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構造-流體-成礦作用

在主動大陸邊緣的大洋板塊俯沖過程中,洋殼堆積物組成部分的陸緣增生楔中流體受到強烈側向擠壓,向前陸盆地內排出,以地下徑流方式作長距離的運動。在這個過程中,流體與沿途的某些地層巖石發生廣泛的水-巖作用,汲取了巖石中的某些金屬和揮發分,並在有利的地段形成礦床(圖2-1)。

圖2-1 造山帶構造流體(鹵水)的遷移方向和某些礦床可能在前陸盆地建造形成的位置

(據Oliver,1986)

根據流體運動的驅動力可將盆地成礦流體系統劃分為3種基本類型:

(1)壓實流體系統。發生在沈積-壓實階段,流體運動的驅動力是壓實作用力。流體主要來源於因沈積物隨埋深增大、孔隙度衰減而被擠出的地層水或建造水,流體作用的範圍幾乎遍布整個盆地。

(2)重力流體系統。發生在盆地隆起或局部和周邊隆升時期,流體運動的驅動力是其自身的重力。流體主要來源於在重力作用下滲入地層或巖石的大氣降水,流體作用的範圍在補給區和排泄區之間。

(3)熱動力流體系統。出現在盆地內部巖漿活動時期和巖漿侵入體或火山熱能所能影響的地帶,流體通常由巖漿揮發分、海水、建造水或大氣降水等混合而成。流體運動的驅動力主要是來自深部或巖漿巖體熱能。根據流體系統發生的環境又可分為海底火山噴氣系統和海底熱水循環系統等。

壓實流體系統的動力場和溫度場主要與盆地沈積物沈積速率、滲透率、孔隙度、盆地內部同沈積構造和基底熱流有關。在沈降緩慢、同沈積斷層不發育,而且沈積物以砂質和碳酸鹽巖為主的克拉通內盆地,因沈積物的滲透率較大、傳導流體的能力較強、流體異常壓力不發育,在盆地中心的中下部的超壓較盆地邊緣處大,故壓實流體總體流向是自盆地中部向邊緣方向,而沈積物上部的流體壹般是垂直沈積物表面向上運移。當盆地下部存在砂質沈積物等組成的高滲透層時,盆地下部的流體會斜穿地層等時面運移到較低的層位或流向高滲透層。由於盆地流體異常壓力很小,液體具較小的勢梯度,流動速度壹般不超過2mm/年。由於流體遷移對正常地溫場的擾動很小,流體與沈積物處於平衡之後,系統的溫度場等溫線是近水平的。這類盆地壹般沒有大規模的礦床形成。快速堆積時,因泥質沈積物的滲透率很小,傳導流體的能力弱,當孔隙流體的異常壓力大於沈積物抗破強度則產生同沈積斷層,從而導致壓實流體迅速釋放,在同沈積斷層帶引起溫度和地球化學異常。噴溢出的流體常在盆地底部窪地形成熱(鹵)水池。

流體系統通常發育在盆地隆升消亡階段,其動力場和溫度場主要與盆地裂隙系統、地形高差、古地理和地熱流值等有關。盆地成熟之後,沈積物已基本成巖,原始的沈積物孔隙多被壓實或膠結,巖石自身傳導流體的能力很差,流體主要在構造應力產生的裂隙系統中流動。由於流體有固定的補給區和排泄區,因此,形成由高地勢處向低地勢處流動的被迫對流系統。局部地形高差引起小範圍的對流,區域性的地勢差引起盆地大尺度上的區域性對流系統,後者通常占主導地位。流體在其徑流過程中,將分散在地層中的熱量“收集”起來,而在排泄地段形成地熱儲,當區域熱背景壹定時,流體循環深度和流速愈大,地熱儲的溫度愈高,通常可形成密西西比河谷型鉛鋅礦床。

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