构造物理化学成矿理论问题探讨

构造物理化学成矿研究涉及以下新的认识:构造体制下矿源岩系演化序列,构造动力热液淬取成矿机制,构造附加动力驱动热液成矿机制,构造应力场转化成矿机制,成矿流体水-岩反应的浓缩成矿机制以及构造物理化学场结构与界面成矿特点。     

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。     

构造应力场与成矿流体（地下水）运移,分布的关系研究

未文通过哀牢山北段金矿带成矿期构造应力场与成矿流体(地下水)运移关系的研究发现,最大主应力低值区和已知金矿床、金矿点具有良好的对应关系,它们是成矿流体运移、卸荷的有利场所;成矿流体的运移受构造应力、温度梯度和水力梯度的联合控制。研究构造应力场与地下水运移、分布的关系不仅可以用于成矿预测,而且对于在新构造活动区寻找地下水、地下热水具有重要意义。     

构造物理化学基本问题与金矿成矿预测

本文初步定义构造物理化学为研究地壳物质在构造力作用下发生的物理变化和化学变化相互关系的领域,提出该领域研究的基本问题：构造附加静水压力、构造影响热和构造岩石物理性质、成岩成矿ｐＴ变化及相组成,讨论了该领域的发展和应用前景。本文还以《金矿重点矿化区带隐仅矿床找矿方法和预测》项目（ＪＧ９４７１１０）成果为主,介绍用构造物理化学成矿找矿理论、方法开展金矿成矿预测方面的主要进展。     

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。     

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.      

鄂尔多斯盆地西缘前陆中生代构造应力场转换与油气聚集关系

构造应力场的变化会对岩石力学和物理性质产生影响,进而影响岩石中油气的流动与赋存以及岩石—流体的作用过程。因此"临界转换"状态下的构造应力场对油气聚集成藏有着十分重要的影响,主要表现在:构造应力场的转换总伴随有构造运动的发生,而构造运动所产生的各种裂隙、褶皱,断层等静态的地质要素为油气运移和聚集成藏提供了通道储集空间;变化的地应力场本身还会引起流体势场变化,从而控制了油气的运移与聚集。因此,研究构造应力场及其转换对油气勘探开发具有重要的理论和实际意义。     

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。      

阜山金矿床构造物理化学界面与成矿分析

以场的概念出发,通过分析成矿作用时矿床的地质界面、流体物理化学界面,力图揭示构造应力应变对成矿物理化学环境的影响.指出,构造应力应变是通过流体的温度和压力条件来影响各构造物理化学参量的分布,进而影响成矿过程.矿化大多发生在构造物理化学参量值的突变(界面)部位,成矿温度场、压力场和成矿物理化学场的分布同矿化区带具有很好的对应关系.     

山东金翅岭金矿成矿构造及应力场研究

金翅岭金矿位于胶东西北部招远-莱州的中部,为石英脉型金矿。基于构造填图和古构造应力场反演,初步查明了该矿床控矿断裂的运动学特征和构造演化历史。研究表明:在侏罗纪-白垩纪时期,该矿床控矿断裂大致经历三期活动:成矿前构造应力场为NW-SE向挤压,成矿期为NE-SW向挤压,成矿后为NW-SE向挤压;成矿作用发生在构造应力场从NW-SE挤压到NE-SW向挤压转换时期。正是由于构造应力场转化使得控矿断裂开启,才导致成矿作用的发生。     

东昆仑祁漫塔格虎头崖铜多金属矿田构造应力场分析

基于近年来东昆仑祁漫塔格地区在找矿工作中遇到的问题,开展矿田构造的研究为深部及外围找矿提供依据已经迫在眉睫。在本次矿田构造研究中,选取构造发育的虎头崖矿田进行构造应力场的分析,利用野外地质分析和区域构造解析法、矿田断裂构造解析、节理统计分析法、共轭剪节理分析法、化石应变测量统计分析以及韧性变形分析等,首次对区内各断裂、节理及韧性变形带的构造应力场进行研究,厘定出成矿前、成矿期和成矿期后的3期次,共8个阶段的构造应力场,主要为：成矿前：（加里东—华里西期）北北东—南北→北北东→北西→北北西;成矿期：（华里西—印支期）北北东—南北→北北西;成矿后期：（燕山—喜山期）北西—北西西→北东东—东西→南北;并为未来区内的构造应力场的研究提出了确定原则;最后在区域大地构造演化基础上,归纳出研究区构造应力演化过程。在该矽卡岩型铜多金属矿田成矿期构造北西西、近东西、北东东向断裂交汇部位及其派生断裂是寻找矿的有利构造部位。     

柴北缘东段构造应力场数值模拟及构造演化模式探讨

为了明确柴北缘东段晚古生代至中生代的构造演化历史,探讨石炭系—侏罗系地层缺失的原因,本文应用有限单元 法 模 拟 了 柴 北 缘 东 段 印 支 期 ( 三 叠 纪 )、 燕 山 早 期 ( 侏 罗 纪 )、 燕 山 晚 期 ( 白 垩 纪 ) 的 构 造 应 力 场 , 分 析 了 该 区 不 同 时 期 的 主应力与剪应力分布特征。根据库仑及格里菲斯岩石破裂准则预测了古构造的存在并探讨了地层缺失的原因。研究结果表 明:三叠纪,柴北缘东段在印支期不均匀分布的最大主应力与右旋剪应力共同作用下,发育两排近东西走向的背斜凸起, 造成石炭系—二叠系在各地区遭受不同程度的剥蚀;侏罗纪,在燕山早期拉张应力场作用下,由早—中侏罗世的断陷盆地 逐渐演化为晚侏罗世的坳陷盆地,欧南地区为继承性隆起区未接受沉积;白垩纪,受晚期燕山运动影响,应力场逐渐由拉 张转变为挤压,构造反转,逆冲断裂复活,绿梁山、锡铁山、埃姆尼克山、欧隆布鲁克山等主要山体隆升,遭受剥蚀,柴 北缘东段中生代盆地演化终止。     

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....     

中尼铁路交通廊道现今构造应力场及其工程影响

拟建中尼铁路位于印欧板块碰撞推挤的前缘地带,区域深大断裂发育,地震频发,新构造活动强烈,应力状态复杂。基于中尼铁路交通廊道震源机制解及原地应力测量资料,分析中尼铁路沿线区域构造应力场分布特征,进一步讨论现今构造应力场对铁路方案和重要工程设置的潜在影响。研究结果表明,研究区震源深度主压应力优势方向在板块碰撞边界为NEE向,高原内部则表现出明显的非均匀性特征。中国境内日喀则至吉隆段主要处于拉张-剪切应力环境,尼泊尔境内区段处于印欧板块推挤控制的挤压应力环境。在缺少中尼铁路沿线原地应力实测资料的现状下,结合邻区实测数据分析认为,该区地壳浅表层应力结构以逆断型为主,水平最大主压应力优势方向为NE向。基于研究区内主应力方向分布特征将中尼铁路沿线划分为日喀则―萨迦、萨迦―定结、定结―吉隆、聂拉木、吉隆―讷瓦果德和加德满都共6段。根据构造应力场分析结果并基于σ_θmax/R_c理论对铁路隧道工程围岩岩爆可能性进行了讨论,结果表明最大水平主应力方向与隧道轴向夹角较大时对隧道围岩稳定性不利,且隧道埋深越大则围岩岩爆的可能性越大。中尼铁路大多区段轴向与最大水平主应力方向呈大角度相交甚至近垂直,当隧道埋深较大时具有发生岩爆的可能,需重点防护。研究结果可为中尼铁路交通廊道工程勘察选线提供参考。     

2017年九寨沟7.0级地震序列震源机制解和构造应力场特征

九寨沟余震序列的震源机制和构造应力场有助于认识本次地震的发震构造和孕震机理。本文基于四川区域地震台网的波形资料, 采用波形拟合(CAP)方法和P波初动+振幅比(HASH)方法反演得到2017年8月8日九寨沟7.0级地震序列中59次ML≥3.0地震的震源机制解, 并基于该结果采用阻尼线性逆推法(DRSSI), 计算研究区域的平均构造应力场, 给出该区域的应力场特征。结果显示, 利用CAP方法反演得到的本次主震的最佳双力偶机制解节面I: 走向248°/倾角86°/滑动角–169°, 节面II: 走向157°/倾角79°/滑动角–4°, 矩震级为Mw6.31, 矩心深度5 km, 属走滑型地震事件; 大部分余震的震源机制解错动类型与主震一致, 矩心深度集中在3~10 km; 应力场反演结果显示, 该区域周边的应力性质为走滑型, 最大主应力方向呈NWW–SEE向, 与该区域的应力场方向一致, 表明本次地震主要受区域应力的控制。结合该区域的地震地质构造等已有研究成果, 分析认为此次地震的发震断层为走向NW–SE、倾向SW的左旋走滑断裂——树正断裂, 巴颜喀拉块体向E-SE向的水平运动受到华南块体的强烈阻挡导致此次地震的发生, 汶川地震的发生对本次地震具有一定的促进作用。     

苏鲁-大别造山带及其周围现代地壳应力场与构造运动区域特征

苏鲁-大别造山带是中国东部华北、华南地块之间的大地构造交界带.本文分析研究了我国东部的地震活动性,并根据1918～2005年间苏鲁-大别及其周围地区发生的1000余个地震的震源机制解,系统研究了应力场的区域特征以及华北、华南地壳应力场构造分区,探讨了其动力学来源以及构造运动特征.结果表明,中国东部大陆华北、华南地块地壳现代应力场和构造运动可以归结为太平洋板块和菲律宾海板块与欧亚板块之间相对运动,以及大陆板内区域块体之间相互作用的结果.华北地区受到太平洋板块向欧亚板块俯冲挤压的同时,受到从贝加尔湖经过大华北直到琉球海沟的广阔地域里存在着的统一的、方位为170°的引张应力场的控制.华北地区大地震的震源机制解均反映出震源应力场为ENE向挤压应力和NNW向张应力的共同作用.郯庐断裂带等华北地区的北北东走向的断裂带,表现为右旋走滑的现代构造运动特征.来自台湾纵谷的北西西向挤压应力控制了华南块体直至南北地震带南段东部地域的地壳应力场.本文研究结果表明,将中国东部大陆划分成华北、华南两部分的现代地壳应力场分界线,其西部大致与秦岭带相同,然而在大别及其以东地区则逐渐偏离大地构造带,到北纬30°后向东南偏转,在温州附近的北纬27°左右转为向东延伸,最终穿过东海直至琉球海沟.     

柴达木盆地北缘地区构造应力场、流体势场对油气运聚的控制作用

运用多孔介质构造应力场驱动油气运移的流固耦合分析方法,对柴达木盆地北缘地区现今构造应力场及流体运移势场进行数值模拟,揭示柴达木盆地北缘地区油气运聚的主要规律:①一级构造压力低值区主要受区域北西西向一级构造带的控制,二级构造压力低值区多位于北东向、东西向与北西向构造带的交叉复合部位;②由浅层向深层,北东向、东西向构造压力低值区范围有逐渐扩大趋势;③不同构造层油气流矢量聚集区往往是构造压力低值区,因此,流矢量指向区应该就是油气聚集的有利部位。     

江汉盆地西北部断陷带构造变形分析与古应力场演化序列

江汉盆地内部发育多个断陷带,其形成与演化对盆地油气聚集至关重要。本文以远安和南漳断陷带为重点,基于详细的野外观察和断裂变形测量,分析了江汉盆地西北部断陷带的构造变形特征,建立了盆地古构造应力场演化序列。结合区域构造分析与变形叠加特征研究,将断陷带白垩纪以来的构造演化历史划分为4个阶段:①晚白垩世—古近纪,受NEE—SWW向引张作用,江汉盆地内部发生断陷;②古近纪末期,断陷盆地遭受近E—W向挤压作用而发生构造反转;③新近纪,先后受NE—SW向引张和NW—SE向引张作用,断陷带再次伸展沉降;④新近纪末期,在NE—SW向构造挤压作用下,断陷带发生右旋走滑活动。江汉盆地晚白垩世以来构造变形序列的建立,为探讨江汉盆地后期构造演化及油气成藏改造提供了构造地质学证据。     

大巴山晚中生代陆内造山构造应力场

位于中上扬子板块北缘的大巴山造山带, 平面上表现为大尺度向南西显著突出的弧形带, 无论在变形样式和形成时间上都明显与秦岭造山带不同。在大巴山构造格架划分和野外构造变形观测基础上, 通过构造解析, 结合年代学研究成果, 重建了大巴山晚中生代独特的构造应力场, 指出大巴山属陆内造山, 形成于J2末, 并持续到K2初期。其构造应力场特征, 以城口－房县断裂为界, 大巴山逆冲推覆带与其前陆冲断褶皱带的特征显著不同。大巴山逆冲推覆带主要表现为NE-SW向构造挤压, 而在大巴山弧形前陆带从西向东, 由近E-W向挤压, 转变为NE-SW向挤压, 最后转变为近S-N向挤压, 构成一向其外缘扩散的放射状构造应力场。总之, 大巴山造山带由推覆体向前陆, 构造挤压作用由北东向南西方向扩散。这期构造挤压作用控制了大巴山造山带陆内变形活动, 导致大巴山由北东向南西的显著缩短, 同时受到其东西两侧基底隆起——神农架－黄陵地块与汉南地块的强烈阻挡, 造就了现今的大巴山前陆弧型构造。其动力学背景可归因于晚中生代东亚板块多向汇聚。大巴山晚中生代陆内造山构造应力场的研究, 对探讨秦岭造山带动力学特征具有科学意义, 为研究川东北油气运聚规律提供了构造地质学依据。