南陵—宣城矿集区成矿过程数值模拟与三维成矿预测
发布时间：2021-07-13 07:06
覆盖区找矿是当前地质勘探工作中的难点,也是成矿预测研究的热点。在近年来的找矿勘探工作中,南陵-宣城地区新发现了茶亭大型斑岩型铜金矿床、长山、双井中型矽卡岩型铜铅锌矿床等一系列新的矿产地,同时,在麻姑山矽卡岩型铜钼矿床、荞麦山矽卡岩型铜钨矿床等已有矿床深边部也取得了新的找矿突破,显示出极大的区域成矿潜力,已成为长江中下游成矿带新的多金属矿集区。由于该区为覆盖区,地表露头少,区域内地质工作比较薄弱,找矿工作也面临“难辨识、难发现”的问题,亟需新的找矿勘查理论和技术方法支持。近年来,三维成矿预测理论与方法已在国内外覆盖区找矿工作中广泛应用并取得较好的找矿效果;而成矿过程数值模拟是在矿床学、物理、化学、计算机技术等多学科交叉的基础上,利用有限元或有限差分方法,对成矿过程进行模拟仿真的计算分析方法,可实现成矿作用定量化表达并定量分析矿床规模、矿体形态及品位分布等控制因素及其作用过程、矿床定位空间的控制因素及其作用机理、成矿过程持续时间等传统矿床学的难点问题。成矿过程数值模拟与三维成矿预测的有效结合将可能为矿床学的理论研究及覆盖区找矿勘查提供新的技术手段。在系统收集、整理南陵-宣城矿集区地质资料的...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
岩石圈分层-剥离过程数值模拟（Gorczyk&Vogt,2015）；（a）模拟过程；（b）压力温度变化；（c）地形变化
合肥工业大学博士研究生学位论文图1.2大陆俯冲-碰撞-折返的动力学过程耦合数值模拟（李忠海，2014）Fig1.2Couplingsimulationofcontinentalsubduction-collision-exhumation(Li,2014)（2）成矿过程数值模拟研究除区域构造尺度地质过程数值模拟研究外，也有学者针对矿床尺度的研究对象进行成矿过程数值模拟研究。相对于区域构造尺度研究对象来说，矿床尺度的成矿过程数值模拟研究涉及更多细节。目前，地质学者已针对成矿过程中的物理、化学过程进行较为基础的数值模拟研究，建立了初步的成矿过程数值模拟理论，并利用软件工具去检验矿床形成的动力学过程（Hobbsetal.,2000;Oliveretal.,2001;Ordetal.,2002;Schaubsetal.,2002;Zhangetal.,2003;Hobbsetal.,2008;Zhaoetal.,2009,2012,2018;Zhangetal.,2008;Alt-Eppingetal.,2010;Yangetal.,2010;Juetal.,2011;Liuetal.,2012）。针对矿床尺度对象的数值模拟（即成矿过程数值模拟）按矿床类型主要分为两类，即针对沉积成因矿床的研究与针对岩浆热液矿床的研究（张嵩松，2011）。当前，沉积矿床成矿过程数值模拟主要应用对象为MVT型与SEDEX型矿床，而岩浆热液矿床成矿过程数值模拟主要应用对象为斑岩型矿床与矽卡岩型矿床。自上世纪50年代以来，地质学家们针对沉积型矿床的岩石学与地球化学特征进行了大量研究，获取了一定的科研进展，但受限于研究方法，无法准确分析水文地质环境条件与沉积成矿过程之间的内在联系。随着计算机软硬件技术的发展以及数值模拟技术方法的形成，地质学家们对沉积成矿过程进行了全面而深入的研究，定量化分析了其成矿机制与地质特征。White（1971）通过构建古水文地质数值模拟模型，定量分析密歇根州州北WhitePine铜矿的矿化过程，并讨论分析了成矿流体的来源的不确定性?
合肥工业大学博士研究生学位论文图1.3形变-流体流动-热传递-溶质运移-化学反应全耦合过程（Ordetal.,2012）Fig1.3Couplingprocessofdeformation,fluidflow,heattransfer,materialmigrationandchemicalreaction(Ordetal.,2012)Hobbsetal（2000）提出了形变、流体流动、热传导、化学反应耦合模拟的理论基础，进行了热液演化过程中硫化物和硫酸盐混合条件下，成矿化学过程的数值模拟（图1.4）。图1.4成矿化学过程数值模拟（Hobbsetal.,2000）；（a）初始几何、渗透率和温度条件；（b）稳态温度等值线图；（c）流场指示流体流动轨迹；（d）PbS沉淀率Fig1.4Numericalsimulationofchemicalreactionduringore-forming(Hobbsetal.,2000);(a)initialcondition;(b)temperaturedistributionofstablestate;(c)fluidflowvector;(d)precipitationrateofPbSWeisetal（2012）以及Weis（2015）基于BinghamCanyon、Yerington、BatuHijau这四个具有代表性的斑岩铜矿床建立了典型的斑岩矿床模型并基于模型进行了成矿过程数值模拟，文章认为来自深部集中的热对流与稍晚的大气降水降温之间的平衡状态控制了斑岩型矿床的规模、矿体形态及品位空间分布，且这一过程是自6
【参考文献】：
期刊论文
[1]成矿预测:从二维到三维[J]. 袁峰,张明明,李晓晖,葛粲,陆三明,李建设,周宇章,兰学毅. 岩石学报. 2019(12)
[2]安徽宣城荞麦山矿床成矿岩体及其暗色包体成因与成矿意义:锆石U-Pb年代学、地球化学、Sr-Nd-Hf-O同位素制约[J]. 李跃,袁峰,邓宇峰,李晓晖,刘光贤,李贺,陆三明,周宇章. 岩石学报. 2019(12)
[3]安徽南陵—宣城地区岩浆岩锆石U-Pb年龄及元素地球化学特征[J]. 徐晓春,安昱华,许心悦,傅仲阳. 地球科学与环境学报. 2020(01)
[4]安徽宣城地区马山埠岩体成岩年代学及其地质意义[J]. 周宇章,赵丽丽,金敏,陆三明,亓华胜,谢祖军. 安徽地质. 2019(02)
[5]基于多源数据约束的成矿动力学模拟——以宁芜盆地钟姑矿田典型矿床为例[J]. 贾蔡,袁峰,李晓晖,胡训宇,廖宝胜,孙维安,张明明,沈乐. 地质科学. 2018 (04)
[6]安徽宣城茶亭斑岩铜金矿床金的赋存状态及金铜成因联系[J]. 徐晓春,季珂,白茹玉,钱仕龙,杨前国,谢祖军. 岩石矿物学杂志. 2018(04)
[7]大数据与数学地球科学研究进展——大数据与数学地球科学专题代序[J]. 周永章,陈烁,张旗,肖凡,王树功,刘艳鹏,焦守涛. 岩石学报. 2018(02)
[8]矽卡岩矿床岩体形态定量分析及成矿关系——以安徽铜陵凤凰山铜矿床为例（英文）[J]. 毛先成,赵莹,邓浩,张彬,刘占坤,陈进,邹艳红,赖健清. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2018(01)
[9]长江中下游成矿带成矿规律和成矿模式[J]. 周涛发,范裕,王世伟,Noel C WHITE. 岩石学报. 2017(11)
[10]矿区深部隐伏矿体三维可视化预测方法[J]. 毛先成,张苗苗,邓浩,邹艳红,陈进. 地质学刊. 2016(03)
博士论文
[1]隐伏矿体三维成矿定量预测及系统开发[D]. 李晓晖.合肥工业大学 2015
[2]安庆月山矿田成矿系统的结构与动力学过程计算模拟[D]. 赵义来.中南大学 2012
硕士论文
[1]安徽宣城茶亭铜金矿床矿物学及流体包裹体地球化学研究[D]. 季珂.合肥工业大学 2018
[2]基于证据权方法的白象山矿床三维成矿预测研究[D]. 王兴会.合肥工业大学 2012
[3]岩浆热液成矿系统的数值模拟[D]. 张嵩松.中国地质大学 2011
本文编号：3281602
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
岩石圈分层-剥离过程数值模拟（Gorczyk&Vogt,2015）；（a）模拟过程；（b）压力温度变化；（c）地形变化
合肥工业大学博士研究生学位论文图1.2大陆俯冲-碰撞-折返的动力学过程耦合数值模拟（李忠海，2014）Fig1.2Couplingsimulationofcontinentalsubduction-collision-exhumation(Li,2014)（2）成矿过程数值模拟研究除区域构造尺度地质过程数值模拟研究外，也有学者针对矿床尺度的研究对象进行成矿过程数值模拟研究。相对于区域构造尺度研究对象来说，矿床尺度的成矿过程数值模拟研究涉及更多细节。目前，地质学者已针对成矿过程中的物理、化学过程进行较为基础的数值模拟研究，建立了初步的成矿过程数值模拟理论，并利用软件工具去检验矿床形成的动力学过程（Hobbsetal.,2000;Oliveretal.,2001;Ordetal.,2002;Schaubsetal.,2002;Zhangetal.,2003;Hobbsetal.,2008;Zhaoetal.,2009,2012,2018;Zhangetal.,2008;Alt-Eppingetal.,2010;Yangetal.,2010;Juetal.,2011;Liuetal.,2012）。针对矿床尺度对象的数值模拟（即成矿过程数值模拟）按矿床类型主要分为两类，即针对沉积成因矿床的研究与针对岩浆热液矿床的研究（张嵩松，2011）。当前，沉积矿床成矿过程数值模拟主要应用对象为MVT型与SEDEX型矿床，而岩浆热液矿床成矿过程数值模拟主要应用对象为斑岩型矿床与矽卡岩型矿床。自上世纪50年代以来，地质学家们针对沉积型矿床的岩石学与地球化学特征进行了大量研究，获取了一定的科研进展，但受限于研究方法，无法准确分析水文地质环境条件与沉积成矿过程之间的内在联系。随着计算机软硬件技术的发展以及数值模拟技术方法的形成，地质学家们对沉积成矿过程进行了全面而深入的研究，定量化分析了其成矿机制与地质特征。White（1971）通过构建古水文地质数值模拟模型，定量分析密歇根州州北WhitePine铜矿的矿化过程，并讨论分析了成矿流体的来源的不确定性?
合肥工业大学博士研究生学位论文图1.3形变-流体流动-热传递-溶质运移-化学反应全耦合过程（Ordetal.,2012）Fig1.3Couplingprocessofdeformation,fluidflow,heattransfer,materialmigrationandchemicalreaction(Ordetal.,2012)Hobbsetal（2000）提出了形变、流体流动、热传导、化学反应耦合模拟的理论基础，进行了热液演化过程中硫化物和硫酸盐混合条件下，成矿化学过程的数值模拟（图1.4）。图1.4成矿化学过程数值模拟（Hobbsetal.,2000）；（a）初始几何、渗透率和温度条件；（b）稳态温度等值线图；（c）流场指示流体流动轨迹；（d）PbS沉淀率Fig1.4Numericalsimulationofchemicalreactionduringore-forming(Hobbsetal.,2000);(a)initialcondition;(b)temperaturedistributionofstablestate;(c)fluidflowvector;(d)precipitationrateofPbSWeisetal（2012）以及Weis（2015）基于BinghamCanyon、Yerington、BatuHijau这四个具有代表性的斑岩铜矿床建立了典型的斑岩矿床模型并基于模型进行了成矿过程数值模拟，文章认为来自深部集中的热对流与稍晚的大气降水降温之间的平衡状态控制了斑岩型矿床的规模、矿体形态及品位空间分布，且这一过程是自6
【参考文献】：
期刊论文
[1]成矿预测:从二维到三维[J]. 袁峰,张明明,李晓晖,葛粲,陆三明,李建设,周宇章,兰学毅. 岩石学报. 2019(12)
[2]安徽宣城荞麦山矿床成矿岩体及其暗色包体成因与成矿意义:锆石U-Pb年代学、地球化学、Sr-Nd-Hf-O同位素制约[J]. 李跃,袁峰,邓宇峰,李晓晖,刘光贤,李贺,陆三明,周宇章. 岩石学报. 2019(12)
[3]安徽南陵—宣城地区岩浆岩锆石U-Pb年龄及元素地球化学特征[J]. 徐晓春,安昱华,许心悦,傅仲阳. 地球科学与环境学报. 2020(01)
[4]安徽宣城地区马山埠岩体成岩年代学及其地质意义[J]. 周宇章,赵丽丽,金敏,陆三明,亓华胜,谢祖军. 安徽地质. 2019(02)
[5]基于多源数据约束的成矿动力学模拟——以宁芜盆地钟姑矿田典型矿床为例[J]. 贾蔡,袁峰,李晓晖,胡训宇,廖宝胜,孙维安,张明明,沈乐. 地质科学. 2018 (04)
[6]安徽宣城茶亭斑岩铜金矿床金的赋存状态及金铜成因联系[J]. 徐晓春,季珂,白茹玉,钱仕龙,杨前国,谢祖军. 岩石矿物学杂志. 2018(04)
[7]大数据与数学地球科学研究进展——大数据与数学地球科学专题代序[J]. 周永章,陈烁,张旗,肖凡,王树功,刘艳鹏,焦守涛. 岩石学报. 2018(02)
[8]矽卡岩矿床岩体形态定量分析及成矿关系——以安徽铜陵凤凰山铜矿床为例（英文）[J]. 毛先成,赵莹,邓浩,张彬,刘占坤,陈进,邹艳红,赖健清. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2018(01)
[9]长江中下游成矿带成矿规律和成矿模式[J]. 周涛发,范裕,王世伟,Noel C WHITE. 岩石学报. 2017(11)
[10]矿区深部隐伏矿体三维可视化预测方法[J]. 毛先成,张苗苗,邓浩,邹艳红,陈进. 地质学刊. 2016(03)
博士论文
[1]隐伏矿体三维成矿定量预测及系统开发[D]. 李晓晖.合肥工业大学 2015
[2]安庆月山矿田成矿系统的结构与动力学过程计算模拟[D]. 赵义来.中南大学 2012
硕士论文
[1]安徽宣城茶亭铜金矿床矿物学及流体包裹体地球化学研究[D]. 季珂.合肥工业大学 2018
[2]基于证据权方法的白象山矿床三维成矿预测研究[D]. 王兴会.合肥工业大学 2012
[3]岩浆热液成矿系统的数值模拟[D]. 张嵩松.中国地质大学 2011
本文编号：3281602
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