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。     

不同类型地貌的各向异性分形与多重分形特征研究

利用标准偏差法和固定质量法，研究了新疆天山地区3种不同构造地貌单元地形剖线的自仿射分形和多重分形特征。结果表明，在所研究的标度范围内，不同构造地貌单元剖线分维值总体上呈现出高山区大于中低山区大于盆地区特点，同一个地貌研究区不同方向的剖线呈现不同程度的各向异性。多重分形谱Dq的形态和值域范围也呈现出不同特征。研究认为，地貌表面形态并不是完全随机的，而是一种各向异性的分形布朗运动，分维值表征了内外营力作用的方向和强度，渡越长度是自仿射分形研究中的另一个重要参量。利用上述分形特征可定量研究地貌的发展阶段和地貌动力学。     

四川地区断层空间分布的多重分形特征

断层系统多重分形避免了容量维Ｄ０的不足，考虑了每一条断层对整体分维的贡献，反映了断层的空间分布特征。根据四川地区断层分布图，运用多重分形理论检验了断层空间分布的自相似性，分区计算了四川地区各带的多重分维值。结果表明，断层破裂系统为分形结构，具有很好的自相似性，相关系数均达０．９９。不同带分维值的较大差异，反映不同构造区域的断层分布特点。最后，对分维的含义进行了深入探讨，对油气勘探的有利区域进行了分析。     

三维岩体质量的多重分形评价及分类

岩体中结构面的存在往往会对岩体质量造成显著影响。笔者剖析了传统岩体质量指标的不足,以白云鄂博铁矿主矿边坡岩体为例,在工程地质测绘的基础上,利用蒙特卡洛（Monte Carlo）法仿真出三维岩体结构网络图,从多重分形几何的角度出发,计算和绘制出其表征岩体结构分布和复杂性的多重分形谱,对岩体质量作出定性评价和定量分析,并且进行了岩体质量的多重分形分类。     

基于多重分形特征的岩体结构面剪切强度研究

Barton剪切强度模型是目前工程实践中普遍采用的强度公式,而实践应用时,该模型中结构面粗糙性系数（JRC）的评估存在主观性和片面性的缺点。鉴于此,应用多重分形理论,提出了采用多重分形参数准确量化JRC的方法。首先应用数字图像处理技术获取了结构面三维形貌数据信息;然后采用投影覆盖法进行了结构面的分形维数计算,重点对结构面的多重分形特征进行了分析,通过对比分析了构造的15个结构面的多重分形特征值。结果表明：结构面越粗糙,多重分形特征参数 和 值越大, 或 能够很好地描述结构面的形貌特征。最后对9组石膏试件进行了剪切试验,通过不同正应力下对应的剪应力数据分析,结合结构面形貌多重分形参数 或 ,以Barton剪切强度公式为基础,应用最小二乘法原理,给出了JRC与 及JRC与 关系。这样在工程实际中,可以用参数 或 对JRC进行估算,克服了JRC人为估值主观性及采用二维标准轮廓线评估片面性的缺点,为准确评估结构面粗糙度提供了一条新的途径。在此基础上,应用Barton模型可准确估算岩体结构面的剪切强度。     

岩体结构多重分形方法的改进与应用

本文运用多重分形方法研究岩体结构,对关键参数作误差分析,进行算法改进。并选取鄂西恩施保扎滑坡与杨家山滑坡附近的4个代表性露头点进行岩体结构多重分形研究,得出多重分形维数值是对平均岩体质量的直接度量,多重分形谱宽反映了岩体质量的整体分布情况。岩体结构多重分形方法比传统的岩体质量指标更能反映岩体结构的整体性质,根据多重分形结果可建立初步的岩体质量评价方法。      

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。     

基于高分辨率DEM数据的分形几何岩性识别方法初探

多重分形理论的建立为研究自然地物带来了新的方法。自然地物由于其独特的分形特征,适合采用多重分形等非线性方法来进行定量描述。文章利用遥感重点实验室机载激光雷达测量生成的DEM数据,对不同类型岩石进行了分形几何特征研究,发现不同岩性分布区的DEM多重分形谱存在差异性。多重分形谱f(ɑ)值随ɑ值变化出现大小差异体现了纹理在不同尺度的差异,此特征对于遥感纹理分类和岩性信息提取有重要意义。     

基于岩体不连续面三维分形维岩体质量评价研究

岩体内部不连续面分布具有随机性、不规则性,但又具有统计自相似性。基于三维随机不连续面网络模拟技术,对岩体结构统计均质区内的不连续面进行计算机模拟,并应用分形理论计算岩体不连续面分布的分形维数。岩体不连续面分布分维数具有尺寸效应,随着岩体尺寸增大分维数减小,到一定程度趋于稳定。这一稳定的分维值称之为表征分维数,用此值描述不连续面分布特征。将岩体不连续面分布的表征分维数与按传统岩体分类标准所得岩体质量等级进行对比,提出以岩体不连续面分布表征分维数为指标的岩体质量分类方法。在岩体分类基础上,提出基于表征分维数的岩体等效抗剪强度指标的折减计算。     

基于多重分形的信息融合技术在琼东南盆地深水区油气勘探中的应用

为解决常规地震属性预测储层时效果差、精度低而导致的预测多解性问题,采用基于多重分形的信息融合技术预测琼东南盆地深水区有利储层区域。根据分形谱函数曲线形态提取优势属性,然后采用多重分形技术进行信息融合。融合后的谱函数计算结果显示,多重分形融合的曲线形态不同于任何一种单一属性的谱函数形态,说明信息融合的结果不是任何单一属性能够代替的。多重分形考虑了属性与属性之间的非线性边界问题及地震属性的非线性特征差异,有效地刻画了局部细节。将该技术应用于琼东南盆地陵南斜坡区崖城组储层预测,结果表明,有利储层区域分布于陵水29A、陵水30A、陵水29B、陵水35A和陵水35B区块,从属性融合结果得知,通过多重分形法圈出的这5个有利储层区域的储层优于永乐1区块,同时结合该区石油地质条件的综合分析,最后确定陵水29A、陵水30A和陵水29B区块为有利储层目标区,为下一步的靶区优选提供了依据。     

岩体裂隙网络的不均匀系数

本文应用多标度分形理论,提出了描述岩体裂隙网络中裂中裂隙分布不均匀性的新指标－岩体裂隙网络的不均匀系数。研究表明,该指标可以充分反映岩体裂隙网络的不均匀程度。     

基于多重分形理论的多年冻土区高寒草甸退化过程中土壤粒径分析

为阐明青藏高原多年冻土区高寒草甸退化过程中土壤粒径分布(PSD)非均匀性和异质性的变化特征, 在青藏高原长江源区, 根据高寒草甸的退化梯度, 选取了未退化区域、 轻度退化区域、 中度退化区域、 重度退化区域和极重度退化区域, 测定了高寒草甸退化过程中土壤的粒径分布、 饱和导水率、 孔隙度与有机质含量. 运用多重分形理论, 并结合土壤颗粒分布与土壤理化特性等参数的相关性进行分析, 为高寒草甸退化对长江源高寒土壤性质变化的影响的定量研究提供一种精确的分析方法. 结果表明: 随着青藏高原多年冻土区高寒草甸退化程度的增加, 土壤颗粒呈粗粒化趋势, 多重分形参数中容量维数(D₀)随之增大, 表征PSD宽度随之增大; 信息维数(D₁)、 信息维数/容量维数(D₁/D₀)、 关联维数(D₂)、 奇异谱宽(Δα)可从不同角度反映的土壤PSD的非均匀性与局部异质性随着高寒草甸退化有先增大后减小的趋势, 中度退化区域的土壤PSD不均匀性最大. 研究发现, 研究区土壤多重分形参数与细砂含量、 土壤的孔隙度、 有机质含量具有较明显的相关性. 多重分形参数能准确描述高寒草甸退化过程中土壤粒径分布的细微差别, 可作为反映土壤性质的潜在指标.     

隧道围岩变形的尺寸效应研究

通过分析不同结构围岩的变形机制研究隧道变形的尺寸效应,研究结果表明隧道围岩变形的尺寸效应与围岩的变形机制存在密切的关系。围岩中由于结构面的存在使围岩的变形机制复杂多样,主要包括材料变形和结构变形两大类,围岩变形的尺寸效应也主要体现在材料变形和结构变形两方面。围岩材料变形包括弹性变形和塑性变形,均与围岩断面尺寸呈线性比例关系;围岩结构变形的尺寸效应表现为：（1）围岩结构类型随隧道断面尺寸的增大而发生改变,不同类型的围岩其变形机制不同,不同变形机制产生的围岩变形量相差较大;（2）在同一种围岩结构下,相同变形机制产生的围岩变形量也会随着隧道尺寸增大而呈现不同的变化规律,如在块状围岩中,隧道周边不可动块体会随着隧道断面尺寸的增大而转化成可动块体,从而发生滑动或者滚动变形,甚至坍塌;在层状围岩中,岩层的弯曲变形与隧道断面尺寸的平方成正比。     

岩体结构研究中统计区间长度的确定

岩体结构研究日益得到工程地质界的重视,而岩体结构面现场测量数据是获得岩体结构特征的必需资料。在目前常用的2种结构面测量方法中对如何选择合理的统计区间长度缺乏充分的论证。利用我国西南某大型水电工程丰富的结构面测量资料,研究统计区间长度对岩体结构类型的影响,取得了一定的成果。即最小有效测线长度与结构面间距大小及概率密度分布形式有关,研究岩体结构特征时,必须根据工程实际情况选择满足要求的统计区间长度。     

Multifractal modeling and spatial point processes

The multifractal model can be applied to spatial point processes. It provides new, approximately power-law type, expressions for their second-order intensity and K (r) functions. The box-counting and cluster dimensions are different but mutually interrelated according to multifractal theory. This approach is used to describe the underlying spatial structure of gold mineral occurrences in the Iskut River area, northwestern British Columbia. The box-counting and cluster dimensions for the example are estimated to be 1.335±0.077 and 1.219±0.037, respectively. The relatively strong clustering of the gold deposits is reflected by the fact that both values are considerably less than the corresponding Euclidean dimension (=2).     

青海阿尔茨托山地区地球化学（异常）场的多重分形研究

以研究区成矿地质背景为基础，将其划分为4个地球化学区，从多重分形理论出发，应用“元素含量—面积”模型方法，对各区主要成矿元素的地球化学(异常)场进行分析研究。结果表明，由于地质构造背景和化探元素富集的成因机理不同，各区元素地球化学(异常)场具有两种不同的多重分形特征模式：只有两个无标度区的简单多重分形模式和有两个以上无标度区的高丛集多重分形模式，具有相同成因的元素组合具有相似的多重分形特征。在此基础上．探讨了各区元素的成矿富集规律和空间分布特征，进而划分了地球化学背景和异常，经检验对比，证明了该方法的有效性和实用性。     

结构面对程潮铁矿西区地表变形的影响分析

以程潮铁矿西区为例,通过对现场结构面和裂缝分布特征的调查,以及结合地表变形监测数据的分析,揭示了矿区结构面对地表变形的影响。研究结果表明,在矿区较大的水平应力条件下,岩体结构面改变了地表拉伸变形分布和破坏形态,加剧了岩体变形,在ⅰ区(剖面Ⅲ以东区域),目前最外侧裂缝以内的岩体沿着NNW结构面发生倾倒滑移破坏,地表变形以快速变形为主,而最外侧裂缝以外的岩体沿着NNW结构面发生弯曲变形,地表变形以线性稳定增长为主,进入了倾倒破坏阶段,该区域的岩体主要发生水平位移;在ⅱ区(剖面Ⅲ以西区域),岩体在开采沉陷引起的南北向应力作用下,分离成平行的块体,地表变形以快速变形为主,在局部区域,产生的一部分平行块体在近东西向的应力作用下,沿着NNW结构面产生倾倒破坏。所得成果对类似金属矿山的地表征地及安全高效生产具有实际指导意义。