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。

基于BP人工神经网络的成矿预测模型

在传统的成矿预测研究中,一般只能定性地研究矿床的形成与定位受哪些地质因素的控制,但这些因素对成矿的贡献程度则很难给出一个定量的值,而BP人工神经网络的高度非线性映射功能则能很好的拟合成矿作用过程这样的高度非线性耦合关系,因此,基于BP人工神经网络的成矿预测模型相对于传统模型具有更高的预测精度。

江西省冷水坑银铅锌矿田地质特征及成矿预测

江西省冷水坑银铅锌矿田是武夷山多金属成矿带上重要的矿集区之一。为进一步查明矿田地质特征,结合区域成矿背景,以冷水坑矿区地质勘查成果为依据,通过深入分析典型矿体地质特征、矿石组构、围岩蚀变特征,划分了成矿期次,并对同位素地球化学特征进行了总结,提出了层-体耦合的成矿模式。在此基础上,综合矿田及其外围最新物化探资料,划分出了3处找矿预测区,即鲍家矿区深部预测区、麻地—碧山(燕山)和碧溪—洋泗坂预测区。研究表明:鲍家矿区深部特别是在斑岩型矿体下部具有寻找层控型矿体的较大潜力;麻地—碧山(燕山)预测区为预测隐伏于变质岩及火山岩的深层矿化体的重要靶区;碧溪—洋泗坂预测区为寻找深部隐伏斑岩型银多金属矿床和层控型铅锌银矿床的有利地段。上述分析对于进一步在冷水坑铅锌矿田及其外区开展铅锌矿找矿预测工作有一定的参考价值。

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。

九瑞铜多金属矿集区“层-体耦合”多位一体成矿模式与深部找矿

九瑞铜多金属矿集区内生金属矿床属于与燕山期同熔型中酸性斑岩体有关的广义矽卡岩成矿系列。通过对同熔型中酸性斑岩体为成矿必要条件、赋矿层系为重要条件、构造为充分条件,以及矿床组合与矿化分带进行整体研究分析,建立了九瑞铜多金属矿集区“层-体耦合”多位一体成矿模式,就深部找矿提出以“脉”找“体”、以“层”找“体”、以“体”找“层”和由“铅锌银”找铜的思路。经进一步探矿,在邓家山铜金矿区、南港铜矿区、武山铜矿区等深部探获了新矿体,取得了良好的找矿效果。

华北盆地石炭纪—二叠纪煤与煤层气耦合成矿-成藏规律

煤的聚积、变质成矿的过程也是煤层气储集和成藏过程,存在密切的耦合关系。华北盆地石炭纪—二叠纪聚煤作用表现为垂向上富煤单元的周期性分布和横向上富煤带由北而南迁移,富煤带分布是富气带形成的基础。煤级分布与煤层含气量、资源丰度具有显著的耦合关系,高煤阶煤分布区往往也是煤层含气量大和高丰度资源分布区。华北煤系变形呈环带状,外环带发育逆冲推覆构造;弱挤压中环带多为推覆-褶皱构造样式;内部稳定区构造变形较弱,多为大型坳陷型和断坳型构造样式。华北东部活动区构造以多次反转的伸展断陷、裂陷控煤构造为特点。坳陷型、断坳型、推覆褶皱型、伸展断陷型煤与煤层气成矿耦合成矿成藏类型,坳陷型、断坳型煤层含气性好,资源丰富;推覆褶皱型煤层含气性中等,变化大;伸展断陷型煤层气大量逸散,含气量低,资源贫乏,多因素的系统和耦合作用,构成了华北煤与煤层气耦合成矿成藏模式。

多尺度综合地球物理方法在扎西康铅锌锑金多金属矿找矿预测中的应用

青藏高原后碰撞阶段发生了大规模地壳尺度的伸展作用,并在特提斯喜马拉雅带内发育了淡色花岗岩、南北及东西向断裂等构造-热事件,形成了一系列的铅锌锑金多金属矿床.扎西康铅锌锑金多金属矿是带内已发现唯一的超大型多金属矿床.应用多尺度的综合地球物理方法开展扎西康矿区的找矿预测,为特提斯喜马拉雅铅锌锑金成矿带内的矿床勘查提供借鉴.首先,通过穿越错那洞穹窿、藏南拆离系(STDS)及扎西康典型矿床的南北向MT剖面(长72 km,基准点距1 km),初步建立了扎西康矿床深部构造-热事件的空间关系,结合区域构造-热事件的时间关系,提出了构造-热耦合成矿作用模型,为扎西康的地球物理勘探提供基础.其次,通过1∶5万区域重力(线距500 m,点距400 m)和MT剖面(点距500 m)浅部信息的联合解译,对扎西康整装勘查区尺度的导矿构造开展研究.最终,通过激电中梯扫面测量(线距100 m,点距40 m)、AMT剖面(点距50 m)及重力剖面(点距20 m)的联合解译,对扎西康的含矿断裂开展研究,定位深部隐伏矿体.