形变—热—流体对成矿作用制约的数值模拟:以白象山铁矿床为例

摘要

成矿系统这种巨大时空尺度的复杂系统,只有通过动力学计算模拟的方法才能揭示整个系统的演化进程。
　　钟姑矿田是长江中下游成矿带上的重要铁矿区,钟姑矿田内的白象山式铁矿床的重要代表白象山铁矿床是钟姑矿田内的典型铁矿床之一。本文选择钟姑矿田白象山铁矿床为研究对象进行了三维地质体建模和成矿动力学计算模拟的研究。以SURPAC为建模工具,进行三维地质体模型的建立。通过编程实现SURPAC的六面体模型即块体模型向数值模拟软件FLAC3D中的Brick单元体模型的转换,建立了白象山三维网格模型。通过矿区典型地质剖面图并结合白象山三维网格模型,利用FLAC3D中内置的FISH语言建立矿区内三个典型地质剖面的三维网格模型。在地质研究的基础上建立的网格模型进行力-热-流耦合动力学数值模拟实验,根据计算模拟的结果来分析成矿的动力学机制和控矿因素。
　　通过以上这些工作,本文得到了以下四方面的成果:
　　(1)通过三维地质体模型,主要展示了地层、岩体、矿体的三维形态以及它们之间的空间关系,发现了矿体主要受白象山背斜构造和岩体所控制。
　　(2)通过编写从SURPAC的六面体网格转化为FLAC3D的Brick单元体网格的接口程序,从而实现了复杂地质实体模型向FLAC3D模型的转化,利用该方法建立了白象山铁矿床的三维网格模型。
　　(3)通过对矿区地质研究基础上并结合白象山铁矿床的三维网格模型,选取了矿区三个典型地质剖面图,利用FLAC3D内置的FISH语言通过编程建立三个典型地质剖面的三维网格模型图。为动力学数值模拟提供了有限差分网格模型。
　　(4)通过对三维网格模型进行动力学数值模拟得到结果显示,白象山铁矿床的形成与岩体同构造冷却过程中的耦合动力学作用密切相关,通过力-热-流耦合作用在黄马青组砂页岩中形成了汇流扩容空间,为白象山似层状矿体的形成创造了有利的成矿空间。

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第一章绪论

1.1课题来源

1.2选题依据及研究意义

1.3三维地质建模的研究现状和发展趋势

1.4成矿作用动力学数值模拟的研究现状和发展趋势

1.5本课题的研究内容及技术路线

1.6论文完成的工作量及取得的主要成果

第二章地质背景

2.1区域地质特征

2.2白象山铁矿床地质特征

2.3矿体特征

第三章数值模拟网格剖分及动力学模型建立

3.1数值模拟总体思路及主要流程

3.2网格剖分的必要性

3.3六面体网格剖分算法

3.4复杂动力学模型的建立

3.5六面体剖分模型的构建

第四章白象山铁矿床典型剖面三维网格模型构建

4.1白象山铁矿床三维地质体模型构建

4.2典型剖面的选取与剖面地层线的生成

4.3基于典型地质剖面的三维模型图构建

4.4白象山铁矿床块体模型的构建

4.5FLAC3D中三维网格模型的建立

第五章白象山铁矿床动力学数值模拟

5.1FLAC3D软件求解的流程

5.2动力学模型的建立与模拟条件

5.3模拟结果及分析

第六章结论与存在问题

6.1结论

6.2存在问题

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文