斑岩矿床侵入体顶部破裂系统形成的力学机制:多场耦合数值模拟的启示

摘要：

在斑岩成矿系统中,岩浆侵入体顶部广泛发育了破裂系统.这些破裂既是导矿流体通道,也是多种矿体赋存的重要空间,即成矿空间或容矿空间.然而,该破裂系统形成的力学机制与原因还缺乏细致、深入的研究.本文开发了一个概念性的热-孔隙流体-应力应变耦合(thermal-hydraulic-mechanical coupled)的二维平面应变有限元模型,并模拟了斑岩成矿系统的温度、应力、应变、孔隙流体压力的演化及岩浆侵入体周围的破裂形成过程.模型结果显示柱状高温岩浆侵入围岩的热作用导致了围岩中三个有效主应力的变化,但它们增加或减小的幅度不同,从而导致了差应力或偏应力在侵入岩体顶部及其与围岩接触带的集中.对于具有较高渗透率顶层的斑岩成矿系统,这种在侵入岩体周边的差应力或偏应力集中,最终导致了侵入岩体顶部脉状破裂系统的发育以及岩体与围岩接触带中破裂的发育;而孔隙流体压力对侵入岩体顶部脉状破裂系统的形成与演化也具有一定的辅助作用.最后,本文将这个概念性模型应用到青藏甲玛斑岩铜多金属成矿系统,模拟了甲玛斑岩矿床顶部破裂系统的形成与发育,模型结果与甲玛矿床的斑岩及角岩矿体的容矿破裂分布一致.本研究为斑岩成矿系统中破裂的产生及其导矿构造、容矿空间的形成和发育提供了力学解释,也对矿产的勘探与开发有着科学指导意义.

关键词：容矿破裂、斑岩矿床、数值模拟、热-孔隙流体-应力应变耦合、成矿动力学、力学机制

所属期刊栏目：65

分类号：P541(构造地质学)

资助基金：国家重点研发计划;国家重点研发计划

在线出版日期：2022-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共19页

页码：3006-3024