基于分形理论的火星冲沟成因机制研究

对火星陨击坑壁上发育的冲沟进行研究,分析其成因和控制因素并进而探讨火星表面附近发生的地质过程,是当今火星研究的重要课题之一。采用分形理论对火星南半球中纬度9个陨击坑壁内不同方位发育的冲沟沟头形态进行了研究,结果表明沟头的分维值与冲沟发育程度呈显著的正相关关系。冲沟沟头的分维值大小分布与冲沟的方位关系密切,面向极地的冲沟分维值较大,面向赤道的冲沟分维值较小。陨击坑内不同方位冲沟所处位置的局部气候因素差异控制了水量的大小,从而造成陨击坑内不同方位冲沟发育程度和分维值大小的差异。研究结果为强调火星气候因素控制了冲沟形成的地表冰雪积累/融化成因模式提供了佐证。     

个旧地区地球化学元素的多重分形特征及找矿预测

应用多重分形的“C-A“模型(即含量-面积)方法,对云南个旧地区的水系沉积物样品的20项元素进行了研究分析.结果表明,成矿元素以及伴生元素呈模式Ⅱ的高丛集多重分形分布,非成矿元素呈模式Ⅰ的简单连续多重分形分布;根据个旧地区东部与西部地球化学元素分布的对比发现,在东部的分维值普遍比西部小,有的成矿元素如Cu、Au在东西部呈现不同的分布模式,而非成矿元素分布变化不大.     

基于GIS技术的滑坡空间分布的分形特征研究

在滑坡空间分布特征的研究中引入了变换分形的手段,结合哥伦比亚Chinchina地区的滑坡发育分布图,基于GIS技术对滑坡的空间分布特征进行了研究,发现滑坡的空间分布与坡度、岩性、土地利用类型均呈二阶累计和分形分布。通过计算得到了分维值,并探讨了分维值的物理意义。     

基于GIS和层次分析法的冲积扇油气管道段坡面侵蚀性评价

坡面侵蚀是管道穿越冲积扇地质灾害的重要类型之一。通过对青海省乌兰县希里沟北山山前冲积扇油气管道建立坡面侵蚀单体模型,以遥感影像解译为基础,结合野外调查,沿管线得到40个灾害点。获取坡度、来水量、地表抗冲性、渗透性、植被等7个指标因子,用层次分析法确定各因子权重,发现坡度所占权重最高,达35.1%。借助Arc GIS软件,建立数据库,方便属性查询。通过加权叠加,将最终栅格图层按自然断点法进行分级,分为五级,得到调查点侵蚀强度等级图。比较分析结果与实际管线调查情况较吻合,表明该方法在坡面侵蚀研究中值得推广,从而为油气管道运营期主要治理区域及新管线的选线提供一定的理论支持。     

浙江中生代热液矿床的分形研究

根据浙江293个有开采价值的中生代热液萤石、金、银和铅锌矿床数据,在矿床地质研究基础上探讨了这些矿床的空间和储量分形问题。研究表明,在两个尺度范围内,矿床在空间上呈分形分布,其中群集分布的分维数D分别为0.1405-0.3778(1-20km)和0.7168-1.1851(20-750km);密度分布的分维数D分别为0.294-1.1242(1-40km)和0.135-0.252(40-750km)。研究还发现矿床的频度-大小分布也是分形的,其储量分形分布的分维数为萤石(浙江)D=2.34萤石(中国)D=2.13:铅锌(浙江)D=2.27;银(浙江)D=1.63:金(浙江)D=1.09。     

川东南桑木场背斜寒武系脉体分形特征及其意义

通过对川东南桑木场背斜寒武系多期脉体野外详细构造特征、几何学特征的勘测,利用分形学研究方法对1200余条(古流体活动)脉体进行综合定量研究表明,寒武系节理脉体主要为限制脉体(层内脉体、层间脉体、断层相关层间脉体)、贯通脉体(隆张成因)两大类,它们具有不同的分形(分维值、变差系数等)特征,反映差异性古流体活动能力。层内脉体厚度分维值D=1.332～2.307,脉体间距呈负指数分布,变差系数Cv=0.7～1.0;层间脉体厚度分维值D=0.995～1.690,脉体间距呈对数正态分布为主,变差系数Cv=0.65～1.00;断层相关层间脉体厚度分维值D=1.048～1.254,脉体间距呈负指数和对数正态分布,变差系数Cv=0.5～0.9;隆张成因贯通脉体厚度分维值D=0.917(1),脉体间距呈幂率分布,变差系数Cv=1.5,流体(跨层)活动能力强。多期脉体具有渗流模型机制扩展生长特性,晚期隆升作用对桑木场背斜地区寒武系古流体活动以及区域保存条件具有至关重要的影响。     

基于ArcGIS的滑坡空间分布的变维分形研究——以江西省宁都县为例

滑坡空间分布的定量研究对了解滑坡的发育特征具有实际意义,能够为滑坡的防治提供重要依据.为了了解滑坡的空间分布特征,以江西省宁都县1：5万地质灾害调查数据为基础,基于ArcGIS空间分析叠加模块,对滑坡空间分布规律应用变维分形理论进行定量研究,揭示出滑坡空间分布与地形地貌、岩土体类型、高程、坡度均呈二价累计和分形分布,使得滑坡与各因素之间的关系从定性分析上升到定量研究,并计算出分维值,说明了分维值的意义.     

基于ArcGIS的滑坡空间分布的变维分形研究——以江西省宁都县为例

滑坡空间分布的定量研究对了解滑坡的发育特征具有实际意义，能够为滑坡的防治提供重要依据.为了了解滑坡的空间分布特征，以江西省宁都县1：5万地质灾害调查数据为基础，基于ArcGIS空间分析叠加模块，对滑坡空间分布规律应用变维分形理论进行定量研究，揭示出滑坡空间分布与地形地貌、岩土体类型、高程、坡度均呈二价累计和分形分布，使得滑坡与各因素之间的关系从定性分析上升到定量研究，并计算出分维值，说明了分维值的意义.     

个旧地区地球化学元素的多重分形特征及找矿预测

应用多重分形的“C-A”模型（即含量-面积）方法，对云南个旧地区的水系沉积物样品的20项元素进行了研究分析。结果表明，成矿元素以及伴生元素呈模式Ⅱ的高丛集多重分形分布，非成矿元素呈模式Ⅰ的简单连续多重分形分布；根据个旧地区东部与西部地球化学元素分布的对比发现，在东部的分维值鲁遍比西部小，有的成矿元素如Cu、Au在东西部呈现不同的分布模式，而非成矿元素分布变化不大。     

地表的分形测量及其大地构造学意义

以湖北红安地区为例,采用投影覆盖法(projectivecoveringmethod)对地表进行了二维分形测量,结果表明,地表面积具有双分形(bifractal)关系,即具有小尺度的结构分形(texturalfractal)和大尺度的构造分形(structuralfractal),分叉点(breakpoint)的尺度为3610m,分维值都在2～3之间且结构分维值大于其构造分维值。可见,地表形态具有分形性质,分维值可以指示地表形态的复杂程度。构造分维值可作为构造活动强度的一个指标,可为大地构造单元的划分提供定量依据。复杂地表形态主要是由构造活动(内营力作用)和各种复杂表生地质作用(外营力作用)引起的,前者主要控制大尺度的地形起伏,后者则塑造小尺度的地表形态。地表分维值可以指示地表的发育成熟度,该地区小尺度的结构分维值大于大尺度的构造分维值表明其处于地表形态的发育晚期。此外,地表的分形尺度可以来用确定构造活动尺度,从而指导构造地质与找矿勘探研究。     

中国旱涝灾害的分形结构

基于分形理论在中国旱涝灾害研究方面所存在的问题,首先系统地分析了中国华北区、西北区等不同区域和松花江、长江等不同流域旱涝灾害的分形结构,其次以唐山市为例系统分析了同一地点不同等级旱涝灾害分维的时序变化及其关系,进而探讨了以分维为中介参数在旱涝灾害与其影响因素之间建立定量化经验关系的可能。研究结果表明,中国旱涝灾害具有客观的分形结构,分维是表征中国旱涝灾害发生特征的良好参数;在此基础上,系统地计算出了中国旱涝灾害的分维值、分析了唐山市不同等级旱涝灾害分维的时序变化关系,并建立了辽河、长江等流域水系空间维数与流域洪涝分维之间的定量关系式DF=3．6179DR-4．0242(式中DR为流域水系空间维数,DF为流域洪涝分维)。     

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1.5395,其中(近)SN向断裂构造分维值为1.2393,NE向断裂构造分维值为1.3870,NW向断裂构造分维值为1.0699...     

海南岛中西部金矿集中区断裂构造的分形研究

利用数盒子法对海南岛中西部金矿集中区断层分布统计表明 :断层系统在 5～ 75km尺度内符合分形分布 ,其分维值为 1 .70。根据成矿系统的差异 ,将全区分为 9个子区块 ,各子区块断层系统在 2 .5～ 2 5km尺度内均符合分形分布 ,其分维值介于 0 .6 6～ 1 .72之间。断层分维值的大小可作为判断矿化强弱的指标 :断层的分维值≥ 1 .5 ,是矿化集中区的标志 ;分维值小于 1 .4 ,不利于规模成矿 ;断层的分维值较大 ,是形成金矿化的有利条件 ,若形成超大型矿床 ,则断层系统需处于临界分维状态(Dc≈ 1 .5 )。白沙元门地区断层分维 (D =1 .4 9)接近于临界分维 ,预示该区有良好的找矿前景。基于离散元方法 (UDEC)的数值模拟显示 :随着断层分维值增大 ,则变形趋强、连通性更好、渗透率增大 ;临界状态下断层间的连通性好 ,变形及渗透率突然增加且变形及流体流动局限于骨干断层中 ,即临界状态下最有利于形成含矿流体的局域化分布     

辽河科尔康油田断裂分形特征与油气关系

本文运用分形理论对张强凹陷科尔康油田沙海组下段顶(T₁)、九佛堂组顶(T₂)和义县组顶(T₃)3个反射层断裂系统的分布特征进行了研究,发现在标尺范围(8-0.5cm)内断裂系统具有良好的统计自相似性,不同的研究对象具有不同的分维值(D),而分维值的大小体现了断裂系展布的复杂性。断裂的规模、数目及在相同标尺下的面密度直接影响数盒子数法计算的分维值,不同子区域断裂系统的分维值D与其断裂所占断裂总数的百分比呈良好的正相关关系。不同储集类型的子区域对比表明,东区沙海组下段顶(T₁)分维值高于西区,而西区义县组顶(T₃)分维值高于东区。与油田已知油气分布特征对比后,发现并证实油田内子区域分维值大,油田丰度(含油面积或流体产能)就大。含油气盆地这种内在对应关系,为研究油气聚集和分布规律、评价和预测油气田提供了一种新思路.      

新疆东准噶尔地区断裂的多重分形研究

结合东准噶尔地区强应变构造带的空间展布情况和断裂的空间分布特征 ,用多重分形模型测算了各带的多重分维值。研究结果表明 :强应变构造带在不同尺度上具有自相似性 ;断裂的空间分布为多重分形结构 ,断裂的演化有从复杂几何结构的次级断裂组合向单一连续的大断裂过渡而分维值逐渐减小的趋势 ;不同的大地构造单元有不同的分维值 ,而且有靠近板块缝合带 (或海沟 )分维值减小、远离板块缝合带 (或海沟 )分维值增大的趋势     

官司河流域景观结构变化及其分形研究

利用1995年森林资源分布图和2005年IKONOS遥感影像构建了土地利用GIS数据库,通过利用分形理论对官司河流域的各景观要素进行分析,结果表明:①耕地和林业用地面积占绝对优势,是该区域景观的基质,土地利用类型变化较大,林地、道路、水域的面积不断扩大;②建筑用地、水域和耕地的多样性指数最大,优势度也较为明显,而各类林业用地多样性指数和优势度均较小;③林地和耕地的分维数大于其它景观类型,而稳定性指数小于其它类型,说明这两种景观类型分布较为复杂和不规则,稳定性较差,建筑用地和水域的分维值较低,接近于"1",说明这两种类型分布规模较小,斑块较为规则;④从分维数的动态变化来看,除道路和水域这两种景观类型减少外,其它景观类型都增加,表明人类对这几种类型的利用程度更加复杂化。     

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.     

河北平原地区断层系的分形特征分析

断层形成机理的复杂性和时空展布的不规则性,传统的评价方法往往很难取得令人满意的定量化结果,应用分形理论可以对断裂构造系进行定量评价,断层分维是断层数量、规模、组合方式及动力学机制的综合体现,因此分维值的大小可以作为断层构造复杂程度一个定量化指标。运用分形理论,对河北平原区主要断裂构造带进行了定量评价。得出河北平原区NNE向分维值为1.358,纬向断层系分维值为1.183,河北平原区活断层系空间分维值较高,这和研究区地震活动频繁、地质灾害多发一致。最后对河北平原区、渭河盆地和川滇断层系分形值和地震活动性进行了分析对比,发现地震空间分布和分形值的大小有对应关系,且渭河盆地、川滇的分形值大于河北平原地区,河北平原所发生的地震多沿NNE向呈带状分布。     

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。     

基于机载LiDAR技术的泥石流物源侵蚀量定量评价研究

泥石流物源是形成泥石流的三大基本条件之一，物源侵蚀堆积变化量则是衡量泥石流规模和频率的重要指标，然而目前采用常规技术手段仍难以实现对物源侵蚀堆积变化的定量研究。针对这一问题，本文以西昌市邛海水厂后山冲沟泥石流为例，采用机载LiDAR技术建立了该流域雨季前后的高精度数字高程模型(DEM)，并基于此开展了泥石流物源侵蚀量定量评价研究。结果表明：邛海水厂后山冲沟流域总体过火面积达65%，流域内主要发育坡面堆积物源、崩滑堆积物源以及沟道堆积物源；两期次高精度DEM数据差分叠加可实现泥石流物源侵蚀量的估算，该沟雨季前后泥石流物源侵蚀减少量为12 209 m³，物源侵蚀变化呈分布区域广、数量多、散状发育的特点；泥石流物源的启动以坡面堆积物源侵蚀为主，侵蚀厚度多在0.5 m以内；邛海水厂后山冲沟泥石流在今后一段时间内将以高频泥石流为主。