GIS分形法在西南三江地区断裂分析中的应用

本文以西南三江成矿带为例,采用分形理论的研究方法对其断裂构造进行定量研究,借助MAPGIS软件的网格和空间分析功能,计算出分维数D,通过解释其地质意义,利用ARCGIS对断裂构造进行频率分析显示:研究区分维数D在1.8对成矿较有利,控矿断裂(NNW-NW向)比一般断裂具有更高的分维值,而断裂构造分布最密集区并不是最有利成矿区。     

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.     

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。     

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.     

西藏隆子县扎西康矿集区断裂构造分形特征及其找矿意义

本文基于盒计维数法对扎西康矿集区断裂构造进行分析,结果显示,矿集区内的断裂构造具较好的相似性。其中,以扎西康矿区内断裂构造最为发育,索月、柯月两矿区断裂构造次之;同时,矿集区内SN向、NE向断裂构造分维值较大,断裂发育,为目前区内控矿主断裂。横向上,通过研究扎西康、柯月及索月三个矿区的矿化体、蚀变围岩及普通围岩的节理裂隙分维值,发现不同地质体的分维值大小与其矿化程度呈明显的正相关关系。纵向上,扎西康矿区分维值由浅至深呈减小趋势,表明深部构造趋于稳定,利于成矿;柯月矿区分维值纵向上开始呈减小趋势,在4510 m以下又逐渐增大,分维值变化不一,表明其构造具叠加特征,指示深部断裂延伸较大,具较大成矿潜力。此外,分维等值线图及各子区8次趋势分析图呈NE向、SN向及NW向展布,为以后找矿研究提供了方向和参考。     

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.     

某花岗岩型铀矿田断裂构造的分形特征

基于分形理论,提出了一种快速测量多区断裂分维值的方法,并获得了研究区断裂分维值的平面等值图。研究结果表明,断裂分维值的大小较好地反映了断裂构造复杂程度的高低,它们之间存在着正相关关系。研究区花岗岩型铀矿田内约有86%的铀矿床位于断裂分维值D偏高(D>1.18)的区域内,表明断裂分维值越大,越有利于花岗岩型铀矿成矿,为建立该区花岗岩型铀矿新的预测标志提供了参考依据。     

破裂面分维数D值──结构面鉴定新指标

破裂面分维数Ｄ值──结构面鉴定新指标孙岩，陈祥云，勾佛仪（南京大学地球科学系，南京，２１０００８）（河海大学工程力学系，南京，２１００２４）破裂结构面力学性质的鉴定，是研究断裂构造和构造体系最基础也是最关键的工作，直接关系到对于诸如控矿成矿断裂、控震...     

柴达木盆地北缘断裂构造分形特征与油气分布关系研究

本文应用分形几何理论对柴达木盆地北缘断裂体系的分布进行了定量研究,在研究标定尺度范围内,该区断裂体系的平面分布具有良好的统计自相似性和分形特征,在双对数坐标系中,用最小二乘法进行直线拟合的相关系数平方(R²)均在0.97以上。该区4个已知油气田断裂构造的分维数D值均大于1.3,明显高于整个区域内4个反射层的断层分维数(平均D=1.218)。可以认为断裂构造的分维值大于1.3的部位是该区油气聚集分布的有利区。断裂体系分数维值越大的地区,有利于油气藏的分布,其单位面积内的油气地质储量越高。     

浅议断裂构造发育程度过高对脉状金矿床成矿的不利影响

在金矿地质研究及找矿工作中,人们通常把断裂构造发育看作是脉状金矿床成矿的最有利的地质前提.在成矿预测实践中,众多的研究者也常把断裂构造发育程度作为研究区脉金矿床成矿前景评价的一个重要指标.但是,如果不加分析地认为断裂构造发育就一定对金矿成矿有利,甚至认为断裂构造越发育,就越利于脉金矿床的形成则是不符合客观实际的.对任何事物都存在着一个度的概念.应当认识到断裂构造只有发育程度适度对脉金矿床的形成才是有利的,断裂构造发育程度过低,则成矿中就会缺少必要的矿液运移通道及矿质沉淀场所,这些是众所周知的,故以下仅重点讨论断裂构造发育程度过高时对脉金矿床成矿的不利影响.     

任楼矿井72煤层断层构造分形特征研究

利用分形理论,对安徽皖北任搂煤矿72煤层断层分形特征进行了研究,计算了不同构造分区的维数。研究发现构造复杂性不同及断裂性质的不同其分形维数也有所不同,构造简单,断层分维数小,而构造复杂区,断层分为数相对较大;剪切断裂带具有较低的分维值,张扭性断裂带分维值较高。     

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。     

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。     

基于分形理论的遥感蚀变信息和构造分析研究：以黑龙江多宝山地区为例

矿化蚀变信息提取和构造解译对于成矿预测具有重要意义,分形理论在遥感地质领域可用于揭示隐藏于复杂地形地物信息的精细结构,为遥感矿化蚀变信息提取和解译地质构造的定量分析提供理论基础和新方法。利用Landsat-8 OLI影像与相关的地质资料,基于分形理论研究黑龙江多宝山地区的蚀变信息与构造分形特征。采用“去干扰+波段比值+主成分分析+分形阈值分割”方法对蚀变异常信息进行提取,利用分形理论的盒维数法分别得到线性构造与蚀变信息分维等值线图,分析其空间展布及分形特征;并将构造和蚀变信息叠加与构造、蚀变分维高值区进行对比,同时与成矿地质背景进行比较。结果表明,遥感蚀变分维高值区与蚀变信息密集区一致,构造分形结果与成矿构造空间展布情况一致,叠加信息兼并了两者的优势信息,排除干扰缩小勘查范围,更为有效地突出了成矿有利部位。本文研究尝试了遥感蚀变异常与构造信息叠加的分形特征分析方法,不但可增加遥感信息利用度与精准性,同时分析结果反映其与实际成矿地质背景和勘查成果更加符合,可作为遥感信息综合找矿预测的一种新理论和新方法,也为研究区下一步勘查工作提供理论依据和找矿方向。     

黔西南植被覆盖区遥感构造和植被异常信息提取:金矿找矿预测

对黔西南地区ETM+遥感数据,通过彩色合成、直方图拉伸进行信息增强处理,运用主成分分析、监督分类,提取植被覆盖区遥感影像上金等元素的植物地球化学异常信息。利用卷积滤波和形态学分析方法对线性构造进行增强处理,并进行目视解译,利用计盒维数法求得研究区的线性构造分维值,得出本区线性构造具有良好的统计自相似性和分形特征。比较线性构造分维等值线图和植物地球化学异常图可知,线性构造集中区与植被异常区基本吻合,区内80%以上的已知矿点分布于植被异常和线性构造集中区。综合分析地层岩性、构造、矿点、线性构造分维等值线特征、金的地球化学异常特征和遥感植被异常特征等信息,在该区圈出7个三级有利成矿区。     

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。     

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。     

新疆塔什库尔干—莎车一带断裂体系的分形特征及找矿预测

断裂体系在成矿流体的运移和聚集过程中起着重要的控制作用,是重要的导矿和容矿构造,断裂分维值的大小是断层数量、规模、组合方式及动力学机制的综合体现,可以作为断裂构造复杂程度的一个定量参数。新疆塔什库尔干—莎车一带断裂因素主控了矿(床)点的分布。应用分形几何方法对该区Ⅰ、Ⅱ-1、Ⅱ-2和Ⅲ各成矿区带断裂进行了研究,表明其断裂分布具有自相似性,断裂分数维值分别为1.49、1.33、1.34和1.22,成矿有利性量化从大到小依次为Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,各带主攻矿种分别为铅锌铜矿、铅锌多金属矿和磁铁矿。此研究为新疆塔什库尔干—莎车一带区域矿产勘查指明了方向。     

个旧高松矿田断裂构造三维信息定量特征

对个旧高松矿田地质构造进行三维定量化分析并将其应用于找矿研究。首先分析和总结前人对研究区成矿模式和控矿要素特点的相关研究成果,并提出了"工"字型找矿模型;利用三维可视化技术对本次研究涉及的重要地质体进行了实体建模,将研究区岩体和断裂构造在三维空间中直观地进行展示和应用;最后,在三维实体模型基础上结合区域地质背景分析和找矿模型,采用块体模型技术,得到构造交点数和中心对称度这两种典型的构造定量化信息的三维特征。通过对构造交点数、中心对称度与地质体特征的综合分析,揭示了深部成矿特点,并指出研究区成矿有利部位——东西向和北东向构造复合部位以及断裂扎根岩体突起的周围,与地质背景和找矿模型都存在着很好的印证关系。