湖南安化大溶溪白钨矿床侧伏规律研究及意义

湖南安化大溶溪白钨矿床位于湘西金锑钨成矿带,赋存于大神山岩体外接触带,是湘西地区最为重要的大型钨矿床。为了深入了解大溶溪白钨矿的矿床成因类型,以大溶溪白钨矿床开发期收集的大量基础资料和9个中段1997个钨样品测试数据为基础,通过对数据进行统计和可视化分析,研究大溶溪白钨矿的矿体侧伏规律,并据此进行反向推演,探讨了大溶溪白钨矿的成矿作用过程及其与大神山岩体之间的关系。研究表明:大溶溪白钨矿的矿体侧伏方向为NE(42°),受大神山岩体控制;成矿物质主要来源于南沱砂岩组,大神山岩体为其活化、迁移和再富集提供了热力场和动力场。结合前人研究成果,认为大神山岩体北部界山区域和南部白沙溪区域均位于大神山岩体热力场范围内,成矿条件与大溶溪白钨矿床相似,具有良好的成矿前景,建议进一步探寻深部隐伏矿体。

岩浆热场：它的基本特征及其与地热场的区别

"岩浆热场"指的是由岩浆引发的瞬间热场。热场的热主要来自未固结的岩浆,岩浆加热了围岩,使下地壳、中地壳和上地壳的下部在一个短暂的时间内保持一种高热状态。岩浆热场与地热场有许多不同:(1)热的来源不同。地热场的热主要来自地壳物质放射性生成的热;岩浆热场的热来自岩浆。(2)热的分布不同。地热场的等温面总体上呈水平分布,温度随深度增加而增加;岩浆热场的等温面则围绕岩体分布,靠近岩体温度高,远离岩体温度低,故岩浆热场的等温面是大体垂直于地热场等温面分布的。(3)热场的规模不同。地热场是全球性的,岩浆热场是局部性的,只在有岩浆的地方才出现。岩体小则规模小(热场宽度仅几米或几十米),岩体大则规模大(宽约几千米);如果存在大规模岩浆活动,岩浆热场的长宽均可达几百或上千千米,如在中国东部中生代大规模岩浆活动期间。(4)热持续的时间不同。地热场可以持续很长的时间(几十、几百或几千个百万年);岩浆热场是瞬间的突发性事件,持续的时间从几年到几个百万年。岩浆热场最重要的意义是,它是热液赖以上升的通道,它有利于来自下地壳底部和壳幔过渡带的流体(热液)的活动,使含矿热液得以顺利上升,并在热场范围内进行充分的活动、对流循环、萃取围岩中的成矿金属元素,并在地壳浅部岩浆热场之上合适的部位沉淀富集成矿。"岩浆热场"的概念依赖于对岩浆物理性质和过程的深入了解,由于我们这方面的知识相对贫乏,所以目前对岩浆热场的了解还是很肤浅的。

花岗岩与大陆构造、岩浆热场与成矿

文中指出,花岗岩研究存在两个误区:(1)花岗岩没有自己独立的理论,花岗岩主要是效仿玄武岩的理论;(2)花岗岩的理论主要是应用板块构造的理论,而板块构造的理论并不适合大陆花岗岩。板块构造理论只能解决海洋里及海洋边缘的问题(如安第斯),不能解决大陆本身的问题。花岗岩在海洋里很少,绝大部分在大陆。花岗岩能否分离结晶是学术界争论的重大问题,本文从野外和镜下关系上、从理论上、方法学上和三段论法的逻辑学上进行了分析,指出花岗岩分离结晶作用是不可能的。混合作用是又一个争论的焦点,花岗岩是能够发生混合作用的,关键是笔者认为,花岗岩的混合作用主要发生在下地壳底部,而不是在花岗岩侵位和上升的过程中。目前,花岗岩研究领域里地球化学最受重视,花岗岩地球化学研究应当着力解决两个问题:(1)解决生产中提出的问题;(2)解决地球化学学科自身发展提出的问题。离开这两条,花岗岩地球化学研究即迷失了方向。笔者认为,花岗岩区分为大洋系列和大陆系列,位于海洋和海洋边缘受俯冲作用影响的为大洋系列;位于大陆内部的属于大陆系列。现存的一些花岗岩构造环境判别图仅适用于大洋系列的花岗岩,而不适用于大陆系列的花岗岩。大陆系列花岗岩的地球动力学意义不是构造环境或碰撞环境,而是地壳底部温度和压力状况。我们提出的花岗岩按照Sr-Yb的分类,适合于解释大陆花岗岩的地球动力学问题。花岗岩与成矿的关系是学术界争论的重大问题,争论的焦点主要集中在两个问题上:(1)岩浆是怎么形成的?岩浆源自哪里?(2)流体是怎么形成的?流体来自哪里,流体如何上升?为了探讨上述问题,文中主要讨论了岩浆热场理论,希望用这个理论去解释与花岗岩有关的各种成矿作用,包括与岩浆有关的各种变质和沉积热液成矿作用以及岩浆热场对煤和油气的影响等。在此基础上,提出了"与花岗岩有关的成矿组合"的概念。岩浆热场最重要的意义可能是解释了大规模岩浆活动为什么与大规模成矿作用有关的问题,指出大规模岩浆活动所造成的是1+1>2的效果。大数据技术是当今社会的热门话题,大数据的特点主要不在于数据的大,而在于思维的新,用新思维去处理数据才是大数据的特点。不强调"因果关系",重视"关联关系";不关注"为什么",只关心"是什么",是大数据思维的特点。其实这个特点可能恰恰最符合地质找矿的实际。板块构造引发了地球科学的一场变革,但是,它只限于地球科学理论上的变革。而大数据带来的这场变革主要不是体现在地球科学理论方面,而是地球科学研究方法和研究思路方面,它所带来的效益将是前所未有的。

利用镜质体反射率方法寻找隐伏岩体--岩浆热场应用的一个实例

寻找隐伏岩体是热液矿床找矿中一项重要的任务。识别隐伏岩体的方法很多,如磁法、电法、重力法等,很多很有效。但是,缺少了一个既直接又简便的方法:镜质体反射率方法。岩浆侵位必然在周围形成一个热场,且随着距离岩浆的远近形成一个温度梯度场,叠加在地热场之上。因此,依据岩浆热场的变化即可发现隐伏岩体。如果我们能够知道隐伏岩浆的性质、围岩的热传导参数,甚至可以定量地查明隐伏岩体的深度、位置和规模。本文介绍煤田和石油地质部门最常用的镜质体反射率(vitrinite reflectance,以Ro表示)方法,具有简单、经济、有效、实用、快捷的优点。利用该方法识别隐伏岩体的有效距离根据岩体规模、成分、深度不同大约在几米至几公里范围。无论新老矿区,只要有志留纪以后的含泥质的岩石,都可以尝试采用这种方法。该方法既适用于地表也适用于钻孔。对于老矿区,有条件开展三维立体层面上的研究;新矿区钻孔少,应注意了解钻孔不同深度Ro变化的情况,尤其注意钻孔中某些深度Ro突变的情况以及随钻进深度增加Ro变化的情况,以便及时指导找矿。笔者认为,在矿区和非矿区,隐伏岩体的意义是不一样的。在矿区(无论新矿区老矿区),岩体与流体有相伴出现的可能性。如果在矿区发现Ro出现异常(Ro>2%),则应注意考察是否有与隐伏岩体相伴的矿化的可能性。笔者希望将该方法引入到矿床学研究中来,并结合热液金属矿床成矿作用的特征,开拓出新的应用前景,推进深部找矿取得新的进展。

地热场中“岩浆热场”的识别及其意义

岩浆热场顾名思义是由岩浆活动引发的热场,与岩浆活动休戚与共.一旦岩浆停止活动冷却后,岩体的温度与围岩的温度差为0时,它将回归地热场.因此,岩浆热场是一种瞬间发生的、出现在局部地域的、等温线围绕岩体分布的、温度变化很快的一种地热场,是地壳内部热事件的一种反映.岩浆侵入和喷出活动可以出现在地质历史演化的各个阶段和不同的地区,因此,岩浆热场也可能发生在地球历史演化的不同阶段和地域.研究表明,从地热场中识别出某些岩浆热场的信息是可能的,文中列举了羊八井、腾冲现代岩浆热场和四川古岩浆热场的若干实例,指出从地热场中识别岩浆热场是很有意义的.现代岩浆热场是人类可以利用的稳定的自然资源之一,古岩浆热场则可能解释为什么大多数岩浆热液矿床是多金属成矿的问题.此外,岩浆热场还可以解释油气藏中烃源岩成熟度、煤化程度以及古代和现代的某些地热场异常问题等.因此,注意对岩浆热场的识别,探讨它的形成机制,引发的热场效应,是一个值得探索的新课题.

岩浆热场与热液多金属成矿作用

岩浆热场指的是很短时间内一个局部地区出现的岩浆活动使该区域地热梯度明显上升,形成局部区域的瞬间热场。热场的规模通常很小,离岩体约几米至几千米。范围、规模和形状与侵入体的温度、成分、形态、大小、侵入深度以及流体、构造、围岩性质等有关。岩浆热场最重要的意义在于它是流体赖以上升的场所。岩浆热场不同于地热场的一个重要区别是,岩浆热场往往伴有流体的活动,是流体循环、上升、汲取地壳中有用金属元素的场所。文中讨论了岩浆热场与热液多金属成矿之间的关系,讨论了岩浆热场在岩浆热液矿床、热泉型矿床、热水沉积矿床以及变质热液矿床成矿过程中的作用。岩浆热场对于热液多金属成矿作用的影响是非常明显的,它从一个新的角度解释了成矿为什么是多金属、多成因、多来源等问题。文中强调指出,岩浆热场说解释了为什么大规模岩浆活动与大规模成矿作用密切相关,指出大规模岩浆活动产生的热效应不是1+1=2,而是1+1>2的效果。即它可以在一个局部范围内把岩浆热场从一个开放体系变为封闭体系,在这个封闭体系内,固岩可以达到更高的温度,热可以持续更长的时间,促进热场范围内流体的对流循环,使流体可以从围岩中汲取尽可能多的有用金属元素,起到单个岩浆无法比拟的效果。许多大型一超大型的多金属矿床即可能与这种作用有关。从热场说角度来看,大规模岩浆活动的成矿潜力几乎是无可限量的。文中还讨论了岩浆热场说的原理及应用中存在的问题,指出岩浆热场说与成矿的关系非常值得关注,它也许可以改变目前对成矿作用的某些固有认识,开拓出一个新领域。

介绍一种寻找隐伏岩体的好方法:岩浆热场法

隐伏岩体对于热液矿床找矿是非常重要的。寻找隐伏岩体的方法很多,其中以物探（磁法、电法、重力、地震等）方法应用得最广泛、效果最好。本文介绍的岩浆热场法,是专门寻找隐伏岩体的方法。岩浆热场法是地球物理方法的一种,它以感知温度场的差别为目的,没有多解性是它最大的优点。它以岩浆热场理论为基础,以各种能够恢复古温度场的方法为手段。能够感知岩浆热场温度的方法很多,本文介绍了其中的五种：接触变质带法、煤质和煤级法、伊利石结晶度法、牙形石色变度法和镜质体反射率法等。接触变质带是岩浆热场直接的具体的体现,传统的接触变质带范围有限（一般不超过1km）。但是,如果考虑到极低级变质作用,将大大扩展接触变质带的范围（达6~8km）。煤质和煤级是煤田地质部门应用得非常娴熟的方法,中国无烟煤分布区大多与岩浆热场有关,是隐伏岩体的良好指示剂。伊利石结晶度、牙形石色变度和镜质体反射率法是极低级变质作用研究中非常重要的三个指标。在上述各种方法中,笔者推荐镜质体反射率方法。该方法具有简单、精确、适用、经济、快速的特点。与物探方法比较,该方法有很多优点,但也有其局限性。如果能够将该方法从煤田和石油部门移植到岩石学和矿床学部门,与磁法、电法、重力法配合使用,可以提高寻找隐伏岩体的效果。

“杨起煤变质理论”——中国煤田地质理论与实践的结晶

杨起先生（1919～2010年）是我国煤炭地质的奠基人与开拓者,杨起先生及其团队多年来关于中国煤的理论和实践,可称为＂杨起煤变质理论＂。杨起先生把国外先进理论与国内实际紧密结合,提出了针对中国煤田地质的一系列理论问题,建立了中国煤变质的理论。他强调岩浆岩对中国区域煤变质的重要作用,指出中国煤质分布与岩浆活动有密切的关系,这种关系不仅表现在一个煤田一个煤层,且表现在一个省甚至全国的范围。杨起煤变质理论的核心是岩浆导致煤变质,岩浆（主要是热,其次为热液）对煤的影响,主要表现在煤变质程度上（煤级、煤质、煤化程度）。杨起先生的创新,不仅开辟了煤岩学研究的新思路,而且开拓了一个新的分支学科：岩浆热场-煤岩学（简称热煤岩学）。杨起煤变质理论是中国煤田地质理论与实践的结晶,是热煤岩学的基础。开展对杨起煤变质理论的深入研究,挖掘杨起煤变质理论的精髓,推进杨起煤变质理论的发展与实践,是发展中国煤炭事业的关键环节,它将改变中国煤炭事业的面貌,带来中国煤炭事业新的进步。

与岩浆热场有关的“成矿组合”及其对找矿的启示

与岩浆热场有关的成矿组合是一个新概念，是指在一个或大或小的区域内，在岩浆活动集中的时间段范围内，在岩浆热场的统一作用下所形成和影响的所有矿床，不论成因和矿种，均属于一个成矿组合。与岩浆热场有关的成矿作用主要包括下列几类：岩浆热液矿床、岩浆热场叠加的沉积矿床、岩浆热场叠加的变质矿床、岩浆热场叠加的能源矿床（藏）以及热泉型矿床等。与岩浆热场有关的成矿组合把金属与非金属成矿作用联系起来，把无机与有机成矿联系起来，把热液与沉积成矿联系起来，把热液与变质成矿联系起来，把金属与能源（燃料）成矿联系起来。这种成矿组合的分布有两种趋势：一是纵向上的由不同温度构成的成矿组合，如钨锡-铅锌组合、锡-铜组合等；二是横向上的由相同温度不同矿种构成的成矿组合，如钨锡-石墨组合、金-铜-煤组合、铅-锌-煤组合、油-气-煤-铀组合等。成矿组合强调综合找矿的思路，在找矿时，除了注意主要矿产的找矿外，还应当注意其他矿产和矿种的找矿。在找金属矿床时，注意非金属矿床、沉积叠加改造矿床、变质叠加改造矿床以及能源矿床找矿的可能性。在研究高温金属矿床时，注意与高温成矿相伴的其他矿种成矿的可能性，注意低温金属矿床成矿的可能性，注意与低温成矿作用相伴的其他矿种成矿的可能性。开阔找矿的思路，就不能拘泥于本行本专业，而是围绕岩浆热场，将找所有可能出现的矿为己任。

肯尼亚奥卡瑞地热田主要控制因素分析

肯尼亚奥卡瑞是非洲地区首个利用地热资源进行发电的地热田。基于区域地质研究成果、地球物理资料和生产数据等,笔者对奥卡瑞地热田地温场及其主控因素进行研究。综合研究认为奥卡瑞区地热系统的主要控制因素包括:①热源,研究区热源主要是未冷却的岩浆囊,其范围和埋藏深度直接影响了热田生产能力;②断裂和裂缝分布,奥卡瑞地热田位于东非裂谷中央,裂谷由NE向转为NW向,断裂破碎带构成了深层流体上涌的主要通道。地热井的生产能力受裂缝控制;③地层岩性,东区和西区热储层岩性不同,西区热储以Mau凝灰岩为主,其原生孔隙较发育,但受后期水热蚀变改造,多数原生孔被次生矿物所充填,因此生产情况较差。东区以粗面岩为主,原生孔隙不发育,储层主要为断裂和裂缝,是目前该区主力生产区。

岩浆热场对油气成藏的影响

在油气勘探领域,沉积岩一直是研究的热点和焦点,对火成岩国内外均较少涉及且普遍认为它对油气的生成和聚集成藏有破坏作用.随着研究的进展,人们发现,岩浆侵入和喷出活动对油气成藏具有重要的作用,而且,岩浆岩本身还可能是很好的油气储层.研究表明,由岩浆侵入和喷出带来的热所形成的热场(岩浆热场)与油气成藏的关系几乎是全方位的,它几乎参与了油气生成、演化的全过程,既有有利于油气成藏的积极的一面,也有破坏油气成藏的消极的一面.大体表现在下述5个方面:(1)岩浆热场不仅可以造成围岩的变质和变形,其所带来的大量热和流体对油气的生成、运移、聚集以及油气藏的形成与保存有明显影响.(2)岩浆热场提高了有机质的热演化程度,使生油门限变浅,使烃源岩达到高成熟或过成熟,使烃源岩中残余有机质丰度降低.岩浆热场提高了盆地的地温梯度,使原本成熟度低的烃源岩达到生油窗的温度范围,促进生烃作用进程,加速烃源岩的热成熟,并为油气运移和聚集提供了运移通道、储集空间、封盖遮挡条件和圈闭构造,有利于油气的运移、聚集和成藏.岩浆热场带来的流体主要是由多元组分构成的超临界流体,其上升、对流、循环可使热场范围内的物质与能量发生调整和再分配.在流体上升过程中,可萃取、富集沉积物中的分散有机质,对生烃产生显著的加氢作用,从而为油气的形成补充物源.流体还能与围岩储层发生反应,改善储层的孔渗条件,有利于油气的聚集成藏,抑制烃类的热裂解.(3)岩浆热场还与非常规油气(页岩气、天然气水合物、煤层气等)有关.岩浆热场的作用主要是使泥页岩成熟度提高,岩浆侵入造成的构造压力使泥页岩产生大量裂缝,提高了泥页岩的有机孔隙度以及泥岩对页岩气的吸附力,使位于岩浆热场中的泥页岩生烃强度大、储集性好、吸附能力强,成为页岩气有利的富集区.(4)有机的煤、油、气与无机的金属相伴成矿(成藏)是最具吸引力的.油气田中常伴有各种金属元素,当含上述元素的热液与有机质相遇时,会促使有机质向烃类物质转化.有机与无机矿床(藏)时空上的密切联系,说明有机-无机质相互作用是多种能源矿产共存成藏(矿)的重要因素.有机油、气、煤所具有的吸附作用、还原环境和络合作用对无机铅锌金铜铀的沉淀、富集和成矿有利;同样,在烃类生成过程中,无机组分有时也具有催化剂的作用,也能使有机碳更多的与氢结合生成更多的烃类.(5)岩浆热场还是一把双刃剑,对油气成藏既有有利的一面,也有不利的一面.研究表明,油气大量生成和运移时期以前发生的岩浆活动对油气藏保存无不利影响,油气生成运移期或其以后的岩浆活动,则有可能对油气藏起明显的破坏作用.新形成的高温热场可能吞噬和破坏储油层及其结构,使油气向上散逸.此外,高温岩浆侵入生油层后,还会对周围生油母质及生成的油气进行烘烤使之炭化.

海孜井田岩浆侵入对下伏煤层的热变质作用研究

采用理论分析、数值模拟和实验室试验验证的方法,以岩浆作为侵入时期煤变质的主要热源,构建了岩浆侵入煤系地层后热传导作用的数学模型,结合研究区域煤样的多元物性参数测定结果,深入探讨了侵入岩浆对下伏煤层的热变质作用,揭示了海孜井田下伏煤层的演化生烃过程.结果表明:岩浆对围岩的高温作用持续时间相对比较短暂,随着侵入岩浆岩体厚度的增大,相同距离的围岩体在同一时刻达到的温度和最终达到的最高温度均增加,但达到最高温度的时间被延后.高温侵入岩浆冷却过程较低温侵入岩浆的冷却过程持续时间长,热影响范围大,且热力影响区域内同一点达到的最高温度也比低温侵入岩浆在该点产生的最高温度高.随着距岩浆岩距离的增加,煤层的最高有效温度和持续高温作用时间减少.海孜井田岩浆岩下伏煤层受岩浆热演化作用发生二次生烃,煤层变质程度显著增加,产烃量约为340 m^3/t.

“岩浆热场”说及其成矿意义(上)

文中首先介绍了岩浆热场的沿革,指出"岩浆热场"并不是一个新概念,很早已出现在文献中了。常识告诉我们,炽热的岩浆侵位必定在周围形成一个热场,这就是岩浆热场。国外在19世纪晚期即对岩浆热场有比较深入的研究。罗文积和陈家清早在20世纪90年代(1997)就明确表述了对"岩浆热场"的认识,并给予精彩的阐述,他们是"岩浆热场"学说的先行者。文中简要介绍了地热场的概念,讨论了岩石的热力学性质、热传导形式、影响热流和地温分布的各种可能的因素。而"岩浆热场"指的是:在一个很短的时间内,在一个局部的地区出现的岩浆活动,使该区域地热梯度相对周边地区明显的上升,使之形成一个局部区域的热场。热场的规模很小,通常只离岩体几米或几公里。热异常和等温线是垂直分布的,叠加在地热场之上。并介绍了岩浆热场的基本特征。岩浆热场与地热场的热的来源不同,热的分布不同,地温梯度不同,热场规模不同,持续的时间不同,热与流体的关系不同以及研究方法不同等。岩浆热场说是建立在岩浆物理性质和岩浆动力学基础上的,它依赖于对岩浆的形成、侵位、冷却、固结及其对围岩的影响等知识的了解。牵涉到岩浆的温度、压力、黏度、密度、流变等基本问题。文中着重讨论了岩浆对围岩的热效应和岩浆热场中的流体等问题。岩浆热场最重要的意义是,它是流体赖以上升的通道。文中还概略讨论了流体和成矿流体来自哪里?流体是怎样上升的?热场中流体是怎样对流循环的?热液双向汇聚成矿理论等。

“岩浆热场”说及其成矿意义(下)

上篇(张旗等[1])初步讨论了岩浆热场说的概念,本文为下篇,主要谈应用,探讨它与成矿作用的关系。研究表明,岩浆热场说对热液成矿作用有重要的意义,可能解决了岩浆热液成矿作用中许多很难解释和争议很大的问题:如钨锡与金铜为什么相伴的问题,矿床为什么大多是多金属成矿的问题,远离侵入体的夕卡岩成因问题,成矿为什么滞后于花岗岩的问题,为什么有些岩体成矿,有些岩体不成矿的问题,为什么大规模岩浆活动与大规模成矿作用息息相关的问题等。岩浆热场与煤和油气成藏有关是一个重要的发现。岩浆热场对煤和油气生成、运移、聚集的影响主要表现在加速烃源岩的热演化,使生油门限变浅,使烃源岩进入高成熟或过成熟,使烃源岩中残余有机质丰度降低。令人感兴趣的是,岩浆热场说还导出了一个"成矿组合"的概念,所谓成矿组合是指在一个或大或小的区域内,在岩浆活动集中的时间段范围内,在热场的统一作用下所形成和影响的所有矿床,不论成因和矿种,均属于一个成矿组合。它包括下述4种类型的矿床:岩浆热液矿床、热泉型矿床、层状热液矿床及生物有机质矿床等。岩浆热场说对于找矿也有启示:首先,我们可以从3个不同的级别上(大规模岩浆活动级别;成矿带、成矿区、矿集区级别;单个矿床级别)规划找矿布局;其次,在岩浆热场的统一影响下将金属矿床和非金属矿床、热液矿床和沉积矿床、无机质矿床和有机质矿床联系起来;第三,推进不同类型矿床研究的互补和交流。看来,岩浆热场对于成矿的作用是最值得学术界关注的,它也许可以改变我们目前对成矿作用的某些根深蒂固的认识,开拓出一个新的领域,推进矿床学研究进入新的时代。