的热对流型,用地热井测温数据求取的地温梯度一般偏大很多。为解决对流型地热测得的地温梯度偏大问题,本文采用地热温标、管道模型及基于生热率的深部地温反推法等地温梯度估算方法,综合确定了湖南省现今的地温梯度。结果显示,湖南省高地温场大致沿中部的白马山岩体、沩山岩体、幕阜山—黄龙山岩体一线和湖南省东南部分布,地温梯度大于3.0℃/100m;5000m深度、6000m深度沩山岩体、热水圩一带的最高温度分别达到了218.69℃、216.70℃和258.99℃、256.60℃。深大断裂与多块体接合部位的构造形态相配合,使湖南省中部构造交汇带处于张开性的构造环境,有利于大气降水的深循环与深部热物质的上侵,是形成湖南省中部高地温场的主要原因。湖南省东南部是西太平洋板块俯冲与回撤的前缘,处于江南造山带与华夏板块的接合带,有利于大气降水的深循环与深部热物质的上侵;同时高放射性生热率的铀矿床、矿点也提供了较高的地壳热量,是形成湖南省东南部高地温场的主要原因。地温梯度及地温场的科学界定,为湖南省下一步寻找高温地热资源指明了方向。     

地热田高地温异常成因机理及温度分布特征

在地热研究中地热田高地温的形成原因、为何地热田深部会出现低地温梯度等说法不一,未有定论。本文对前人所提出的地温场影响因素逐一进行了分析,采用地热场正演模拟手段,对有异常热源供热-岩浆囊和无热源的热传导两种情况进行了研究。认为多数异常热源如岩浆囊,相对于地质演化时间尺度而言,其冷却速度较快,并不能直接为地热田供热;寻找地热田主要在浅部有一定厚度的好的热盖层和深部有高导层的区域进行;构造运动所引起的物性-热传导性的横向不均匀性才是引起高地温场的主控因素;地热田在垂向上温度随深度呈镜像倒影关系,会呈现浅层地温高,向深部地温梯度急剧减小,直到"高导均化深度",大量地热田温度实测结果说明了这一结论的正确性。     

花岗岩侵位后的热应力时空演化及其影响因素

花岗岩与岩浆热液型矿床、油气成藏等有密切的成因关系。高温岩浆侵位到较冷的围岩中会形成岩浆热场和热应力,但热应力的大小和其影响范围尚缺乏系统研究。随着岩浆热耗散、与周围地层达到热平衡后,热应力会逐渐消失,因而数值模拟是定量研究岩浆热应力的常见方法之一。以往模拟岩浆热应力时往往采用岩石在常温下的线性热膨胀系数,但这与高温下岩石线性热膨胀系数存在较大差距。文章利用FLAC^3D软件模拟花岗质岩浆侵位至上地壳范围内引起的热应力。求解物理方程包括热传导方程与线性热弹性本构方程,其中热场可通过温度差和线性热膨胀系数改变应力场,但应力场的变化不影响热场(即热场与应力场的单向耦合)。通过一系列数值模拟实验考察围岩岩性(花岗岩或碳酸盐岩)、杨氏模量、热学参数和岩浆侵位深度如何影响岩浆在上覆围岩产生的热应力。数值实验结果表明：岩石热传导系数通过传热快慢影响热应力的变化;围岩的杨氏模量越大,热应力也越大;由于花岗岩的平均杨氏模量大于碳酸盐岩,所以围岩为花岗岩时产生的热应力要高于碳酸盐岩;围岩无论是花岗岩还是碳酸盐岩,其在高温条件下的线性热膨胀系数比常温时高约1个数量级,产生的热应力最高可...     

雷州半岛局部地热异常及其形成机制

雷州半岛地热场主要受基底构造格局的控制和地下水活动的影响,隐伏花岗岩体放射性元素生热对盖层地温的贡献不可忽视,第四纪更新世火山喷发活动的岩浆余热已几乎完全散失,岩浆体和围岩温度已趋于平衡。由火山喷发而形成的雷北螺岗岭和雷南石峁岭两个玄武岩台地,为半岛地下水的主要补给区,由于冷水流下渗的地温效应,新生界盖层浅部地温梯度<3℃/100m,呈现地热负异常。在以传导传热为主的区域,地热场特点与华北盆地相似,新生界盖层地温梯度与基底岩面的埋深密切相关。由于地壳深部较均一的热流在地壳表部再分配的结果,若干凸起区盖层地温梯度为4—5℃/100m,呈现地热正异常。某些控制凸起区的边界断裂,当深层热水沿其上涌,造成附加热源,和传导传热相叠加,盖层地温梯度可高达5—8℃/100m,形成更鲜明的地热正异常。     

花岗质岩浆侵位对围岩裂隙发育和热结构影响的数值模拟

岩浆侵位会引起围岩的接触变质作用和变形，虽然围岩中的破裂提供了流体活动和元素迁移的重要通道，但是大多数岩浆侵位模型忽略了围岩中热对流的影响。本文总结了岩浆侵位的数值模拟原理和常用模拟方法，然后使用离散元软件MatDEM建立了二维的双层围岩模型和均质围岩模型，用孔隙密度流法模拟花岗质岩浆侵位和冷却过程中岩浆与围岩之间的流- 固- 热- 力耦合过程。结果表明岩浆侵位过程中围岩的裂隙发育和热对流对接触变质晕具有重要影响，围岩的裂隙发育和热传输模式可分为三个阶段：① 岩浆侵位初期的挤压力使围岩中产生广泛分布的、呈径向展布的剪裂隙，围岩以热传导和孔隙渗流为主导；② 在持续的孔隙流体压下，径向裂隙连通形成主干张性断裂并向上扩展，成为熔/流体迁移的重要通道以及伟晶岩型和热液型矿床的成矿空间，通道流和局部热对流控制了围岩的热传输；③ 在岩浆侵位后期，岩浆房附近围岩中的孔隙流体压增大，在侵入体与围岩的接触带形成大量张裂，加强了变质晕内的热对流，有助于矽卡岩型矿床的形成。与只有热传导的模型对比，热对流使围岩中变质晕的宽度减小。接触变质晕的几何形态受侵入体的形态控制，但是变质晕宽度在空间上有显著差异。本研究为重建岩浆侵位过程中的变质- 变形- 成矿作用提供了新方法。     

岩浆热源型地热系统及其水文地球化学判据

在各类地热系统中,岩浆热源型地热系统具有突出的科学研究意义和开发利用价值。自岩浆热源释出的岩浆流体富含多种强酸性气体,有极强的岩石溶蚀能力,是发生于岩浆热源型地热系统内的水文地球化学过程大异于非岩浆热源型地热系统的根本原因。浅埋或深埋岩浆热源型地热区内均普遍发育三种不同类型的地热水：酸性SO 4型、SO 4- Cl型或Cl- SO 4型水,中性Cl- Na型或Cl- HCO 3- Na型水,弱碱性HCO 3- Cl- Na型或HCO 3- Na型水;是否同时出现以上类型地热水也成为以非碳酸盐岩为热储围岩的水热型地热系统是否具有岩浆热源的水文地球化学判据。在中国,藏南- 滇西地热带和台湾地热带是岩浆热源型地热系统集中分布的区域;藏南高原的高温水热型地热系统下的岩浆囊可能是地壳增厚过程中发生局部熔融的结果,也可能与印度大陆岩石圈向北消减后在拉萨地体下形成的近东西向地幔楔的上涌有关。     

浅谈岩浆侵位机制与成矿的关系

岩浆呈晶粥状,上升侵位受到围岩影响则发生塑性变形,使岩浆与先结晶的矿物发生相对运动,并且随着岩浆侵位深度、内外压力条件、空间状态及其侵位方式的改变,呈现出各种样式的内部构造,反映出不同侵位类型的特点(Pitcher,1979)。对与岩浆作用有关的矿床而言,成矿作用本身往往就是岩浆作用的一部分,岩浆演化的不同必将导致成矿作用的差异。而不同侵位机制具有不同热动力学条件,产生不同的岩浆演化     

地温测量在地热勘查中的应用

地温测量是研究地温场分布最直接的方法。地热热源的强度与分布,直接影响地壳表层土壤温度场的分布,特别是存在热储层、热运移通道等都会使地温场的分布产生异常。在研究区16个民井和32个钻孔中进行地温测量,分析地温场分布状况以及地下热水活动规律,效果明显。结果表明研究区浅孔与深孔地温场平面特征一致,越接近东北角地温越有增加的趋势,而且地温异常区呈NNE向条带状分布,宽度约700 m,与NNE向断裂展布方向一致,地温最高点位于NW向断裂与NNE向断裂交汇处。研究区在纵向上地温分布特征差异性明显,地下热水分布范围较小,具有一定局限性,主要受构造断裂、岩溶发育程度等控制,温度低的地下水大量涌入导致地下水温降低,地温梯度出现异常;这种地温梯度异常现象也说明了研究区地下热水主要储存于灰质白云岩或角砾岩的裂隙溶洞中,裂隙、岩溶成为地下热水良好的运移通道。地温测量方法圈定了研究区地热异常区范围,为进一步勘查地热提供了重要的依据。     

五台山地区热系统探讨

地热资源包括熔融岩浆、干热岩体和地下热水三部分。内陆山区型地热系统着重于地下热水资源的研究,主要包括热源、煤介、冷热水交换边界、热水道和地下热消沉事集区等要素。笔者通过对五台山地区地热异常反映、盆地边缘地下热水分布和垂直地温场特征等规律的分布,初步给出了五台山地区地热系统的基本模式。     

岩浆热源型地热系统释义

以壳内岩浆囊(熔融体)为主要热源的地热系统是国内外地热界的热点研究对象.然而,当前尚无"岩浆热源型"地热系统的确切定义,对此类地热系统的认识也存在诸多争议.本文讨论了岩浆热源型地热系统的形成与其下熔融体的关系,阐释了"岩浆热源"的形成机制及其对上覆地热系统影响的本质,综述了利用岩浆流体地球化学组成识别其对地热水定量贡献...     

透岩浆流体成矿作用——理论分析与野外证据

文中介绍并发展了科尔任斯基等有关透岩浆流体成矿作用的基本概念,结合当今地质学领域的一些基本事实,以及混沌边界成矿理论和小岩体成大矿的原因分析,力图完整地阐述透岩浆流体成矿理论,并从地球动力学的视角来讨论成矿作用的基本问题。大多数矿区的岩石遭受过强烈蚀变,暗示成矿作用伴随着大规模流体活动。然而,地质观察和实验研究表明岩浆中流体的含量有限、小岩体常常与大型矿床有关、围岩中的流体由于高温岩浆的热压力而不能进入岩浆体中,表明成矿流体主要来自深部的独立流体系统。前人的实验还表明,流体中成矿元素的溶解度随压力快速增加。因此,成矿作用的前提条件是:(1)存在大量的深部流体和流体中高的金属浓度;(2)岩浆系统和成矿流体系统是两个独立的地质系统,它们具有类似的起源;(3)巨量金属堆积有赖于深部含矿流体的快速上升,岩浆体是含矿流体上升的有利通道,流体是岩浆快速上升侵位的驱动力之一。因此,岩浆系统和成矿流体系统往往具有同时活动的特点,这两个地质系统常常叠合在一起,形成我们现在观察到的火成岩及与其密切相关的成矿现象。根据这个理论,成矿作用的规模和位置取决于:(1)岩浆系统与流体系统的体积比,(2)含矿流体的上升速度,(3)金属堆积的边界条件,(4)岩浆系统与流体系统分离的程度。因此,快速上升侵位的岩浆有利于形成斑岩型矿床,较慢速侵位的岩浆可以形成夕卡岩型甚至远程低温热液型矿床,多数情况下是这三类矿床的复杂组合。冈底斯带曲水岩体中含铜暗色微粒包体的野外观察有助于理解成矿物质的来源、迁移和集聚成矿,是透岩浆流体成矿作用的一个缩影。将暗色微粒包体展现的成矿现象与藏东玉龙等斑岩铜矿相比,发现二者具有很好的类比性。可见,透岩浆流体成矿作用理论是一种非常重要的成矿理论,可以解释许多内生成矿作用之谜。     

五台山地区地热系统探讨

地热资源包括熔融岩浆、干热岩体和地下热水三部分。内陆山区型地热系统着重于地下热水资源的研究,主要包括热源、媒介、冷热水交换边界、热水道和地下热水富集区等要素。笔者通过对五台山地区地热异常反映、盆地边缘地下热水分布和垂直地温场特征等规律的分析,初步给出了五台山地区地热系统的基本模式。     

相山铀矿田热流特征

本文通过对相山铀矿田放射性元素衰变热量的研究，阐述了矿田热的性质；计算了放射性元素衰变热对大地热流、地温梯度及地温场的影响。结果表明：放射性元素的集中富集，改变了矿田的地热结构，但是对地温场的影响较小。     

东北及华北含油气盆地岩浆活动对碎屑岩的改造与成岩作用贡献

含油气盆地中的岩浆活动不但对碎屑岩围岩进行了物理改造，而且也引起了分布局限的热变质作用。同时，岩浆活动也加速了围岩的成岩作用进程。并且直接或间接地为成岩作用提供了物质来源。岩浆活动对碎屑岩围岩的物理改造表现为围岩热拱张裂和气孔一杏仁构造的形成，前者普遍见于三江盆地、松辽盆地和渤海湾盆地；后者发现于松辽盆地南部。岩浆活动引起的热变质作用普遍见于三江盆地、松辽盆地、渤海湾盆地和海拉尔盆地，并且以泥岩围岩的角岩化、砂岩围岩中基质重结晶成绢云母和绿泥石为特征。岩浆活动也可引起氧化硅凝胶在孔隙中的直接沉淀，例如松辽盆地南部营城组砂岩中的梳状石英。由于岩浆活动引起了地温梯度的升高，因而在浅部地层中可发现深部地层中才可形成的铁方解石等。岩浆活动直接或间接引起的片钠铝石和方解石的沉淀见于海拉尔盆地、三江盆地和渤海湾盆地。