新疆阿尔泰地区矿床分布的多重分形分析

对新疆阿尔泰地区 175个热液金、铜、铅、锌、稀有金属矿床的研究表明 ,该区矿床的空间分布为多重分形分布。在 q=- 2～ 14范围内 ,标度指数为 - 5.4 915～ 12 .80 71,奇异指数 a( q)随 q值变化较大 ,为 0 .92 4 8～ 2 .2 865,分维谱具单峰曲线特征。q=0时 ,在 1～ 150 km尺度范围内出现二个分形关系 ,在 1～ 16km尺度范围内 D0 值为 0 .2 3,在 16～ 150 km尺度范围内 D0 值为 1.51。导致该区矿床多重分形分布的主要原因是在不同尺度下矿床的形成控制机理的不同和矿床的勘探研究程度较低 ,该区还有较大的找矿前景。     

华南地区构造–岩浆活化与热液铀成矿的分形动力学

华南地区位于东亚壳体东南缘,包括东南地洼区和江南地洼区两个典型的华夏型地洼区,该区多阶段的复杂构造–岩浆演化形成了大量的花岗岩及断裂构造,并导致大量多因复成热液铀矿床的形成。这些花岗岩体、断裂构造及铀矿床的空间分布均具有分形特征。东南地洼区断裂构造的分维值为1.6800,明显大于江南地洼区的1.5939,显示前者更有利于热液铀成矿作用的发生。花岗岩体空间分布盒维数D总体上随其规模增大而增大,较大的周长–面积分形维数DPA会导致盒维数D增大,显示其构造–岩浆活动的复杂性增强。其中燕山晚期、燕山早期和印支期较大的D和DPA显示其更有利于热液铀成矿的发生。华南地区热液铀矿床空间分布盒维数为1.0254,明显小于两个不同构造区断裂构造空间分布的分维值,表明华南地区铀矿床的发育程度低于断裂。用元胞自动机模型对断裂和成矿演化进行模拟的结果表明,其分维值随时间逐渐增大,到中晚期断裂分维值增高至超过临界值后才有大规模成矿作用发生,成矿分维值显著增大。多阶段复杂的构造–岩浆活动的分形演化导致了华南地区多因复成热液铀成矿的分形分布。     

广西大瑶山西北地区构造分形与成矿预测

本文针对大瑶山西北地区断层和石英脉热液型矿床丰富的特点,以及该区热液矿床成矿是否存在断裂构造分维临界线.采用较高标度的断裂构造分形分维分析(r=5～0.3125 km),研究矿体产状与矿区断裂产状的关系,结合Fry分析综合预测该区成矿潜力.研究区断裂构造分维值为D=1.6897,南北向断裂构造分维值D=1.2947,北东向断裂构造分维值D=1.4593,东西向断裂构造分维值D=1.0250,北西向断裂构造分维值D=1.2003.我们确定研究区热液矿床成矿存在断裂构造分维临界线,研究区成矿预测分维临界线为D=1.5000～1.8000,铅锌矿成矿预测分维临界线为D=1.6000～1.7400,铜矿成矿预测分维临界线为D=1.5000～1.7000,金矿成矿预测分维临界线为D=1.6400～1.8000,重晶石成矿预测分维临界线为D=1.6000～1.7400.矿体严格受到断裂构造的控制,主要的容矿构造为南北向和北东向断裂构造.综合分析后,我们认为该区铜矿床总体沿北东向分布,金矿沿南北向分布,铅锌矿沿南北向分布.按照矿产分布特征,我们预测了6个成矿靶区.     

断裂构造的分形研究及其地质应用

文章详细总结了断裂构造分形研究的理论基础及其在地质研究中的应用，断裂构造的分维值可以定量描述断裂分布的复杂性和构造演化的成熟度，它是断层数,规模，发育程度，组合方式及动力学的体现，断裂的分形结构特征与流体劝，油气运移成藏和矿床的形成有着十分密切的关系，断裂的分维值越高，断裂连通性越高，越有利于流体流动汇聚和矿床的形成。此外，还可以从活动断裂的分形分析来研究断层的活动性及其与区域地壳稳定性，进行地震预测。文中总结了目前断裂分形研究研究中存在的一些问题和改进方法以及今后研究的主要方向。     

钦—杭结合带中段湘南—桂东北地区断裂构造遥感解译及多重分形特征

钦—杭结合带是扬子板块与华夏板块的交接地区,沿此构造带燕山期花岗岩、断裂构造极为发育,具有巨大的找矿潜力。复杂的地质构造背景制约着区内矿床的空间分布,因此,开展钦—杭结合带地区断裂构造空间展布的定量研究对认识本区构造和矿床分布规律有重要意义。根据断裂构造的遥感解译标志,本文对空间分辨率为30 m的钦—杭结合带中段湘南—桂东北地区的ETM+遥感影像进行了断裂构造的解译工作,并在区域断裂构造和矿床分布研究的基础上,应用复杂性科学中的多重分形理论对研究区内断裂构造的空间分布的复杂性进行了定量分析。研究结果表明:1)奇异性指数Δ=3.807,暗示钦—杭结合带中段湘南—桂东北地区断裂构造具有强烈的多重分形特征,并且断裂构造长度的变化范围较大,既包括大—中规模的断裂构造,亦包括部分中—小规模断裂构造,解译的效果符合实际。2)多重分形谱为左高右低的凸函数,即Δ=0,表明断裂构造长度的变化范围较大,但断裂构造的长度较大值多于较小值的次数,以大—中规模的区域性断裂为主。3)权重因子q=0时,该区盒维数D0=1.762,远大于华南地区的断裂构造分维值1.350,以及数值模拟的分维临界值=1.22~1.38,根据自组织临界理论,断裂构造在充分发育前的耗散过程中,成熟度是不断变化的,即分维值的可变性,造成了多重分形分布,这一结果表明区内断裂构造空间分布复杂,为区内热液等类型的矿床的形成提供了运移和赋存的空间,具有良好的成矿构造控制条件。4)分维值(D)的大小反映了断裂构造展布的复杂程度、构造活动的强弱以及构造发育的程度,研究区断裂构造盒维数D为1.5~1.8,表明断裂构造的分枝和次级断裂相对较少,但仍可见分叉和间断现象,许多较小的断裂已贯通成较大的断裂,构造仍处在发育中,未完全成熟,故呈现出多重分形特征。     

川滇黔接壤铅锌矿集区断裂构造分形特征及其地质意义

为定量探讨川滇黔接壤铅锌矿集区内断裂构造分形特征与中-大型铅锌矿床空间分布的耦合关系,利用分形几何学方法对川滇黔全区和分区断裂构造体系开展了系统分形研究。结果表明:川滇黔全区断裂构造分维值为1.539 5,其中(近) SN向断裂构造分维值为1.239 3,NE向断裂构造分维值为1.3870,NW向断裂构造分维值为1.069 9,(近) EW向断裂构造分维值为0.601 5,说明区域NE向断裂构造带和(近) SN向断裂构造带与铅锌矿床的成矿关系最大;分区中(近) SN向断裂分维值0.300 0～1.683 4,NE向断裂分维值0.475 5～1.652 8,NW向断裂分维值0.575 5～1.525 4,表明同一方向的断裂构造在不同分区与成矿的密切程度具有一定差异性;发育中型或大型铅锌矿床的分区或地区应满足两个条件:即本身分维值较高,利于成矿流体流通、渗透,邻区分维值较低,利于阻挡、封闭成矿流体;在边长为74.687 km的正方形分区中,分维值1.22、1.22～1.38、1.38～1.60、1.60～1.83的分区发育中型及以上规模铅锌矿床的概率分别为0、20%、33%、70%,发育强度亦呈现递增趋势。综上,在边长为74.687 km的正方形分区中,断裂的分维值与中-大型铅锌矿床的发育具有较强的耦合关系。     

湘西沃溪金锑钨矿床分形成矿动力学

随着分形理论的建立与发展 ,应用分形理论研究矿床分布及元素的分布与富集规律已经成为研究成矿作用的一个有力的新工具。文中对湘西沃溪金锑钨矿床金品位空间变化进行了分形与混沌吸引子分析 ,结果表明 ,该矿床金品位分布具有分形结构特征 ,并都呈双分形关系 ,分叉处的金品位与其平均品位相当 ,分维值可以指示成矿流体的运移方向。其金品位空间变化为混沌序列 ,在相空间维数为 8～ 1 0时 ,出现一个混沌吸引子 ,吸引子的维数变化于 1 .5 3～ 4 .72之间 ;表明其成矿流体的演化及金元素的沉淀富集成矿过程为混沌动力学过程 ,描述或控制本矿区金品位变化的独立变量至少需要 8～ 1 0个。总之 ,成矿物质的沉淀过程是一个复杂的非线性动力学过程 ,矿物在热液体系中通过构造应力、流体流动、流体岩石反应等之间的复杂非线性反馈作用 ,最终在合适部位沉淀下来 ,形成了各种具分形与混沌特征的矿床和品位分布     

基于遥感技术的断裂构造分形特征及其地质意义研究

以九嶷山地区ETM+遥感影像数据为信息源,通过信息提取与解译快速获取该区断裂构造。运用分形理论的盒维数法对断裂构造体系进行分形研究,结果表明,区内断裂构造在0.05～2.75km尺度范围内具有良好的自相似性和分形特征,总体分维值D=1.1155、R2=0.9964,分维值接近中国大地构造单元稳定区分维值;不同走向断裂分维值D在0.9184～1.0441间、R2介于0.9983～0.9996间,各分维值D不仅定量描述了各走向断裂分布的复杂性和构造演化的成熟度,而且还反映了断裂的成矿作用:NE向断裂分维值最大,D值在1.0441附近时主要表现为导矿构造;SN向断裂分维值次之,D在0.9870附近时主要表现为控矿构造;NW向断裂分维值偏小,D在0.9502附近时主要表现为含矿构造。     

Study on Fractal Feature of Fault Structure and Its Geological Implications Based on Remote Sensing——A Case Study of Jiuyi Mountain Area, Southern Hunan

以九嶷山地区ETM+遥感影像数据为信息源,通过信息提取与解译快速获取该区断裂构造.运用分形理论的盒维数法对断裂构造体系进行分形研究,结果表明,区内断裂构造在0.05～2.75km尺度范围内具有良好的自相似性和分形特征,总体分维值D=1.1155、R2=0.9964,分维值接近中国大地构造单元稳定区分维值;不同走向断裂分维值D在0.9184～1.0441间、R2介于0.9983 ～0.9996间,各分维值D不仅定量描述了各走向断裂分布的复杂性和构造演化的成熟度,而且还反映了断裂的成矿作用:NE向断裂分维值最大,D值在1.0441附近时主要表现为导矿构造;SN向断裂分维值次之,D在0.9870附近时主要表现为控矿构造;NW向断裂分维值偏小,D在0.9502附近时主要表现为含矿构造.     

贵阳鱼简河水库坝址区岩体结构面的多重分形

研究了贵阳市鱼简河水库坝址区岩体结构面的多重分形。在研究区分别运用不同剖面岩体结构面测量统计结果进行多重分形分析,首先,利用选定的A区进行结构面多重分形分析,依次选取不同的单元尺度值将该区域划分为正方形网格并测量出每个单元的信息量;取适当不同的实数值,计算分配系数;利用直线拟合方法算出幂指数;利用有关方程,求出多重分维值、奇异指数和分维谱函数。然后,运用同样方法对其它选定的区域进行多重分形,分别计算出多重分维值、奇异指数和分维谱函数并进行对比,得出A区岩体结构面的多重分维值、奇异指数和分维谱函数最大值和平均值均较大,表明A区岩体结构面较发育且复杂,亦说明A区岩体的工程性质较差,并根据多重分形结果列出了各岩体质量优劣的大致排列顺序。     

Fractal and Multifractal Modeling of Hydrothermal Mineral Deposit Spectrum： Application to Gold Deposits in Abitibi Area, Ontario, Canada

A number of fractal/multifractal methods are introduced for quantifying the mineral de-lmsit spectrum which include a number-size, grade-tonnage model, power spectrmn model,multi-fractal model and an eigeavalue spectrmn model The first two models characterize mineral deposits spec-tra based on relationships among the measures of mineral deposits.These include the number of deposits,size of deposits,concentration and volume of mineral deposits.The last three methods that deal with the spatial-temporal spectra of mineral deposit studies are all expected to be popularized in near future.A case study of hydrothermal gold deposits from the Abitibi area,a world-class mineral district is used to demonstrate the principle as well as the applications of methods proposed in this paper,It has been shown that fractal and multifractal models are generally applicable to modeling of mineral deposits and occurrences.Clusters of mineral deposits were identified by several methods including the power spectral eral deposits in the Timmins and Kirkland Lake camps.     

非线性成矿预测理论:多重分形奇异性-广义自相似性-分形谱系模型与方法

介绍了“奇异性-广义自相似性-分形谱系”(“3S”: Singularity-generalized self-Similarity-fractal Spectrum)为核心的多重分形现代成矿预测理论与模型(Multifractal Mineralization Prediction Theory and Models)的基本内容和前沿研究方向.讨论了作为非线性、复杂性理论的重要领域之一, 多重分形理论所提供的“奇异性-广义自相似性-分形谱系”等概念和相关的模型.这些新概念和模型不仅能够合理地描述成矿系统、成矿过程、成矿富集规律、矿产资源时空分布, 还提供了定量模拟和识别成矿异常(地质、地球物理、地球化学、遥感异常)的有效模型和实用方法.将多重分形原理与成矿过程、矿产资源分布规律、矿产资源信息获取研究相结合, 可形成具有良好应用前景的现代成矿预测理论与模型.采用该多重分形矿产资源预测理论和在此基础上所开发的专用地学非线性空间信息GeoDASGIS技术, 对国内外多个金属成矿区带进行了矿产资源勘查与评价, 均取得了较理想的预测效果, 表明对开展矿产资源勘查和评价是有效和可行的.      

Fractal Characteristics of Fault Structures and Their Use for Mapping Ore-prospecting Potential in the Qitianling Area, Southern Hunan Province, China

Quantitative analyses of the spatial distribution of fault structures can provide a theoretical basis for forecasting prospective ore deposits. Characteristics and complexity of fault structure distribution in the Qitianling area, Southern Hunan Province, China, were quantitatively calculated and appraised by fractal and multifractal methods to evaluate the relation between fault structures and ore-prospecting potential. The results show that the lengths of faults can be modeled as multifractals. Multifractal spectra evidently reflect the characteristics of the scaling of fault structures. The boxcounting dimension value(D) of fault structures is equal to 1.656, as indicates complexity of the spatial distribution of faults and favorable structural conditions for the formation of ore deposits. Moreover, the D values of sub-regions were calculated and isopleths of their fractal dimension values were plotted accordingly. Overlay analyses of isopleths of fractal dimension values and distributions of known ore deposits show that areas with the larger fractal dimension values of fault structures have more ore deposits. This spatial coupling relationship between D values and ore deposits can be used to forecast and explore other ore deposits. On the basis of complexity theory for ore-forming systems, three exploration targets with high D values were delineated as prospective ore deposits.     

Application of the tectono-geochemistry method to mineral prospectivity mapping: a case study of the Gaosong tin-polymetallic deposit,Gejiu district,SW China

The tectono-geochemistry method as a lithogeochemical exploration tool is a process centric approach based on the premise that element migration and concentration within and adjacent to geological structures are controlled by large-scale dynamic earth processes that operate on a variety of scales to focus mass and energy flux. Here we present a case study of the Gaosong tin-polymetallic deposit, Gejiu district, SW China, illustrating how the tectono-geochemistry method can be applied to mineral prospectivity mapping. As a first step, 2216 fault rock samples collected within the Geiju district were assayed followed by a detailed examination of the assay results by means of factor analysis and multifractal singularity mapping. The main aims of these analyses were to (1) statistically explore the data with respect to specific element concentrations, associations and geochemical patterns by which the fault rock samples can be grouped, (2) better characterize the samples in terms of whether or not the rocks recorded any evidence for hydrothermal mineralization processes, and (3) identify any geochemical anomalies that may present vectors to buried ore. The results illustrate that element distribution patterns are greatly influenced by fault permeability and that NE-SW-striking faults are the most favorable in terms of concentration of ore elements. Factor analysis greatly assisted the identification and interpretation of, for example, element associations, and geochemical zonation patterns genetically related to intrusions. Recognition of singularities was of particular importance with respect to identifying and delineating primary fault tectono-geochemical anomalies that may be caused by buried ore. Of particular interest are low singularity values as these correspond with positive geochemical anomalies over known ore deposits in the Gejiu district. Anomalies delineated by local singularity exponents may represent undiscovered ore and, thus, warrant further exploration.     

奇异性理论在个旧锡铜矿产资源预测中的应用: 成矿弱信息提取和复合信息分解

本研究的目的是应用非线性理论和高新信息处理技术获取矿产资源预测综合信息, 开展以有色金属和贵金属矿产资源潜力评价和预测靶区圈定, 提交个旧及周边地区矿产资源潜力分布图.围绕该研究任务, 重点开展了如何应用奇异性理论和方法, 对比个旧东西矿区的异同.由于区域构造和岩体分布等空间变化性, 导致东西区成矿背景存在较大差异, 受出露地表或近地表矿体分布和矿山开采的影响, 东西区的成矿异常强度和大小都存在较大差异, 东区总体呈高背景而西区为低背景, 因而, 对东西区的成矿信息对比研究和异常圈定相对困难.采用局部奇异性分析方法从地球化学分形密度的角度圈定了局部异常, 在东西区均较好地反映了致矿地球化学异常的分布, 同时采用广义自相似分析方法分解了综合地球化学异常和背景.结果表明, 东西区地球化学背景差异悬殊, 而局部异常具有显著的自相似性.据此在东西区同时圈定的局部异常具有内在的相似性和表现形式上的多样性, 以此为依据所圈定的靶区均具有找矿意义.      

活化断层对加拿大阿萨巴斯卡盆地不整合型铀矿的控制

先存断层的活化对许多热液矿床的形成起到至关重要的作用。加拿大阿萨巴斯卡盆地的不整合型铀矿是一个受活化断层控制矿床的典型例子。该铀矿产于基底与盆地砂岩之间的不整合面附近,并与根植于基底的断层密切相关。这些控矿基底断层切穿并错动了盆地的不整合面。一系列证据表明这些基底断层以韧性的方式形成于盆地之前,但在盆地形成之后又发生脆性活化,而正是这种断层活化作用控制铀矿的产出。先存断层作为完整岩石中的薄弱位置,在后期构造运动中,其活化比产生新断层更容易发生。数值模拟表明在后期挤压构造运动中,有先存基底断层的不整合面被显著错动,而无先存断层的不整合面并没有错动。基底断层的脆性活化,不仅在活化过程中为流体提供了驱动力,而且由于活化导致岩石渗透率的提高,为后期的流体流动提供了通道以及容矿场所,形成阿萨巴斯卡盆地的不整合型铀矿。     

空间模式的广义自相似性分析与矿产资源评价

尺度不变性(scale invariance)包括自相似性(各向同性)、自仿射性(成层结构)、广义自相似性(各向异性标度不变性),是由各种地质过程和地质事件所产生的地质特征和模式的本质属性．尺度不变性可用分形和多重分形模型来表征．这些尺度特征的定量化可为刻画地质空问模式和模式识别提供有力的工具．例如。热液矿床的群聚现象可以用局部分形特征(局部奇异性)来刻画．通过在特征空问中(如频率空问)识别空问模式的广义自相似性．可以将空间混合模式进行分解或异常的识别．介绍了几种相关的分形模型和方法。包括度量空问模式广义尺度独立性(GSI)的线性模型;基于广义尺度独立性的异常分解S—A方法;度量空问模式的局部奇异性方法;以及如何利用分形特征预测未发现矿床的2种方法．有些方法已应用于许多矿产资源评价实例中．给出了对加拿大Nova Scotia省西南部湖泊沉积物样品中的4种元素As、Pb、Zn和Cu的地球化学数据处理分析结果。证明了局部奇异性分析和S—A异常分解方法对地球化学异常的增强和分离的有效性．研究表明：由S—A方法分解的异常往往具有多重分形的特点,而且普遍具有局部奇异性．研究区内具有明显奇异性的地区(元素含量富集区)是金矿异常区域。它们与金矿成矿作用和已知矿床的赋存密切相关．     

Sb–Hg ore deposit distribution controlled by brittle structures: The case of the Selvena mining district (Monte Amiata, Tuscany, Italy)

This paper deals with the tectonic control on the hydrothermal system that gave rise to Sb–Hg ore deposits in the Monte Amiata area that was one of the most relevant mining district for the exploitation of mercury in Italy. The study area (Selvena mining district) is located in southern Tuscany (inner Northern Apennines) one of the most important mineralized area in the western Mediterranean region. Southern Tuscany was severely affected by Middle–Late Miocene low-angle normal faults, later dissected by Pliocene–Pleistocene faults, coeval magmatism (Late Miocene–Pleistocene) and hydrothermal activity (Pliocene–Present). The Selvena mining district is located south of Middle Pleistocene Monte Amiata volcanic complex. Our structural and kinematic study is based on the integration among fieldwork, borehole and mine data. The results highlight two Pleistocene–Holocene left-lateral transtensional shear zones linked by normal faults, defining a coeval pull-apart structure. Here, the Sb–Hg mineralization, transported by meteoric hydrothermal fluids mainly, is particularly diffuse and concentrated in the cataclasites and in damage zones of the normal faults. Furthermore, a widespread mineralization also occurs in the cataclasites of Miocene low-angle normal faults. Mine evidence suggests that ore-bearing fluids percolated through structural conduits located along the fault planes and resulting parallel to the intermediate stress axis. Geological structures and ore deposit distribution are related to a single hydrothermal circuit, with meteoric water channelled to depth through conduits parallel to the intermediate stress axis of the transcurrent shear zones; then, hydrothermal fluids mainly ascended through the almost vertical deformation zones located at the intersection between normal and strike-slip faults. Thus, hydrothermal fluids permeated also the Middle–Late Miocene cataclasites. This study shed light on the relationships between geological structures and mineralization in southern Tuscany and underlines the importance to investigate mine areas to understand hydrothermal fluids path.     

湖南锡田钨锡多金属矿田燕山期NE向断层演化历史及其成矿意义

为了确定湖南锡田矿田燕山期NE向断层演化历史、蚀变特征及与钨锡成矿关系本文调查了矿田内燕山期断层野外宏观特征,对断层中充填石英脉进行了显微鉴定、阴极发光、含矿元素分析,结果显示:(1)断层以NE60°～70°平行分布于茶汉盆地南北两侧,均倾向茶汉盆地,断层的陡倾、棱角状角砾及梳状石英等指示了断层的张性性质;(2)断层经...