构造动力成岩成矿和构造物理化学研究

“动力成岩成矿”的理论是地质力学构造控岩控矿研究方面的重要进展,是上世纪70—80年代初,在构造地球化学领域关于应力矿物、岩石变形-变质关系、构造控矿等研究基础上提出的。应用动力成岩成矿载体的“构造岩相带”,在新疆沙尔托海铬铁矿开展深部找矿取得重大突破。后续研究,从“动力成岩成矿”阶段,发展到现今的“构造物理化学”阶段。基于固体力学原理,研究认为变形岩石由偏应力场引起,偏应力场可分为差应力状态和各向等正应力状态两个部分,后者被命名为“构造附加静水压力”。“构造附加静水压力”不仅能引起岩石体积变化,也能影响其中化学平衡,是一个物理化学变量。结合胶东金矿的长期研究发现,元素地球化学分布是化学平衡的结果,物理化学环境才是化学作用的原因,提出“构造力改变压力温度等条件影响化学平衡”的认识。创建“成矿深度构造校正”方法,预测胶东金矿深部“第二富集带”得到证实,促进胶东从危机矿山重灾区转而成为全球第三大金矿区。经过40多年的理论研究、地质调查和找矿实践,构造物理化学取得显著进展,1996年地质力学专业委员会设立“构造物理化学专业学组”。2018年,中国地球物理学会成立“构造物理化学专业委员会”。

湘南尖峰岭花岗质岩浆成因、成岩动力学背景及其稀有金属成矿意义

产于香花岭矿田的尖峰岭矿床是在湘南地区已发现的唯一一处大型花岗岩型Li-Nb-Ta稀有金属矿床,该矿床成矿作用与尖峰岭岩体关系密切,是开展湘南花岗岩型稀有金属成矿研究的最佳天然基地。针对湘南稀有金属花岗质岩浆演化、构造背景及其成因机制以及稀有金属元素的富集成矿等问题,选取与稀有金属成矿关系紧密的尖峰岭岩体为对象,对正长花岗岩和二长花岗岩开展岩石学、矿物学以及岩石地球化学研究。研究结果表明:尖峰岭花岗岩为高硅(w(SiO_(2))为72.98%~77.36%,其中,w为质量分数)、过铝质(w(Al_(2)O_(3))/[w(CaO)+w(NaO)+w(K_(2)O)]≥1.11)、富F(平均w(F)=1.08%)的钙碱性—高钾钙碱性花岗岩;主微量元素均呈现“逆向演化”趋势,绿泥石化可能造成部分正长花岗岩w(Na_(2)O)极低(0.03%~0.05%);Nb、Ta、Li、Rb等微量元素富集,Sr、P、Ti亏损,w(Sm)/w(Nd)(0.27~0.32)表现出幔源花岗岩特点;稀土元素配分曲线呈现出略微右倾的“海鸥”型,同时具有“四分组效应”,属A型花岗岩。花岗质岩浆演化过程可能主要受制于富F、富H_(2)O的岩浆-热液体系,Nb、Ta、Li等稀有元素于岩石顶部富集成矿,其成岩构造环境具有CCG(大陆碰撞花岗岩)和POG(后造山花岗岩)的特点,可能形成于大陆碰撞后地壳伸展减薄的构造阶段,加之构造-岩浆演化的耦合作用,共同制约着尖峰岭地区稀有金属元素的富集成矿。

沉积盆地深层—超深层成岩动力学:若干研究进展与专属问题

【意义】沉积成岩或流体—岩石作用是盆地动力学的重要内容,但相关深层—超深层研究仍真假混淆、疑点重重,核心科学技术问题有待凝练。【进展】主要就含油气盆地具有深层—超深层特色的、与成岩动力学密切相关的若干研究领域进行了梳理,包括盆地类型及物性演变、流体活动属性和效应、成岩动力体制以及高分辨成岩记录表征和判识技术等的研究现状和认识进展。【结论与展望】综合分析成岩动力学研究趋向,认为温度、压力/应力、流体、时间耦合演变是决定盆地充填物成岩演变的基本环境要素,而深层—超深层沉积成岩的流体相态、岩石物理属性演变、流体—岩石作用动力机制等专属性问题应成为目前基础研究前沿的重点。

储层构造动力成岩作用理论技术新进展与超深层油气勘探地质意义

深层—超深层已经成为国内外油气资源发展的最重要领域之一,资源潜力巨大。以构造活动为驱动力的构造动力成岩作用与储层的成因机理有着密切关系,控制着储层的形成、演化和空间分布。通过综述近十余年的主要研究进展,明确了储层构造动力成岩作用的概念和内涵,剖析了当前和未来研究的关键点及其对超深层油气的地质意义。储层构造动力成岩作用是沉积岩层在从松散沉积物到固结形成沉积岩石直至遭受浅变质前的过程中所发生的构造活动与成岩作用的耦合,主要研究沉积物沉积以后构造变形与沉积物的物理、化学变化的相互作用关系,其关键驱动力是构造作用(包括挤压、伸展和走滑),可以发生在弱成岩—固结成岩和构造抬升-剥露的各个时期。储层构造动力成岩作用研究的关键在于厘清3个关系:构造成岩作用与储层致密化、裂缝化的量化关系;构造成岩作用与流体-岩石相互作用的耦合关系;构造成岩作用与储层断层带、裂缝带的时空关系。储层构造动力成岩作用在多学科交叉、多方法融合和多领域应用的基础上逐步形成了新的地质理论体系和技术方法系列,可为认识超深层碳酸盐岩储层、低孔裂缝型砂岩储层、规模优质砂岩储层、非常规储层的形成机理提供地质理论基础,还可为复杂储层质量评价预测、天然裂缝及其有效性评价提供有效途径和技术方法。

华北陆块南缘华山和合峪花岗岩岩体锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成与成岩动力学背景

华山和合峪花岗岩体分别位于华北陆块南缘的西北部和东南部,华山岩体顶部混染相二长花岗岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为133.8±1.1 Ma,合峪复式杂岩体第三次侵入的似斑状黑云母二长花岗岩的LA-ICP-Ms锆石U-Pb年龄为134.5±1.5Ma,二者年龄相近。华山岩体与合峪岩体的地球化学特征相似,其SiO_2>69.0%,Al_2O_3>13.0%,K_2O+Na_2O>7.0%,Na_2O>3.2%,ACNK<1.1,具有高钾钙碱性花岗岩类的特征。两岩体的轻重稀土元素分馏显著,Sr含量较高(Sr多数>400×10^(-6),Y、Yb含量低(Y<18×10^(-6),Yb<2×10^(-6)),Eu负异常较弱(δEu>0.67),HILE富集,HFSE亏损,表明岩浆房存在斜长石+角闪石+石榴石+金红石的分离结晶,或者这些矿物在源区部分熔融时作为残留相。华山岩体岩浆锆石ε_(Hf)(t)集中在-18～-20之间,Hf二阶段模式年龄t_(DM2)集中于2.1～1.8Ga;合峪岩体岩浆锆石ε_(Hf)(t)集中在-16～-17之间,Hf二阶段模式年龄t_(DM2)集中于2.0～1.7Ga。以上表明,两岩体均为增厚下地壳(2.1～1.7Ga左右)部分熔融形成的陆壳改造型花岗岩类。综合区域地质演化,我们认为,侏罗纪及其以前的碰撞挤压或逆冲推覆使地壳增厚,侏罗纪一白垩纪之交的挤压向伸展转换过程的减压增温条件导致加厚下地壳(2.1～1.7Ga左右)部分熔融,岩浆上升侵位造成了华山岩体及合峪岩体等碰撞改造型花岗岩类的发育。

南秦岭地块紫阳地区早古生代岩石圈伸展规律、动力学机制及基性岩墙成因

南秦岭地块紫阳地区广泛出露早古生代基性岩墙群,其研究具有重要的地球动力学意义。虽然如此,已有相关研究目前主要集中于志留纪基性岩墙群方面,而对早古生代(如,寒武纪、奥陶纪)基性岩墙群的研究仍相对薄弱。从而制约了对南秦岭早古生代岩石圈伸展过程相关问题(如,时空分布规律、地幔性质、动力学机制和相关成矿作用)的总体把握。鉴于尚存的科学问题,本研究选取康家坪、梨树梁、大竹坪、清明寨、苟家山、庙梁上、曾家山和毛坝村的基性岩墙群为研究对象,开展了矿物学、岩石学、锆石U-Pb年代学、地球化学和Sr-Nd-Hf同位素方面的研究,对其精细时代格局、成因及成岩动力学背景进行了系统探讨。研究结果显示,紫阳早古生代基性岩墙以辉绿岩和辉绿玢岩为主,形成时代为奥陶纪(478.8-486Ma),属碱性系列岩石(K_(2)O+Na_(2)O变化范围为4.10%-5.14%)。另外,基性岩墙群具有富集LREE、Rb、Ba、Sr、Nb、Ta、Zr、Hf和Eu(Eu/Eu*=1.13-1.35),亏损HREE、U、Pb和Ti的典型地球化学特征。(87Sr/86Sr)i=0.7044-0.7050、εNd(t)=3.1-3.6、εHf(t)=4.4-12.1,176Hf/177Hf=0.282634-0.282846,暗示基性岩墙为地幔柱作用过程亏损岩石圈或软流圈地幔部分熔融作用的产物。另外,在辉绿岩成岩过程经历了橄榄石和单斜辉石的分离结晶,但地壳混染的影响不明显。

成岩动力学分析与深部储层孔隙预测

国内外深部优质储层的不断发现大大拓宽了油气勘探的新领域，但孔隙流体自然排放的压实理论和有机无机反应的次生孔隙窗机理对深部高孔渗储层并不能作出圆满解释。深部储层孔隙保存状况除与储层物质组成及其内部结构有关外，与各成岩动力学过程间的耦合关系更为密切。压实作用、胶结作用、粘土矿物转化、有机质热演化、溶蚀作用、异常流体压力的积累与释放等动力学过程在时间和空间上的不同组合决定了深部储层孔隙的发育程度及其保存状况。

初论构造成矿动力学及其隐伏矿定位预测研究内容和方法

在总结构造与成矿关系的基础上,提出构造成矿动力学的含义及其研究对象,认为构造成矿动力学应用于隐伏矿预测研究是在成矿地质背景的基础上,从矿田构造地球化学、矿田构造、成矿构造应力场、构造流体动力学和金属矿床流体地球化学等方面着手,结合实验模拟,借助电子计算机应用技术,进行综合信息提取(成矿环境→成矿作用过程→构造条件→构造地球化学条件→构造动力条件→流体动力学条件)→模型建立(矿床成矿模式→构造控矿模式→构造地球化学场→构造应力场、能量场→流体运移势场→构造成矿动力学模型)→模型检验和优化→矿床(体)定位预测的研究,从而构成了构造成矿动力学研究内容的基本框架。实践表明它对隐伏矿定位预测和评价具有重要的指导意义。

论华夏成矿省——贺陈毓川院士九十华诞

笔者等对《中国矿产地质志·华南洋—滨太平洋构造演化与成矿》一书(2020)厘定的战略矿产资源居于重要地位的华夏成矿省作些简要论述:①该成矿省处于古华南洋成矿域与滨太平洋成矿域强烈复合地带,历经早前寒武世克拉通—华南洋—华南裂谷系—陆表海—大陆的发展演化,又受到多期造山特别是空前强烈的燕山期陆内活化造山,并且是一个世界级钨地球化学块体,构成了优越的成矿基因;②主要成矿特征:包括华南洋及其陆缘弧盆残体成矿,南华间冰期与冰后期大规模沉积成矿,多期大规模S型岩浆以钨为首的有色、铀、贵金属、非金属成矿,I型岩浆以铜为首的铁、有色、贵金属成矿以及钦杭成矿带超大矿床集群与“深地”找矿之眼等;③燕山运动岩浆与成矿“核幔式”时空演化规律以及多体系复合构造格局与陆洋左行扭动与洋壳俯冲为主导并有板内挤压、地壳蠕散相复合的动力学机制。

中国南方碳硅泥岩型铀矿床成矿地球动力学背景及找矿模式

中国南方碳硅泥岩型铀矿床成矿地球动力学背景及找矿模式方适宜（长沙核工业２３０研究所．长沙４１００１１）关键词热水沉积成矿，动力成岩成矿，找矿模式，铀矿床中国南方晚震旦一古生代碳硅泥岩系以超常的元素共生组合，特殊的产出背景，巨大的Ｕ－Ａｕ－Ａｇ－Ｃｕ－...

歧南断阶带深层沙二段砂岩成岩演化特征与孔隙保存

歧南断阶带的成岩－孔隙演化模式表明，研究区内特定的成岩－孔隙演化史有利于深层沙河街组二段砂岩孔隙的保存。这一演化史的典型特征包括：储层深埋时间短；烃类流体侵入砂岩孔隙较早；快速埋藏期间的超压流体活动；碳酸盐胶结不普遍；石英的压溶作用受到抑制。各成岩动力学过程与孔隙演化之间的时空组合是导致研究区深部发育砂岩储层的直接原因。深层砂岩孔隙的发育程度及保存状况与各成岩动力学过程间的匹配关系极为密切。

构造地球化学的回顾与展望

较早的构造地球化学研究思想是"经受着变形的岩石可以发生化学变化"(Sorby,1863)。经过长期、广泛和深入研究,相继提出了应力矿物、构造变质、构造动力成岩成矿、改造成矿、构造相和构造地球化学等概念和认识,揭示了构造作用在控制岩石形成和变形过程中还影响其中地球化学元素的分布、分异和成矿等,推动了大地构造、区域地质、岩石学、矿床学、显微构造、地球化学和实验地质学等学科的发展。构造地球化学的动力学机理尚存在理论难题。构造可以影响岩石的变形,但是构造差应力不能直接影响流体,一般也不能单一地制约化学平衡过程。近年,研究者提出分解构造应力场的思路,区别岩石的形状变形和体积变形,把引起体积改变的各向等压正应力部分称为构造附加静压力,或构造附加压力。构造附加压力可以影响化学反应过程,其研究深入于构造物理化学这一新领域,能够推动构造地球化学的理论发展。基于构造地球化学的进展和文献分析认为,构造结合岩相、改造结合建造的研究是构造地球化学发展的前提,构造定量化和流变学研究是发展构造地球化学的基础,理论和实验研究是构造地球化学深化和发展的必由之路,超微观纳米结构等研究是构造地球化学的新层次,构造物理化学分析是构造地球化学的发展趋势。

胶东东部文登金矿床成矿地质特征

文登金矿是受脆性剪切带控制的构造角砾岩-碎裂岩型金矿床,是脆性剪切作用形成的,为典型的动力成岩成矿。矿石类型主要有含金碎裂岩,含金构造角砾岩,网状含金构造角砾岩,碎裂化、矿化粗中粒二长花岗岩4种。成矿作用分为2期5个阶段,第一期碎裂构造作用——热液期(内生期)是主成矿期,分4个成矿阶段。成矿物质来源于原岩,主要是昆嵛山超单元中晚期粗粒花岗岩。成矿时代可能为燕山晚期〔成矿期绢云母K-Ar年龄为(101.97±2.49)Ma〕。

陕西铜厂矿田控矿断裂带显微构造特征

本文在研究铜厂矿田地质特征和宏观断裂构造带特征的基础上 ,对矿田内不同类型断裂构造岩进行了分类和显微结构面力学性质的鉴定 ,研究了岩石和矿物的形变与相变 ,探讨了微观领域内的动力成岩成矿作用 ,并分别估算和厘定了古应力的大小和方向 ,为再现矿田构造应力场奠定了基础。

陕西铜厂地区断裂构造地球化学及定位成矿预测

铜厂矿田是勉略阳“金三角”地区中重要的铜金多金属矿田。本文在深入研究铜厂矿田中铜厂地区断裂构造地球化学的基础上 ,认为构造地球化学异常集中区是进行铜金多金属矿预测的有利靶位 ,提出了新铜厂、黄泥梁、张家山、老铜厂等重点找矿靶区 。

论韧性剪切带研究及其地质意义

系统研究韧性剪切带变形岩在天然强剪切应力作用条件下常量元素迁移机制及活化转移的应力排序、微量元素迁移的动力控制、稀土元素配分变化和变形矿物晶体化学变异的应力制约等构成了当代韧性剪切带研究的前沿课题,也是当前糜棱岩岩石地球化学研究难点和精华所在。其研究成果将对动力成岩(成矿)机理的认识有重要的突破,具有重要的理论意义和潜在应用价值。对韧性剪切带及其变形岩石的研究现状和研究意义进行系统的综述,提出了未来韧性剪切带及其糜棱岩的研究方向和目标:①系统研究糜棱岩中主要造岩矿物组合及其变形特征,计算剪切变形岩石的应力—应变参数,搞清韧性剪切带所处的应力应变环境;②系统研究韧性剪切带岩石在天然分强剪切应力作用条件下常量元素迁移机制及活化转移的应力排序问题;③系统研究剪切变形作用过程中岩石化学组成的微量和稀土元素变化,讨论强变形条件下岩石中微量元素活化和迁移规律,深入探讨微量元素迁移的动力控制,包括稀土元素配分变化的应力制约以及应变矿物晶格化学变化行为及其对其寄主的变形岩石元素(组分)在应变过程中迁移变化的制约和影响;④从理论上探讨天然强剪切应变条件下岩石中组分活化、转移与应力(应变)的因果联系,为深入探讨韧性剪切带动力成岩(成矿)作用提供理论的科学依据,为探讨中、下地壳中韧性剪切带的形成和演化提供科学依据(如韧性剪切带金的富集),同时为韧性剪切变形作用条件下成岩、成矿地球化学作用提供理论和实验依据;⑤现代分析技术如激光同位素原位分析以及激光ICPMASS分析技术对研究变形域内的岩石(矿物)的元素和同位素的活化迁移规律,对深刻揭示糜棱岩化过程中的元素活化迁移机制提供更高质量的地球化学证据具有重要的作用。

陕川丁家林—太阳坪金矿带成矿机理

丁家林—太阳坪金矿带与丁家林—太阳坪脆 韧性剪切带同位分布、同能源作用、同步生成,是脆 韧性剪切变形形成的石英脉型金矿,总体走向NE,主要由丁家林和太阳坪2个金矿床组成,分石英单脉、单脉密集带、复脉带3个亚型。丁家林以含Au石英复脉为主,太阳坪以含Au石英单脉为主;成矿物质来源于富含Si质的志留系黄坪组,成矿流体主要是构造水;内生成矿作用分脆 韧性剪切变形—构造分异热液期和韧 脆性剪切变形—构造分异热液期,与2期脆 韧性剪切变形相对应,第2期为主成矿期。其成矿机理是脆 韧性剪切变形动力成岩成矿。

胶东东部文登金矿床地质特征

文登金矿是受脆性剪切带控制的构造角砾岩 碎裂岩型金矿床 ,是脆性剪切作用形成的 ,为典型的动力成岩成矿。矿石类型主要是含金碎裂岩 ,含金构造角砾岩 ,网状含金构造角砾岩 ,碎裂化、矿化粗中粒二长花岗岩 4种。成矿作用分为 2期 5个阶段 ,第一期碎裂构造作用———热液期 (内生期 )是主成矿期 ,分 4个成矿阶段。成矿物质来源于原岩 ,主要是昆嵛山超单元中晚期粗粒花岗岩。成矿时代可能为燕山晚期 [成矿期绢云母K Ar年龄为 (10 1 97± 2 4 9)Ma]