江西德兴斑岩铜矿田断裂分形研究

本文将分形几何学的原理和方法应用于江西德兴斑岩铜矿田三组断裂系统的二维平面分布特征研究,发现在研究的标度范围不人有统计自相似性,而且不同矿区了区域具有孙现的分维数Ｄ值,矿化岩体产出部位分维明显高于整个矿山分维值,ＮＥ向断裂体系分维值略高于ＷＮＷ向体系分维值,结合断裂产状,时代,穿切关系与岩体侵入部位对比可知,分维值越高,越有利于矿床形成,矿床规模也越大,其中ＮＥ向和ＷＮＷ向断裂体系起主控矿作用。     

湘中金、锑矿床区域控矿特征研究

湘中是湖南省重要的金、锑矿产地之一。断裂构造及岩浆热事件分析结果表明：该区断裂构造及岩浆热事件对金、锑矿的分布起着重要的控制作用。断裂构造体系分维值大的地区,金、锑矿产出较多,矿床规模也较大。岩体之岩凸或岩凹等热力集中场所,是金矿产出的有利部位;锑矿床皆分布于高古地温区。区域地层岩石中微量元素分析结果显示,前泥盆系浅变质碎屑岩是主要的矿源层。     

湘中构造热事件与金、锑矿床分布

湘中是湖南省重要的金、锑矿产地之一。构造热事件分析结果表明:断裂构造以及岩浆热事件对佥、锑矿的分布起着重要的控制作用。断裂构造体系分维值大的地区,金、锑矿产出较多,矿床规模也较大。岩体之岩凸或岩凹等热力集中场所,是金矿产出的有利部位;锑矿床皆分布于高古地温区。     

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。     

新疆阿尔泰地区断裂控矿的多重分形机理

新疆阿尔泰地区断裂构造非常发育并对热液成矿有重要控制作用。分形分析表明该区断裂和矿床的空间分布均为多重分形分布,断裂的奇异指数为1.597～2.403,多重分维谱值为0.551～1.706;矿床的奇异指数为0.925～2.287,分维谱值为0.138～1.363。断裂的高的奇异指数和分维谱值表明该区断裂构造具有较高的成熟度和连通性,有利于提高岩石渗透性、促进流体流动和热液矿床的形成。断裂构造的多重分形分布导致该区热液成矿作用的多重分形分布。断裂体系演化过程中不同断裂部位变形和渗透性存在明显差异,数值模拟表明断裂与岩性和流体之间存在强烈的耦合作用并导致不同岩性的断裂具有明显不同的断裂渗透率。断裂-脉体系演化是一个自组织过程,元胞自动机模拟表明只有在分形渗透临界以上连通性较好的脊骨断裂部位是最有利于流体流动和成矿作用的。因此只有在部分有利的断裂部位才能形成矿床,并导致了断裂构造的奇异指数和多重分维谱值明显高于矿床。     

湘中断裂体系分维与锑矿分布

笔者将分形几何学的原理和方法,应用于湘中地区断裂体系的二维平面分布特征研究,发现在研究的标度范围内（ｒ约２～８０ｋｍ）不仅具有统计自相似性,并且同一地区,不同分区具有不同的分维值Ｄ,分维值分布特征为东南区分维值高于西北区分维值,将本区断裂体系的这种分维值分布特征与锑矿床分布特征对比,可发现锑矿床（点）产出较多,矿床规模较大的地区,其分维值较大。     

中国断裂构造的分形特征及其大地构造意义

中国大陆壳体中深大断裂的分布具有分形结构特征。大陆全境的分维值为1．493,各构造区的分维值为0．827～1．624。活动区特别是地洼区中断裂构造分维值（1．236～1．624）显著大于稳定区即地台区的分维值（0．827～1．074）,并且壳体结合部位的分维值大于壳内部位。断裂构造的分维值反映了区域大地构造演化、运动历史的复杂性和构造活动的强弱性,因而可作为大地构造研究的一个定量参数。     

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。     

华南中新生代NNE走滑断裂对铀成矿控制的分形分析

在区域成矿学研究中,断裂构造往往是多尺度成矿系统(成矿带、矿田、矿床和矿体)的主导控制因素.在诸多控矿要素中,断裂构造的复杂程度与成矿有着及其密切的联系.分形理论可以将断裂构造复杂程度定量化,如Mandel-brot提出的分形几何学中的分维数,定量描述断裂构造体系的复杂程度(Mandebrot,1985).孔凡臣等(1991)通过单条断裂体的分数维值的含义研究,认为断裂构造的分数维D值的大小反映了其结构的复杂程度和活动性的强弱.具有不同分数维D值的断裂构造常常处在不同的构造发育阶段.谭凯旋等(1998)研究了中国断裂构造的分形特征及大地构造意义,结果表明中国大陆壳体中深大断裂的分布具有分形特征,大陆全境的分维值为1.493,各构造区的分维值为0.827～1.624.并指出断裂构造的分维值反映了区域大地构造演化、运动历史的复杂性和构造活动的强弱性.本文运用分形理论来研究华南中新生代NNE走滑断裂的空间分布分形特征及铀矿分布分形的关系.     

湘中锑矿带断裂体系分维及其对成矿流体运移和矿床定位的指示作用

根据分形理论计算了湘中各锑矿带断裂体系的计盒维数和信息维数。通过对各矿带断裂体系分维特征与锑矿分布之间关系的分析,发现断裂体系的分维高值区与锑矿分布密集区相对应,这不仅表明断裂是成矿流体运移的主要通道,同时也表明断裂体系分维特征是定量描述锑矿床定位及成矿流体运移,聚集条件的一个重要参数。     

Scanline Method to Determine the Fractal Nature of 2-D Fracture Networks

A previous method proposed to measure the fractal dimension of pore spaces is adapted and modified for 2-D fracture networks. The method relies on scanning a 2-D fracture network through successive straight lines from top to bottom and measuring the distance between two fractures. The fractal dimension is then obtained using the log–log plot of the feature size and the number of features for this particular size at different magnifications. It is shown in this study that the method proposed to measure the fractal dimension of porous structures can be applicable to 2-D fracture networks with some modifications after testing it on synthetic and natural fracture patterns. The method is simplified to be useful for practical applications in the fractal analysis of fracture networks. The results reveal that, on the basis of the direction of scanning lines, different fractal behavior and dimensions can be obtained indicating that 2-D fracture networks possess multifractal character. This approach takes into account the effect of fracture orientation on the fractal behavior and anisotropic nature of fracture networks as well as the fracture density, length, and spatial distribution.     

浅论赣北九瑞铜金矿集区的资源潜力

九瑞矿集区是长江中下游铜金成矿带的重要组成部分.数十年来,几代地质和矿山工作者为探明其矿产资源,作出了不懈的努力,取得了巨大成果.但近年来,随着勘探难度的加大,该区矿床勘查和研究处于"半停滞"状态.文章运用前人的科研资料,结合近期的工作成果,用"铜金矿集区"的概念和观点,阐述了矿集区的特征,总结了其控矿因素和成矿规律,分析了九瑞铜金矿集区的成矿系统和资源潜力.     

西秦岭夏河-合作地区断裂构造分形结构特征及成矿预测

西秦岭夏河-合作地区是中国重要的金矿及多金属矿床开发地带,区内断裂构造复杂,构造控矿作用显著。文章利用分形理论方法对夏河-合作地区不同方向断裂构造作定量分析,统计计算断裂构造容量维和信息维,结合矿床空间分布分形特征和矿床Fry分析,探讨研究区构造分形特征及断裂与矿床的空间展布关系。研究结果表明,研究区全部断裂容量维1.2374,北东向断裂容量维0.8229,北西向断裂容量维1.2296,近东西向断裂容量维1.0312,全部断裂容量和北西向断裂容量维处于断裂分形临界值（1.22~1.38）区域,显示研究区断裂构造连通性较好。研究区全部断裂信息维1.1118,北东向断裂信息维1.018,北西向断裂信息维1.2296,近东西向断裂信息维1.0217,北西向断裂信息维处于断裂分形临界值区域,反映北西向对矿床的控制最强。断裂构造分形维数可以表征矿床的沉积部位,以容量维、信息维等值线图以及Fry图划分出3个有利成矿区。     

大理岩断裂能与细观结构几何特征相关性

岩石在细观尺度上是由矿物颗粒胶结而成,除细观结构的力学特性外,其几何特征（颗粒界面网络结构和颗粒粒度分布）也对宏观断裂能具有一定的影响。为了探索这种几何特征与大理岩断裂能之间的相关性,从而进一步揭示岩石细观断裂机制,首先通过三点弯曲试验测定大理岩的断裂能,然后在试验后的三点弯试件断口处取岩石切片,进行电镜（SEM）扫描以获取岩石细观结构图像。利用图像处理技术获取岩石细观颗粒的界面网络图。通过对颗粒界面网络图分析,发现颗粒界面网络拓扑结构与颗粒粒度分布具有较强的分形特征。将二者分形维数与试件宏观断裂能相对比,发现它们之间具有很强的相关性。界面网络分形维数与宏观断裂能具有很强的二次相关性,而粒度分布维数与宏观断裂能之间具有较强的线性相关性。宏观断裂能随着两种分形维数的增大而增大。该研究结果揭示了宏观断裂能与岩石细观结构几何特征的相关性,加深了对宏观断裂能细观机制的理解。     

分形岩石裂隙中渗流扩散运动的试验研究

由于存在大量粗糙不规则裂隙,使得岩体中流体运动极为复杂。针对天然粗糙岩石裂隙渗流试验存在物理模型隐蔽性和不可重复性等难点,基于三维Weierstrass-Mandelbrot分形函数构建了粗糙节理面的裂隙通道,采用3D打印技术获得了透明精细的裂隙模型,使用微流体控制仪研究了不同试验条件下的裂隙渗流扩散运动,分析了裂隙通道流量与压力水头、裂隙宽度和分形维数之间的关系。研究结果表明：与平行板立方定律近似,在分形裂隙中,裂隙通道流量与压力水头成线性关系;单宽流量与裂隙通道的宽度成近似的三次方关系;考虑分形维数影响时,相同条件下流过裂隙通道的流量随着分形维数的增加而增加;粗糙裂隙渗流立方定律可采用与分形维数相关的幂指数函数进行修正。     

岩体裂隙网络分数维计算机模拟

岩体裂隙网络的研究是一个方兴未艾的课题,而用分形几何来研究岩体裂隙网络是一种行之有效的手段,本文将介绍由笔者编制的计算机裂隙网络分数维求解方法及程序,以达到快速、便捷而又准确地求解复杂网络的分维数。     

三轴压缩条件下三峡坝基岩石破裂的分形特征

根据分形理论,系统地研究了在三轴压缩条件下三峡坝基岩石破裂系和破损物的分形结构。结果表明,在三轴压缩条件下,岩石脆性破裂的破裂系和岩石破损物的粒度分布均有很好的统计自相似性。在不同的围压和应变率下,岩石脆性破裂的分维值各不相同,体现了岩石脆性断裂机制的差异性。分维可作为描述岩石脆性断裂的定量参数     

煤中断裂分布的分形特征

运用分形理论对平顶山高庄矿戊8煤中断裂分布的分形特征进行了研究,结果表明,煤中断裂分布具有良好的统计自相似性,可以用分维描述。分维等值线图能有效地反映煤中断裂分布的复杂程度、分布范围和展布方向。分维是煤中断裂分布长度、条数和分布均匀程度等参数的综合指标,该指标随以上参数的变化而变化。