构造应力环境对浅成岩体成矿系统的制约:从安庆月山岩体冷却过程动力学计算模拟结果分析

为探讨构造应力环境对浅成岩体成矿系统的制约,以安庆地区的月山岩体及其所形成的安庆铜矿床为例,在传统地质调查研究的基础上,通过假设不同的力学边界条件进行岩体冷却过程动力学的计算模拟实验研究。计算结果显示,在没有构造应力作用时,在岩体的接触带上不可能形成有利成矿定位的局部汇流扩容空间,挤压和拉伸作用都能够在岩体接触带形成局部汇流扩容空间,但二者的空间分布规律有着极大的差别,只有拉伸构造应力作用下的动力学计算模拟实验能在已发现矿体部位形成汇流扩容空间,表明构造应力环境对成矿定位的汇流空间的制约以及拉伸构造应力作用对月山岩体成矿的重要贡献。在拉伸构造应力和无构造应力作用时,接触带上的流体压力都是随着变形的进程而趋降低的,只有在挤压构造应力作用下,流体压力才会有一个超压的过程,流体超压是形成斑岩型矿床的重要机制。可见挤压环境才是一种有利于斑岩型矿床成矿的构造环境,铜陵-安庆地区缺乏与矽卡岩矿床相对应的斑岩型矿床主要原因之一是成矿时处于一种拉伸的构造应力作用环境。     

上通流对大陆岩石圈地幔-地壳热结构模式的潜在影响

本文以多孔介质中大尺度传热问题为基础,结合热平衡理论分析与数值计算,探讨了上通流对大陆岩石圈地幔-地壳热结构模式的潜在影响.根据大陆岩石圈中孔隙波传热概念模型的初步理论分析结果,指出了采用理论分析和数值模拟相结合的方法在研究大陆岩石圈地幔-地壳热结构模式时的重要性.理论分析方法可用来确定岩石圈尺度范围内大陆岩石圈的厚度和大陆地壳相关的边界条件,从而为地壳范围内数值模型的建立提供一些重要信息.数值模拟方法可以用来模拟地壳尺度范围内地壳的详细结构和复杂几何形状.如果地壳内的热分布是所考虑的主要因素,采用具有地壳尺度的合理数值模型可以有效减少计算机工作量.利用理论分析方法求出的岩石圈尺度范围内大陆岩石圈厚度与地幔传导热流之间关系的理论解,不仅可以用来验证模拟大陆岩石圈内传热问题所采用的数值方法, 而且可以用来初步研究大陆岩石圈内热分布的基本规律,为研究岩石圈地幔热事件中大陆岩石圈热减薄过程提供相应的边界条件.本文从理论分析的观点初步探讨了中国大陆不同构造背景下大陆岩石圈的热结构模式,其结果与从地球物理和地质资料中获得的大陆岩石圈热结构模式十分吻合.研究结果表明由大陆岩石圈中孔隙波传播所导致的上通流是影响大陆岩石圈地幔-地壳热结构模式及大陆岩石圈地幔与地壳之间物质和能量交换的可能机制之一.     

用计算地球科学研究方法探讨地质现象的动力学机制——以断层中等距成矿分布为例

主要目的是系统地提出与近年来发展起来的计算地球科学新兴学科相关的研究方法．以强透水性三维断层中矿床等距分布为例,探讨应用计算地球科学研究方法揭示已观察到地质现象的动力学机制．有关结果表明：（1）孔隙介质中流体对流是强透水性三维断层中矿床等距性分布的主要动力学机制．（2）计算地球科学研究方法的主要特征是把传统地学中常用的经验性描述方法变革为以基本科学原理为基础的定量化科学研究方法,为深入探讨地质现象的动力学机制提供了一种现代化科学研究工具．     

华北克拉通构造活化的动力学机制与模型

在分析现有华北克拉通构造活化动力学机制研究成果和资料的基础上,简要讨论了两类可导致华北克拉通减薄的动力学机制:"热侵蚀"减薄机制和"拆沉"减薄机制。指出了与这两类动力学机制所相应的科学理论,即Rayleigh-Benard非稳定性理论和Rayleigh-Taylor非稳定性理论。考虑到这两类科学理论的局限性,建议采用孔隙波在大陆岩石圈内传质传热模型描述华北克拉通构造活化动力学机制的量变过程(即能量积累过程),同时进一步完善和修正现有的Rayleigh-Benard非稳定性理论和Rayleigh-Taylor非稳定性理论,为实现在空间和时间上定量化重现华北克拉通构造活化动力学过程的数值仿真创造必要的条件。     

映射动力无穷元及其特性研究

本文提出了一种映射动力无穷元,这种单元不仅可以表征在均匀介质中传播的不同波数的波,而且可以模拟地基中不同介质内的波的传播特性。文中通过定义无穷元在局部坐标系中的波数(名义波数)β和在整体坐标系中的波数(介质中的实际波数)β_G,使得:1.整体坐标系中不同波数的无穷元均可用在局部坐标系中具有同一名义波数β的无穷元来模拟。这一模拟是通过改变无穷元边中点的整体坐标以及引入适当的过渡单元来实现的。2.适当地改变有限元与无穷元连接边界的法线方向与无穷元各节点在整体坐标系中的相对位置,还可以改变波在整体坐标系中的传播方向,从而为模拟不同方向传播的波提供了一种简便的技术。文中最后给出了无穷元在整体坐标系中常用的几种单元形态及其传波特性,并用算例对其精度进行了验证。     

深部岩石力学性质及其在大陆构造变形过程研究中的作用

在阐述了与深部岩石力学性质相关的岩石流变学基本模型的基础上,探讨了深部岩石力学性质对温度、压力和岩石化学组分等因素的依赖关系。根据目前对深部岩石力学性质的认识,讨论了岩石流变学在研究大陆构造变形过程中所起的重要作用。有关研究结果表明:在运用理论分析和数值模拟方法揭示大陆岩石圈中变形的动力学机制时,合理的选用深部岩石的流变学模型是必须考虑的一个重要因素。     

矽卡岩矿床的汇流扩容空间控矿机制及其对深部找矿的意义:以铜陵—安庆地区为例

本文以铜陵-安庆地区凤凰山铜矿和安庆铜矿为例,通过野外地质分析和计算模拟实验探讨了浅成岩体冷却过程中接触带上汇流扩容空间对矽卡岩矿体的控制.在风凰山矿田和安庆矿田,围绕新屋里岩体和月山岩体的接触带上矿体的分布极不均匀,形成大规模矽卡岩矿体的位置既与接触带本身的特征有关,也与构造变形有关.矿体的边界特征以及与矿体密切相关的角砾岩的特征表明水压致裂在赋矿扩容空间的形成过程中可能起重要的作用.矿体的围岩蚀变特征以及流体包裹体地球化学特征显示来自岩体和囤岩的流体的混合以及高压流体的减压沸腾可能是矿石沉淀的主要机制.新屋里岩体和月山岩体的同构造冷却过程力学变形-传热-流体流动耦合动力学计算模拟结果显示:所有矿体都位于汇流扩容空间内,且主矿体位于最大最强的汇流扩容带内,这表明力-热-流耦合作用形成的汇流扩客空间不仅控制了矿体的位置,也控制了矿体的规模.在铜陵-安庆地区开展深部找矿勘查,应该将重点放在大规模高强度的汇流扩容区,特别是还没有发现大规模矿体的汇流扩容区,凤凰山和安庆铜矿深部找矿已取得的成果证明了汇流扩容空间控矿模式对这一地区深部找矿勘查具有重要意义.