基于FLAC3D、ANSYS的成矿动力学数值模拟

【摘要】根据成矿动力学过程的基本理论，以河南栾川Mo多金属矿集区为应用实例,概括了该区成矿动力学数理模型和热液型矿床成矿动力学地质模型，建立了研究区岩浆热液型矿床成矿过程数值模拟的技术方法流程，实现了热液型矿床的成矿过程的动力学数值模拟，为该区成矿预测研究提供新的方法与途径。主要的研究内容和成果认识如下：1.总结了成矿动力学数值模拟理论模型（1）通过总结热液型矿床的成矿机制和成矿地质过程，建立了热液型矿床成矿动力学地质模型和数理模型；（2）整理构造应力场数值模拟与力-热-流耦合数值模拟理论基础；（3）分析了成矿动力学数值模拟中应力场、热力场、流体渗流场三个子系统的耦合关系，以及其对应的数学公式在构造应力场模拟中应力应变的关系。2.建立了成矿过程数值模拟的技术方法在理解成矿动力学基本原理的基础上，把热液型矿床成矿动力学数理模型转换成了计算机模拟模型，理清了数值模拟过程中的几何模型、材料参数、边界条件和初始条件含义及参数选择，掌握了有限元ANSYS软件和有限差分FLAC3D软件模拟的关键技术环节，总结了ANSYS和FLAC3D软件数值模拟流程，形成了成矿动力学数值模拟技术方法。3.开展了栾川Mo多金属矿集区成矿过程的数值模拟（1）建立了栾川矿集区800平方公里的地质实体模型，总结了矿集区区域成矿地质背景，梳理了矿集区成矿过程及成矿环境与条件。通过ANSYS和FLAC3D对矿集区进行成矿动力学数值模拟，得到构造应力场值线分布图和应变率、孔隙率的分布图，提取矿集区有利的成矿条件，预测隐伏矿产的分布。（2）总结了热液型矿床的成因模型，选择N00线和N32线建立深部剖面岩体、围岩、断裂的地质实体模型。通过ANSYS和FLAC3D进行成矿动力学数值模拟，分析构造应力场等值线分布与流体流动方向、孔隙率、应变率等分布与热液型矿床成因关系，依据矿床成因及已知矿点提取深部剖面线的有利成矿条件，并对深部隐伏矿产进行预测。（3）收集南泥湖矿床的成矿资料，通过GOCAD软件建立南泥湖矿床的三维地质实体模型，通过编程，实现了GOCAD中SGrid实体模型向FLAC3D的导入。通过FLAC3D软件对南泥湖矿床岩体冷却过程的动力学数值模拟。得到成矿过程中的流体流动方向、孔隙率、应变率等分布，分析结果显示在拉张应力场下岩体接触带南泥湖组附近的岩石出现体应变，形成生了扩容空间，为成矿提供了空间条件。通过流体流向与扩容空间位置结合部位形成汇流区，汇流区是成矿的有利部位，同时显示在深部具有巨大的找矿潜力。
【作者】赵鹏飞；
【导师】王功文；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），地球探测与信息技术，2014，硕士
【副题名】以河南栾川Mo多金属矿集区为例
【关键词】数值模拟；成矿动力学耦合过程；FLAC3D；ANSYS；栾川；

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