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 .

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 。

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。

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。

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。

新疆阿尔泰造山带南缘金矿构造-流体-成矿作用

新疆阿尔泰造山带南缘包括额尔齐斯构造带,为重要金矿床成矿带之一.文章以研究区成矿地质背景及成矿特征为基础,应用金矿成矿过程中构造-流体-成矿作用理论,对阿尔泰造山带南缘金矿成矿规律进行分析和探讨,提出了阿尔泰造山带南缘山-盆转换系统内金的构造-流体-成矿作用体系中构造主导作用、流体直接作用及构造和流体耦合作用与金矿成矿机理和时空分布特征间的关系.

黔东地区金矿构造-流体-成矿作用探讨

黔东地区位于华南成矿区的天柱-黎平成矿亚带,是贵州重要的黄金产出地。以研究区成矿地质背景及成矿地质特征为基础,结合以往研究资料和野外实地调查资料,应用金矿成矿过程中构造-流体-成矿作用的相关理论,对研究区构造与脉体的关系、构造与金成矿作用、流体与金成矿作用进行分析和探讨,提出了构造和流体耦合作用与金成矿作用在时空分布上的关系。

北方造山带东北段中生代构造─流体─成岩成矿体系及其演化

本文讨论了北方造山带东北段满洲里─额尔古纳地区及其毗邻区中生代构造─流体─成岩成矿系统及其演化的三个不同阶段： 1）早中侏罗世张性“似裂谷环境”下所形成的中基性碱性火山岩、同熔性花岗岩及深源流体活动形成的稀土矿床和斑岩性铜钼矿床； 2）晚侏罗世挤压─剪切环境下所形成的酸性火山岩、斑岩类及深源流体活动所形成的铅锌银矿床； 3）早白垩世张性环境下所形成的基性碱性火山岩及深源流体活动所形成的铀矿床、金银矿床及萤石矿床。在此基础上，建立了区域中生代构造─流体─成岩成矿地球化学一体化系统模型。

地质流体及成矿作用研究综述

地质流体是一定地质作用的产物,而矿床的形成过程与特定地质构造背景下地质流体的产生、运移和聚集有着密切联系。不同成矿流体的成矿机制各有差异。岩浆热液因温度降低、压力减小等因素使热液中成矿物质达到过饱和,从而产生矿质沉淀;沉积盆地含矿热卤水流体在热对流、沉积压实等作用下运移、充填、聚集;与海底基性火山活动有关的现代大洋海底热液形成硫化物矿床;地幔流体的碱交代作用形成大型—超大型中高温热液矿床。在具体的成矿过程中,各种构造环境又对流体中的成矿元素的分配、集中起到至关重要的控制作用。

陕西凤太矿集区多金属成矿作用的构造控制

陕西凤县-太白(简称凤太)矿集区铅、锌、金、银、铜多金属资源丰富,已发现二十余个大中小型矿床。在大地构造位置上,凤太矿集区位于南秦岭造山带北缘,紧邻商丹缝合带。以往的工作缺乏对矿集区整体的构造研究,本次工作通过比较系统的构造测量和解析,提出在南秦岭晚三叠世碰撞造山过程中,凤太矿集区南北两条边界断裂带的左行走滑运动导致在区内衍生了NNE向主压应力场,从而形成了NWW向复式褶皱、脆韧性剪切带、断裂和节理(纵向破裂)、B型线理,以及NNE向断裂和节理(横向破裂)、劈理、张裂隙等一系列构造组合,所有构造形迹都是在统一构造应力场下随着构造层次不断抬升,脆韧性和脆性递进变形叠加的产物,共同构成了一个大型压扭性走滑双重构造变形系统。在构造几何学上,凤太矿集区整体上表现为一个隔档式复式褶皱,由一组NWW向紧闭复背斜和一组相对宽缓复向斜组成。区内的多金属成矿作用、岩浆活动、动力变质变形作用的同位素年龄数据集中于230~190Ma。综合地质演化和成矿作用的研究成果,提出在南秦岭碰撞造山过程中引发的动力变质变形作用和岩浆活动提供了成矿元素和成矿流体,在温压梯度以及浮力效应的驱动下向上运移至走滑双重构造变形系统中的有利扩容空间中发生充填型和交代型矿化,即凤太矿集区多金属矿床是区域大规模变形变质-岩浆活动-流体作用的产物,是在构造作用这一主导因素控制下形成的一个多金属后生热液成矿系统。

浅谈地质流体及成矿作用的研究

地质流体是一定地质作用的产物,而矿床的形成过程与特定地质构造背景下地质流体的产生、运移和聚集有着密切联系。不同成矿流体的成矿机制各有差异。岩浆热液因温度降低、压力减小等因素使热液中成矿物质达到过饱和,从而产生矿质沉淀;沉积盆地含矿热卤水流体在热对流、沉积压实等作用下运移、充填、聚集;与海底基性火山活动有关的现代大洋海底热液形成硫化物矿床;地幔流体的碱交代作用形成大型-超大型中高温热液矿床。在具体的成矿过程中,各种构造环境又对流体中的成矿元素的分配、集中起到至关重要的控制作用。

贵州贵定竹林沟锌矿床的新发现及其研究价值

经过近三年的产学研用联合攻关,在热液矿床流体-构造-岩性耦合成矿模式指导下(Zhou et al., 2018a),位于贵州省贵定县东南5 km的竹林沟锌矿床找矿取得重要突破。截至2019年底,新探明(111b+122b+333)锌矿石量428万t,Zn金属量28万t,Zn平均品位6.54%(贵州省地质矿产勘查开发局地球物理地球化学勘查院,2019内部资料),达中型锌矿床规模,远景金属资源量超过50万t,有望达到大型或超大型锌矿床规模。

贵州贵定半边街锌矿床地球化学特征与找矿进展

贵定半边街锌矿床位于湘西—黔东铅锌成矿带西南部黄丝背斜西翼,赋存于泥盆系碳酸盐岩中。该矿床矿物组成简单,主要由闪锌矿和碳酸盐矿物(方解石、白云石)组成,黄铁矿和方铅矿次之。矿物结构以半自形-他形粒状、交代、港湾状等为主,矿石构造多为块状、纹层状和脉状。硫化物(闪锌矿、黄铁矿和方铅矿)单矿物颗粒法和LA-MC-ICPMS原位法获得的δ^(34)S值介于-20.35‰~-4.65‰,具有明显的亏重硫同位素特征,暗示该矿床成矿流体中的硫很可能来自赋矿围岩中的海相硫酸盐矿物,且经历了海相硫酸盐矿物的细菌还原作用(BSR)。方铅矿LA-MC-ICPMS原位Pb同位素组成变化范围较窄,且其^(206)Pb/^(204)Pb比值介于18.362~18.365,^(207)Pb/^(204)Pb比值介于15.714~15.723,^(208)Pb/^(204)Pb比值介于38.275~38.286,壳源特征明显,暗示成矿流体中的金属地壳来源且来源单一或多来源但均一化程度很高。通过与潜在源区及邻区矿床对比,本文认为半边街锌矿床成矿流体中的金属很可能来自赋矿地层及其下伏地层(包括基底),并经历了成矿流体均一化过程,是流体-构造-岩性耦合成矿的产物。在新的流体-构造-岩性耦合成矿模式指导下,半边街锌矿床实现锌金属增储39万吨,并发现锗的显著超常富集,取得了找矿重要新进展。