宁芜盆地钟姑矿田典型矿床成矿过程数值模拟

论文摘要

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。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 选题背景及研究意义
•     1.1.1 依托项目支持
•     1.1.2 选题依据及研究意义
•     1.1.3 课题拟解决问题
•   1.2 地质成矿模拟相关研究现状
•     1.2.1 地质过程数值模拟相关内容的国内外研究现状
•     1.2.2 地质数值模拟相关软件及其发展
•   1.3 成矿过程数值模拟的难点及问题
•   1.4 研究目标及主要研究路线
•   1.5 研究主要创新点
• 第二章 地质背景
•   2.1 区域地质背景
•   2.2 钟姑矿田地质背景
•     2.2.1 地层
•     2.2.2 构造
•     2.2.3 岩浆岩
•   2.3 典型矿床地质特征
•     2.3.1 白象山铁矿床特征
•     2.3.2 杨庄铁矿床地质特征
•     2.3.3 姑山铁矿床地质特征
•   2.4 本章小结
• 第三章 基本理论及技术方法
•   3.1 数值模拟计算方法
•   3.2 力-热耦合数值模拟计算理论及方法
•   3.3 数值模拟流程及分析
•   3.4 本章小结
• 第四章 基于典型剖面的数值模拟模型构建
•   4.1 地质数值模拟模型构建
•     4.1.1 白象山典型剖面数值模拟模型构建
•     4.1.2 杨庄铁矿床和姑山铁矿床联合剖面数值模拟模型构建
•   4.2 模型力学及热力学参数设置
•     4.2.1 力学初始及边界条件、力学参数
•     4.2.2 热力学初始及边界条件、热力学参数
•   4.3 本章小结
• 第五章 宁芜盆地典型矿床成矿过程数值模拟结果
•   5.1 杨庄铁矿床及姑山铁矿床成矿过程数值模拟
•   5.2 白象山铁矿床成矿过程数值模拟
•     5.2.1 04线数值模拟结果
•     5.2.2 05线数值模拟结果
•     5.2.3 25线数值模拟结果
•   5.3 本章小结
• 第六章 数值模拟结果分析与总结
•   6.1 模拟结果分析
•     6.1.1 杨庄铁矿床及姑山铁矿床
•     6.1.2 白象山铁矿床
•   6.2 模拟结果总结
•     6.2.1 杨庄铁矿床及姑山铁矿床
•     6.2.2 白象山铁矿床
•   6.3 本章小结
• 第七章 数值模拟参数及边界条件不确定性分析
•   7.1 杨庄铁矿床与姑山铁矿床数值模拟模型不确定性分析
•     7.1.1 速度场不确定性分析
•     7.1.2 应力场不确定性分析
•     7.1.3 热力场不确定性分析
•   7.2 白象山铁矿床数值模拟模型不确定性分析
•     7.2.1 速度场不确定性分析
•     7.2.2 应力场不确定性分析
•     7.2.3 热力场不确定性分析
•   7.3 本章小结
• 第八章 结论
• 参考文献
• 攻读博士期间发表论文及获奖情况

文章来源

类型: 博士论文

作者: 贾蔡

导师: 袁峰

关键词: 数值模拟,扩容空间,矿床成因,钟姑矿田,姑山铁矿床

来源: 合肥工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,矿业工程

单位: 合肥工业大学

基金: 国家重点研发计划项目(编号:2016YFC0600209),国家自然科学基金项目(编号:41702353,41672069,41402287),国家自然科学基金重点国际合作研究项目(编号:41320104003)

分类号: P611

DOI: 10.27101/d.cnki.ghfgu.2019.000683

总页数: 145

文件大小: 22749k