矿床学中的流体力学

矿床学中的流体力学是矿产资源地质领域的一个新方向，它研究成矿流体在具孔隙和破碎的地质媒体中运移的一般规律，这种流体运移以其积极参与构造形成和成矿物质迁移为特征。地壳表层（５～１０ｋｍ）是一个流体系统形成和活动的特殊带，因此可以称为流体圈或成矿圈。它具有不同均匀的结构，其９５％（体积）属挤压带，仅５％为张性带，岩石块体中的压实和挤压作用反映了其内的机构能量积累和转换过程，并作为独特的具有高地球化学活     

构造-流体-成矿耦合机制——以会泽超大型富锗铅锌矿床为例

以会泽超大型富锗铅锌矿床为例,在研究该矿床“三位一体”成矿规律的基础上,从不同尺度精细刻画了会泽铅锌矿床构造-流体-成矿耦合过程,完善了铅锌超常富集机制:(1)酸性成矿流体(pH<3.6)被陆内构造作用圈闭于川滇黔“三角区”内,并大量汇聚,强劲的构造动力驱使其远距离迁移并不断从途经地层中萃取成矿物质;(2)深部成矿流体沿断褶构造带“贯入”,经减压沸腾作用、气-液分离作用,进一步浓缩富集,水-岩相互作用下的铅锌水解和白云石化作用使成矿物质再次富集;(3)当盆地中循环的还原性流体进入容矿断裂时,氧化性成矿流体和还原性流体混合发生矿质沉淀,形成富锗铅锌矿床。从宏观和中观上看,会泽铅锌矿床形成于构造体制转换背景下,并由于构造空间类型、力学性质转变和构造活动的脉动性使成矿过程具有多阶段性;而且流体反过来影响和改变构造。缓冲溶液作用与络合物形成、减压沸腾及重晶石脉形成、多阶段主要成矿作用过程,都是微观层次上流体-岩石化学反应及成矿元素的输运-沉淀-富集等作用的具体表现,均为构造-流体耦合作用的产物。     

大陆碰撞环境沉积岩或变质岩容矿Pb—Zn矿床的发育特点和成矿机制

笔者等通过对不同类型大陆碰撞造山带环境下铅锌矿床进行归纳总结,并进行对比分析,认为在陆陆碰撞的主碰撞阶段,由于板块的汇聚挤压,在碰撞造山带两侧或一侧形成的前陆盆地中发育碳酸盐岩台地,碳酸盐岩未变形或弱变形,来自盆地的卤水在造山带隆升造成的重力势的驱动下,向盆地边缘汇聚,萃取盆地中的成矿元素,在碳酸盐岩的岩溶或断裂中形成MVT型铅锌矿床。在晚碰撞走滑转换阶段,盆地卤水和地层水萃取盆地地层或基底内的成矿物质形成成矿流体,陆陆碰撞持续挤压力使盆地强烈变形,同时在盆地内发育一系列逆冲推覆系统,并驱动成矿流体发生侧向迁移;在挤压后的短暂松弛阶段,成矿流体灌入逆冲断裂及其伴生的次级走滑断裂或张裂隙中形成独具特色的沉积岩容矿铅锌多金属矿床。大陆碰撞造山带挤压至伸展这一应力转换阶段,成矿流体灌入张性构造中,形成类似秦岭碰撞造山带环境产出的脉状铅锌矿床。     

地质流体及成矿作用研究综述

地质流体是一定地质作用的产物，而矿床的形成过程与特定地质构造背景下地质流体的产生、运移和聚集有着密切联系。不同成矿流体的成矿机制各有差异。岩浆热液因温度降低、压力减小等因素使热液中成矿物质达到过饱和，从而产生矿质沉淀；沉积盆地含矿热卤水流体在热对流、沉积压实等作用下运移、充填、聚集；与海底基性火山活动有关的现代大洋海底热液形成硫化物矿床；地幔流体的碱交代作用形成大型一超大型中高温热液矿床。在具体的成矿过程中，各种构造环境又对流体中的成矿元素的分配、集中起到至关重要的控制作用。     

Бобриков金—多金属矿床地质—成因模式

本文研究了矿床构造，围岩岩石成因变化和交代蚀变，金－多金属矿化分布规律，以及矿石矿物成分，矿化流体成分和成矿的物理－化学条件。在同位素－地球化学研究的基础上，提出了成矿溶液的物质和水的来源，建立了矿床的动力地质－成因模式。该模式考虑了含矿构造形成的次序、流体和溶液成分的演化和成矿物理化学条件的变化。     

Continental Collision-related Pb-Zn Deposits and Their Metallogenic Mechanism

笔者等通过对不同类型大陆碰撞造山带环境下铅锌矿床进行归纳总结,并进行对比分析,认为在陆陆碰撞的主碰撞阶段,由于板块的汇聚挤压,在碰撞造山带两侧或一侧形成的前陆盆地中发育碳酸盐岩台地,碳酸盐岩未变形或弱变形,来自盆地的卤水在造山带隆升造成的重力势的驱动下,向盆地边缘汇聚,萃取盆地中的成矿元素,在碳酸盐岩的岩溶或断裂中形成MVT型铅锌矿床.在晚碰撞走滑转换阶段,盆地卤水和地层水萃取盆地地层或基底内的成矿物质形成成矿流体,陆陆碰撞持续挤压力使盆地强烈变形,同时在盆地内发育一系列逆冲推覆系统,并驱动成矿流体发生侧向迁移;在挤压后的短暂松弛阶段,成矿流体灌入逆冲断裂及其伴生的次级走滑断裂或张裂隙中形成独具特色的沉积岩容矿铅锌多金属矿床.大陆碰撞造山带挤压至伸展这一应力转换阶段,成矿流体灌入张性构造中,形成类似秦岭碰撞造山带环境产出的脉状铅锌矿床.     

黔东南排庭金矿成因探讨

文章通过对黔东南排庭金矿成矿地质条件、矿床地质特征的分析和成矿物质来源、成矿流体特征的讨论,认为矿床成矿物质来源于赋矿地层,成矿流体是建造水和大气水混合的地下热水。矿床为中低温地下热水渗滤成因,是燕山晚期成矿流体在构造应力及热动力的驱动下循环淀积所形成。     

流体研究与找矿预测

论述了流体研究现状，流体活动与矿床形成的关系，提出地壳不同深度层次分布有形成于不同时代，并以不同形式存在的流体库，强调汇率板块构造边界是流体活动和成矿的最有利构造环境，讨论了将热液型矿床和大型蚀变带作为古老流体系统活动“化石”记录研究的对象和方法，指出流体排放系统是矿质沉积的最有利部位，通过流体研究指导成矿预测要研究流体产生，聚集，运移，萃取成矿物质，循环释放卸载成矿的全部过程，再造古流体系统，恢     

浙江八面山特大型萤石矿床成因研究

通过成矿地质背景,矿体地质特征,矿石特征,矿床稀土元素,流体包裹体地球化学,氢氧同位素地球化学特征等研究,认为八面山萤石矿床,按矿体赋存于岩体与灰岩接触带、灰岩层间及构造破碎带;岩石有细粒及粗粒-巨晶两类;矿床成矿温度主要集中在120°～240°之间;氢氧同位素特征反应成矿流体具有多来源多成因的特征;成矿物质Ca主要来源于寒武系中的灰岩与泥质灰岩,F主要来源于寒武系泥质灰岩,部分可能为岩浆热液从地表深部携带而来,萤石矿床成矿流体水具有多源性;成矿流体具有大气降水,变质水和岩浆水共同混合作用的结果,在岩浆侵入热源的作用下,三种水混合后被加热,形成了成矿溶液的重要载体。研究认为八面山萤石矿床是受地层-岩体-断裂共同控制"三位一体"的中低温热液成因矿床。     

福建香厝坑铁多金属矿床地质特征及成矿模式

通过对香厝坑铁多金属矿床区域地质背景、矿区地质特征和矿床地质特征进行研究,分析了矿床的成矿模式。结果表明:燕山早期中酸性岩浆(汤泉岩体)侵入活动是矿床形成的主导因素,为成矿提供了成矿物质、成矿流体和热能;构造是成矿的重要因素,北北东向区域性大断裂(政和—大浦断裂带)和太华—长塔复式背斜控制了岩浆的侵入,区内滑脱构造控制了矿体的形成和就位;地层是矿床形成的关键控制因素,一方面在含矿流体的运移、矿质的沉淀和矿体的定位过程中,地层成为十分重要的成矿地球化学障;另一方面地层作为矿源层,为矿床的形成提供了大量的成矿物质。矿床成因属接触交代型和风化淋滤型铁多金属矿床。     

川西拉拉Fe-Cu矿区含矿镁铁质层状岩席的首次发现及其成岩成矿意义

尽管镁铁质层状侵入体得到了广泛关注,与其相关的成岩和成矿过程仍然存在很多疑问。文中首次报道了在川西拉拉Fe-Cu矿区发现的一种含矿镁铁质岩席,它的深入研究可能有助于理解拉拉Fe-Cu矿床的成因,以及层状侵入体的组装过程与成矿作用。野外观察表明,该岩席共由9个岩相带组成,相邻岩相带为侵入接触关系,上半部分和下半部分的岩性呈镜像对应。对该岩席上半部分的5个岩相带分别进行了显微镜观察、粉晶X-射线衍射分析和CSD分析,表明相邻岩相带的矿物组成和结构参数具有明显区别,揭示该岩席由4、5次岩浆脉动组装而成。各岩相带均具有显微斑状结构,其中1～4岩相带的斑晶矿物主要为角闪石、云母和Ti-Fe氧化物,第5岩相带的斑晶为白云母、钾长石和石英。此外,第3岩相带还含有大颗粒单斜辉石斑晶,第4岩相带含有方解石大斑晶。含水矿物呈斑晶产出表明所有岩相带都是挥发分(H2O+CO2)饱和或过饱和岩浆固结的产物,但各岩相带的岩浆具有不同的来源。根据斑晶(循环晶)矿物组合、定量化结构参数和参数变异趋势,推测拉拉岩席之下曾经存在3～5个位于不同深部水平上的岩浆房。这些岩浆房有不同成分的进化岩浆充填,可能富集了相应的成矿金属。当深部含矿流体输入该岩浆系统时,有可能引起骨牌效应,导致各种含矿流体大规模释放。拉拉矿区的这类岩席可能对成矿物质起到了屏蔽作用,使其大规模聚集形成超大型矿床。需要注意的是,拉拉岩席的富矿岩相带侵位时间最晚,类似于攀枝花铁矿。因此,拉拉岩席的成岩成矿模式有可能也适应于攀枝花式铁矿。     

Tectonics and metallogeny of the Khakandzha ore district in the Okhotsk–Chukotka volcanic belt

The data on the structure, geodynamics, and metallogeny of the Khakandzha ore district in northwestern Okhotsk region are analyzed and the two main factors responsible for the localization of ore deposits are defined. The magmatic factor controls the confinement of the ore district to the tectono-magmatic structure of the central type (source of ore matter), which determines the concentric zoning patterns in the distribution of ore mineralization. The tectonic factor determines the confinement of the ore districts, deposits, and ore occurrences of the region to the meridional left-lateral shear structure, which controls the magma and fluid distribution. Local extension (transtension) in this structure against the background of general lateral compression (transpression) provided tectonic environments most favorable for ore accumulation.     

论中国大陆复杂和混杂的碰撞带构造

中国大陆碰撞带是以结构复杂、形成过程复杂和物质成分趋于混杂为主要特征的。在构造特征上 ,表现为由构造岩片和混杂岩带所组成 ,形成扇状褶皱和对冲型逆掩断层。在剖面上常形成楔状(鳄鱼式 )构造 ,在平面上可构成嵌入构造 ,它们其实是两个板块在碰撞过程中互相挤压、缩短与穿插的、一个统一的三维共轭剪切断裂系统中的不同表现形式。绝大多数中国大陆碰撞带都不是一次形成的 ,而是经历了多期次、活动性质各不相同的、复杂的形成过程。为了进一步提高碰撞带的研究水平 ,应该把碰撞带及其两侧的板块当作一个整体来进行综合研究 ,应该大力加强碰撞带周邻板块的沉积古地理、生物古地理、古地磁学、地球化学和构造变形、变位资料的系统研究。碰撞作用时期是元素、岩石和构造单元趋于混杂的时期 ,而不是有利于元素、物质的分异和富集。碰撞带的主碰撞期形成的矿床是十分有限的。笔者推测有 4种类型的矿床可能将成为西部古碰撞带地区找矿的主要目标。     

Structure and Fluid Transportation Performance of Faults in the Changxing-Feixianguan Formation,Xuanhan County,Northeastern Sichuan Basin

On the basis of field observations, microscopic thin-sections and laboratory data analysis of ten faults in Xuanhan County area, northeastern Sichuan Basin, central China, the internal and megascopic structures and tectonite development characteristics are mainly controlled by the geomechanical quality in brittle formation of the Changxing-Feixianguan Formation. The fluid transportation performance difference between the faults formed by different geomechanics or different structural parts of the same fault are controlled by the mcgascopic structure and tectonite development characteristics. For instance, the extension fault structure consists of a tectonite breccia zone and an extension fracture zone. Good fluid transportation performance zones are the extension fracture zone adjacent to the tectonite breccia zone and the breccia zone formed at the early evolutionary stage. The typical compression fault structure consists of a boulder-clay zone or zones of grinding gravel rock, compression foliation, tectonite lens, and dense fracture development. The dense fracture development zone is the best fluid transporting area at a certain scale of the compression fault, and then the lens, grinding gravel rock zone and compression foliation zones are the worst areas for hydrocarbon migration. The typical tensor-shear fault with a certain scale can be divided into boulder-clay or grinding gravel rock zones of the fault, as well as a pinnate fractures zone and a derivative fractures zone. The grinding gravel rock zone is the worst one for fluid transportation. Because of the fracture mesh connectivity and better penetration ability, the pinnate fractures zone provides the dominant pathway for hydrocarbon vertical migration along the tensor-shear fault.     

湖南西部钨锑金矿床成矿规律及找矿应用

湖南西部钨锑金矿床赋存于雪峰弧形构造带之前寒武系浅变质岩系中,受到韧-脆性剪切构造控制,具有明显的地层层位效应。区域变质和动力变形过程中,大规模深层次的韧性剪切变形促使矿源层中的Au活化迁移,连同SiO2,K等活性组分和岩石中的H2O一起形成含金动力变质热液,当其进入伸展型脆韧性剪切带及其剥离构造带、张扭性断裂带时,形成充填交代型含金石英脉型和破碎带蚀变岩型金矿。研究表明,矿床具有特定的元素共生组合,矿脉(体)沿倾向延伸大且普遍具有侧伏成矿现象,沿控矿构造方向侵入的长英质脉岩带与成矿有一定的联系;载金的硫(砷)化物以富集轻硫同位素为特点,氧化-还原反应是金成矿的主要化学机制等特征性成矿标志。矿床广泛发育中低温热液蚀变,黄铁矿、毒砂矿物和As元素是找金的标型矿物和指示元素。矿床成因主要属于受韧-脆性脆剪切带控制的变质热液型金矿。     

初论陆-陆碰撞与成矿作用——以青藏高原造山带为例

青藏高原碰撞造山带以其成矿规模大、形成时代新、矿床类型多、保存条件好诸特征而被誉为研究大陆成矿作用的天然实验室。文章基于青藏高原已有的矿产勘查与研究成果,概述了大陆碰撞过程中的主要成矿作用及其成矿带的时空分布,初步分析了陆一陆碰撞所造就的成矿背景和成矿环境以及控制成矿作用的关键地质过程．并草拟了可供今后研究的工作模型。初步研究认为,始于60Ma的印度大陆与亚洲大陆碰撞至少形成了3个重要的控矿构造单元,即雅鲁藏布江以北的主碰撞变形带,雅鲁藏布江以南的藏南拆离-逆冲带和高原东缘的藏东构造转换带。主碰撞变形带以巨大规模的地壳缩短、双倍地壳加厚、大规模逆冲系和SN向正断层系统发育为特征,控制了冈底斯斑岩铜矿带(含浅成低温热液金矿)、安多锑矿化带和风火山铜矿化带及腾冲锡矿带的形成及分布;藏南拆离一逆冲带由藏南拆离系(STDS6)和一系列北倾的叠瓦状逆冲断裂带构成,控制了藏南变质核杂岩型金矿化、热液脉型金锑矿化和蚀变破碎带型金锑矿化的形成;藏东构造转换带以发育大规模走滑断裂系统、大型剪切带、富碱斑岩带和走滑拉分盆地为特征,控制了玉龙斑岩铜矿带、哀牢山和锦屏山金矿带及兰坪盆地银多金属矿带的分布。按成矿系统的基本思想,初步将青藏高原碰撞造山带的成矿作用划分为3个成矿巨系统：大陆俯冲碰撞成矿巨系统、陆内走滑一剪切成矿巨系统和碰撞后伸展成矿巨系统。在大陆俯冲碰撞阶段,主要发育与流体迁移汇聚和排泄有关的锑金铜热液成矿系统和碰撞期花岗岩岩浆．流体锡稀有金属成矿系统;伴随陆．陆碰撞而发生的陆内走滑．剪切作用,主要导致了走滑拉分盆地银多金属热液成矿系统、斑岩型铜钼金成矿系统和剪切带型金成矿系统的形成;在碰撞后伸展阶段,主要发育受SN向正断层系统控制的斑岩铜矿成矿系统、浅成低温热液金矿成矿系统和热水沉积铯锂硼金属成矿系统。在此基础上,初步提出了碰撞造山带成矿作用的构造控制模型。     

火山岩地区金矿的蚀变分带和成矿物理化学条件──成矿热流体与控矿环境相互作用过程的四维记录

本文主要讨论火山岩、次火山岩和相应侵入岩地区各类金矿的蚀变分带和形成条件，作者把成矿系统分为成矿热流体体系和控矿环境两个组成部分。热流体体系分成近地表和高侵位的两种类型，控矿系统分为火山中心控矿系统、高侵位岩体控矿系统和有区域性断裂系统复合的上述控矿系统。与近地表岩浆热流体体系有关的浅成热液金矿可分为低硫、高硫和富碲３个类型，与高侵位岩浆热流体体系有关的有斑岩型和浅成侵入体型。全面分析了与两种热流体体系有关的各类金矿产出的的地质环境、蚀变矿物组合的时、空分布，及其形成的地质和物理化学条件。提出了成矿热流体体系与控矿环境相互作用和进行物质能量交换过程的四维记录的新观点。     

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;?     

秦岭造山带沉积岩容矿金矿床地质特征和矿床成因

讨论了秦岭造山带沉积岩容矿金矿床地质背景、地质特征和矿床成因。认为俯冲碰撞过程中形成的浊积岩系是金矿的主要矿源层,在金矿源层原始沉积时,热水沉积起了重要作用。在褶皱造山过程中,金元素发生了活化、再分配,在层间破碎带、构造片理化带、剪切带等处发生了富集。在印支－燕山期岩浆侵入作用的热驱动下,金矿最终在有利构造部位定位,富集成矿。     

New Mexico structural zone—an analogue of the Colorado mineral belt

Updated aeromagnetic maps of New Mexico together with current knowledge of the basement geology in the northern part of the state (Sangre de Cristo and Sandia–Manzano Mountains)—where basement rocks were exposed in Precambrian-cored uplifts—indicate that the northeast-trending Proterozoic shear zones that controlled localization of ore deposits in the Colorado mineral belt extend laterally into New Mexico. The shear zones in New Mexico coincide spatially with known epigenetic precious- and base-metal ore deposits; thus, the mineralized belts in the two states share a common inherited basement tectonic setting. Reactivation of the basement structures in Late Cretaceous–Eocene and Mid-Tertiary times provided zones of weakness for emplacement of magmas and conduits for ore-forming solutions. Ore deposits in the Colorado mineral belt are of both Late Cretaceous–Eocene and Mid-Tertiary age; those in New Mexico are predominantly Mid-Tertiary in age, but include Late Cretaceous porphyry-copper deposits in southwestern New Mexico.The mineralized belt in New Mexico, named the New Mexico structural zone, is 250-km wide. The northwest boundary is the Jemez subzone (or the approximately equivalent Globe belt), and the southeastern boundary was approximately marked by the Santa Rita belt. Three groups (subzones) of mineral deposits characterize the structural zone: (1) Mid-Tertiary porphyry molybdenite and alkaline-precious-metal deposits, in the northeast segment of the Jemez zone; (2) Mid-Tertiary epithermal precious-metal deposits in the Tijeras (intermediate) zone; and (3) Late Cretaceous porphyry-copper deposits in the Santa Rita zone. The structural zone was inferred to extend from New Mexico into adjacent Arizona. The structural zone provides favorable sites for exploration, particularly those parts of the Jemez subzone covered by Neogene volcanic and sedimentary rocks.