成矿动力学理论基础课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,成矿动力学理论基础,Theory Background for the Metallogenic Geodynamics,第一讲,成矿动力学理论基础Theory Background f,1,提 纲,一,、基本概念及研究意义,什么是动力学,成矿系统的自组织演化,为什么要研究成矿动力学,二、多孔介质中传递过程的耦合动力学,多孔价质的基本特性,多孔介质的本构方关系唯象律,不可逆过程耦合,多孔介质的骨架变形,多孔介质的固,-,流反应,全反馈,-,耦合动力学,提 纲一、基本概念及研究意义,2,一、基本概念及研究意义,什么是动力学,成矿系统的自组织演化,为什么要研究成矿动力学,一、基本概念及研究意义什么是动力学,3,1.,动力学、地质动力学和成矿动力学,“,动力学”一词的原义泛指英文中的“,kinetics,”(,化学动力学,),和“,dynamics,”,（动力学）。,kinetics,(,或,chemical Kinetics,),研究化学反应的速率和历程（或机制）。所谓“反应历程”（或“反应机制”）就是指反应物分子在变为产物分子的过程中所经历的具体途径和步骤。,“,dynamics,”,则是研究物体在力的作用下宏观运动的速率或机制。,Study of the motion of bodies under the influence of force,.,动力学的较完整的涵义是某种作用（或物质运动）的速率（,rate,）、机制,(,mechanism,),和过程（,process,）。,动力学,1.动力学、地质动力学和成矿动力学“动力学”一词的原义泛指,4,地质动力学,(,geodynamics,),Geodynamics,国内称为地球动力学,主要研究地球及其各圈层的运动及其原因。这实际上是不确切的。,澳大利亚地质动力学合作研究中心,(,Australia Geodynamics Cooperative Research Centre,),给出的定义为，,Study of the changes that occur to and within bodies of rock under the influence of geological processes.These geological processes include,tectonic and gravitational stress,(which cause displacements and deformations),thermal fluxes,(,which cause metamorphism and melt of rock),fluid flows,(which cause movement and convective circulation of mineral-laden water,hydrostatic stress and hydro-fracturing),and,chemical reactions,(which cause alternation,mineral solution and mineral deposition),.There are,strong feedback interaction,(couplings)between these processes.,地质动力学(geodynamics)Geodynamics,5,成矿动力学,（,metallogenic dynamics,）,确切地说，成矿动力学应该叫着成矿作用动力学,（,dynamics of metallogenic process),，主要是研究成矿作用的速率、机制和过程，是矿床成因的核心问题；,传统的矿床学,(ore deposit geology),主要总结和归纳已发现矿床的特征和规律和经验事,以及对这种规律和事实的解释和进一步的推论,成矿学,(metallogeny),则是对更大范围的区域内的成矿特征和规律的总结和解释。二者都是立足于经验事实上，其最本质的特征都是,“以成矿的结果为研究的主要对象，主要目的是发现矿床形成的规律，研究思路则是从结果,(,反推,),原因,”,，而且这种反推在有很大程度上带有猜想和假想的成分，是非常不严密的。成矿动力学则是,“以成矿过程为研究的主要对象，主要目的是发现矿床形成的原因和机制，研究思路是从原因到结果,”,。,成矿动力学与矿床学及成矿学之间的本质区别决定了矿床学和成矿学研究常用的归纳法和类比法等是不适合于研究成矿动力学的。,成矿动力学（metallogenic dynamics）确,6,成矿作用动力学的理论体系,据於崇文,成矿作用动力学的理论体系据於崇文,7,2.,成矿系统的自组织演化,成矿作用是一种复杂的多过程动力系统,成矿作用实际上是成矿物质的无序状态向有序状态演化过程，这种转化在很大程度是自组织的；,在成矿系统的自组织,(self-organization),演化进程中，有两种机制起着非常重要的作用，这两种机制是：反馈和耦合。,2.成矿系统的自组织演化成矿作用是一种复杂的多过程动力系统,8,反馈和耦合,反馈,（,feed-back,）,：,The return of a portion of the output of a process or system to the input,especially when used to maintain performance or to control a system or process.,简单地说，反馈就是结果对原因的影响。,耦合,(,coupling,),：,the act of bring or coming together,。简单地说,耦合就是两个过程间的相互影响。,反馈和耦合反馈（feed-back）：The return,9,成矿作用的复杂过程,（据,Hobbs et al),成矿作用的复杂过程（据Hobbs et al),10,3.,为什么要研究成矿动力学,地球科学发展之必然,地球科学不能永远停留在经验事实积累的水平上，必向具严密逻辑和精确数学表达的现代科学迈进,要实现这一点动力学研究是其必然途径。,动力学的核心：基本守恒定律和系统本构关系的唯象律,找矿勘查之必需,现代找矿勘查的成功概率并不高，每,10000,个勘查项目只有,12,个最终演化成可赢利矿山，现代科学技术的发展也没有有效地提高找矿勘查的成功率，其主要原因是我们对导致矿体形成并定位于某一位置的动力过程缺乏详细的了解，而且现代地球科学和地球探测技术也没有为我们提供足够的了解成矿动力学过程的知识和技术，只有发展动力学研究，才有可能实现这一点。大气动力学对气象预报的贡献。,3.为什么要研究成矿动力学地球科学发展之必然,11,When people fail to understand why their geological evidence is insufficient or why their interpretation is inadequate they think the failure is due to bad luck and the wasted money and effort is part of the risk involved in mineral exploration.However,luck(good or bad)has nothing to do with the location of mineral deposits,.Mineral deposits are not distributed randomly,haphazardly or according to luck,throughout the Earths crust.Rather,each deposit is located in a special place and its formation was the culmination of special circumstances involving interactions between specific geodynamic processes that operated in that location at a particular time and in a specific sequence,.Understanding these processes and recognising where and when they operated throughout the four and a half billion years of the Earths history is what transforms luck into prediction.,-,G.P.PRICE,P.STOKER,When people fail to understan,12,Mineralisation is commonly the result of full feedback coupling between the four processes of mechanical deformation,non-isothermal fluid flow,thermal transport and chemical reaction(which includes mineral dissolution,transport and precipitation),as shown in Fig.1.The generation of a large orebody means that these feedback mechanisms must reinforce one another in such a way that the rate of mineralisation,integrated over time,is optimised.,-B.Hobbs,Mineralisation is commonly t,13,二、多孔介质传递耦合动力学,多孔价质的基本特性,多孔介质的本构方关系唯象律,不可逆过程耦合,多孔介质的骨架变形,多孔介质的固,-,流反应,全反馈,-,耦合动力学,二、多孔介质传递耦合动力学多孔价质的基本特性,14,1.,多孔介质的基本特性,多孔介质,(porous media),：多孔介质是指内部含有众多孔隙的固体材料。多孔介质是由多相物质所占据的空间，也是多相物质所共存的一个组合体；从任一相来说，其它相均弥散在其中，故又称多孔材料为,弥散材料,(dispersed material),。,多孔介质中，固体相占据的部分叫,固体骨架,(solid matrix),，没有被固体颗粒占据的那部位空间称作,空隙,(,或孔隙,pore space,或,void space),。,孔隙之大小及其分布是多孔介质的重要特征，根据空隙之大小，可将其分为三类：当空隙空间甚小，以致使固体分子和流体分子间的分子作用力不可忽略时，称之为分子间隙；当空隙足够大以至使流体流动只取决于孔隙壁面时，则称之为洞隙；介乎二者之间空间黍之为孔隙。,1.多孔介质的基本特性多孔介质(porous media),15,描述多孔介质的几个参数,孔隙度（,porosity,）,：表示多孔介质中孔隙所占的份额的相对大小，通常用孔隙容积与多孔介质总容积之比表示；,渗透率,(permibility),：表示在一定流动推力推动力下，流体通过多孔介质的难易程度；,饱和度（,saturation),：在多孔介质中某种特定流体所占空隙容积之百分比；,描述多孔介质的几个参数孔隙度（porosity）：表示多孔介,16,岩石孔隙的几种主要类型,岩石孔隙的几种主要类型,