热液成矿系统构造控矿理论

构造对成矿的控制是热液成矿系统的典型特征之一,系统剖析多重尺度控矿构造的几何学、运动学、动力学、流变学和热力学对认识矿床成因和预测找矿至关重要;而如何实现控矿构造格架、渗透性结构、成矿流体通道和矿化变形网络由静态到多尺度时-空四维动态的转变,查明流体通道和矿床增量生长过程与控制因素,揭示热液成矿系统的构造-流体耦合成矿机制和定位规律是亟待解决的关键科学难题。为此,我们在对已有相关成果系统梳理的基础上,提出了科学构建热液成矿系统构造控矿理论的基本要点与对应方法及应用范畴:(1)流体而非构造是构造控矿理论的中心,热液系统的流体流动与成矿作用受控于断裂带格架及其渗透性结构,其中渗透率是将流体流动与流体压力变化联系起来理解控矿构造的核心;(2)不同控矿构造组合的关键控制是构造差应力和流体压力的大小,而矿化类型的变化可能是由于构造应力场引起的容矿构造方位的不同和赋矿围岩之间的强度差异所致;(3)流体通道的生长始于超压流体储库上游围岩中孤立的微裂隙沿流体压力梯度最大的方向、随裂隙发育且相互连结而形成新的长裂隙,并最终连通形成断裂网络内的流体通道,矿床的增量生长发生在高流体通量的短爆发期,断层反复滑动驱动其内流体压力、流速和应力快速变化,当由此诱发的流体通道生长破坏了流体系统的动态平衡时,随之而来的流体快速降压就成为金属沉淀成矿的关键驱动因素;(4)以热液裂隙-脉系统野外地质观测和构造-蚀变-矿化网络三维填图为基础,通过宏观与微观各级控矿构造相结合、地质历史与构造应力分析相结合、局部与区域点-线-面相结合、浅部与深部相结合、时间与空间相结合、定性和定量相结合,对各种控矿因素开展多学科、多尺度、多层次、全方位综合研究,是应遵循的基本原则;(5)通过构造-蚀变-矿化网络填图,将蚀变-矿化体与控矿构造的类型、形态、规模、产状和间距等几何学特征联系起来,利用热液裂隙-脉系统和断裂网络拓扑学及矿体三维几何结构分析等定量方法查明控矿构造格架和渗透性结构并揭示矿化变形网络的连通性与成矿潜力;(6)合理构建地质模型,选取合适的热力学参数和动力学边界条件,利用HCh和COMSOL等方法,定量模拟成矿过程中的流体流动、热-质传递、应力变形和化学反应等的时-空变化,是揭示构造-流体耦合成矿机理和定位规律、预测矿化中心和确定找矿目标的有效途径。进而提出了构造控矿理论的研究流程:聚焦构造-流体耦合成矿机制和定位规律这一关键科学问题,选择热液裂隙-脉系统和构造-蚀变-矿化网络为重点研究对象;通过几何学描述、运动学判断、流变学分析、动力学解析和热力学综合,厘定控矿构造格架,定位矿化中心,示踪成矿流体通道和多种矿化样式的增量生长过程及其关键控制,揭示渗透性结构的时-空演变规律及构造再活化与成矿定位的成因关联,建立构造-流体耦合成矿模式,服务新一轮战略找矿突破。以胶东焦家金矿田为例,开展控矿构造理论研究和成矿预测应用实践,证实了其科学性和有效性。

内蒙古白云鄂博铁-铌-稀土矿床矿化蚀变矿物组合及流体组成

针对内蒙古白云鄂博铁-铌-稀土矿床是否多期成矿及底板白云岩的成因争论,本文通过光薄片岩矿鉴定和扫描电子显微镜研究,获得如下信息:(1)碳酸岩脉、磁铁矿石、蚀变岩及矿化白云岩中矿化蚀变的矿物组成类似,均以磁铁矿(碳酸岩脉中除外)、独居石、氟碳酸稀土矿物(氟碳铈矿等)、方解石、萤石、磷灰石、富钡矿物(重晶石或毒重石)、黑云母、富钠矿物(钠闪石、霓石)等为主,常见硫化物,显示为同一种富含Fe、REE、Ca、Ba、K、Na、Si及挥发分CO_(2)、P_(2)O_(5)、F、S的流体,岩(矿)石的结构构造也显示出明显的一期成矿特点,支持白云鄂博矿床主体是一期成矿事件的产物。(2)稀土矿化与底板白云岩不是同一流体的产物,稀土矿化与方解石为主的碳酸岩脉有关,有可能为火成碳酸岩或浆液过渡态流体;底板白云岩是稀土矿化的围岩,有更多的沉积成因信息,可能为热水沉积岩,或者为热液改造的沉积碳酸盐岩。(3)磁铁矿化与稀土矿化是同一成矿事件的产物,但碳酸岩中缺乏磁铁矿表明,铁质来源与稀土来源是否相同仍需要进一步研究。

熊耳山矿集区蒿坪沟Ag-Au多金属矿床绿泥石特征及其找矿意义

为理清蒿坪沟Ag-Au多金属矿床中多阶段矿化与热液蚀变之间的关系,文章选取与铅锌成矿阶段密切相关的绿泥石进行野外观察及电子探针分析。文章将蒿坪沟Ag-Au多金属矿床中的绿泥石分为3类:Ⅰ型分布在石英脉两侧的围岩中;Ⅱ型呈细粒、隐晶质填充于隐爆角砾岩基质;Ⅲ型与铅锌硫化物共生、或以蠕虫状广泛分布在石英颗粒间隙中。3种类型绿泥石均为斜绿泥石,并落在了铁镁绿泥石的范围内,指示其形成于偏还原的酸性环境中;在阳离子置换中,主要发生了Fe2+对Mg2+的置换,其余置换作用均不明显;3种绿泥石形成与镁铁质围岩关系密切。由校正后的绿泥石地质温度计估算出3种类型绿泥石的形成温度为196~239℃,属于中—低温热液蚀变范围。3类绿泥石与蒿坪沟Ag-Au多金属矿床银铅锌成矿阶段相匹配,对进一步找矿勘查具有重要意义。绿泥石化学特征表明岩浆热液参与了成矿流体的形成,绿泥石形成于熊耳山矿集区早白垩世大规模岩浆−成矿时期。

北江大堤管涌加固工程问题剖析

北江大堤石角段尽管经历了4次大规模的加固工程,但在十年一遇的洪水中,堤防仍然面临管涌险情。经对北江大堤石角段的管涌进行分析,发现这些反复出现的问题主要集中在红砂岩层。所谓的管涌通道实际上是红砂岩中的一些溶洞,是红砂岩中的碳酸盐钙质胶结物在水岩反应中流失钙离子后形成的,属于化学侵蚀的结果。北江石角段断裂带发育,江水通过断裂带与左岸的地下水直接连通,河水与地下水通过断裂带与溶洞往复流动,在CO_(2)的参与下发生水岩反应,导致红砂岩中的钙质胶结物被溶蚀,从而形成溶洞。在洪水期间,随着江水位上涨,外江水位高于地表,江水压力通过溶洞传递到堤角覆盖层之下。当江水压力大于覆盖层的浮容重,则会发生流土破坏,进而演变成为管涌。研究认为,在枯水期通过钻孔灌浆的方法将红砂岩层中的溶洞填充,才能全面消除管涌危害。

内蒙古赤峰柴胡栏子金矿田遥感地质解译和蚀变信息提取与找矿预测

内蒙古柴胡栏子金矿田位于赤峰—朝阳金成矿带的最西北侧,是我国重要的黄金产地,但其自然条件恶劣,遥感地质研究程度较低,对于最主要的控矿因素(地层、构造、岩浆岩)分布特征以及与本区金成矿相关的围岩蚀变信息研究相对较少,利用遥感技术对该矿田进行找矿勘查具有重要意义。本文利用Landsat 8和GF-2遥感影像,结合“主成分分析+最佳指数因子”的方法组合,对柴胡栏子金矿田进行遥感地质解译。根据蚀变矿物的波谱特征,设计去除干扰信息-异常信息提取-异常分级-异常信息处理的蚀变信息提取方案,对Landsat 8和Sentinel-2A遥感影像进行蚀变信息提取;在前人区域地质、矿田地质研究的基础上,依据蚀变信息特征,结合地质解译成果圈定3个找矿靶区。研究表明,利用多源遥感卫星影像对研究区进行地质解译与蚀变信息提取,基本能够满足辅助中比例尺找矿预测及地质综合调查的需要,并提升找矿效率。研究成果对柴胡栏子金矿田未来找矿勘查具有基础性指导意义。

广西珊瑚钨锡矿床围岩蚀变及其矿化关系研究

珊瑚钨锡矿是南岭钨锡成矿带上的典型矿床之一。开展矿床围岩蚀变研究有利于了解矿床成因和成矿机理,并进一步指导外围和深部找矿。本文通过野外地质调查、岩矿鉴定、X射线衍射分析等方法,揭示珊瑚矿区长营岭钨锡矿床围岩蚀变特征及其与钨锡矿化的关系。研究结果表明:珊瑚钨锡矿床围岩蚀变种类多,蚀变作用显示多期多阶段特征,且与矿床矿化期次存在一定关联性。研究认为电气石化的围岩蚀变类型最具有找矿指示意义。

基于质量平衡计算对甘肃龙首山红石泉铀矿热液蚀变成矿作用的研究

红石泉矿床是甘肃省龙首山地区重要的铀矿床,但以往的研究对红石泉地区热液蚀变研究往往局限于定性分析,为了定量确定其对铀成矿作用的影响,本次研究首次引入质量平衡算法,通过对红石泉地区新鲜伟晶状花岗岩与蚀变伟晶状花岗岩的对比分析,在本地区热液蚀变对铀矿床的形成起到的作用进行了定量研究。研究表明,红石泉矿床铀成矿经历了至少二次成矿作用,其中部分矿段热液蚀变迁入的U元素达到原生的36倍以上,说明热液蚀变对铀成矿起到了至关重要的作用;同时从机理上阐述了热液蚀变产生的赤铁矿化等蚀变可以作为找矿指示标志的原因。

济南泉域长孝岩溶水单元水化学特征及硝酸盐污染分布

济南市保泉与供水之间的矛盾一直突出,而实现泉水保护和水资源的可持续利用之间的平衡是亟须解决的问题。长孝水文地质单元是济南市重要的地下水水源地,了解该单元地下水的水化学演化特征及水质现状是科学合理利用地下水的前提。本文利用Piper三线图、Gibbs图、饱和指数及离子比等方法研究了长孝岩溶水单元的地下水水化学演化特征并对地下水水质进行了评价,结果显示,研究区地下水主要受到岩石风化作用的控制,地下水类型较为丰富,最主要的为HCO_(3)-Ca型水。此外,区内岩溶地下水受到了不同程度的污染,部分区域硝酸根离子超过生活饮用水标准,超标区域主要分布在人口分布密集区和第四系地层较薄区域。本研究为济南市进一步科学开发利用岩溶水资源提供了科学依据。

基于短波红外勘查技术的西藏甲玛铜多金属矿热液蚀变矿物分布模型研究

甲玛铜多金属矿是西藏冈底斯中段东部取得找矿突破的超大型矿床。通过短波红外测量,确定了矿体中热液蚀变矿物主要有白云母、绿泥石、黑云母、硬石膏、高岭石、地开石、黄玉和方解石。白云母与铜多金属矿化的关系密切,矿体厚度与贫铝白云母的样本数具有正相关关系,代表钾化带的黑云母分布趋势显示甲玛矿体的热源中心位于ZK2416-ZK3216一线以北的位置,富镁绿泥石分布在贫铝绢云母的外侧,与贫铝绢云母具有相同的热源中心指示意义。分布模型中缺少多硅白云母,显示矿区成矿的热源中心较深,因此作为剥蚀程度比较浅的甲玛斑岩系统而言,外围找矿潜力大。

利用ASTER提取德兴斑岩铜矿遥感蚀变分带信息

在遥感光谱分析的基础上,结合德兴斑岩铜矿矿床地质特征,利用ASTER遥感数据提取了德兴斑岩铜矿的遥感蚀变分带信息。德兴斑岩铜矿蚀变分带根据蚀变矿物特征来分析,主要的蚀变矿物为白云母、伊利石、绿泥石、方解石、白云石;根据光谱特征,采用比值、斜率、相关吸收和主成分分析4种提取方法提取各蚀变矿物的信息,并采用叠加法对各蚀变矿物信息进行叠加,从而形成各个蚀变分带的遥感信息。各蚀变分带的遥感信息总体特征比较明显。最后,根据矿床成矿模式对蚀变分带信息进行了分析。

甘肃李坝金矿围岩蚀变与金成矿关系

西秦岭地区是目前国内造山型和卡林型金矿找矿的热点地区之一,已发现的甘肃李坝造山型金矿为超大型规模。以李坝金矿6号矿带为例,系统地研究了其蚀变矿物组合、近矿围岩蚀变分带及相应的金矿化特征,总结了矿床(带)的蚀变分带模式。该模式具典型的中心式环带结构,可分为3个蚀变带,由中心向外依次为黄铁绢英岩化带、绢云母化带和绿泥石化带。蚀变矿物组合分别为黄铁矿+绢云母+石英±毒砂±白云母±电气石±方解石、绢云母+绿泥石+石英+黄铁矿±黑云母及绿泥石+黑云母±绢云母±黄铁矿;与这3个蚀变带相对应的是金的富集带、矿化带和无矿带。蚀变岩石物质组分迁移分析表明,围岩蚀变及其分带是热水流体/岩石反应时岩石化学组分发生迁移的结果,矿化伴随着蚀变发生,且金矿化与黄铁矿化和浸染状硅化关系最为密切。

基于主成分分析和分形模型的ASTER蚀变异常信息提取

遥感蚀变异常信息在一定程度上可以反映出围岩蚀变情况。为了利用遥感数据提取围岩蚀变异常信息,通过分析蚀变矿物的波谱曲线,首先得出其在ASTER各波段的吸收、反射特征;然后选择特征明显的波段做主成分分析,并依据其光谱特征与特征向量的对应关系,确定出主要包含围岩蚀变信息的主分量;最后对该分量用分形模型计算其异常灰度的阈值,来提取蚀变异常信息。与已知矿点的围岩蚀变相比较,所提取的围岩蚀变异常信息与实际的蚀变情况比较吻合。

姚家岭锌金多金属矿床围岩蚀变三维空间定量分析研究

姚家岭锌金多金属矿床是近年来在长江中下游成矿带铜陵矿集区新发现的大型多金属矿床。姚家岭锌金多金属矿床的成矿作用具有多阶段性的特点,矿床范围内围岩蚀变强烈,蚀变类型复杂多样。三维地质信息技术及三维空间分析方法为定量化分析围岩蚀变的空间分布以及与矿化之间的相关关系提供了有利工具。本文基于上述方法,有效地对姚家岭锌金多金属矿床的围岩蚀变的分带性及其与不同矿化之间的关联性行了定量分析。较之于传统研究方法,不仅能快速地对蚀变与矿化的分布特征进行分析,还能从定量的角度获取不同信息之间的规律性和相关性。本文采用的相关方法不但有助于更准确的判定蚀变分带及规律,还可为矿床的成矿模式及找矿模型的建立提供定量化的数据支持。

东胜地区砂岩型铀矿床后生蚀变矿物分带特征初步研究

鄂尔多斯盆地北部东胜地区砂岩型铀矿主要产在侏罗系直罗组地层中。直罗组地层可分为上、下两段 :下段又分为上、下两个亚段 ,其中下亚段主要为容矿的灰色砂岩 ;上亚段主要为灰绿色砂岩、泥岩 ;上段为杂色的中细砂岩、泥岩。笔者通过对直罗组砂岩的镜下观察研究 ,在垂向上确立了岩石的后生蚀变分带 :直罗组下段下亚段为灰色 灰白色砂岩 (含矿段 )的绿化 (Ⅰ ) (主要为长石的绿帘石化 ) +碳酸盐化带 ;上亚段为灰绿色砂岩的绿化 (Ⅱ ) (主要为黑云母绿泥石化 ,也有长石绿泥石化和绿帘石化 ) +粘土化 +碳酸盐化带 ;直罗组上段杂色细砂岩的褐铁矿化 +粘土化 +碳酸盐化带。主要的后生蚀变作用发生在灰绿色的砂岩中。砂岩呈现灰绿色的原因主要在于含较多绿色黑云母 ,而非绿泥石 ,其本质原因在于矿物中Fe2 +含量较高。砂岩层中的后生蚀变现象与铀成矿作用关系密切。

焦家断裂带三维结构模型及其数值模拟:以新城金矿床控矿构造为例

胶东是中国探明金资源量最多的地区,其中焦家金矿带已探明金资源量>1000t。金矿床(体)严格受焦家主断裂及其下盘次级断裂/裂隙系统控制,构建断裂构造控矿模式长期以来都是胶东金成矿系统理论与勘查系统实践亟待突破的关键问题。本文通过典型剖面构造-蚀变-矿化岩相填图、露头尺度构造解析、三维结构模型及有限元数值模拟,剖析典型金矿床(体)分布与不同级别、序次和型式的控矿构造的关系,初步总结焦家金矿带控矿规律,构建断裂带三维结构模型及其控矿模式,并应用有限元数值模拟取得了良好的效果。

302铀矿床围岩蚀变分带性及地球化学特征

文章阐述了302铀矿床的围岩蚀变特征,重点分析了围岩蚀变分带及其地球化学特征,认为该矿床近矿围岩蚀变具有明显的水平分带性,垂向上也有一定的变化规律。根据蚀变带U、Co、Cr等元素含量的增加,指出铀成矿热液具有深源性;根据不同标高蚀变带元素组合特征,认为该矿床目前的开采部位还处于矿床中部,推测深部有较大的找矿前景。

滇中郝家河砂岩型铜矿床成岩期和改造期热液蚀变作用——来自组分迁移计算的证据

通过牟定郝家河砂岩型铜矿床两类典型矿化的围岩蚀变类型、空间分布、蚀变矿物组合特征的综合分析,识别出该矿床存在成岩期与改造期两期热液蚀变。成岩期热液蚀变分布于浅紫交互带浅色砂岩一侧,呈现大范围面状硅化、碳酸盐化、黄铁矿化,并具蚀变分带:全浅色砂岩中的强硅化、黄铁矿化亚带;浅紫过渡砂岩中的强碳酸盐化、绢云母化、绿泥石化、弱硅化亚带,并具辉铜矿-斑铜矿-黄铜矿-黄铁矿的金属矿物分带。改造期热液蚀变主要分布于断裂、节理旁侧,表现为带状、网脉状的硅化、碳酸盐化。以1580 m中段实测剖面为研究对象,采集各蚀变亚带的代表样品,以紫色砂岩为原岩,进行主量元素、微量元素及稀土元素的组分迁入、迁出计算,结果显示各亚带组分的迁入、迁出特征与镜下观察的蚀变矿物组合吻合。分析表明,蚀变矿物组合与组分迁移特征还间接指示了不同亚带的形成条件:成岩期紫色砂岩(围岩)呈氧化-碱性条件,浅色砂岩呈还原-酸性条件,浅紫过渡矿化带则处于氧化还原-酸碱转化面上;改造期构造热液属还原-中偏碱性的中温构造流体。在此基础上,探讨了两期成矿流体分别形成层状矿体及脉状富矿体的机理,为深化研究该类矿床的"矿源-构造-流体耦合成矿"机制提供了重要证据。

巴音戈壁盆地塔木素地区流体改造与铀成矿

内蒙古巴音戈壁盆地塔木素地区的铀矿化与中国北方其他盆地的层间氧化带砂岩型和泥岩型铀矿化明显不同。在该地区的铀矿化岩石中,砂岩和泥岩几乎各占一半,并且出现不同类型的后期改造。笔者通过野外露头、岩心观察和室内微观分析,发现该地区的矿化岩石发育赤铁矿化、褐铁矿化、黄钾铁矾化、碳酸盐化、石膏化和绿泥石化等多种蚀变。在查明各蚀变带特征的基础上,讨论了巴音戈壁组上段蚀变带的期次及与铀矿化的关系。研究认为,以赤铁矿化、褐铁矿化、黄钾铁矾化为标志的红色、黄色岩石氧化作用发育时间较早,而碳酸盐化、石膏化和绿泥石化较晚;铀矿化分布受氧化作用控制,而灰绿色蚀变所代表的后期热流体叠加作用,使铀矿化进一步富集。

相山铀矿田云际矿床绿泥石特征及其地质意义

云际铀矿床是相山矿田典型的碱交代型矿床,其围岩和矿石中的绿泥石与铀矿化关系密切。笔者在详细的岩矿鉴定基础上,利用电子探针分析了绿泥石的化学成分特征,探讨绿泥石的形成环境及其地质意义。研究表明,该矿床的绿泥石可以分为黑云母假象型和填隙型两种产出形态,均属于相对富铁的铁镁绿泥石和密绿泥石,指示其形成于相对的还原环境中;绿泥石的形成温度为188~244℃,均值为213℃,属于中低温热液作用范围;从矿前期到成矿期,绿泥石表现出逐渐由Mg取代Fe的特征,暗示热液流体有向碱性方向的演化趋势;绿泥石主要有溶蚀-结晶和溶蚀-迁移-结晶两种形成机制。

相山矿田沙洲铀矿床围岩蚀变地球化学特征

江西相山铀矿田沙洲铀矿床的矿体严格受断裂控制,围岩蚀变分带非常明显。对沙洲铀矿床围岩蚀变的地球化学特征进行的研究表明,沙洲矿床从矿石到围岩的化学成分具有明显的变化,这些化学成分的变化与蚀变过程中物质的带入带出是密切相关的。通过对全部样品进行R型聚类分析,确定矿床成矿元素组合为U、W、HREE、Th、Zn、Zr、Mo、Pb,这些元素可作为铀成矿预测标志。研究成果在一定程度上充实和丰富了沙洲铀矿床的成因认识。