断裂控矿深度力学解析

热液矿床的矿体主要受断裂空间的控制．这些破裂空间的产生直接受控于构造应力偏张量的作用．应力偏张量为零的深度是构造动力驱动矿液运移的极限深度．应力偏张量等于岩石极限强度的叠加部位是矿化的极限深度．     

基底构造对矿床定位的控制机制:焦家金矿带构造应力转移模拟

大型-超大型金矿床具有群聚产出的空间分布规律,这种空间产出规律与断裂带的渗透性结构有关。通过应力转移模拟,计算库伦破裂应力(CFS)的变化值,获取断裂带渗透性结构可以为成矿流体通量及其中金属沉淀成矿概率提供半定量约束。胶西北焦家金矿田是我国第一个千吨级金矿田,其内金矿化严格受NE-NNE向的焦家断裂带构造控制,而其深部隐伏的近EW向基底构造带对成矿的贡献尚不明确。为此,我们根据地球物理资料解译的基底构造带空间形态,通过三维有限元模拟计算基底构造带对理想模型和焦家断裂带内库伦破裂应力变化的影响,探讨基底构造对矿床定位的控制机理。研究表明,EW向基底构造带对区域库伦破裂应力的变化有明显影响,模拟结果图像可视作该深度上NE-NNE向浅表断层和EW向基底构造带分别引起的库伦破裂应力变化之和。成矿深度上某一点因基底构造带活动引起的库伦破裂应力变化的值与基底构造带埋深与成矿深度间距的平方呈反比。当基底构造带和浅表断层运动方向指向同一象限时,基底构造带和浅表断层交汇部位的库伦破裂应力变化值相对减小;而基底构造带和浅表断层运动方向指向不同一象限时,基底构造带和浅表断层交汇部位的库伦破裂应力变化值相对增大。焦家金矿带内基底构造带在成矿期发生右行为主的走滑活动,滑动侧伏角不大于30°,滑动位移量略大于浅表的焦家断裂带。基底构造带在成矿期的再活动导致在其与浅表断裂交汇部位形成构造节点(如新城、焦家),引起该处断层破裂的传播受到阻滞,库伦破裂应力增大,而岩石破碎,有利于高渗透性的裂隙-网脉系统的发育和大型-超大型金矿床的产出;在远离焦家主断裂带的前孙家、洼孙家等部位,浅表断裂引起的库伦破裂应力变化不明显,而基底构造带引起的库伦破裂应力变化占主导,发育高渗透性裂隙-网脉系统的发育和中-小型金矿床(点)的产出。基底构造带的空间展布及其埋深与成矿深度的间距可作为评估区域成矿潜力的重要因素,EW向基底构造带与NE-NNE向浅表断层的交汇部位是重点靶区,且基底构造埋深与成矿深度的间距越小则发育金矿床的概率和规模越大。     

武夷山西南缘构造应力场演化及其与成矿的关系

武夷山西南缘及邻区地处华南特提斯与环太平洋构造域交接地带,自元古宙以来历经了多期次的构造演化,形成了相应的构造应力场。通过对主要古构造运动应力值大小的测定和3个主要构造演化阶段构造应力场数值模拟,得出古应力值自早到晚总体上有增大的趋势,到中生代古应力值强度大且持续时间较长。重要的成矿阶段主要对应区域拉张构造应力场。不同阶段构造应力场模拟结果表明,自前泥盆纪至燕山期,该区主构造线方向从EW—NEE向NE—NNE向转变,与主构造应力场的变化相对应。同时不同时代构造应力的分布为多金属矿产的形成创造了良好的成矿地质条件。     

辽宁小东洋河金矿区构造控矿规律的数值模拟

作者对小东洋河金矿区地质构造进行了研究,采用数值模拟方法给出一种预测隐伏金矿体的新方法。作者在野外详细调查研究同成矿构造体系和主要成矿阶段的基础上,剔除主要成矿阶段以后形成的构造和地质体,以主要成矿阶段及其以前的构造和地质体为依据,建立实验模型,用有限元法模拟该区同成矿构造活动前后应力场和应力降,以同成矿构造应力场中应力集中区与应力降高值区套合部位作为金矿预测靶区,其结果与已知矿点和随后获得的地球化学异常吻合。      

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。     

基于断层擦痕侧伏角公式的构造应力张量反演

利用Aleksandrowski推导的断层擦痕侧伏角公式,提出了一种改进的构造应力张量反演法。根据不同应力比值下构造应力与断层擦痕侧伏角的关系,利用最小二乘法,详细推导了构造应力张量的反演方法,最后利用Matlab软件编制程序实现了该计算过程。在此基础上,现场调查了江西武山铜矿北矿带的断层滑动数据,利用上述改进方法反演了该地区的构造应力张量方向特征。将上述反演结果与由震源机制解获得的最新构造应力场结果进行对比分析,并结合研究区断层的展布特征及所在的地质构造背景,获得了该地区自晚侏罗世以来的构造应力场特征,表明该地区构造应力场具有一定的稳定性。改进后的构造应力张量求解过程及工程应用表明,将Aleksandrowski的图示法和Etchecopar等的反演法结合起来反演构造应力张量,是对已有方法的改进,具有更加简单、实现容易等特点,计算结果比较符合实际。     

铜陵凤凰山矿田成矿构造应力场模拟研究

本文分析了凤凰山矿田构造复合时序,厘定出D4及D5两期构造变形作用为主要的成岩成矿构造,确定了区内成矿构造应力场的最大剪应力方向为NNE向。在此基础上,建立数值模型,进行同成矿构造应力场的数学模拟。初步得出,矿田内岩体接触带边缘及两侧的韧性剪切带为应力、应变及变形能的异常密集处,在多组构造复合处应力得以调整形成应力低,有利成矿部位必须对应剪应力变化梯度较大处,在此基础上,进行了成矿预测。      

山东阜山金矿区构造应力场及其转化

在估算了阜山金矿区成岩成矿期的构造差应力值后,获得约2km2区域内的主压应力和差异应力的空间分布规律。结果表明,矿体部位往往对应于应力或应变强烈变化的区段,而非应力或应变的极高值或极低值处。依据应变测量和磁组构分析,研究了阜山金矿成岩期和成矿期的构造应变场特征,指出:阜山金矿在成岩和成矿期间构造应力场经历了由NE向挤压转为NW向挤压,构造应力场的这种转化对该区的成矿意义重大。      

构造应力环境对浅成岩体成矿系统的制约:从安庆月山岩体冷却过程动力学计算模拟结果分析

为探讨构造应力环境对浅成岩体成矿系统的制约,以安庆地区的月山岩体及其所形成的安庆铜矿床为例,在传统地质调查研究的基础上,通过假设不同的力学边界条件进行岩体冷却过程动力学的计算模拟实验研究。计算结果显示,在没有构造应力作用时,在岩体的接触带上不可能形成有利成矿定位的局部汇流扩容空间,挤压和拉伸作用都能够在岩体接触带形成局部汇流扩容空间,但二者的空间分布规律有着极大的差别,只有拉伸构造应力作用下的动力学计算模拟实验能在已发现矿体部位形成汇流扩容空间,表明构造应力环境对成矿定位的汇流空间的制约以及拉伸构造应力作用对月山岩体成矿的重要贡献。在拉伸构造应力和无构造应力作用时,接触带上的流体压力都是随着变形的进程而趋降低的,只有在挤压构造应力作用下,流体压力才会有一个超压的过程,流体超压是形成斑岩型矿床的重要机制。可见挤压环境才是一种有利于斑岩型矿床成矿的构造环境,铜陵-安庆地区缺乏与矽卡岩矿床相对应的斑岩型矿床主要原因之一是成矿时处于一种拉伸的构造应力作用环境。     

浙江衢州大洲火山岩断陷盆地构造应力场特征及其与铀成矿关系

在构造变形研究的基础上,通过野外露头共轭剪节理的产状测量,采用数学统计方法进行分期配套,并结合前人的研究成果,开展了大洲火山断陷盆地古构造应力场及其与铀成矿关系的研究。总结了主要经历的四期构造应力:前晚侏罗世构造期、磨石山期、衢江期、始新世—渐新世构造期,分别讨论了各个期次对铀成矿的控制作用,指出后三个构造期与铀成矿关系密切,即磨石山期构造应力场为成矿准备了储矿空间,衢江期构造应力场为成矿准备了导矿空间,而始新世—渐新世构造期构造应力场对已形成矿体进行了破坏或改造。     

Tectonic Stress Field's Characteristic and Its Relationship of Uranium Mineralization at Dazhou Volcanic Faulted Basin in Quzhou, Zhejiang Province

在构造变形研究的基础上,通过野外露头共轭剪节理的产状测量,采用数学统计方法进行分期配套,并结合前人的研究成果,开展了大洲火山断陷盆地古构造应力场及其与铀成矿关系的研究.总结了主要经历的四期构造应力:前晚侏罗世构造期、磨石山期、衢江期、始新世—渐新世构造期,分别讨论了各个期次对铀成矿的控制作用,指出后三个构造期与铀成矿关系密切,即磨石山期构造应力场为成矿准备了储矿空间,衢江期构造应力场为成矿准备了导矿空间,而始新世—渐新世构造期构造应力场对已形成矿体进行了破坏或改造.     

鄂尔多斯盆地周边断裂运动学分析与晚中生代构造应力体制转换

基于对鄂尔多斯盆地西南缘构造带、中央断裂、东缘边界带和东北部地区的断裂几何特征、运动学及其活动期次的野外观察和测量,并根据断层面上滑动矢量的叠加关系和区域构造演化历史,确定了鄂尔多斯盆地周边地带晚中生代构造主应力方向、应力体制及其转换序列,提出了4阶段构造演化模式和引张-挤压交替转换过程。早中侏罗世,盆地处于引张应力环境,引张方向为N-S至NNE-SSW向。中侏罗世晚期至晚侏罗世,构造应力场转换为挤压体制,盆地周缘遭受近W-E、NW-SE、NE-SW等多向挤压应力作用。早白垩世,盆地构造应力场转换为引张应力体制,引张应力方向为近W-E、NW-SE和NE-SW向。早白垩世晚期至晚白垩世,盆地应力体制再次发生转换,从前期的引张应力体制转换为NW-SE向挤压应力体制。晚中生代构造应力体制转换和应力场方向变化不仅记录了不同板块之间汇聚产生的远程效应,同时记录了盆地深部构造-热活动事件,并对盆地原型进行了一定的改造。     

地壳的应力状态、构造附加静压力和岩石矿床形成深度的研究

本文对深度计算公式：D=P/d（式中D为深度,P为压力,d为密度）的应用提出质疑。该公式源自一个流体力学原理,即描述静流体中压力与深度关系的帕斯卡原理,所以只适用于流体。如果物质是一种固体,而不是液体或气体,它可以承受剪应力或差应力,则这一公式就不能应用。所有岩石,从出露地表深至核幔边界,都是固体。当外力作用于固体单元上时,固体的应力场存在两部分：均应力和差应力,不论外力是构造力还是重力。而当外力作用于液态物质时,在这个液体应力场中则总是只有均应力而无差应力。地应力测量结果表明,作用于垂直截面上的水平应力通常大于作用于水平截面上的垂直应力,而且越靠近造山带或剪切带,水平应力越大,显示构造力在地壳应力场中起某种主导作用。事实上推动板块运动的力主要是水平的,而非垂直的。地壳中某处的总静压力至少由两部分合成：由构造引起的压力和由重力引起的压力,前者称构造附加静压力。合理计算成岩成矿深度的方法,应该是从总压力中减去构造附加静压力,再除以岩石比重,即D=（P-Pt）/d,式中Pt为构造附加静压力。     

论上部岩石圈的偏应力值

通过上部岩石圈应力状态的三维有限元计算、地震学资料分析,显微构造分析和原地应力测量结果表明,上部岩石圈偏应力值大小与岩石介质的力学性质(硬质岩石介质中偏应力值较大,软质岩石中偏应力值较小)、所处的构造位置(板内偏应力值较大,板间较小)、所处深度(偏应力值随深度的增加而增加)、所处纬度(中纬度地区偏应力值较小,两极和赤道地区较大)有着密切的关系。     

多期断层擦痕的硬划分:一种目标函数算法

提出一种基于硬划分的目标函数法 ,它能够识别多期断层擦痕数据。这是通过在Fry(1999)的Sigma空间里对数据内在的线性构造的识别来实现的。与其它的应力反演法不同 ,目标函数法在原理上相对完善。为了检验此方法 ,在设定的应力张量下由ManteCarlo法生成“人工”断层擦痕数据。计算结果表明 ,目标函数法能够很好地识别多期断层擦痕数据。应力估测的准确度取决于断层擦痕数据的误差和不同构造期应力张量之间的相似性。随着断层擦痕数据误差范围的加大 ,应力估测的准确度趋向降低。当断层擦痕数据存在误差时 ,越是相似的设定应力张量 ,其估计准确度也就越低。不同期构造应力的彼此相似往往与构造应力场微妙或细部的时空变化有关。在从多期断层擦痕数据里识别出相似的不同期构造应力上 ,目标函数法有所突破 ,进而有助于深入认识地质构造的形成。     

阜山金矿区构造应力场及其转化的恢复

本文估算了阜山金矿区成岩成矿期构造差应力值，获得近2km^2内主压应力和差异应力的空间分布规律，结果表明矿体部位住住对应于应力应变强烈变化区段，而并非极高值或极低值处。通过应变测量和磁组构分析，得到阜山金矿区成岩期和成矿期构造应变场特征，指出阜山金矿构造应力场在成矿期经历了由NW向挤压转NE向挤压转化的特征，这次转化对该区成矿意义重大。     

青藏高原的地震分布与震源机制

本文依据大量地震资料,阐述了青藏高原地震的空间分布规律和构造应力场特征.强震活动主要分布在高原周围边缘地带;震源深度以浅源为主,中源地震较多,无深源地震;构造应力场主压应力优势方向为NNE-SSW.     

大坪金矿床主矿体控矿构造与矿化富集规律

大坪金矿床位于哀牢山金矿带南部,为研究其规模最大的V1-2-3号矿体的控矿构造和矿化富集规律,本文研究总结了矿体地质特征,对矿体的多级控矿构造及力学性质进行剖析,采用矿体垂直纵投影图对厚度、品位及其剩余值、趋势值等值线图进行分析。研究结果表明:金矿主要受三级断裂构造控制:红河-哀牢山深大断裂控制整个金矿成矿带;小新街断裂为导矿构造;小新街断裂的次级断裂带为容矿构造。在构造应力机制发生转换的大规模成矿时期,矿区受到由顺时针旋转变为逆时针旋转的构造应力场作用,控矿断裂性质由左行压扭性转变为张性。构造应力场严格控制了矿体的空间位置、规模、形态、矿体厚度与品位变化特征。成矿流体运移方向为北西-南东方向,在多期、多阶段成矿作用下,形成层状分布矿化富集带。研究厘定了V1-2-3号矿体共有3个矿化富集带,包括7个矿化富集中心,其侧伏方向为北西-南东方向。矿化富集中心大多形成于构造引张的部位,形成透镜状富厚矿体;在构造闭合的地方,矿脉变薄、品位降低,形成贫化带或无矿段。     

山东乳山金青顶金矿成矿构造和应力场研究

金青顶金矿位于胶东东部牟平—乳山金成矿带的中部,为含金石英脉型金矿.基于构造填图、古构造应力场反演和古应力差值估算结果的分析,初步探讨了该矿床控矿断裂的运动学特征及构造演化历史.研究表明:该断裂经历了3期活动,即在成矿前为左行压扭,在成矿期—煌斑岩脉侵入为右行张扭,在成矿后为左行压扭;成矿作用发生在构造应力场转换时期....     

构造动力成岩成矿和构造物理化学研究

动力成岩成矿"的理论是地质力学构造控岩控矿研究方面的重要进展,是上世纪70-80年代初,在构造地球化学领域关于应力矿物、岩石变形-变质关系、构造控矿等研究基础上提出的。应用动力成岩成矿载体的"构造岩相带",在新疆沙尔托海铬铁矿开展深部找矿取得重大突破。后续研究,从"动力成岩成矿"阶段,发展到现今的"构造物理化学"阶段。基于固体力学原理,研究认为变形岩石由偏应力场引起,偏应力场可分为差应力状态和各向等正应力状态两个部分,后者被命名为"构造附加静水压力"。"构造附加静水压力"不仅能引起岩石体积变化,也能影响其中化学平衡,是一个物理化学变量。结合胶东金矿的长期研究发现,元素地球化学分布是化学平衡的结果,物理化学环境才是化学作用的原因,提出"构造力改变压力温度等条件影响化学平衡"的认识。创建"成矿深度构造校正"方法,预测胶东金矿深部"第二富集带"得到证实,促进胶东从危机矿山重灾区转而成为全球第三大金矿区。经过40多年的理论研究、地质调查和找矿实践,构造物理化学取得显著进展,1996年地质力学专业委员会设立"构造物理化学专业学组"。2018年,中国地球物理学会成立"构造物理化学专业委员会"。