《矿田构造学》课件文字精致整理

《矿田构造学》是介于矿床学和构造地质学之间的边缘分支学科。

矿田构造学具体研究各种构造形迹和构造作用对矿床、矿体的形成和分布的控制作用；同时它还研究成矿诸因素中的构造作用与成矿物质聚积的相互关系，以便更全面深入地认识成矿作用机理。

是矿产地质工作者应该掌握的一种专门知识。

第一章绪论
一、构造与成矿的关系
（一）从成矿的全过程看，构造对成矿的控制作用表现在以下方面：
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（长江中下游成矿带、南岭成矿带、秦岭成矿带等）。

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。

成矿系统的大地构造环境，在不同的地球动力学背景，包括：裂谷、盆地、造山带, 各有
特定的成矿系统。

各类板块边界是构造最活动地带，而板块内部是相对稳定的环境。

板块不同边界有不同的
矿床组合。

板块边界基本的有三种类型：离散边界、敛合边界、转换边界
2、构造活动为成矿作用提供能量
构造运动是驱使地壳成矿物质运动的主导因素。

构造活动过程中释放的热能和动能为成矿作用提供能量。

是含矿岩浆和各种流体运移和汇
集的主要动力。

构造控制了地热梯度的变化对石油、天然气和煤级定型有决定性影响。

3、构造是含矿流体运移的通道
构造作用形成的断层、裂隙带、角砾岩带等具有很高的渗透性，为含矿流体运移提供通道。

通道是联系矿源场和储矿场的构造—岩石网络，是成矿的中介场。

4、构造是成矿物质沉淀和堆积的场所
构造作用形成的各种开放空间提供了成矿物质聚集的场所。

决定着矿体的形态、产状和空
间位置。

对外生成矿作用而言，各类拗陷盆地是成矿物质的停积场所，而隆起剥蚀区则提供物质来
源，从而决定了矿化的空间分布。

5、构造应力应变状况影响成矿的物理化学
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。

构造运动往往是划分不同成矿期和成矿阶段的依据之一。

各种成矿作用的发展演化都与地质构造活动的发展演化密切相关。

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。

矿床分带与构造分带有成因联系。

矿化有序分布的规律，在指导盲矿、隐伏矿预测中起着重要作用。

9、构造动力成矿作用
在一定的条件下，显著的构造活动可以直接形成有用的矿物或岩石，如粘土、滑石、石棉、蓝晶石等及其他一些有用的构造岩和动力变质岩。

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。

成矿后的构造，对以成矿床起着不同的改造作用。

构造可使浅部矿体深埋，或将深部矿体抬升而出露地表，层状矿体可因褶皱作用而加厚或变薄。

构造可以影响原生矿石的表面风化过程，从而形成风化壳型或淋滤矿床，有些矿体风化剥蚀很深，终至破坏无存。

矿床所处构造环境，一定程度上决定了矿床类型和保存潜力。

（二）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。

（三）控矿构造的分级（表）
不同级别和层次的地质构造，它们影响成矿的范围及研究意义各不相同。

构造成矿控矿的整体看，从大尺度－小尺度－微区是一个自然作用体系，可统称为成矿构造。

二、矿田矿床构造概念
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、矿田构造研究的现状与发展过程
矿田构造研究是随着采矿工业的发展和地质科学的进步而展开的。

一些工业发达国家在20世纪初叶开始矿田构造研究。

主要从两方面入手：
Ⅰ.研究单个构造形迹对成矿的控制；
Ⅱ.以矿床为研究单位，综合研究有关的不同控矿构造。

四、矿田构造的主要研究内容
1、研究岩石的物理力学性质对成矿的影响
岩石的基本力学性质，如强度、弹性、塑性、脆性、空隙度、渗透性对矿液运移和矿化分布的影响。

变质后岩石力学性质对矿化分布的影响。

同一种岩石在不同深度、不同应力条件下，性质变化对成矿的影响。

地层剖面中岩石组合与岩石强度变化对成矿的影响。

2.研究各种控矿构造类型
研究各种构造形迹的发生、发展历史及其与矿化的时间、空间和成因联系，以查明矿化的构造控制因素，是矿田构造研究的主要内容。

3.研究控矿构造体系和构造分带性
研究在统一的变形过程中所产生的构造体系，了解有关构造要素间的内在联系，从整体上认识构造与矿化的关系。

构造分带性表现为不同构造要素在空间和时间上有规律分布，对于认识矿化空间分布规律很有意义，是一个重要的研究方向。

4.研究控矿构造的演化期次和发展阶段
地质构造形成过程比矿床的形成过程要长得多，可分为成矿前、成矿期、成矿后构造。

研究各期构造的形成演化及其对成矿的控制、保存或破坏作用。

5.研究矿液的运移与构造条件的关系
为了剖析成矿流体的原始通路，一般根据构造在成矿流体和堆积中所起的作用，将构造要素划分为导矿构造和储矿构造。

研究导矿构造和储矿构造能更深入认识构造对成矿流体运移和矿质沉淀的控制作用。

6.研究矿石堆积的构造圈闭条件
凡起到封闭成矿流体，使矿质在局部地段富集起来的构造作用和构造要素，称为成矿构造圈闭。

构造圈闭是促进矿石堆积的最重要外部条件，它影响着成矿基本参数的变化，因而也影响成矿作用过程和矿床的成因特征。

是研究矿田构造的基本内容之一。

7.研究各类矿床的构造特征及成矿的构造条件
研究各种不同成因类型矿床的构造控矿条件和构造类型，是矿田构造研究的经常性构造。

矿床的不同类型的划分，既取决于成矿作用方式，也取决于成矿的地质构造条件。

矿床成因类型多种多样，构造控矿作用也不全相同。

因此，在研究每一类矿床的构造特征时，要注意把握每类矿床的主要特点，有目的地解决构造问题，指出具体的控矿构造标志。

8.研究矿田构造与区域构造的关系
研究区域构造体系及成矿构造在其中的位置。

研究不同构造层中的成矿构造特点。

注意贯通性断裂通过不同构造层所引起的矿化差异。

研究区域矿化深度和区域矿化垂直分带
五、矿田构造的研究方法
1.大比例尺矿田构造制图
2.深部构造研究与制图
3.控矿构造的岩组分析
4.构造—岩石物理分析
5.构造地球化学方法
6.遥感构造解译方法
7.构造控矿的模拟实验
六、成矿构造研究思路
1.由矿床矿田构造→区域构造、大型构造→全球构造，是一个由小到大、由局部到整体，又由整体到局部的逐步实践和反复认识过程。

矿床、矿田构造研究以具体事物为主，大地构造和全球构造的控矿研究的综合性和复杂性更明显。

两方面的研究是互为补充，相互渗透的。

2.从研究内容看，由单个构造控矿→构造体系控矿→成矿构造动力学研究，应处理好物质与运动的关系。

矿床常在几种基本控矿因素的耦合部位：①矿源区（成矿物质）；②构造、流体、热能及物理化学空间等发育区（促成矿质汇聚）。

因此，成矿构造与区域地球化学、地质流体研究相结合是核心问题。

3.从构造成矿作用看，要注意特定构造部位成矿机制研究。

原因是：在一些特定构造部位
①有利于基本控矿因素的同时出现和耦合；②有利于实现各种控矿参量由渐变到突变的转换，从而导致原有物理化学平衡态的失稳，促使成矿物质的大量堆积。

4. 构造成矿与构造破矿研究相结合,矿床形成后，能否保存以及保存在何处，主要是受构造运动控制的。

研究构造对矿床形成、变化、破坏的历史，有利于认识矿床的“来龙去脉”，以具体帮助预测和勘查工作。

七、成矿构造研究趋势
将矿田构造与区域构造、深部构造结合在一起研究，点、面、体结合研究，深、中、浅层次结合研究。

深入开展构造地球化学研究，阐明矿石堆积的构造动力学和地球化学动力学特征，建立动力学模型。

将成矿区带内的构造、流体、成矿作为一个系统加以研究。

开展大陆构造体制与成矿关系的研究。

在成矿构造研究中广泛采用计算机技术、遥感技术和分形方法，发展GIS系统，进行精细的矿田构造制图和重要矿集区的构造—成矿制图（三维的、动态的）；研究成矿构造形迹的定年方法，以定量测定构造与成矿的年代关系，提高研究的精度和定量化程度。

第二章成矿流体的运移
一、概述
成矿流体是成矿物质的载体。

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。

成矿流体的运动是成矿必不可少的基本条件。

研究成矿流体运动规律，具有重要意义：
Ⅰ.为研究成矿物质来源、富集提供依据，有助于深入认识成矿机理和矿化富集规律；
Ⅱ.为研究矿体形态、产状和组分的变化规律提供依据，有助于深部矿体预测。

矿源场与储矿场的空间关系
成矿物质从矿源场活化析出，经过一定距离的运动到达储矿场集中，基本上是靠各种地质流体的携带和传输。

成矿流体携带矿质，运移到有利构造－岩石中沉淀出来形成矿床。

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。

其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。

成矿流体是地质流体系统中的组成部分，它存在于一定的时空范畴和构造环境，有一定的运动规律。

二、成矿流体的运移动力
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.成矿流体的内力驱动
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.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。

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。

大陆边缘沉降压实驱动系统
迅速沉降的年轻盆地能形成因承载上覆地层而造成的过压流体，并发育沉降压实驱动系统沉积物的压实作用可使沉积物的体积密度不断增加，孔隙度不断减少，孔隙流体不断排出。

压实作用可以引起地质流体的垂向和侧向运动。

压实作用驱动下沉积盆地中地质流体的运动表现为离心流的特点，流动方向由盆地沉降中心的较深部位流向盆地的边缘和浅部。

3.构造应力驱动
构造是驱动流体运移的主要动力。

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。

褶皱-逆冲带构造应力和驱动系统
构造应力和逆掩作用能在造山带中产生巨大的压力而驱使流体运动
如冲断裂作用或构造挤压作用，它们一方面导致构造应力增大，另一方面导致构造变形，孔隙体积缩小，引起了流体势场和流体压力系统的变化，从而驱动地质流体的运动（建造水被压挤，向前陆盆地方向排出）。

大规模应力驱动系统的流体运移对研究盆地和造山带演化,变质作用中的地质流体过程,以及矿床形成过程等有非常重要的意义。

在裂谷等伸展构造体制中，以拉张运动为主，导致上地壳开裂、减压，可造成深部流体从较深部位运移到较浅部位甚至直到地表。

在板块俯冲带的局部断开或局部熔融强烈地段，也可构成有利于岩浆和地幔流体的向上部运动
4.热驱动
（1）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，并发生大范围的水－岩反应。

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。

（2）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。

如火山－沉积建造遭受绿片岩相到角闪岩相的变质作用，岩石中会释放出约2％的变质水，在温度为500℃条件下，变质热液中金的溶解度可达0.1×10-6 ，含金热液汇聚到绿片岩相
的有利构造部位沉淀成矿。

5.重力作用（地形）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。

在地形高差引起的地下水的重力作用下，沉积盆地中地质流体表现为向心流或穿越流的运动特征，即地质流体由盆地边缘渗入盆地中心深部再向上返回地面或流体由盆地一侧渗入地下，再由另一侧渗出。

地质流体主要来自于大气降水或地表水。

地质流体的势差大小，主要取决于地形高差。

现代地壳流体(地下水和油气)的研究表明,重力驱动系统的运移距离可达几百公里到上千公里,甚至更远。

美国中部大平原地区延伸约1000km的地下水流系统
在有一定大气降水补给来源的条件下,凡有大范围地形起伏的地区都可能发育重力驱动系统, 这在上部地壳是非常普遍的。

重力驱动系统对中低温层控矿床和油气矿藏成矿有重要意义。

因此,有关热液的大气降水来源、古渗透率分布和古地形恢复都应成为该类矿床成因研究乃至找矿勘查研究的重要内容。

6.虹吸作用与泵吸作用
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。

三、成矿流体运移的通道
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，其流体动力学特征有所不同。

1、岩石孔隙中含矿流体运移
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。

绝大部分服从达西的线性渗透定律。

1）含矿流体沿岩石孔隙运移的因素
含矿流体沿岩石的孔隙运移，主要受两个因素的作用：
（1）成矿流体运移趋势
由于成矿流体本身具有活动能力（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。

常见的成矿流体运移趋势有：
沿透水层向上运移；
沿不透水层之下向上运移；
沿岩层仰起方向运移；
沿岩层倾向运移；
沿背斜两翼向轴部运移；
沿背斜脊线运移；
沿多层透水层分流运动；
（2）岩层对流体的屏蔽作用
岩层的屏蔽作用主要取决于岩石的孔隙度和渗透性。

在成层岩石中含矿流体总是沿孔隙较大、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含矿流体运移。

岩石的渗透性取决于岩石的有效孔隙度。

含矿流体在岩石孔隙中流动，后在断裂带中泄水成矿。

2、断裂和裂隙中含矿流体运移
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。

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。

（1）不同断裂裂隙的导水性
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。

Ⅰ.张性断裂裂隙的含水空间大，导水能力最强。

Ⅱ.压性断裂裂隙的含水性和导水能力较差。

Ⅲ.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。

（2）断裂裂隙中流体运移趋势
Ⅰ.成矿流体沿单一断裂裂隙运移时，基本上是由下向上运动，形成的矿体较为简单。

Ⅱ.成矿流体沿两组交叉裂隙运移时，裂隙交叉处破碎程度高，流体从不同方向向交叉扩张
空间汇聚。

Ⅲ.由大小裂隙组合起来的网状裂隙，则形成复杂的导水系统。

大小裂隙具有不同的导水性，小裂隙导水能力弱，储水量较大；大裂隙导水能力强，起汇水管道的作用。

当这些大型断裂裂隙与区域中主要的构造通道连接时，能将含矿流体集中起来并输送导主要构造通道中去，并进一步向地壳浅部的低压带流动。

（3）断裂裂隙与岩石孔隙组合
在成层岩石中常有断裂发育，因此，常见的是流体既沿岩石孔隙运动，又沿断裂流动。

基本趋势：
Ⅰ.成矿流体由断裂进入岩石孔隙。

Ⅱ.成矿流体在断裂和岩石孔隙中运移（几乎）同时发生。

Ⅲ.断裂裂隙与岩石孔隙、透水层与不透水层的组合情况是复杂的，他们的变化将影响到成矿流体运移方式。

因此，研究成矿流体运移通道使，要注意地质构造环境和构造要素的配置情况。

3、导矿构造
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：规模较大的断层、剪切带、破碎带和角砾岩带；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。

不同级次导矿构造的组合关系
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。

不同级次导矿构造的组合关系对矿化分布有影响
Ⅰ.次级导矿构造与主干导矿构造为斜切或横切关系
Ⅱ.次级导矿构造与主干导矿构造走向基本一致，但剖面上斜交
Ⅲ.多组次级导矿构造与主干导矿构造交切。

4、储矿构造
储矿构造是矿质沉淀的场所，是矿体定位、并决定矿体形态、产状和规模的构造条件。

也称容矿构造。

储矿构造类型很多，有些明显起到封闭矿液的作用，又称为圈闭构造（或成矿构造圈闭）。