矿田构造学电子教案

第一章绪论一、构造与成矿的关系构造对于各种类型矿床（岩浆矿床、热液矿床、沉积矿床、风化矿床和变质矿床等）的形成和分布都有控制作用。成矿构造条件影响着矿床发生发展的整个演变过程，也关系到矿床分布位置、矿体形态产状、物质成分和后生变化等各个方面。一个矿床的形成需要多方面的有利地质因素的耦合，构造是其中的重要因素之一。在具有成矿物质和含矿流体的前提下，构造对矿化的富集起着主导的作用。从成矿系统过程分析来看，构造与成矿的关系表现在以下十个方面：1．构造是成矿的重要地质环境成矿物质的聚集需要良好的成矿地质构造环境。良好地质构造环境是形成矿床的重要条件。从控矿构造尺度看，全球性构造环境控制着全球性成矿带（如环太平洋成矿带）；区域性构造环境控制着区域成矿带（南岭成矿带、秦岭成矿带、长江中下游成矿带等）。各种类型的构造盆地是形成沉积矿床的有利环境；构造—岩浆活动带是多种内生矿床的产出地带；超大型矿床形成往往受控于独特的大型构造环境。2．构造活动为成矿作用提供能量矿床的形成是需要能量的，包括岩浆的、构造的。构造活动过程释放的能量是含矿岩浆和各种流体运移和汇聚的重要驱动力。3．构造是含矿流体运移的通道构造活动生成的各种裂隙带、断层、剥离空洞具有很高的渗透性，是含矿流体在岩石中流动运移的通道。通常将这种通道称为导矿构造或运矿构造。4．构造是成矿物质沉淀和堆积的场所各种构造成因的开放空间是成矿物质的堆积场所（储矿构造或含矿构造），如断层、裂隙、构造空洞等往往是内生矿床就位的场所；断陷盆地、汇水盆地是外生矿床分布的场所。因而构造作用形成的开放空间影响矿床、矿体的空间分布和矿体形态、产状特征。5．构造应力应变状况影响成矿的物理化学条件成矿物质的搬运、集中或分散要受温度、压力、Eh、pH值等物理化学条件的控制。而这些物理化学条件可以因构造状态的改变而产生变化。如在构造应力场的不同部位，物理化学条件有差别，因而对矿液运移和矿石沉淀起着不同的作用。6．构造条件对成矿方式的影响不同的构造条件可引起不同的成矿方式，形成不同的矿床矿体类型。如成矿物质在断裂构造中充填形成脉状矿体，顺层间构造充填交代则形成层状矿体。7．构造活动对成矿期成矿阶段的影响大多数矿床的形成是一个较漫长的地质过程，具有多期多阶段性。构造活动的多期次，是导致成矿多期多阶段的重要原因。在热液矿床中尤为明显，常表现为早晚不同阶段矿脉间的重叠和穿插关系。因此研究成矿期间的构造活动是划分成矿期成矿阶段的基础。8．构造对矿化分带的控制矿化分带是普遍存在的现象，有区域分带、矿床分带、矿体分带，有水平分带和垂直分带等。造成分带的原因可能是多方面的，但构造作用是矿化分带的重要因素。9．构造活动的成岩成矿作用构造动力作用可以引起岩石、矿物的物质调整，产生出新的岩相和建造，直接形成新的有用的矿物或岩石。10．构造活动对矿床矿体的改造作用大多数矿床形成后，都要遭受后期的改造，特别是地质时代较早的矿床，都会受到成矿后构造的影响。成矿后构造既能破坏矿体的连续性和稳定性，增加探采工作的难度；又能促使某些层状矿体褶皱加厚，扩大单位面积内的矿石储量，从而有利于开发。由上述10种关系可见，构造活动是成矿作用的基本条件和组成部分，构造对各种成因的矿床都有一定的控制作用。在矿床发生发展的各个阶段，构造都有影响。而且这种影响也是多方面的，大到矿床在地壳中的分布位置，小到矿体的形态产状和矿石类型的变化。因此研究矿田矿床构造，对深入理解矿床成因和大比例尺成矿预测、勘探评价与采矿都有重要意义。二、矿田矿床构造的概念1。矿田矿田是地壳上的某一成矿显著地段，包含着在地质构造、物质成分和成因上具有联系的两个以上的矿床或矿点。它们是由统一的地质作用形成的、成因上近似、空间上邻近的一组矿床。矿田的面积一般为十几—百余平方公里，个别达几百平方公里。矿田是研究矿化分布的一个重要地质单元，是人们对矿床成群分布客观规律的认识。正确认识矿田对找矿实际是由指导意义的。2．矿田构造矿田构造是指在矿田范围内，控制各矿床的形成、改造和分布规律的地质构造因素的总和。矿床构造矿床构造是指控制矿体在矿床中分布规律及矿体形态、产状、规模的地质构造因素的总和。是矿田构造的组成部分。矿体构造矿体构造是指控制单个矿体的形态、产状以及矿体内部结构的构造要素，包括控制富矿段（矿柱）的构造要素。是矿床构造的组成部分。矿田构造的特点1、矿田构造中的主体——控矿构造是含矿的，或是曾有含矿流体通过的。它们都接受过矿质及成矿流体的利用或改造（含矿流体与构造发生相互作用），是“物化”了的构造。2、在含矿流体的作用下，可诱导出一部分新的构造型式，如气化流体的沸腾、隐蔽爆发等产生新的角砾岩和水力破裂构造。3、矿田构造活动的多期次性突出。4、矿田构造是整个矿田地质作用的一个组成部分。三、矿田构造的主要研究内容与研究意义主要研究内容：研究岩石的物理力学性质；研究各种控矿构造类型；研究控矿构造的演化期次和发展阶段；研究控矿构造体系和构造分带性；研究矿液的运移与构造条件的关系；研究矿石堆积的构造圈闭条件；研究各类矿床的构造特征及成矿的构造条件；研究矿田构造与区域构造的关系。矿田构造的研究意义：构造活动是成矿作用的基本条件和组成部分，构造是控制矿床形成和分布的重要因素。研究大区域的构造控制作用和矿床分布规律，对区域矿产预测和普查找矿工作有战略指导意义；研究矿田矿床构造可更具体地认识、掌握矿床（体）形成、改造和分布的控制因素，对于大比例尺矿床预测、找矿、详查、勘探、采矿均有着实际意义。研究矿田构造不仅有利于找矿，同时也对全面认识矿床成因有重要意义。四、矿田构造的研究方法大比例尺矿田构造制图；深部构造研究与制图；控矿构造的岩组分析；构造—岩石物理分析；构造地球化学方法；遥感构造解译方法；构造控矿的模拟实验。第二章矿液的运移一、概述地质流体是地球组成物质中最为活跃的部分。能形成矿床的地质流体，称为成矿流体。它既能汲取、溶解、包含各类成矿物质，又能将其运移、输导到有利的构造－岩石空间而富集成矿。地壳中的流体对于金属、非金属等矿产资源的形成均起到关键作用。地球中的流体多种多样，按地质产状和成因可分为：岩浆热液；变质热液；地下水（包括大气降水）；海水；地幔来源的流体等。在上述各种流体中，以热水为主的流体对固体矿产的成矿最为重要。各种流体经过水-岩作用和其它地质作用形成成矿流体。构造和流体都是重要的控矿因素，二者又相互作用。构造是驱动和输导流体运移的重要因素，又是导致流体中矿质堆积的必要条件，而流体能改变所在地的构造－岩石条件。将构造与流体作用结合研究，有利于深化对控矿因素和成矿机理的认识；为判断矿体分布规律、成矿组分变化情况提供依据。因此，研究成矿流体运移特点，具有理论和实际意义。二、矿液运移的动力成矿流体在运动过程中，其中的物质和能量与周围的岩石发生化学反应，可导致成矿物质的浓集和矿床形成。成矿流体的驱动力有：1、矿液的内力驱动：成矿流体本身具有较大的热能、较高的内压力。这种热能和压力能推进成矿流体的运移。如岩浆中的高温高压气液可从岩浆中析出，由深部向浅部运移，向围岩的孔隙中扩散，或以火山喷发形式迅猛到达地表。2、构造应力驱动：地壳中构造应力场的应力分布是不均匀的。在有很大差应力的应力场中，由于挤压，使含矿流体向压力较小的拉张区流动。即在总体为挤压紧闭而局部拉张减薄的构造环境中能促进流体运移和有利成矿。如区域剪切带控矿，剪切带的挤压剪切分力作用于围岩，可排挤出围岩中的流体和成矿组分；剪切带的局部拉张作用，可作为“吸引”成矿流体的动力，又提供矿质沉淀空间。3、地层围压驱动地壳中流体的运动直接与上覆岩层的巨大压力有关。地壳不同深度有不同的围压（表），在盆地堆积物的下沉和压实过程中，，由于盆地各部位的沉降幅度和岩相差异，造成不同的静压力。在这种静压力差的作用下，引起层间水（包括热卤水）向压力小的方向转移。盆地中心一般坳陷深、沉积物厚、承压大，因而该处的流体沿透水层向压力较小的盆地边缘运动。4、热驱动局部热源引起热液环流：当上升的岩浆或地热流向浅部运动时，受其影响，上部岩层增温，其中的流体被加热，相对密度减小，比重减轻，内压增大，形成强大的热量载体，向上部的开放裂隙运动，而浅层或海洋底部水则因相对密度较大而下沉，加热后再上升，为此循环往复，围绕局部热源形成地下水的热液对流系统。近年来，对大陆和洋底的热液对流系统作了大量调查，认识到这些热液系统能长期地较大范围地淋滤周围地层和火成岩中的金属元素，再在浅层次裂隙系统中堆积形成块状硫化物矿床、斑岩型矿床、卡林型金矿床等。区域变质过程中变质热液对流：在区域变质过程中产生的变质流体，由于变质变形（构造－热力）作用可能被导流进入有利的构造环境，如果变质流体在途中萃取了围岩中的成矿物质，在减压扩容的构造环境中便可能富集成矿。5、泵吸作用真空虹吸作用：在成矿裂隙生成阶段，封闭裂隙生成的瞬间产生真空状态，如果这种裂隙的一端与热液聚集地段相连通，则热液因压力差而被吸入到裂隙中。同时，由于热液在深部所受上覆岩层的静压力，使流体挤入裂隙而上升。地震泵吸作用：在剪切带两盘发生错动时，由于剪切带拐弯处产生扩张空间，流体压力降低，剪切带下部及外部的流体就在压力差的驱动下进入扩张空间，扩张空间就象压力泵一样地吸收流体，称为地震泵吸作用。6、重力差驱动当大气降水进入沉积盆地周围地形较高的山区时，由于山区和沉积盆地的地势高差，导致地下水产生较大的重力作用，从而驱动盆地中的地质流体运动。三、矿液运移的通道研究成矿流体运移的通道对于认识矿化轨迹，追寻成矿物质的堆积场，预测矿床产出部位有重要意义。地壳中含矿流体运移是在岩石孔隙和断裂裂隙中进行的，其流体动力学特征有所不同。1、岩石孔隙中矿液运移岩石孔隙包括原生和次生两种类型。原生孔隙指成岩过程中形成的孔洞和裂隙，如沉积岩中的粒间孔隙和火山岩中的气孔等。次生孔隙是岩石形成后有后生作用形成的，如火成岩冷却固结后受热液蚀变生成的孔隙，石灰岩经白云岩化后体积收缩而产生的孔隙等。原生孔隙和次生孔隙广布在岩层和岩体中，有如微细血管网络，是含矿流体的微观通道。流体在孔隙中的运动方式是渗流方式运动。流体在孔隙中的运动状态多属于层流运动。含矿流体沿岩石的孔隙运移，经常有两个主要因素在相互作用：一是矿液的运移趋势，另一个是岩层对流体的屏蔽作用。由于矿液本身具有活动能力（内能、内压），其运移趋势主要是向上流动，但局部也可向下流动，如流体向上运移时遇到阻挡，而其侧下方又有低压带时，则流体局部向下运动。岩层的屏蔽作用主要取决于岩石的孔隙度和渗透性。在成层岩石中矿液总是沿孔隙较大、渗透性较好的岩层流动，而孔隙很小、渗透性差的岩石不利于矿液流动。并对矿液的上升起着屏蔽作用。岩石的渗透性取决于岩石的有效孔隙度。2、断裂和裂隙的矿液运移岩石的断裂和裂隙是成矿流体运移的主要通道。裂隙岩石的介质特征与孔隙岩石不同，裂隙岩石中水流的特征是非均质性和各向异性的。因为裂隙大小悬殊，分布不均，有一定的方向性，渗透水流在大裂隙中阻力小，流动快；在小裂隙中阻力大，流动慢。若大、小裂隙组合起来，则形成复杂的网脉状裂隙导水系统。岩石裂隙的类型多，力学性质差异大，其含水和导水的性能相差悬殊。张性断裂裂隙的含水空间大，导水能力最强。压性断裂裂隙的含水性和导水能力较差。剪切断裂裂隙的富水条件和导水能力介于张性断裂裂隙和压性断裂之间。3、导矿构造和储矿构造根据构造在成矿流体运移和堆积中所起的作用，可将成矿构造分为导矿构造和储矿构造。导矿构造是沟通成矿流体并引导它进入矿田、矿床范围内的通道。常见的导矿构造是规模较大的断层、剪切带、破碎带和角砾岩带等。剧烈褶皱区的某些陡倾斜的岩层或岩系，渗透性较好的岩层和层间错动也是矿液上升的良好通道。导矿构造是多级次的，有主干导矿构造和二级、三级等次级导矿构造，成矿流体由主干导矿构造分散到次级导矿构造，然后进入到储矿构造堆积成矿。储矿构造是成矿物质沉淀成矿的场所。它是矿体就位、决定矿体形态产状和规模的构造条件。也称容矿构造。储矿构造与导矿构造一般有明显区别，但有时是一致的，即导矿构造也