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1.
成矿作用是构造变形-热量传递-流体流动-质量转移等四种性质完全不同过程的耦合。数值模拟是通过建立多过程耦合模型来刻画其物理和化学规律。由于这些耦合模型过于复杂而难以得到其解析解，因而数值模拟被用来讨论这些复杂动力学过程。针对成矿预测领域主要的耦合模型：形变-流动模型、形变-热-流动模型、热-流动，质模型、变形-热-流动-质模型，通过这些耦合模型应用实例分析得出，印证了高差和温度变化是流体对流、矿物沉淀发生的重要机制；详释了构造控制流体输运的方式及过程，高渗透率断裂是流体汇聚的有利场所，从而渗透率等控制成矿的关键参数成为成矿预测的主要指标。 相似文献
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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 总被引：12，自引：0，他引：12
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。 相似文献
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构造成矿非线性动力学:1.递增应力流变学模型 总被引：1，自引：1，他引：1
本文提出了构造成矿作用动力学研究的递增应力流变学方法。利用该方法将构造变形、应力、流体流动、地球化学反应及成岩成矿作用等多过程耦合起来，可以从多种地质过程的耦合与反馈作用对构造成矿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，以下描述构造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（金瞩矿物和脉石矿物）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。 相似文献
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构造-流体-成矿体系的耦合动力学:以湘西金矿为例 总被引：4，自引：0，他引：4
热液矿床特别是脉状金矿床受构造的控制明显。主要产于断层、剪切带中或其附近。构造变形在增高岩石渗透率、驱动流体流动汇聚和控制金的成矿过程中起了重要作用。同时,流体可以促进岩石构造变形,流体流动与矿物沉淀可堵塞流动通道而影响成矿的寿命。因此,近年来人们开始将构造变形、流体流动和成矿作用作为一个统一的体系,研究它们之间的相互作用和耦合关系。 相似文献
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热液矿床成矿作用动力学过程涉及多时空高度耦合的物理和化学过程。数值模拟是研究这一复杂动力学过程的重要而有效的工具之一,也可在找矿预测等方面发挥重要作用。以南岭地区石英脉钨矿床为例,利用计算机求解控制构造-流体的物理和化学方程,定量揭示成矿热液聚焦流动与"五层楼"成矿的对应关系,正演高压成矿流体致使围岩发生水力破裂及其成矿效应。模拟结果与石英脉型钨矿床的构造地球化学特征相符。 相似文献
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构造成矿非线性动力学:2.湘西金矿研究实例 总被引：1，自引：0，他引：1
应用递增应力流变学方法对湘西沃溪金矿成矿过程中构造变形、应力、流体流动、地球化学反应及成岩成矿作用等多过程间的耦合作用和非线性特征进行了模拟和分析。构造压溶作用对矿源层中成矿物质的溶解与迁移起了重要作用。断裂作用可以产生比原岩渗透率高近4个数量级的断裂渗透率,从而促进流体的流动、组分扩散和在断裂中的汇聚成矿。不同岩性对断裂作用和断裂渗透率的演化有重要影响,并且构造、流体、岩石之间存在强烈的非线性耦合作用,马底驿组中段是最有利的构造成矿层位。 相似文献
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基于成矿系统动力学研究进展的综合分析, 认为构造体制转换与流体多层循环成矿动力学研究是地球科学跨世纪的重要前沿领域之一, 进而提出这一领域的研究主题和关键问题、研究思路及方法, 阐释其重要意义, 指出构造体制转换与流体多层循环成矿动力学研究以构造演化、流体活动及区域地球化学和地球物理不均一性为基础, 通过变形-流动高温高压实验及计算机数值模拟再现成矿作用过程和机理, 解析构造体制转换与流体多层循环成矿动力学特征, 揭示成矿界面时-空演化规律, 建立成矿系统物质和能量交换-反馈耦合成矿的定量模型.这是深化矿床成因认识的重要基础和实现科学找矿的有效途径, 对地球系统科学和大陆动力学的研究也具有重要意义. 相似文献
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斑岩矿床的成矿机制是一种典型的力-热-流多物理场耦合的岩浆-热液过程,因而从成矿动力学数值计算模拟的角度研究斑岩矿床成矿作用过程,对揭示斑岩岩浆-热液系统动力学演化机制及其成矿响应情况具有十分重要的意义。德兴铜矿(包括朱砂红、铜厂和富家坞)作为目前中国华南已发现的最大斑岩型铜矿床,是研究(大型/超大型)斑岩矿床成矿作用过程的一个典型的重要窗口。前人已在矿床地质、地球化学、年代学、同位素以及成矿流体等诸多方面开展了大量的研究工作,但从成矿动力学数值模拟的角度对德兴铜矿成矿作用过程进行的研究目前相对较少。为此,本文以德兴斑岩铜矿床为主要研究对象,首先通过总结分析其成矿过程的地质概念模型,进而将侵入体形态(包括长轴及短轴长度)和倾伏角、控矿断裂倾角与宽度作为几何模型中的变量,构建由这些变量组合控制的几何实体模型。在此基础上,进一步分析斑岩矿床成矿过程数值模拟中应力场、流体场以及热力场三者的耦合关系及其数学-物理方程,构建德兴斑岩铜矿床的成矿动力学模型,建立相应的有限元数值模拟模型。最终,设置不同的岩石物理参数、边界条件与初始条件,进行力-热-流三场耦合的数值模拟实验,并根据不同侵入体产状及断裂构造条件下的模拟结果探究德兴铜矿床断裂和侵入体产状对成矿的控制作用。主要结论如下:(1)较小的断裂构造宽度更易造成岩矿石局部破裂,便于流体弥散而形成浸染状或微-细脉状的斑岩矿化;(2)较大体积的岩体以及较小的岩体倾伏角度对斑岩铜矿床的形成相对有利;(3)朱砂红矿床较铜厂和富家坞矿床岩体体积小,而倾伏角相对较大,导致岩体冷却速度快,表面及附近扩容空间小,因而成矿深度大,而金属储量小。揭示了德兴铜矿床斑岩侵入体与断裂构造产状的控矿机制,增进了对德兴铜矿矿床成因和控矿要素的认识。 相似文献
9.
20世纪90年代以来,数值模拟技术在地学领域得到了广泛应用,该技术是进行成矿过程模拟研究的重要方法。在数值模拟研究中,FLAC3D软件具有解决非线性、大变形问题的显著优势。介绍了数值模拟技术的研究进程,详细论述了基于FLAC3D的成矿过程模拟技术的研究现状。目前,国内对成矿过程模拟的研究相对较少,要实现构造变形、孔隙流体流动、热量传递和化学反应4个过程的完全耦合仍是一项艰巨的工作。 相似文献
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计算流体地球化学研究的进展 总被引：3，自引：0，他引：3
成矿作用的化学机理可以通过实验和计算机模拟进行研究。随着计算机运算能力的不断增强 ,在地球化学中正在形成一门新兴学科———计算地球化学。其中热质输运模拟、化学质量迁移数值模拟和流体输运化学反应耦合动力学研究取得了显著进展。建立在Darcy定律和守恒方程基础上的多孔介质热质输运模拟通过流函数图、等温线图及速率矢量图等 ,从古水文学和流体地球化学方面高度动态研究成矿作用。根据化学和热力学原理进行的化学质量迁移数值模拟则通过矿物和流体中化学物种的热力学数据 ,预测多组分体系中发生的流体岩石相互作用 ,定量揭示经历了复杂化学反应进程的成矿作用的化学行为。将上述两方面结合的流体输运化学反应耦合动力学 ,可以从时间和空间上模拟真实成矿流体系统复杂的动力学行为 ,是计算流体地球化学的发展方向。 相似文献
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辽东地区古元古代裂谷里尔峪组和大石桥组中分别分布有富镁质的碳酸盐岩建造, 其中产有硼矿、菱镁矿、滑石、岫岩玉等大型-特大型矿床.这些镁质非金属矿床的形成先与古元古代的蒸发岩系有关, 然后经历了吕梁期区域变质和热液交代变质改造, 以及印支、燕山期构造-岩浆作用改造等成矿系统作用过程.其中, 镁质碳酸盐岩建造、成矿构造、成矿流体对镁质非金属矿床的形成起着重要的控制作用.这些矿床也是古元古代矿源场、流体场、热场(能量场)、应力场等在一定的时空条件下耦合和后期构造-岩浆作用叠加改造的综合产物. 相似文献
12.
剪切带构造成矿动力机制与模式 总被引：15，自引：4，他引：11
动力学是确定系统演化和最终结果的关键,系统动力学是了解复杂系统的一种构模方法,主要用于处理关于系统行为随时间变化的问题。剪切带构造成矿系统动力学主要指剪切带构造动力对成矿系统过程的启动、运行机制,以及成矿物质的运动学、几何学特征的控制以及由此产生的成矿过程、聚矿能力和成矿产物之差异。文章着重从剪切带构造成矿动力机制和模式等方面进行阐释,强调构造和流体对成矿的重要性,阐述了“断裂阀地震泵吸周期性破裂愈合”的构造流体耦合成矿动力机制,提出了动力系统分析模式并综合了数值分析模式,明确指出成矿系统动力学计算机模拟是动力系统分析和数值分析有机结合的产物,是定性综合与定量分析的统一,是成矿系统动力学研究的发展方向。 相似文献
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成矿作用的化学机理可以通过实验和计算机模拟进行研究,随着计算运算能力的不断增强,在地球化学中正在形成一门新兴学科－计算地球化学。其中热质输运模拟、化学质量迁移数值模拟和流体输运－化学反应耦合动力学研究取为著进展,建立在Ｄａｒｃｙ定律和守恒方程基础上的多孔介质热质输运模拟通过流函数图、等温线图及速率矢量图等,从古水文学和流体地球化不方面高度动态研究成矿作用,根据化学和热力学原理进行的化学质量迁移数值模拟则通过矿物和流体中化学物种的热力学数据,预测多组分体系中发生的流体－岩石相互作用,定量揭示经历了复杂化学反应进程的成矿作用的化学行为。将上述两方面结合的流体输运－化学反应耦合动力学,可以从时间和空间上模拟真实成矿流体系统复杂的动力学行为,是计算流体地球化学的发展方向。 相似文献
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青海省乌兰县托莫尔日特金矿区构造应力场与流体运移势的计算机数值模拟 总被引：1，自引：2，他引：1
运用有限元数值模型，对托莫尔日特地区成矿初期及主成矿期构造应力场及流体运移势进行了二维计算机模拟。模拟结果显示NW－NWW向断裂构造带对本区构造力场的控制是十分明显的。在该断裂带穿过的乌达热乎，赛坝沟成矿带及其北部，石棉沟西部地区，是强烈的应力梯度带，高剪应力带，高应变能密度带及低流体运移势分布区，反映了这些地区构造环境优越，且是流体运移的有利渗流区。由于赛坝沟，乌达热乎是本区最好的成矿区域，而乌达热乎北部地区，赛坝沟北部地区，石棉沟西部地区与此区有相同或相似应力场及流体运移势特征，预测这些地区找矿前景较好，但考虑到成矿热液来源等其它控矿因素，这些地区的成矿规模可能比赛坝沟，乌达热乎成矿区小，品位也不如此区高，这与这些地区有矿化显示，但还没有发现具有规模矿床的地质事实是完全吻合的。 相似文献
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陆-陆斜向碰撞过程中形成的拉分盆地及构造变形史、变形样式及动力学、流体大规模运移与构造岩相学记录等是值得重视的大陆动力学问题,也有助于对西秦岭卡林型-类卡林型金矿和多金属矿成矿规律的深入研究.西秦岭陕西凤县—太白县晚古生代拉分盆地是热水沉积-改造型多金属矿床和金矿集中区.本文采用构造-岩相学研究方法,对该拉分盆地的构造-热流体变形历史、变形样式及动力学、盆地流体驱动力等进行了研究,认为该拉分盆地构造变形史复杂,构造变形序列为:(1)石炭纪—中三叠世构造反转与热流体叠加改造期(DS1).(2)印支期陆-陆全面斜向碰撞挤压体制下拉分盆地发生挤压收缩变形、断裂-褶皱作用、岩浆侵位形成热叠加改造和脆韧性剪切变形(DS2).(3)燕山期陆内造山期构造断陷、岩浆侵位形成热叠加改造与脆性变形(DS3).石炭纪—中三叠世反转构造样式为泥盆系发生分层剪切流变构造、热流体角砾岩化叠加构造岩相和南部温江寺—留凤关拉分断陷盆地.印支期—燕山期,该盆地内部构造变形样式有复式褶皱与压扭性断裂构造、脆韧性剪切带、逆冲推覆构造、反冲构造与冲起构造.在该盆地南北缘形成了对冲式逆冲推覆构造.盆地流体运移受构造变形驱动,在该盆地东部,印支期西坝复式中-酸性岩浆侵入提供了区域性热流体叠加改造的稳定热源场.研究认为“M-W”型复式背斜和断裂带控制了多金属矿床后期改造富集和矿体定位.反冲构造与冲起构造控制了金矿和多金属成矿分带.“W-M”型复式向斜和脆韧性断裂带控制了卡林型-类卡林型金矿的形成,其中,倒转向斜和脆韧性剪切带对于八卦庙类卡林型金矿多期多阶段富集成矿具有显著控制作用,温江寺卡林型金矿受复式向斜和脆性断裂带控制. 相似文献
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以冬瓜山层控夕卡岩型铜矿床的基本地质特征为基础建立了成矿作用的地质模型,运用成矿作用动力学理论将其转化成动力学模型,然后对动力学模型求解得到刻划矿质在断裂—多孔介质体系中输运-化学反应演化规律的解析解。研究揭示冬瓜山矿床的成矿微观机制为:成矿流体受外力的驱动在断裂-多孔隙复杂介质的输运过程中,由平流、动力弥散、扩散作用与交代反应、溶解-沉淀反应相互耦合作用而成矿。介质的有效孔隙度和渗透率等动力学参数是矿体的空间分布及规模大小的主要控制因素。模拟结果合理地解释了矿体的空间展布、矿石品位及矿石结构构造的空间变化特征等矿床的基本地质特征。本研究显示,一旦成矿过程的基本动力学参数能确定,可预测成矿的位置、矿体长度、厚度及贫富变化的规律,显示动力学研究具有潜在的重要应用价值。本文为研究复杂介质中矿床形成的微观机制提供了一种新的思路。 相似文献
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成矿流体系统的形成与演化 总被引：17，自引：2，他引：17
成矿流体可以划分为地表流体与内部流体,后者又可进一步细分为原生流体和再生流体两类.原生流体、再生流体与地表流体三者起因不一,成矿作用各异,输运方式、活动范围、化学性质也有差异.重大地质事件(板块俯冲或地幔柱上涌等)引发的盆-山转换、地壳变形、岩浆侵入等系列事件,促使了原生流体与再生流体的产生,为大规模成矿流体系统提供了能量支持与活动空间.在大型成矿流体系统中,原生流体、再生流体与地表流体相互间不同程度地混合,共同参与成矿作用,形成了超大型矿床或成矿区带.流体系统演化过程中的构造-流体耦合作用、成矿流体超临界、不混溶、流体混合等独特的物理化学作用是成矿元素聚集与沉淀的重要基础.由于成矿流体系统的形成与演化是一个物理-化学作用耦合的复杂过程,所以其研究亦是复杂性科学与地球科学多学科交叉、定性概括和定量模拟及物理模拟多手段并用的综合探索. 相似文献
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金龙山-丘岭金矿区含金矿源层为上泥盆统南羊山组和下石炭统袁家沟组.组成含金矿源层岩石为高频互层的细碎屑岩-碳酸盐岩,其中细砂岩、粉砂岩、碳酸盐岩含成矿流体物性较好,页岩、板岩含成矿流体物性较差,构成屏蔽层.金鸡岭Ⅰ级复式向斜控制着金、砷、锑等异常范围;松枣Ⅱ级复式背斜控制着金的矿化带;金龙山-丘岭金矿Ⅲ级背斜控制着金的矿(化)体;镇安-板岩镇断裂的次级断裂是金矿化体的容矿有利位置.在成矿过程中,构造变形与成矿流体的形成、运移及储集密切相关.其规律是:①原生构造导致成矿流体的初次聚集.②第一期构造变形导致成矿流体的聚集.③第二期构造变形导致成矿流体运移及金矿床形成.此期变形是金的主要成矿期.④第三期构造变形使成矿流体进一步聚集和金矿体的富集. ⑤第四期构造变形是石英方解石脉的形成时期.总结出矿床形成模式.据此提出了在4种不同的构造部位找金的方向. 相似文献
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在稠油油藏开发中,由于原油黏度高一般采用注蒸汽开采。基于连续介质力学理论,考虑了热对流的影响,建立了蒸汽注入条件下对地层压力、变形和有效应力定量评价的改进的热-流体-力学耦合数学模型;应用全隐式顺序Galerkin有限元数值解方案对注蒸汽井热-流体-力学耦合过程进行了数值模拟。计算结果表明,由于地层流体高温膨胀引起的高压力,会导致位移、变形,甚至地层结构破裂;温度对地层破裂形态的影响显著。研究表明,这个改进模型比传统模型更加准确、实用,可以用于蒸汽注入速率优化和油藏、地质、热-流动力反应、地应力水平等综合作用效应研究。 相似文献
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新疆阿尔泰地区断裂控矿的多重分形机理 总被引：3，自引：2，他引：1
新疆阿尔泰地区断裂构造非常发育并对热液成矿有重要控制作用。分形分析表明该区断裂和矿床的空间分布均为多重分形分布,断裂的奇异指数为1.597～2.403,多重分维谱值为0.551～1.706;矿床的奇异指数为0.925～2.287,分维谱值为0.138～1.363。断裂的高的奇异指数和分维谱值表明该区断裂构造具有较高的成熟度和连通性,有利于提高岩石渗透性、促进流体流动和热液矿床的形成。断裂构造的多重分形分布导致该区热液成矿作用的多重分形分布。断裂体系演化过程中不同断裂部位变形和渗透性存在明显差异,数值模拟表明断裂与岩性和流体之间存在强烈的耦合作用并导致不同岩性的断裂具有明显不同的断裂渗透率。断裂-脉体系演化是一个自组织过程,元胞自动机模拟表明只有在分形渗透临界以上连通性较好的脊骨断裂部位是最有利于流体流动和成矿作用的。因此只有在部分有利的断裂部位才能形成矿床,并导致了断裂构造的奇异指数和多重分维谱值明显高于矿床。 相似文献