楚雄盆地砂岩型铜矿床构造-流体耦合成矿模型

砂岩型铜矿床是楚雄陆相红层盆地的典型矿床类型。在构造-流体-成矿体系的动力学演化中,该类矿床的形成经历了沉积-成岩成矿作用、改造成矿作用及后期断裂作用的演化过程:燕山中晚期形成煤-铜-盐"三色建造"和盆地流体;喜马拉雅早期构造-热演化形成褶皱圈闭盆地流体,来自基底的富铜流体沿同生断裂(隐伏断裂)上升将一些亲铜元素从深部带入煤层而被吸附,形成富铜的还原性流体(H2O-SO2-CO2-CH4(C3H8-C2H6)-HSO4-HCO3-型),还原性流体沿次级断裂、隐伏断裂和层间断裂及轴面变形带上升,与大气降水深循环淋滤膏盐层形成高盐度的氧化性流体(H2O-SO2-CO2-N2-CO-HSO4-型)在砂(页)岩相遇时发生水-岩相互作用,并封闭于高孔渗的砂(页)岩储层,在褶皱翼部或核部的中细粒砂岩和层间断裂带中形成层状、似层状矿体;喜马拉雅中期由于构造改造,在更次级断裂带中形成脉状矿(化)体。所以,该类矿床是褶皱构造圈闭盆地流体-含矿岩相和构造裂隙封闭成矿流体定位成矿的产物,是铜矿源、构造与流体三者耦合作用的结果,更好地解释了矿床既沿褶皱分布又沿含矿层定位及矿物、元素分带的主要原因。故建立了该类矿床的构造-流体耦合成矿模型。

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。

非岩浆后生热液矿床构造—流体耦合成矿作用研究现状综述

构造—流体耦合成矿作用是矿床学研究的核心问题之一。本文聚焦非岩浆后生热液矿床成矿系统的构造—流体耦合成矿作用研究成果,从构造对流体作用、流体对构造作用两个方面,总结了构造活动与流体作用同步进行且相互影响的机制。通过典型实例分析,认为构造—流体耦合成矿作用研究要从时间、空间、物质方面的耦合关系阐明构造与流体成矿作用过程及其“矿源—输运—聚集”过程,揭示构造活动与流体成矿作用机理。在此基础上,提出了构造—流体耦合成矿作用研究的主要方向及发展趋势。该研究对丰富热液矿床成因理论研究和成矿规律的认识具有重要意义。

构造-流体耦合关系对水上亚系统金矿成矿环境的影响

流体温度-密度-盐度关系化学模式显示,水下亚系统是一种火山作用形成的富含NaCl向海底释放的流体系统,该系统形成块状硫化物矿床;水上亚系统是陆相火山岩地区的地下低盐度低温流体系统,形成了浅层低温热液型和热泉型矿床。由流体的质量方程、能量方程和运动方程的特点可以看出,在成矿作用过程中的流体运动,受到构造-流体-成矿系统的关系中多种因素的影响,如介质的孔隙度、流体密度、渗透率、流体的黏度和流体内压力等。以世界一些陆相火山地区的金矿为例进行讨论,充分证明了陆相火山地区的金矿流体的运动方式具有两种类型:一类是成矿流体沿岩石的孔隙流动,如伊尔曼得金矿等;另一类是成矿流体沿裂隙流动,如阿希金矿等。虽然这些金矿形成于同一火山岩地区,但是,流体在围岩的孔隙和断裂中以不同的方式运动,流体的内压力、流体的密度将发生不同的变化,同时引起流体的氧逸度、pH值、盐度产生不同的改变。由此表明流体运动的方式和扩散影响了成矿环境。

川西北马脑壳金矿床构造-流体-金成矿作用系统演化模式

基于对马脑壳金矿床构造变形分析及流体包裹体研究 ,探讨了马脑壳金矿床形成过程和热液成矿机制 ,认为自印支运动以来 ,该区先后经历了韧性、韧 -脆性及脆性等多期构造变形演化过程 ,并伴有多次热液活动。热液的来源及性质与构造变形作用密切相关 ,早期韧性构造变形期 ,热液来源以地层建造水和变质水为主 ,而韧 -脆性变形期以来大气降水不断加入并逐渐占据优势。由韧性→韧 -脆性和韧 -脆性→脆性构造变形机制的转变 ,引起热液发生混合及相分离作用 ,并导致热液体系 T、p H、fo2 、fs2 等物化条件降低变化 ,造成热液中含金络合物溶解度大幅度下降而发生沉淀成矿作用。概括总结了马脑壳金矿床构造 -流体 -金成矿作用系统演化模式。

构造-流体-成矿耦合机制——以会泽超大型富锗铅锌矿床为例

以会泽超大型富锗铅锌矿床为例,在研究该矿床“三位一体”成矿规律的基础上,从不同尺度精细刻画了会泽铅锌矿床构造-流体-成矿耦合过程,完善了铅锌超常富集机制:(1)酸性成矿流体(pH<3.6)被陆内构造作用圈闭于川滇黔“三角区”内,并大量汇聚,强劲的构造动力驱使其远距离迁移并不断从途经地层中萃取成矿物质;(2)深部成矿流体沿断褶构造带“贯入”,经减压沸腾作用、气-液分离作用,进一步浓缩富集,水-岩相互作用下的铅锌水解和白云石化作用使成矿物质再次富集;(3)当盆地中循环的还原性流体进入容矿断裂时,氧化性成矿流体和还原性流体混合发生矿质沉淀,形成富锗铅锌矿床。从宏观和中观上看,会泽铅锌矿床形成于构造体制转换背景下,并由于构造空间类型、力学性质转变和构造活动的脉动性使成矿过程具有多阶段性;而且流体反过来影响和改变构造。缓冲溶液作用与络合物形成、减压沸腾及重晶石脉形成、多阶段主要成矿作用过程,都是微观层次上流体-岩石化学反应及成矿元素的输运-沉淀-富集等作用的具体表现,均为构造-流体耦合作用的产物。

构造-流体-成矿系统及其动力学的理论格架与方法体系

综述了构造流体与成矿系统及其动力学的研究进展、趋势 ,初步提出构造 -流体 -成矿系统及其动力学的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 ,强调多种组成与多重作用过程耦合和套合的整体性及其综合效应 ,并以这一理论为指导 ,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 ,遵循实践→认识→再实践→再认识的循序渐进原则 ,在多学科综合研究的基础上 ,以宏观整体性认识为指导 ,深入解析代表性典型中观成矿系统时 -空轨迹的规律性特色本质 ,具体指导微观成矿作用过程及机理的研究 ,实现研究的系统性、完整性和定量化 ,从更广、更深层次上认识构造 -流体 -成矿系统时 -空结构及本质属性 .

兰坪盆地喜马拉雅期构造-岩浆活动与流体成矿的关系

以往人们对兰坪盆地铅锌多金属矿床成因的研究 ,大多侧重于对古地下水成矿作用和热水沉积改造作用探索 ,而忽视了盆地内构造 -岩浆活动对该区多金属成矿作用的贡献。本文重点研究了兰坪盆地及邻区喜山期岩浆岩的微量元素地球化学特征 。

铜陵矿集区构造-流体-成矿系统演化格架

铜陵矿集区的成矿作用与印支—燕山期特定构造背景控制下的岩浆活动密切相关 ,地壳浅部成矿岩浆运移侵位过程和主成矿期构造变形机制是建立区域构造流体成矿系统演化格架的两个关键问题。通过对区域重磁异常、遥感影像的线性解译结果和区域变形变质作用的分析 ,确定了在区域中部存在一浅层隐伏岩体 ,从而进一步查清了浅部成矿岩浆运移侵位过程 ;引入复杂性科学的思维 ,对基础地质资料进行了重新分析 ,提出铜陵矿集区在印支—燕山期经历了“先剪后压”的递进变形这一新认识。在此基础上 ,结合区域构造演化背景 ,总结了铜陵构造流体成矿系统演化格架 ,即 :(1 )印支期初始 ,在华北、华夏板块的挤压下 ,下扬子地块内部发育了系列岩石圈断裂与地壳断裂 ,使其裂解为很多与铜陵矿集区类似的次级地质单元 ;同时断裂的深切割作用引发了下地壳—上地幔的岩浆活动 ,岩浆沿深断裂上侵 ,分别在 2 0km和 1 0km左右形成深部和中部的岩浆房 ;(2 )印支中期开始 ,相对独立的铜陵矿集区在周围地质单元的夹持和围限下 ,经历了挤压 -剪切的递进变形 ,形成了 3套主要构造形迹 (包括北东向“S”型褶皱、北东向顺层滑脱断层和北西向左型走滑断裂 ) ,其组成了盖层的导流控矿网络 ;同时由于剪切作用导致的区域中部拉伸减薄 。

豫西上宫构造蚀变岩型金矿成矿过程中的流体-岩石反应

上宫金矿赋存在中元古界熊耳群安山岩和玄武岩中，矿体受断裂破碎带控制。含矿热液在迁移过程中，与围岩发生了强烈的流体－岩石反应，造成Ａｕ、Ａｇ、Ａｓ、Ｓｂ等成矿及其相关微量元素和Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｎａ２Ｏ等常量元素含量增加，稀土元素及其总量急剧减少。流体－岩石反应第一阶段发生的温度和压力条件为３６５℃～３００℃和２８５～２００ＭＰａ，而大量金沉淀成矿时的温度和压力范围则分别为３２５℃～２４０℃和１６０～１００ＭＰａ。成矿热液类型及其演化比较简单，从初始的低盐度（９．５％～６．３％ＮａＣｌ）、ＸＣＯ２为０．１８～０．２４的含ＣＯ２流体演化为低盐度（５．９％～１．６％ＮａＣｌ）的水溶液流体。

构造应力-流体压力耦合作用下的裂缝发育特征——以渤海湾盆地东濮凹陷柳屯洼陷裂缝性泥页岩“油藏”为例

利用岩心观察、流体包裹体分析和盆地模拟等方法,考虑构造应力与流体压力耦合关系,对渤海湾盆地东濮凹陷柳屯洼陷沙三上亚段盐间强超压裂缝性泥页岩"油藏"中的裂缝发育特征进行了研究。结果表明:1该油藏的裂缝以构造裂缝和水力破裂缝为主,强超压区域内裂缝产状散乱,甚至发育水力破裂水平缝;2超压通过改变岩石的孔隙弹性响应和渗透力作用来改变地层的差异应力和主应力方向,从而影响裂缝的类型和产状;3构造裂缝和水力破裂缝可细分为7种应力状态类型、3期发育,其中纵张和横张裂缝主要在第1期发育,水力破裂缝主要在第2期内构造抬升前发育,构造剪裂缝主要在第2和第3期发育,构造应力和超压均强烈发育时裂缝类型和产状呈多样化。

构造-流体-成矿作用的分形与混沌动力学

系统分析总结了构造活动与裂隙-脉体系统的分形生长,构造活动、流体作用及矿物沉淀之间的非线性反馈作用以及具分形结构与混沌特征的矿物沉淀和矿床的形成过程。以湘西金矿、水口山铅锌金多金属矿田等典型矿床为例,研究发现,水口山铅锌金多金属矿田地层及岩体内的元素含量分布均呈单分形关系,而断裂带内动性较强的Cu、Pb、Zn等成矿元素的元素具有双分形关系,产生了新的元素分布规律,指示断裂活动促进了成矿元素富集,湘西金矿石英脉是通过分形生长向着脉体长度-厚度分维值a值先减小(对应着脉体的膨胀)然后增大(对应着脉体的伸长)的趋势发展演化的,且该矿床各中段金品位空间变化序列均为非线性演化序列,其成矿流体的演化及成矿元素的沉淀富集成矿过程为混沌动力学过程。这些结果表明,构造-流体-成矿作用具有分形结构特征,并具体表现为断裂体系的分形分布,矿床的分形分布,裂隙-脉体系的分形分布和品位分布的分形变化等。成矿元素活化、迁移及沉淀的复杂动力学过程中,构造活动控制了裂隙-脉体系统的分形生长与矿床的就位,且存在于构造活动、流体作用及矿物沉淀之间的非线性反馈作用最终导致了具分形结构与混沌特征的矿物沉淀和矿床的形成。

初论兰坪盆地构造流体与成矿作用的时空格架及可能的成矿模式

滇西兰坪盆地中新生代形成了丰富的金属与盐类矿床，是我国著名的热液矿床成矿带。成矿系统时─空结构的统一性是进行成矿规律研究和成矿预测的前提和指导思想，综合分析兰坪盆地的成矿时代、矿床的空间分布及区域地质背景，初步认为：晚白垩世至早第三纪，盆地西缘出现以铜为主的成矿作用；兰坪盆地主要成矿作用发生在早、晚第三纪期间，因盆地东、西部边界向两边地块的俯冲碰撞及中轴断裂带的强烈活动，导致盆地中央地带出现大规模成矿流体活动，成矿流体因物理化学性质的改变而发生分异、运移，及盆地受挤压隆升，变成山间盆地，出现不同类型、不同大小的流体圈闭，因而形成不同种类，不同规模的矿床；同时，含有挥发性组分汞、锑、砷的流体从深部沿中轴断裂带上升向两侧的次级构造裂隙带扩散，导致盆地东部复式背斜带中出现锑、汞、砷的成矿作用；其后，矿床受到改造和氧化作用。盆地内发育深大断裂；兰坪盆地的成矿作用是在构造流体演化的制约下完成的，同时成矿作用的发生改变了流体的性质和构造环境，促使流体的再次循环，出现成矿作用的多期性、分带性。

成矿流体的流动-反应-输运耦合与金属成矿

中国著名的铜官山、冬瓜山、新桥等铜、金和硫化物矿床均赋存于上泥盆统五通组砂岩、石英砂岩和中、上石炭统的黄龙组碳酸盐岩不整合面或假整合面邻近。研究表明两个地质事件引发该区形成成因相同或相似的金属矿床。该区具有特定的岩性和地层组合 ;岩浆侵入到该地层组合的同时带进成矿物质和热能 ,热能又驱动成矿流体在岩体周边循环流动。文中对流体从含黄铁矿砂岩流到不整合面时产生的流体流动矿物溶解物质输运沉淀堆积的成矿过程进行了研究和分析 ,提出了一套用于描述热液成矿流动扩散反应过程耦合的偏微分方程组 。

江西香炉山钨矿床构造-流体-成矿系统浅析

通过对香炉山钨矿床的构造及流体进行剖析,研究了其构造-流体-成矿系统三者之间的关系,旨在加深对其成矿的过程认识,并为今后矿山的研究及找矿工作提供思路。香炉山夕卡岩型白钨矿床受构造控制明显:隐伏岩体顶面接触带构造为最重要的控矿构造,褶皱控岩,为成矿物质的来源提供保障,裂隙及层间破碎带不仅为成矿物质的运移提供运移通道,也是较重要的储矿场所,但后期发育的裂隙具破矿性;流体与该矿床的形成息息相关,其中的石英-白钨矿阶段及石英-硫化物-白钨矿阶段为矿床的主要成矿期;香炉山夕卡岩型白钨矿床的构造-流体-成矿三者之间具有高度的协调性及关联性,对形成香炉山大型白钨矿床极为有利。

成矿流体运移与就位及其构造控制机理:以胶东焦家金矿带为例

热液成矿系统的形成受控于构造运动引发的成矿流体运移和就位,构造是一级控矿因素,成矿流体的运移与就位则为构造控矿理论的核心。以流体压力差为主导、综合水力梯度和热传导等多种或单一主导因素驱动流体在围岩中由断层、裂隙和孔隙组成的输运通道中运移。流体在构造裂隙或孔隙中发生化学反应、流体混合和不混溶作用、流体沸腾都会导致流体物理化学性质发生变化,导致成矿物质沉淀;流体运移形式影响着矿化形式的表达,以管道流形式在宏观断层和裂隙中运移的流体以形成规模较大且矿化程度高的脉状矿体为主,而在围岩微米级裂隙和孔隙中广泛发育的渗透流多形成矿化品位稳定、规模中等的细脉-浸染状矿体。构造变形与流体压力、应力状态之间的动态耦合导致矿体的时空定位,断层阀-泵吸机制是解释造山型金成矿作用最具代表性的构造-流体耦合成矿动力学模型。胶东焦家金矿带中矿床的形成与分布受到焦家断裂带上一、二、三级断裂构造的联合控制:压剪性的焦家断裂为一级控矿构造,控制了广泛的以绢英岩化为主的热液蚀变作用和破碎带蚀变岩型金矿体的形成与就位;在其下盘张剪性的望儿山断裂为二级控矿构造,热液蚀变相对较弱,发育过渡型金矿体;三级控矿构造为以鲍李断裂为主的数十条张剪性断裂和节理系,蚀变-矿化程度最弱,主要控制石英脉型金矿体的产出。寺庄金矿床矿体三维几何学结构研究表明从I号到Ⅲ号矿体群的形态扁平程度增加,说明成矿流体输运方式由渗透流向管道流的空间演变,矿体产状差异则反映成矿流体运移方向也发生了变化。进一步研究需融合多学科方法和成果,特别是深入剖析显微-超显微变形组构与成矿流体行为耦合关系,构建逼近实际的多尺度构造-流体耦合成矿模型,揭示热液成矿系统形成的精细过程和机理。

460火山岩型铀-钼矿床的构造-矿化分带及成矿模式研究

460矿床是产在华北地台北缘上侏罗统次流纹斑岩体内的一个大型铀-钼矿床。矿床受次级火山断陷盆地的盆缘基底断裂(F_(45))与其派生的次级断裂(F_3)斜接复合部位控制,铀矿化分布在次流纹斑岩体中,矿床构造、矿化和围岩蚀变在垂向上的分带性十分明显,矿床的形成经历了吕梁期钾质混合岩化和晚侏罗世酸性火山岩浆活动所导致的两次铀的预富集作用,以及燕山期次流纹斑岩侵位后的酸性火山热液成矿、喜山期裂陷-玄武岩活动后的热水叠造成矿和近代的表生淋积叠造成矿等多次成矿作用阶段。460矿床是一个典型的复成因的火山岩型铀-钼矿床,可以由此建立矿床的成矿模式。

鄂东南-赣西北坳陷金属成矿地质特征与“层—体”耦合成矿模式

本文以赣西北地区地质矿产调研资料为主,结合鄂东南地区地质矿产科研成果,对该区重要赋矿地层层段、构造体系、成矿岩浆岩系列与空间结构、区域矿产分布规律等进行了整体研究分析,初步拟建了该区的"层—体"耦合成矿模式,并就深部找矿的思路与方向进行了讨论。