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.     

断裂分维值对矿产资源预测的指示意义

应用分形几何的原理,采用数盒维法计算了西藏地区（Ｄ＝１．７８４）及其内部羌塘（Ｄ＝１．２１７）、比如盆地西部（Ｄ＝１．２２７）、措勤（Ｄ＝１．２９７）三个油气勘探区和三江金属矿产勘探区（Ｄ＝１．８２０）的断裂分维值。分别与四川盆地含油气区,江西德兴和湘中金属矿产区的断裂分维值比较,发现含油气区的断裂分维值大致介于１〈Ｄ〈１．２４,明显低于整个区域断裂分维值,Ｄ值越小,越有利于油气成藏;金属矿产区Ｄ;D>l 80左右,大于整十区域分维质,D值越大,矿床规模越大。此预测了羌塘、比如盆地西部具备含油气区的构造条件．三江地区的构造情况利于形成大规模金属矿床。     

断裂分维值对矿产资源预测的指示意义—— 以西藏地区为例

应用分形几何的原理,采用数盒维法计算了西藏地区（Ｄ＝１７８４）及其内部羌塘（Ｄ＝１２１７）、比如盆地西部（Ｄ＝１２２７）、措勤（Ｄ＝１２９７）三个油气勘探区和三江金属矿产勘探区（Ｄ＝１８２０）的断裂分维值。分别与四川盆地含油气区、江西德兴和湘中金属矿产区的断裂分维值比较,发现含油气区的断裂分维值大致介于１＜Ｄ＜１２４,明显低于整个区域断裂分维值,Ｄ值越小,越有利于油气成藏;金属矿产区Ｄ＞１．８０左右,大于整个区域分维质,Ｄ值越大,矿床规模越大。此预测了羌塘、比如盆地西部具备含油气区的构造条件,三江地区的构造情况利于形成大规模金属矿床。     

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.     

九万大山地区断裂构造分形特征及其地质意义

本文借助于陆地卫星多波段卫星遥感影像,对九万大山区断裂构造进行了综合解译,结合区域地质背景,基于分形几何学的理论基础,对遥感解译断裂构造进行了定量化研究。结果显示,九万大山区断裂构造的分维值较高,显示断裂带结构复杂、构造活动强烈;元宝山子区断裂构造分维值明显偏低,其中北东向断裂构造的分维值大于北西向断裂构造的分维值,说明区内以北东向断裂构造为主,属主导性断裂构造,这恰好与区域构造特征相吻合。     

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。     

朱仙庄矿断裂分形研究及其对瓦斯赋存的控制

在系统分析断裂构造的基础上,应用分形理论与方法,采用盆维数法对朱仙庄煤矿断裂网络进行复杂程度评价。评价结果表明:矿井断裂构造总体偏于复杂,分维值大于1.2的复杂单元约占总数的66.7%,研究区东南部和中偏北部构造偏于简单。通过对分维值与断裂构造的对比研究,认为分维值是评价朱仙庄矿断裂网络复杂程度较为可靠的指标,8煤层瓦斯含量以F10断裂为界呈现北低南高的趋势,与分维值耦合较好,表明分维值可作为矿井瓦斯突出预测的指标之一。     

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。     

中国大陆及邻近海域航磁─大地构造解释及分区

地表地质研究及中国航磁异常表明中国航磁大地构造具以下３种类型：沉积盖层区（深浅层结果反映正常构造层序）、构造盖层区（地表及浅层为外来推覆山系，与深部构成异常构造层序）和航磁异常地质历史时期各期沉积－构造事件叠加的记录。按郯庐断裂两侧华北、扬子地台区航磁－构造异常带的可比性，郯庐断裂总位移可达５００ｋｍ。中国大陆及邻近海域航磁－大地构造分区为：Ⅰ光蒙区、Ⅱ华北区、Ⅲ哈萨克斯坦区、Ⅳ塔里木区、Ⅴ青藏高原区、Ⅵ扬子区、Ⅶ华夏－台湾区。     

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.     

分形在下庄铀矿田中的应用

本文运用分形理论对下庄地区铀矿床(矿点)的空间分布进行了研究。结果表明,铀矿床(矿点)的空间分布具有统计自相似性的分形特征,分数维可以用来定量描述铀矿床(矿点)的分布规律;应用盒计维数的统计方法计算了铀矿床(矿点)空间分布的分数维D值,并对西、中、东成矿活动区的分数维D值进行了比较,探讨了分数维D值的地质意义。实际资料计算结果显示网格数与标度之间具很好的相关性,其相关系数均达0.98以上。     

活动断裂的分形结构特征

依据分形理论分析了活动断裂带几断裂系，水系及断层泥粒度分布的分形结构特征，指出断裂系及水系分维值的大小体现了活动断裂的结构复杂程度和构造活动性特征，探讨论了断层泥分维值同断层运动特征与基物理力学性质的关系，分维是定量研究活动断裂的一种度量指标。     

中国油气区大地构造的历史因果论分析

依历史因果论大地构造学观点,就体现历史特点的大地构造体制来说,可将中国的油田划分为地槽型,地台型及地洼型三种类型,以现阶段的动力环境而论,则可将中国油气区划分为地幔汇聚型油气域和地幔扩散型油气域,并可进一步暂分为四大油气区,即陆缘海扩张型壳体油气大区,东部拉张型壳体油气大区,中部张一压型壳体油气大区和西部挤压型壳体油气大区,各大区成油气建造组合的大地构造类型,油气形成条件、油气藏类型、产出特点及分布规律等方面均有较大的差异。这些差异与各壳体的大地构造演化历史、壳体运动过程和动力学性质,以及各壳体的深部地质条件有密切关系。     

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。     

湘西金矿含矿石英脉厚度变化的分形和混沌分析

本文对湘西金矿主要矿脉的厚度变化进行了分形分析。各矿脉的厚度变化均具有分形结构特征,其中V1脉的分维值最小,V4脉的分维值最大;并且同一条矿脉在不同中段的分维值也有较大变化。通过对矿脉厚度变化的相空间重构,表明各矿脉厚度空间变化序列均为混沌演化序列,在相空间维数达到6～7时出现混沌吸引子,混沌吸引子的分维值为1.2～6.0。矿脉厚度变化的分维值越小,矿脉的平均厚度越大,其构造和流体活动也越强烈。构造变形、流体活动、矿物沉淀与岩石渗透率之间的非线性耦合作用以及矿脉通过连通而生长是导致矿脉厚度分形分布与混沌演化的主要动力学机理。     

分形概念及其在构造地质研究中的应用

分形理论是现代非线性科学中的一个重要的分支,是科学研究中一种重要的数学工具和手段。分维值可以定量描述断裂分布的复杂性,它是断层数量、规模、发育程度、组合方式的综合体现,分维值越高,则构造越复杂,对煤矿生产的影响越大。简述了分形基本概念和常用分形维数的几种计算方法,通过实例重点介绍了分形理论在油气构造和矿井地质构造研究领域中的应用状况。     

韩城矿区构造煤纳米级孔隙结构的分形特征

构造变形可以引起煤纳米级孔隙结构的变化,变形机制的不同对孔隙结构的影响程度也不同。煤的孔隙非均质性极强,传统实验方法难以准确地描述孔隙结构的复杂性,而分形理论提供了描述这一复杂性的量化方法。基于渭北煤田韩城矿区不同类型构造煤的低温氮吸附实验,采用分形FHH方法,定量表征了构造变形对煤纳米级孔隙结构的影响程度。结果表明:韧性变形煤比脆性变形煤的孔隙分形维数高,孔隙结构复杂,非均质性增强,导致毛细凝聚效应增强,吸附滞后突出;构造煤分形维数随着平均孔径的降低和中孔含量的升高而增大,说明构造变形程度越大,平均孔径越小,孔隙结构越复杂。研究认为,分形维数定量反映了煤构造变形的强弱,可以指示煤中纳米级孔隙结构的变形程度。      

Uncertainty in fractal dimension estimated from power spectra and variograms

The reliability of using fractal dimension (D) as a quantitative parameter to describe geological variables is dependent mainly on the accuracy of estimated D values from observed data. Two widely used methods for the estimation of fractal dimensions are based on fitting a fractal model to experimental variograms or power-spectra on a log-log plot. The purpose of this paper is to study the uncertainty in the fractal dimension estimated by these two methods. The results indicate that both spectrum and variogram methods result in biased estimates of the D value. Fractal dimension calculated by these two methods for the same data will be different unless the bias is properly corrected. The spectral method results in overestimated D values. The variogram method has a critical fractal dimension, below which overestimation occurs and above which underestimation occurs. On the bases of 36,000 simulated realizations we propose empirical formulae to correct for biases in the spectral and variogram estimated fractal dimension. Pitfalls in estimating fractal dimension from data contaminated by white noise or data having several fractal components have been identified and illustrated by simulated examples.     

鄂西清江上游NE向活动断层束分段分形特征

在地质调查的基础上,初步厘定了清江上游ＮＥ向断层束７条区域性活动断层的轨迹结构,并依据断层几何轨迹的间断、连接和重叠特性,划分断层带的相对独立断裂段;进而利用分形分维分析,分别估算活动断层和相对独立断层段的轨迹结构分维值。计算结果表明：每条断层的轨迹结构具有其特征性的分维值,轨迹结构越复杂,分维值越高,咸丰断层分维值最高（Ｄ＝１．２６８）,齐岳山断层带分维值最低（Ｄ＝０．９８０）;每个相对独立的断层段也具有特征性的分维值,其中,郁江断层带的Ⅱ段的分维值最高（Ｄ＝１．３１８）,齐岳山断层带的Ⅰ段的分维值最低（Ｄ＝０．９６２）;断层轨迹结构越复杂、分段阶区分支断裂越多、分维值越高,其现今活动性越强;活动断层分段分形分析是进行断层活动性评价的有效途径之一。