岩石中的渗透率、流体流动及热液成矿作用

热液成因的固体金属矿床形成过程中都曾拥有一段流动的历史。成矿物质以溶液的形式从矿源地穿过孔隙或断裂达到了现在的栖身之所,在此过程中流体通过的路径决定了它们的走向,而溶液本身也改变了路径的特征。因此,对于此类矿床的研究不能仅仅囿于眼之所见,而应将古流体流动的观念融入其中,并考察它们的跋涉之路。文中总结了近年来国内外在岩石孔隙、断裂介质及与其相关渗透率对热液成矿作用的控制等领域的研究成果和最新进展,对岩石渗透率、渗透率的影响因素、岩石中流体流动的特征等问题进行了阐述,讨论了渗透率对于热液成矿作用深度、成矿规模、矿质沉淀机制等方面的重要影响,藉此在固体金属矿床研究中强化流"体运动"的观念,并促进构造地质学和成矿作用地球化学间一个新研究方向的发展。     

新技术新方法——多孔介质渗透率及其在金属成矿研究中的意义

渗透率是确定多孔介质传输流体能力或容量的一个重要流体动力学参数。多孔介质中的流体运动，当其流速不很大即为层流（1aminar flow）时可用Darcy定律来描述流体通量：     

关于银山矿床成矿作用的几个问题——兼与《江西银山铜铅锌金银矿床》的作者商榷

银山多金属矿床是一个特大型火山—潜火山热液矿床,具有复杂的多期多阶段的成矿作用和有序的成矿分带。成矿作用主要为火山—潜火山热液作用,但在此之前,还经历了一期由韧脆性剪切带形成而引起的动力变质热液作用。根据矿体与3个旋回潜火山岩体的时空关系,火山—潜火山热液成矿作用又可分为两个成矿期和5个成矿阶段。矿床地质地球化学研究表明成矿作用在空间上具有定向迁移的特点,结合流体动力学计算机数值模拟认为定向迁移的根本原因是构造岩浆脉动和隐伏岩体形态产状。笔者认为,矿区深部可能有隐伏岩体,但对隐伏的斑岩铜矿床不应抱很大希望     

川西雀儿山花岗岩的地球化学和岩石成因

位于川西义敦岛弧北端的雀儿山花岗岩体主要由岩体边部或者作为包体的花岗闪长岩、主体似斑状花岗岩和较晚的呈条带状或者脉状伟晶质、细晶质花岗岩组成。这些花岗质岩石表现了较宽的常量元素变化范围,属于高钾钙碱性到shoshonite亚铝到过铝质岩石系列,表现了较平坦式具有负Eu异常的稀土配分模式。在原始地幔标准化的多元素图解上所有这些岩石表现Rb、Th和K等大离子亲石元素强烈富集,Nb、Sr、P和Ti等元素明显亏损。Sm-Nd同位素分析结果表明似斑状花岗岩亏损地幔模式年龄tDM=1.23~1.61Ga,εNd(t)=-5.3~-6.3,细晶花岗岩脉tDM=2.30Ga,εNd(t)=-6.9。这些岩石的εNd(t)分布在康定杂岩的Nd同位素演化范围内和上部。岩石地球化学和Nd同位素特征研究揭示其花岗岩岩浆起源于上部地壳杂砂岩、砂页岩和泥质岩石的部分熔融,经历了早期阶段的铁镁质矿物和副矿物的分离结晶,晚期钾长石等卷入了分离结晶。雀儿山花岗质岩浆活动发生于同碰撞到碰撞后隆升构造背景。     

热液金矿床围岩蚀变特征及其与金矿化的关系

热液金矿床总是伴随着围岩蚀变,研究围岩蚀变对金矿勘查具有重要意义。总结不同类型热液金矿发现,与热液金矿密切相关的围岩蚀变主要有硅化、钾长石化、钠长石化、碳酸盐化、绿泥石化、绢英岩化等;重点分析讨论了硅化、钾长石化、钠长石化、碳酸盐化的特征、形成机理及其与金矿化之间密切关联的内在原因,同时也对热液金矿蚀变的分带性进行了讨论。     

华北克拉通南缘豫西下汤地区2.3 Ga岩浆作用和1.94 Ga变质作用

本文报道了华北克拉通南缘豫西鲁山下汤地区古元古代片麻状花岗岩和黑云角闪斜长片麻岩的全岩地球化学和锆石SHRIMP U-Pb年龄和Hf同位素组成。岩石呈包体形式存在于中元古代花岗岩中。片麻状花岗岩具深熔特征,岩浆锆石年龄为2.30Ga;岩石高SiO2和K2O,低ΣFeO、MgO和CaO,具稀土总量较高(ΣREE=165.8×10-6)、轻重稀土分离较强[(La/Yb)n=37.8]及弱负铕异常(Eu/Eu*=0.76)的稀土模式;εNd(t)(t=2.30Ga)=-0.75;tDM(Nd)=2.66Ga。黑云角闪斜长片麻岩变质原岩为辉长闪长岩,捕获锆石年龄为2.25Ga;岩石低SiO2和MgO,高Al2O3和P2O5,具稀土总量高(ΣREE=373.4×10-6)、轻重稀土分离不强[(La/Yb)n=9.4]及较强负铕异常(Eu/Eu*=0.44)的稀土模式;εNd(t)(t=2.25Ga)=-1.21;tDM(Nd)=2.75Ga。片麻状花岗岩和黑云角闪斜长片麻岩都记录了1.94Ga变质锆石年龄。片麻状花岗岩的岩浆锆石组成域的εHf(t)(t=2.30Ga)=-6.71～0.38,tDM1(Hf)=2627～2910Ma,tDM2(CC)(Hf)=2823～3255Ma。黑云角闪斜长片麻岩的捕获锆石组成域的εHf(t)(t=2.25Ga)=-19.58～-1.73,tDM1(Hf)=2664～3360Ma,tDM2(CC)(Hf)=2968～4011Ma。结合前人资料,得出如下结论:华北克拉通南缘豫陕晋结合部地区存在一规模较大的约2.3Ga地质体分布区;华北克拉通南缘很可能存在规模巨大的>2.7Ga基底;中部造山带与孔兹岩带具有类似的古元古代晚期构造热事件演化历史。     

多孔介质渗透率及其在金属成矿研究中的意义

渗透率是确定多孔介质传输流体能力或容量的一个重要流体动力学参数。多孔介质中的流体运动,当其流速不很大即为层流(lam inar flow)时可用Darcy定律来描述流体通量:q=kgρηΔh断裂裂隙控制的流体通量则由下式给出:q=vwb2/12η·(dP/dx)。渗透率研究对于金属成矿作用具有重要意义。地质证据、同位素定年与计算机模拟所获得的热液活动持续时间相差较大,包括热液循环和矿化期在内的完整地质事件序列可能持续数百万年。但是一次成矿脉动的实际持续时间约为1万年到20万年,而约束成矿作用持续时间的主要因素为岩石的渗透率和侵入体的几何形态。…     

隐伏岩体顶上带与深部成矿预测

岩浆侵入的流体流动模拟表明.侵入体上方是流体聚焦流动的位置,流体通量远大于旁侧围岩,流体在此产生沸腾作用.随温度降低,侵入体上方渗透率逐渐增大,最大渗透率出现在侵入体的顶部.含水岩浆侵位后在其顶上带发生二次沸腾和减压过程,释放出的巨大机械能远大于围岩的抗张强度,足以引起围岩发生脆性破坏.岩浆岩顶上带的水饱和外壳及其围岩发生破裂形成陡倾裂隙和水力破裂.直立长椭球状岩浆体的侵入会在岩浆岩顶上带产生放射状和同心圆状裂隙,同时产生爆破角砾岩筒.因此侵入体顶上带的岩钟、岩枝、岩脉,放射状、同心圆状裂隙和角砾岩筒均为构造弱化带,是热液矿脉密集发育的部位.矿床地质学研究已充分证明.岩浆岩顶上带确是容纳与中酸性岩浆有关的热液矿床的最佳部位.在开展深部成矿预测和找矿的过程中,探寻隐伏岩体项上带和/或岩钟.是寻找深部与花岗岩类有关的多金属矿床的捷径.     

豫西南湍源银多金属矿集区典型矿床（点）——来自地质、流体特征及锆石U-Pb年龄的证据

豫西南湍源银多金属矿集区位于秦岭造山带中部,分布有板厂铜多金属矿床、银洞沟银多金属矿床、许窑沟金矿床、银虎曼铅锌矿,以及万人洞沟、铁罗沟、万沟等金银矿点。流体包裹体研究表明,与含矿有关的石英脉流体包裹体组成复杂,特别是富气包裹体十分发育,而不含矿的石英包裹体类型简单,多为水盐包裹体。获得研究区内与成矿关系比较密切的卢家坪岩体和五龙潭岩体的锆石206Pb/238U年龄分别为446Ma±7Ma和424.6Ma±4.9Ma,据此认为该区成矿时间最早可延伸至加里东期。系统总结了矿集区矿床矿点的成矿作用过程,认为湍源银多金属异常区典型矿床可以分为以下几类：①与地层有关的火山喷流沉积及后期热液叠加改造的块状硫化物矿床（VMS-SEDEX）,火山作用提供成矿物质,后期热液改造形成矿床,代表性矿床为银虎曼铅-锌矿床;②与构造有关的蚀变岩-石英脉型金、银多金属矿床,成矿物质来源于深部和围岩,朱-夏断裂带次级构造提供容矿空间,代表性矿床为银洞沟银多金属矿床、许窑沟金矿;③与中酸性侵入岩有关的斑岩型-矽卡岩型矿床,成矿物质来源于深部和围岩,朱阳关-夏馆断裂带提供容矿空间,代表性矿床为板厂铜多金属矿床。     

关于成矿作用地球化学研究的几个问题

成矿作用地球化学是矿床地球化学的基础理论分支,属于应用基础类学科,以地球化学原理和方法研究造成元素沉淀富集形成矿床的地球化学作用的原因和机理。本文讨论了热液矿床成矿作用的几个问题。指出花岗岩与矿床类型之间是否存在相关性,即花岗岩是否具有成矿专属性仍然存在争论,需要继续探索。花岗岩类具有成矿潜力不等于这些花岗岩最终都能成矿。决定岩浆发生成矿作用的因素很多,其中岩浆分异作用过程和流体释放时间及其机制可能是决定成矿发生和矿床类型的关键,岩浆熔体中挥发组分及其行为可能是岩浆能否发生成矿作用的决定性要素,聚焦流体流动是成矿作用能否发生的关键环节,而自组织临界性和反馈作用决定了成矿效率和矿床的规模。