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.      

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 …     

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     

论构造成矿规律及其动力学机制

本文在简述构造成矿学概念的演进之后.着重论述了构造成矿的对称性、等距性、递变性和侧向迁聚性等规律,对构造成矿的动力机制进行了初步分析.作者指出.构造动力成矿作用,是构造应力场、构造地球牾场和构造地球化学场的综合作用;构造成矿过程,是构造运动和成矿物质运动的全过程:是一种不断存在物质交换和能量交换的开放体系中的不可逆过程.构造动力作用能促使成矿元素活化.驱动含矿溶液运移.改变成矿的物理化学条件,导致成矿物质聚集.构造成矿动力学机制的研究.是构造成矿学的关键问題.随着构造成矿学研究的深入发展.逐渐形成了构造成矿学的基础理沦系统.     

喜马拉雅构造—成矿域及其成矿效应初步分析

通过近年来的研究，提出了全新的喜马拉雅构造－成矿域概念。从大喜马拉雅构造域及其成矿效应出发，通过构造域对矿集区的控制作用、成矿时代、成矿物质来源、深部过程与成矿效应的分析，从而较全面地评价了青藏高原及邻区的资源潜力和需要进一步工作的重要成矿带或矿集区。通过分析认变喜马拉雅-城矿域内强烈的壳幔物质交换，下地壳翻天覆地的物质和流体交换，导致了在同一构造地质单元内可以有一个或多个超大型矿术的存在。并对多个重要矿床类型提出了更切合实际的观点，如西藏甲马铜钼银铅锌金多金属矿床属于矽卡岩－斑岩复合型，云南羊拉铜钼金及金属矿床也属于矽卡岩－斑岩复合型砂床等，在喜马拉雅构造域内形成的燕山晚期或喜马拉雅期矿床大多和大陆地壳深部复杂的动力学过程有关，矿多矿床中银、钴已经作为主要成矿元素。最后明确提出了青藏高原主体及东缘重要矿集区的资源潜力。     

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。     

构造应力场转换的成矿地球化学响应

以剪切带型金矿为例,基于对中国东部胶东西北部地区及其典型金矿田、金矿床构造应力场与成矿地球化学场的详细研究结果,初步阐释了它们在多重时-空间尺度上的耦合关系。区域尺度上,应力极值区不利于成矿,金矿床就位于应力梯级带,尤其是不同方向应力梯级带的交汇部位。矿田尺度上,成矿物质有从应力高值区向低值区运移的趋势,成矿主期应力梯度的增大有利于成矿元素进一步浓集,应力梯级的强烈变化地段(或时段)往往形成金属元素的大量堆积。矿床尺度上,成矿物质的运移受不同方向剪应力梯级带的叠加影响,金属元素就位于NE和NW向应力梯级带交汇部位缓坡带一侧的次级梯级带之上。多重时-空尺度成矿动力学的深入研究,将可能揭示出这种非线性效应的丰富内涵。     

西藏高原东部江达构造带成矿体系

通过深入研究江达构造带的构造演化及构造-成矿耦合关系，对江达构造带的成矿规律进行了初步研究，提出其经历了洋陆作用下的陆缘弧体制（C₃-T2）→陆内伸展作用下的陆内-陆间裂谷体制（T₃-E₁）→以印度-欧亚板块陆-陆碰撞为主要动因、印度-欧亚-太平洋板块联合作用下的陆内造山体制（E₂-Q）等3种构造体制的转换；不同构造体制下的成矿作用分别构成了3个相对独立的成矿体系：岛弧成矿体系的成矿作用主要表现为接触交代型Cu矿化，并可能存在火山热液型Cu、Pb-Zn矿化；陆内裂谷成矿体系的成矿作用主要表现为接触交代型和热水喷流或火山热液型，最主要的成矿作用是因燕山期中酸性岩浆侵入而发生的接触交代型Fe、Cu、Pb、Zn、Ag、Au、Ga成矿作用；陆内造山成矿体系的成矿作用主要表现为构造-岩浆-热液形成一系列Au、Ag多金属矿床和对先成矿床的叠加改造。     

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;?     

青藏高原中段现今构造应力场的数值模拟

将地壳岩石看成粘性流体,对青藏高原中段进行了构造应力场和速度场的有限元模拟。模拟结果表明:青藏高原总体向北和向东位移,向北的位移速度是南部最大,由南向北逐渐减小;向东的位移速度以唐古拉断裂附近最大,南北两侧逐渐减小,形成"挤出"现象。最大主应力方向在南部以NNW向为主,北部以NNE向为主,总体为近SN向。将模拟结果与构造勘察、地震活动和GPS测量结果进行了对比,它们具有很好的一致性,良好地揭示了青藏高原构造活动规律、断层活动强度和东向位移的驱动机理,青藏高原现今活动是印度板块向北推挤和深部物质东流共同作用的结果。      

湖南水口山矿田开放体系构造成矿动力学

湖南水口山矿田成矿作用受构造控制明显，主要与压剪性断裂作用有关。Ｈ、Ｏ、Ｃ、Ｓ、Ｐｂ同位素资料、断裂构造地球化学与矿床地球化学分析表明矿床形成于开放体系条件。开放体系下的（断裂）构造作用控制了矿田成矿元素的活化迁移与含矿流体的形成、流体的迁移、汇聚及矿液的沉淀与矿床的定位，文中分析了其动力学机理。最后建立了矿田的开放体系构造成矿动力学综合数学模型，对成矿过程进行了计算机模拟。     

青海省乌兰县托莫尔日特金矿区构造应力场与流体运移势的计算机数值模拟

运用有限元数值模型，对托莫尔日特地区成矿初期及主成矿期构造应力场及流体运移势进行了二维计算机模拟。模拟结果显示NW－NWW向断裂构造带对本区构造力场的控制是十分明显的。在该断裂带穿过的乌达热乎，赛坝沟成矿带及其北部，石棉沟西部地区，是强烈的应力梯度带，高剪应力带，高应变能密度带及低流体运移势分布区，反映了这些地区构造环境优越，且是流体运移的有利渗流区。由于赛坝沟，乌达热乎是本区最好的成矿区域，而乌达热乎北部地区，赛坝沟北部地区，石棉沟西部地区与此区有相同或相似应力场及流体运移势特征，预测这些地区找矿前景较好，但考虑到成矿热液来源等其它控矿因素，这些地区的成矿规模可能比赛坝沟，乌达热乎成矿区小，品位也不如此区高，这与这些地区有矿化显示，但还没有发现具有规模矿床的地质事实是完全吻合的。     

易门式大型铜矿床构造成矿动力学模型

针对金属矿床隐伏矿定位预测的关键问题,在提出构造成矿动力学的分支学术方向的基础上,以易门式大型铜矿床为例,从成矿地质背景、矿田构造、构造地球化学和成矿构造应力场等方面进行构造成矿动力学研究,阐述在构造应力场控制下成矿流体运移和聚集的规律。构造地球化学研究认为,构造地球化学异常反映矿体的原生晕;构造地球化学异常受构造控制,其分带特征可指示成矿流体的流向,并提供矿床成因和隐伏矿(化)体相对埋深的信息。构造应力场的控矿特征主要表现在:构造应力场导致控矿构造的形成,并驱动成矿流体的运移;构造应力场控制了成矿能量场;应力和能量的高值集中区分布特点可反映某些构造型式。在此基础上建立构造成矿动力学模型,概括隐伏矿成矿预测准则,据此提出若干重点找矿靶区和靶位,其中部分靶区得到工程验证,表明构造成矿动力学方法对隐伏矿定位预测和评价具有重要的指导意义。     

南海扩张的动力学因素及其数值模拟讨论

由于南海处于欧亚板块、太平洋板块和印度-澳大利亚板块的交汇区,演化历史十分复杂,历来存在多种成因观点的争论。本文采用数值模拟方法,在XiaBinetal.(2005)、夏斌等(2004)、崔学军等(2005)、谢建华等(2005)相关工作基础上,对南海扩张机制进行了进一步探讨,并针对南海地区“近南北向水平拉张”南海扩张的贡献大小,以及“近南北向水平拉张”与“地幔上涌”在南海扩张中作用的相互关系进行了数值模拟实验。结果表明由印度-欧亚板块碰撞和太平洋板块向欧亚板块俯冲的共同作用,所导致的“南北向构造拉张”和“地幔上涌”的共同作用能有效引起岩石圈和地壳两者很大程度的减薄。因此认为这种“南北向构造拉张”和“地幔上涌”的共同作用方式最有利于南海的扩张。     

广西大厂矿田花岗岩地球化学特征及其构造环境

厘定了广西大厂矿田岩浆岩的侵入期次,并在花岗岩岩石学研究的基础上,通过岩石主量元素稀土元素及微量元素成分分析,运用岩石主量元素及微量元素构造环境判别图解结合岩体产出的地质条件,对区内花岗岩形成的构造环境进行了综合判别.提出大厂矿田不同期次花岗岩形成于后造山向板内环境的转化阶段,区内成岩的主体构造环境为较稳定的区域拉张环境,这种长期稳定的以拉张为主体的构造环境是区内超大型矿床形成的有利条件.     

华北北部中新生代构造体制的转换过程

华北北部位于古亚洲和太平洋两大全球性构造域的交叠部位,其中新生代断裂演化、区域性不整合界面和盆地演化的地质事实显示华北北部中新生代存在5个挤压作用时期。自老至新为:①中三叠世末挤压期(老虎沟组或杏石口组前挤压期,峰值年龄 ≥ 215Ma);②早侏罗世末挤压期(海房沟组或九龙山组前挤压期,峰值年龄 ≥ 178Ma);③晚侏罗世末挤压期(义县组或东岭台组前挤压期,峰值年龄 ≥ 135Ma);④晚白垩世末挤压期(古近系前挤压期,峰值年龄65Ma);⑤古近纪末挤压期(新近纪前挤压期,峰值年龄25Ma).5个挤压期在时间上相对较短,并为6个时间较长,构造运动相对和缓或伸展的成盆沉积期一一隔开。6个成盆沉积期包括:早中三叠世、晚三叠世-早侏罗世、中晚侏罗世、白垩纪、古近纪、新近纪-第四纪。其中,中晚侏罗世、白垩纪、古近纪、新近纪-第四纪具有明显的伸展作用特征。也就是说,华北北部中新生代的构造演化过程是在前中生代华北克拉通岩石圈基础上发育起来的克拉通内(陆内或板内)成盆沉积与挤压变形的交替演化过程,在这一构造演化过程中,挤压作用和伸展作用均占有重要位置,总体来讲,挤压作用由强变弱,伸展作用由弱变强。伸展作用持续的时间长,挤压作用持续时间则相对较短。挤压作用和伸展作用交替出现,挤压构造和伸展构造间互发育。华北北部中新生代这种构造体制的转换过程,记录了从古亚洲洋构造域汇聚构造体制向太平洋构造域俯冲构造体制转换的大陆动力学过程。      

湖南银成矿系列的划分及与构造演化的关系

本文在全面分析湖南省银矿床和伴生银矿床的地质特征和地球化学特征的基础上,按照矿床形成过程中的主导地质作用,将省内银矿床和伴生银矿床划分为两个成矿系列,即与岩浆侵入作用有关的成矿系列和与沉积-成岩作用有关的成矿系列。两个成矿系列分别进一步划分成三个成矿业系列。文中对各成矿系列的主要地质特征、时空分布特点进行了论述,并分析了成矿系列形成与构造演化的关系。     

岩浆热液出溶和演化对斑岩成矿系统金属成矿的制约

岩浆热液过渡阶段对于与岩浆热液有关矿床的形成非常重要。以往的研究多侧重于岩浆结晶阶段和低于固相线的热液阶段过程和演化 ,但对于流体从熔体出溶到熔体最后固结过程的理解却很有限。基于流体包裹体冷热台研究、单个流体和熔体包裹体原位无损成分分析技术 ,并结合挥发份和成矿元素在共存相间分配的实验和质量平衡计算模拟 ,岩浆热液出溶和演化对金属成矿制约的研究取得了很大进展。文中从岩浆中挥发份的出溶和演化、成矿元素在岩浆热液过渡体系各相之间的分配、斑岩矿床成矿流体及与金属成矿的关系、浅成热液矿床成矿流体及与金属成矿的关系几个方面进行了阐述。研究表明 :( 1)岩浆熔体不仅含有足够的挥发性组分 ,而且出溶的挥发份能够被圈闭在流体包裹体中而成为岩浆出溶热液的实物证据。 ( 2 )挥发份和成矿元素不仅在岩浆熔体和出溶的溶液间分配 ,还将在熔体与盐水溶液、熔体与气相以及盐水溶液与气相间进行分配。Cu在岩浆蒸气中比在共存的熔体中要富集数百倍 ,而Cu ,As,Au(可能作为HS配合物 )则偏向于分配进入与液体相共存的蒸气相中。 ( 3 )成矿元素在熔体 /溶液间的分配系数受控于熔体中初始水含量与饱和水含量之比值和岩浆熔体与共存出溶水溶液的w(Cl) /w(H2 O)和w(F) /w(Cl)比值。 ( 4 )斑岩