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宁芜盆地钟姑矿田典型矿床成矿过程数值模拟

贾蔡  
【摘要】:成矿过程的数值模拟是在基本物理化学方程及地质模型基础上,利用有限差分或有限元等数值计算方法,模拟不同阶段、不同条件下成矿系统的演化过程,进而定量分析各种地质要素对成矿系统的影响,验证已有的成矿理论,获得新的认识。白象山铁矿床、杨庄铁矿床和姑山铁矿床是长江中下游成矿带宁芜火山岩盆地钟姑矿田内的典型矿床。前人研究显示,白象山铁矿床和杨庄铁矿床是典型的热液充填—接触交代型矿床,而姑山铁矿床的成因目前尚存在争议。为了对比分析上述典型矿床成矿过程的异同,同时深入探讨矿床形成的内在机制和矿床类型,本文基于多源数据解译的地质剖面进行地质模型构建,并在力—热耦合条件下,利用有限差分方法对不同矿床的成矿过程进行数值模拟.模拟过程中重点针对与成矿密切相关的扩容空间的形成机制开展研究,并通过典型矿床的扩容空间形成特点进一步解释其矿床成因。研究结果显示,姑山铁矿床、杨庄铁矿床和白象山铁矿床可能具有不同的成矿过程。随着岩体的逐渐冷却,杨庄铁矿床的岩体和地层接触带出现明显的扩容空间,可为成矿流体的汇聚及矿质的沉淀提供良好的条件,有利于热液矿床的形成;白象山铁矿床内的扩容空间在时间上具有明显的差异性,且扩容空间形成机制具有不同特点;姑山铁矿床内岩体与地层的接触带附近只有局部区域出现扩容空间,体应变数值较小、扩容空间形态变化大且持续时间短,不利于大规模的流体汇聚及矿质的沉淀,表明姑山铁矿床可能主要为岩浆成因,后期可能受到少量热液的叠加改造。上述研究结果可为钟姑矿田内典型矿床的成因问题等提供定量化的数据和证据支持。此外,论文进一步对模拟参数的不确定性开展了系统分析。分析结果显示:白象山铁矿床的扩容空间更容易在低引张速度或无引张速度的构造环境下形成,而杨庄铁矿床和姑山铁矿床则受构造环境的影响不显著;此外,不同岩石物性参数也会影响扩容空间的形成,其中岩体的扩容角对于扩容空间的形成具有重要作用,在数值模拟过程中需要重点厘定和关注。


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