构造物理化学的理论纲要和应用前景

摘要

构造物理化学是地质力学在“构造结合建造”领域兴起的研究方向，发展为探讨构造作用过程中岩石物理变化与化学变化相关性的交叉学科领域。针对“构造力能否影响化学平衡”的地球科学难题，作者开展矿田地质构造的深入研究，进行构造力影响压力的探索。构造应力场可以分解为两部分：一部分是应力差，使岩石发生变形；另一部分是平均应力部分，即各向相等的正压应力状态，使岩石体积变化。后者称为“构造附加静水压力”。“构造附加静水压力”叠加在其地质作用引起的压力之上，改变该点的压力并影响其他物理化学条件，由此控制成岩成矿地球化学过程。构造物理化学是研究“构造力改变物理化学条件进而影响化学过程”,即研究构造引起的构造附加压力、温度等物理化学条件及其控制物理化学过程的领域。构造物理化学和“成矿深度构造校正”等理论方法预测胶东金矿深部存在“第二富集带”已得到证实，为胶东成为全球第三大金矿区提供了理论和方法方面的支撑。经过30多年科研和找矿实践，构造物理化学产生了广泛学术影响；中国地质学会地质力学专业委员会1996年设立“构造物理化学专业学组”,中国地球物理学会2018年批准成立“构造物理化学专业委员会”。构造物理化学需继续深入研究的问题有：构造附加静水压力问题，构造作用影响温度问题，构造作用改变岩石物理性质问题，构造作用影响地质P-T相图问题，还要发展“构造结合建造”的构造变形岩相观测研究方法等。构造物理化学在地壳异常压力和地壳深部压力状态、构造对油气的驱动和圈闭问题、成岩成矿深度的构造校正测算和隐伏矿床预测、超高压变质带的“构造增压壳内成因”问题、煤变形-变质作用的物理化学条件、临界成矿的热力学分析、地震灾害流体对于岩石系统的构造物理化学约束以及构造变形岩相基础上的地球物理勘查等方面推广应用已取得长足进展，且具有广阔的发展前景。

关键词

构造物理化学 / 构造附加静水压力 / 构造附加参量 / 深度校正测算 / 构造地球化学

基金资助

国家计委科技找矿项目(JG947110);; 国家科委攀登计划项目(G1999043214,95-39(预)-6-3);国家科委基础研究司特别支持项目(GJ94-83);; 国家自然科学基金项目(40972061)