地质力学学报  2019, Vol. 25 Issue (1): 1-8
引用本文
徐兴旺, 牛磊, 洪涛, 柯强, 李杭, 王学海. 流体构造动力学与成矿作用[J]. 地质力学学报, 2019, 25(1): 1-8.
XU Xingwang, NIU Lei, HONG Tao, KE Qiang, LI Hang, WANG Xuehai. TECTONIC DYNAMICS OF FLUIDS AND METALLOGENESIS[J]. Journal of Geomechanics, 2019, 25(1): 1-8.
流体构造动力学与成矿作用
徐兴旺1,2,3 , 牛磊1,2,3 , 洪涛1,2,3 , 柯强1,2,3 , 李杭1,2,3 , 王学海1,2,3     
1. 中国科学院地质与地球物理研究所 中国科学院矿产资源研究重点实验室, 北京 100029;
2. 中国科学院大学, 北京 100049;
3. 中国科学院地球科学研究院, 北京 100029
摘要:流体是地球的重要物质组成,其构造作用与动力学是地质力学与构造学重要的研究方向。流体构造动力学是介于流体地质学、地质力学和构造地质学之间的一个交叉学科。文章介绍了流体构造动力学的概念、主要研究内容、流体的构造作用方式及构造类型与特征,总结了近年来在流体构造动力学与成矿研究过程中取得的一系列重要进展。主要有提出液压致裂的新动力学机制、发现斑晶堆积构造并指出斑岩是岩浆房中部分结晶残余岩浆再侵位的产物及发现并厘定构造混积岩等多个方面,总结了存在的问题并指出了进一步研究的方向;指出流体作为构造作用的主要参与者和重要组织者,不仅对成矿流体的运移通道及其沉淀与就位的空间进行开拓,更重要的是作为载体运移、富集成矿元素并为最终成矿奠定基础。
关键词流体    构造动力学    成矿作用    
DOI10.12090/j.issn.1006-6616.2019.25.01.001     文章编号:1006-6616(2019)01-0001-08
TECTONIC DYNAMICS OF FLUIDS AND METALLOGENESIS
XU Xingwang1,2,3 , NIU Lei1,2,3 , HONG Tao1,2,3 , KE Qiang1,2,3 , LI Hang1,2,3 , WANG Xuehai1,2,3     
1. Key Laboratory of Mineral Resources, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China;
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
3. Institutions of Earth Science, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China
Abstract: Fluid is an important constitute of the earth, and tectonics and dynamics of fluids are major research branches of geomechanics and tectonics. Tectonic dynamics of fluids is a new interdisplinary subject among fluid geology, geomechanics and structural geology. This contribution introduces the concept and the framework of the subject of tectonic dynamics of fluids. In addition, it summarizes a series of important advances in the study of tectonic dynamics of fluids and metallogenesis in recent years, including coming up with the new mechanics for fracture caused by hydraulic pressure, discovering the porphyry accumulation structure, indicating porphyry as the product of reemplacement of some crystallized residual magma in magma chamber, discovering and determining tectonic peperite, and so on. Moreover, some new research advances are also presented here. Finally, some key scientific questions are pointed out. It is concluded that fluids not only create fractures and spaces for ore-forming fluids to be transported and to precipitate but also transport and enrich ore-forming elements, thus laying a foundation for the final formation of ore deposits.
Key words: fluid    tectonic dynamics    metallogenesis    
1 流体的概念与力学属性

流体指具有流动特性的地质体。液体和气体是自然界最常见的流体,它们都没有一定的形状,容易流动。岩浆与水是岩石圈中重要的液体类型,地质历史中的岩浆与水汽流体可以流体包裹体与岩石的形式保存下来。

流体的力学属性包括:流动性(flowing),即在力的驱动下发生流动;浮力特性(buoyancy),即流体的固体可获得浮力;压缩性(Compressibility),即在挤压力作用下流体体积会缩小与被压缩;压力传递(Pressure transmission),即压力可在流体中无衰减地传递。流体的这些力学属性是流体构造动力学与成矿作用研究的基础。

2 流体构造动力学概念与主要研究内容

流体构造动力学(Tectonic Dynamics of Fluids)主要研究由流体的温度和压力等物理状态及其变化、流体的迁移与运动和流体与岩石矿物发生化学反应等物理、化学过程所引起的构造作用和动力学机制,是介于流体地质学、地质力学与构造地质学之间的一门交叉学科,研究内容涉及流体的构造作用方式、流体与构造的关系、流体构造类型与动力学成因机制[1~3]

流体构造动力学的主要研究目标包括:丰富构造类型与动力成因的研究、了解流体在地壳演化过程的作用与贡献、建立基于流体构造分布规律的矿床模型与成矿预测技术。主要的研究内容包括:流体运动的方式、通道与动力、流体与流体相互作用的构造行为、流固转化过程的构造行为、流体与岩石相互作用的构造行为、流体的构造作用与成矿、流体的构造作用与地质灾害。

3 流体的构造作用方式

流体的构造作用方式是多样的,从物理化学成因上分有由流体的温度压力等物理属性变化和化学作用产生的物理构造作用和化学构造作用两类作用方式:

3.1 流体的物理构造作用方式

(1) 具较高压力的流体对岩石的直接破坏作用,指圈闭流体在流体压力大于岩石围限压力与岩石抗张强度之和时岩石发生失稳与破裂(图 1a)。Hubbert和Rubey[4]的水压致裂理论表明:封闭的节理、破裂在岩石中大量存在,岩石的强度系数在它们的间隙区内可能近似为零,当流体压力高于最小应力时,张应力将集中,破裂将从尖端开始迅速地生长,并逐渐扩展。当压力发生突变(降低)时,高压气液流体会发生爆炸,这将导致侵入角砾岩或爆发角砾岩的形成[5],该成因的爆发角砾岩在许多金属矿床均有发现。

a—当张应力(Δσ)大于岩石的抗张强度(T)时,岩石破裂; b—流体的运动形成变形(断裂)构造; c—流体及流体压力直接影响和促进岩石的变形(岩石角砾化); d—流体与岩石矿物相互作用时,形成定向的片状矿物 图 1 流体的构造作用方式示意图 Fig. 1 Schematic diagram of structural action mode of the fluids

(2) 流体的运动形成变形构造(图 1b)。深部的岩浆从下向上运移和侵位过程中,会造成围岩变形,并形成断裂和褶皱构造[6]。钱维宏[7]认为地球内部流体运动与全球构造的形成有关。此外,水库诱发地震等现象,也是流体运动的结果。

(3) 流体及流体压力直接影响和促进岩石的变形(图 1c)。Hubbert和Rubey[4]在研究逆冲推覆构造的运动时,提出流体超压起到气垫托的作用[8],这是通过流体压力对逆冲推覆断层力学成因机制进行的最早总结。Hobbs[9]简要地总结了矿物变形在不同变质环境(如:温度、压力和流体)下的情况,认为矿物点缺陷的活动和集中由温度压力与不同化学组分的流体共同控制。

3.2 流体的化学构造作用方式

(1) 流体与岩石矿物相互作用时,会形成新的易于变形的、呈定向状态的细粒状矿物或片状矿物,并发生变质反应,使岩石的塑性和韧性增强(图 1d)。Beach[10]在研究花岗岩中的剪切带时,认为剪切带内的白云母是长石在流体的作用下退变质形成的。Hammer[11]指出剪切带中由于含Na2O等流体的加入,钾长石会蚀变为奥长石,斜长石会蚀变为钠长石、绿帘石和方解石,同时分泌出大量的石英。Rubie[12]研究表明岩石的韧性增强,是由斜长石变质的石英和硬玉、橄榄石变质的尖晶石或β相等变质作用新形成的细小矿物造成的。徐兴旺等[13]将这种变质形成细小矿物的粒化作用称为变质粒化。流体与岩石、矿物发生的化学反应,会引起矿物体积及物相等发生变化并导致岩石矿物的宏观和微观结构、构造和力学性质发生变化,形成新的变形构造。冀西北地区富钾流体对二长岩进行交代就形成了钾化蚀变岩中的裂理构造[14]。该成因变形构造的分布范围较为局限,仅见于流体与岩石、矿物之间发生化学作用较强的地方。

(2) 流体组分的参与对岩石矿物起变形软化作用并直接影响其变形机制。Tullis和Yund[15]的实验结果表明,对多钠长石和变形花岗岩来说,压力依赖于水对长石的弱化作用。Urai[16]的实验结果表明,光卤石在有水条件下,岩石变形主要通过压溶迁移以及粒间滑移等方式,并会使应力降低;而在无水条件下,主要通过机械双晶、晶格滑移以及破裂等方式变形。Urai等[17]的流变实验结果显示,流变过程中,尤其在时间较长的情况下,水对岩盐的软化作用十分明显。另外,在石英、单斜辉石和橄榄石的变形过程中水的软化作用也极为重要[18]。Bell[19]发现在黑云母的变形机制中水起着重要的作用,水含量高有利于形成膝褶现象,而含量低有利于矿物颗粒的边界发生粒化。

4 流体的构造类型与特征

流体的构造作用所形成的变形构造(简称“流体构造”)的类型根据其形成机制可分为:①流固相互作用过程形成的破裂与流体充填构造,包括常见的流体充填破裂脉(图 2a)与隐爆角砾岩(图 2b);②流固转化过程形成的破裂构造,如河湖中结冰体内的破裂构造。一些直立岩墙中发育的墙内近水平破裂构造,该破裂构造的形成可能是岩浆强力挤入围岩并在围岩中积累弹性应变能,在岩浆固化形成岩墙后围岩中的弹性应变能反作用于挤压岩墙并使其破裂而致;③流体—流体相互作用形成的构造,最典型有岩浆侵入未固结沉积物形成的混积构造(图 2c)与岩浆混合形成的包卷构造(图 2d);④流体流动形成的流动构造,典型的有玄武岩浆在地表流动形成的绳状构造,花岗岩浆侵位过程形成的流纹构造;⑤流体中固体运动形成的堆积与变形构造,典型的包括岩浆中矿物的堆晶构造(图 2e)与花岗岩中层状构造(图 2f)。

a—甘肃白银厂折腰山铜矿床隐爆角砾岩体顶部石英角斑质片岩中的硅质流体与破裂;b—甘肃白银厂折腰山铜矿床隐爆角砾岩体上部棱角状角砾岩;c—滇西北衙金矿区斑岩岩浆侵位于湖相沉积物中形成的混积构造;d—川西攀枝花钒钛磁铁矿床中辉长岩浆与碳酸盐熔体混合形成的包卷构造;e—滇西占河一长石斑岩中更长石的堆积构造[20];f—阿尔金吐格曼花岗岩体中的层状构造,晚期(上部)层状花岗岩对早期(下部)层状花岗岩有明显的截切特征 图 2 流体的构造类型与特征照片 Fig. 2 Photographs showing structural types and characteristics of the fluids

如上所述,流体构造几乎包罗自然界中由构造动力作用所形成的,诸如节理构造、断层构造、破碎带构造等各种类型的构造,此外,其还有一些独特的构造类型,如溃蚀构造、浊流式流动构造、溃决构造等。关于流体构造的鉴别,可以根据变形构造的组构特征来加以判断。就角砾岩而言,流体构造的角砾其磨圆度可以较好,但成分比较复杂,表壳可以见到烘烤边或冷凝边现象。此外流体构造中异地深源组分的胶结物一般较多[21]

一般来讲,具成因联系的流体构造的组合与结构具有一定的规律性特征,通过总结和研究这些规律可以推断流体的动力学和运动学特征,如与岩浆有关的伸展剪切带中的岩体,从外向内具有从脆性向韧脆性、韧性分带的特征。此外,发育流体构造成因的旋卷构造的岩体多为旋转上升侵位而成,其结构面可以是褶皱构造与脆性或韧性剪切带交替出现,也可以各自单独出现。这些均说明围岩岩石力学性质、流体自身的物理化学运动特征及流体构造成因和类型密切相关。

在空间分布上由同一流体作用形成的流体构造具有分带现象,这种分带性在许多金属矿床中均有很好的体现。如山东七宝山金矿[22],其角砾岩筒流体构造垂直分带从下往上依次为:①压裂角砾岩,位于角砾岩筒中下部的边部,角砾粒径较小,大小均匀,多呈浑圆状,属压裂成因;②爆裂角砾岩,位于角砾岩筒的中上部,呈球面锥体状;③震裂角砾岩,位于角砾岩筒的顶部,呈锅盖状分布,大部分已被剥蚀,与爆裂角砾岩同属爆裂成因;④角砾岩筒之上为脉体充填破裂。金矿体主要赋存于角砾岩体的中下部。流体构造的垂向分带是成矿预测的重要依据。

5 流体构造动力学与成矿研究进展

20世纪90年代以来,与流体—构造—成矿相关的模型逐步开始建立。Hofstra等[23]通过研究产于沉积岩中浸染状金矿化,建立了金矿化的化学反应路径模型。Cline等[24]研究了浅成热液金矿床中沸腾作用引起的流体流动、矿质沉淀并建立数学模型。Lichtner和Peter等[25]提出了流体岩石反应的时空演化模型。Robert等[26]在研究剪切构造—流体—成矿系统过程中,提出了“断裂阀—地震泵吸—周期性破裂—愈合”成矿模式。谢焱石等[27]系统地将构造—流体—成矿系统及其动力学有机地联系在一起,认为构造活动控制了裂隙—脉体系统的分形生长与矿床的就位。

徐兴旺等[1~2]自提出流体构造分析与流体构造动力学概念以来,研究团队针对流体构造动力学与成矿作用开展了近二十年的持续研究,在液压致裂[28]、斑岩与斑岩岩浆成因[20]、及岩浆与沉积物相互作用[20]等方面取得了一系列的重要进展。

5.1 液压致裂的新动力学机制

液压致裂是脉状—网脉状矿体形成与变质流体迁移的构造基础,也是弹性岩石圈中岩浆侵位与迁移的构造基础。液压破裂形成机制的研究包括形成动力来源与破裂机制两方面。目前,关于液压致裂的动力来源有许多力学模型,例如浮力、岩石熔融过程产生的体积压力、温度升高导致的扩容、钾交代作用、沸腾产生的内压与岩浆超压。但是,有些模型是有问题的,有些模型只适用于特定的地质条件与背景。例如,弹性岩石圈中的静止圈闭液体与容器中的水一样,该圈闭流体不含有能使其围岩破裂的浮力,因为浮力是流体作用在悬浮于流体中的物体的上举力(阿基米德定理)。岩浆超压的成因也不是很清楚。

关于液压致裂的力学准则,目前有两个模型:①当流体压力大于岩石中最小挤压应力与抗张强度之和时的岩石破裂;②Hubbert-Willis[29]模型或称水压致裂模型,其采用加载边缘应力的无限平板中心含内压空洞的力学模型。然而,仔细研究这两个模型发现它们并没有完全模拟真实的情况。第一个模型没有考虑圈闭加压流体会产生环向张性应力的力学属性,也不能解释为什么液压致裂垂直于最小主压应力分布。第二个模型中,Hubbert和Willis[29]利用加载边缘应力的无限平板空洞模型与具有内压的厚壁筒模型的叠合来模拟加压井孔周边的应力状态但这种叠合是不恰当的。当井孔中注入流体,空洞将消失,由空洞产生的应力扰动也将不存在。

因此,需要研究与寻找新的普适性的动力起源与动力学机制。

5.1.1 岩石圈液压致裂的新动力学理论:圈闭液体对弹性应力的传递与转换机制(ESTT)

基于流体力学、弹性力学与材料力学的基本理论并结合长期的野外观察与研究积累,徐兴旺等[28]指出岩石圈中圈闭流体具有:①承受围岩的压力并获得压力;②传递压力;③将压力反作用于围岩并产生正向的压应力与环向的张应力等重要的力学行为属性,提出了新的液压致裂动力学理论。

新提出的理论指出,岩石圈中圈闭的液体(岩浆与成矿流体)受到围岩挤压作用时,由于其能够传递最大加载挤压应力。圈闭液体接受围岩的最大压力/挤压应力在液体中传递的同时会反作用于围岩,并将在接触面上产生环向张应力,此时接触面液体产生的切向张应力将会与围岩应力进行耦合与叠加,进而形成有效环向张应力与有效切向张应力。当有效环向张应力或有效切向张应力值大于岩石抗张强度(T)时,岩石破裂,形成岩墙与脉体(图 3)。估算结果显示,自然界中半圆柱状末端(如岩墙)往上扩展的破裂可到达近地表,而由球状圈闭液体所产生破裂的最小深度仅为2~6 km[28]

σV—垂向应力; σH1—水平应力1; σH2—水平应力2; σmc—来自周围岩石的最大挤压应力; Pma—密闭流体受到的最大外加压力; P—压力; Pl—液体压力; σit—环向张应力; σrt—接触面液体产生的切向张应力; σrn—围岩应力; Δσt—有效切向张应力; T—抗张强度 图 3 圈闭液体对弹性应力的传递与转换机制示意图 Fig. 3 Schematic diagram of transfer and transformation mechanism of trapped liquids to elastic stress

新的液压致裂动力学理论指出当两个岩浆房被岩墙相连,岩浆与压力将从高压力的岩浆房向低压力的岩浆房迁移与传递。停滞的、可能已结晶分异的中间岩浆房岩浆可从深部源区岩浆房获得新的压力与岩浆补给,进而产生新的破裂并推动岩浆往上运移与侵位。构造应力可改变应力场的状态,同时也改变有效环向张应力的状态与液压破裂的产状。

新提出的液压致裂动力学理论可以更好地解释一些重要而普遍的地质现象。例如,为什么重的玄武岩浆能到达地表?为什么一些岩浆停留在地壳深部形成岩基而另一些岩浆则能到达地壳浅部形成斑岩与斑岩矿床或喷出地表形成火山岩?为什么经历长时间停滞与结晶分异的岩浆能重启往上运移?为什么浅部岩浆房与斑岩形成的深度多为2~6 km?新提出的液压致裂动力学理论[28]具有重要的科学意义,在认识岩石圈演化、岩浆运移动力学、破裂机制与成矿机理等方面提出了新的动力学机制,是地质力学与流体构造动力学研究的重要进展。

5.1.2 提出钾交代泵压致裂机制,建立斑岩铜矿流体破裂与成矿分带模型

钾交代/蚀变是热液矿床(如金矿与斑岩矿床)常见现象,含金石英脉和斑岩铜矿中含铜硫化物脉体与钾质蚀变岩密切伴生。但钾交代与矿脉形成的成因联系并不清楚。

在冀西北钾化蚀变岩中发现一套与碱交代作用有关的微破裂构造。这些微破裂多表现为网状粒内破裂并与粒间的流体囊(蚀变矿物集合体)相连,连接处多呈“V”形。从流体囊往外破裂可生长为树枝状破裂。研究发现岩石的钾交代过程涉及体积膨胀。钠长石、歪长石与钙长石被钾长石交代所对应的矿物单分子体积膨胀率分别为8.6%、7.8%和13.4%。矿物的钾交代过程体积膨胀可导致破裂的愈合与流体的圈闭,被圈闭流体的进一步钾交代与系统的体积膨胀将导致被圈闭流体的压力积聚,当新形成的流体应力大于岩石的抗张强度时岩石将破裂。当钾交代流体连续供给时,这种交代—破裂—新的流体迁移通道形成新一世代钾交代作用开始的自组织过程将长时间地进行下去,结果是大规模钾化蚀变岩的形成。我们将其称为钾交代自组织泵压(K-metasomatic self-organized pumping pressure)的致裂作用[14]

基于黄铜矿与磁铁矿结晶和钾交代过程为体积膨胀的特征,提出深成斑岩铜矿矿化与蚀变分带的流体构造动力学模型。新模型指出,黄铜矿的结晶与钾交代作用将导致成矿系统体积膨胀、产生体积应力,进而使围岩发生破裂、并驱动流体向外迁移;脉动性的钾交代、流体圈闭、水压致裂与流体迁移,最终形成深成斑岩铜矿的矿化蚀变分带[31]

5.2 斑岩与斑岩岩浆形成机制研究进展 5.2.1 发现斑岩长石堆积晶构造,指出斑岩是岩浆房中部分结晶残余岩浆再侵位的产物

斑岩是具有斑状结构的浅成侵入岩,是地壳中重要的岩石类型;与斑岩密切伴生的斑岩矿床是世界最重要的Cu-Mo金属来源(约提供世界75%的Cu与90%的Mo)。但对于斑岩是如何形成的?斑晶是在现位结晶的还是深部岩浆房结晶的?还不清楚。已有的斑岩成因模型仅给出了斑岩与深成岩的空间关系,但没有给出斑状结构的成因。

在滇西占河长石斑岩中发现长石、角闪石与黑云母的堆积晶构造。这些堆晶体除保存完好的塔状与架状等堆积构造外(图 2e),多发育断裂的边界与内部的破碎和碎裂构造。堆积体中长石、角闪石和黑云母与斑岩中长石、角闪石和黑云母的单矿物斑晶具有相同的矿物成分与形成的物理化学条件,但与基质中的长石、角闪石和黑云母不同。例如角闪石的Al压力计显示斑晶角闪石约形成于10 km深度,而基质角闪石形成深度约为3 km。这些斑晶与堆积晶形成于中间岩浆房,是被基质岩浆携带到浅部的。因此,斑岩是中间岩浆房中部分结晶残余岩浆再侵位的产物,斑晶形成于中间岩浆房[21]

5.2.2 提出煌斑岩的基性岩浆与碱性岩浆的混合成因

岩浆混合是岩石圈普遍与常见的现象,不同化学组份岩浆的混合可形成新组份的岩浆。

在滇西北衙地区红泥塘煌斑岩中发现罕见的包含有熔体和部分熔融矿物等粒内包体与多重反应边的石英包体,经研究该地区的煌斑岩成因于一种新机制,即富SiO2碱性岩浆与基性岩浆的混合[30]

5.2.3 揭示滇西富碱斑岩的成因

经研究发现滇西喜山期富碱斑岩的富碱程度和形成深度及其分布与金沙江古(印支期)缝合带具在空间上具非常好的耦合关系,即富碱斑岩的碱度和形成深度随其与金沙江古(印支期)缝合带的距离的增大而对称的增加和升高,并构建了滇西富碱斑岩成因的构造动力学模型――滇西地区岩石圈之下存在“马鞍”状被掩埋的古特提斯洋洋壳残片,其在喜山期在印度大陆与欧亚大陆碰撞的背景下与上覆岩石圈板块之间发生强烈的剪切运动,并形成富碱岩浆流体,且不同的熔体碱度位于剪切带中的不同深度部位,从而形成该地区富碱斑岩的规律性空间分布[32]

5.3 构造混积岩的厘定及科学意义

流体(如岩浆)的混合、岩浆侵位于塑性的下地壳和未固结湿的沉积物中是自然界普遍的现象。

在滇西北衙发现喜山期碱性岩浆侵位于未固结湿的沉积物中、并发生变形和形成奇特的剪切带与混积岩(图 2c),定名为构造混积岩(Tectonic peperite)[20]

其科学意义为[20]:①岩浆侵位于未固结沉积物并与其相互作用可形成具有变形组构特征的构造混积岩,这是一种新的构造与岩石类型;②韧性构造岩可以在近地表形成,岩体接触带的韧性变形带不一定形成于中下地壳,具体现象具体分析;③构造混积岩的特征与形成机制对于认识岩浆在塑性地壳中的构造行为具有启发意义。

5.4 角砾岩筒的分带与成矿作用

经研究发现山东七宝山角砾岩筒具自身特有的时空结构,其成因于一种新的流体构造动力学机制——流体温压双重致裂和脉动扩展机制,角砾岩筒内的金铜矿床成矿受流体构造控制[33]

研究指出甘肃白银厂折腰山铜矿床主矿体的成矿与后期岩浆热液隐爆角砾岩筒有关[34],且指出矿床不同类型的角砾岩在垂向上具明显的分带特征。呈蘑菇状的角砾岩筒角砾从下往上可分为4个带[33]:①矿石角砾岩,角砾为绿泥石片岩;②浑圆状角砾岩带,角砾成分为片理化石英角斑岩,具塑性流动的特征,呈不规则长条状和椭圆状,胶结物为铁锰质以磁铁矿为主的;③棱角状砾岩带(图 2b),角砾成分为石英角斑质片岩,多呈长方板状,与浑圆状角砾岩带同为铁锰质的胶结物但是以赤铁矿为主,岩石中的流动构造以浊流式为主;④角砾岩化带,石英角斑质片岩角砾岩化,被硅质流体胶结,岩石中发育溃决构造和溃蚀构造(图 2a)。

6 流体构造动力学与成矿研究存在的问题与研究方向

流体构造动力学的研究总体上处于起步阶段;尽管已取得了一些研究进展,但仍然有大量问题有待进一步研究。包括:①流体中成矿物质微粒的聚集机制与大规模成矿作用;②结晶分异岩浆的再侵位动力学;③岩石圈流体致裂与爆炸及其与地震的关系等。此外,还有流体中矿物颗粒汇聚的关键科学问题:颗粒汇聚的物理化学条件与背景、汇聚的动力学机制、汇聚颗粒集合体的搬运与定位机制及预测技术等。

7 结论

流体作为构造作用的主要参与者和重要组织者,不仅对成矿流体的运移通道及其沉淀与就位的空间进行开拓,更重要的是作为载体运移并富集成矿元素,为最终成矿奠定基础。流体构造动力学主要通过研究由流体、岩石等发生物理化学过程所引起的构造作用和动力学机制,丰富构造类型与动力成因的研究、了解流体在地壳演化过程的作用与贡献、建立基于流体构造分布规律的矿床模型与成矿预测技术。其研究内容涉及流体地质学、地质力学、构造地质学等多个研究方向,是一门前景广阔的交叉学科。目前,研究团队在流体与围岩化学反应产生构造力并致裂、岩浆侵位于未固结的沉积物中发生流动变形与破碎、流体构造动力学、流固转化过程体积变化应力与构造作用等方面已取得了一系列的进展,但仍有大量问题有待继续研究。

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