中国断层系分维及其灰色预测研究

应用分形理论和灰色系统理论方法,对中国断层系分维及其灰色预测问题进行了探讨。首先,计算并分析了中国断层系分维及其空间变化特征;其次,在计算中国大陆和南岭地区不同地质历史时期断层系分维、揭示断层系具有的跨尺度分形特征的基础上,对分维变化进行了灰色预测,其结果表明：分形理论与灰色理论结合是研究断层系时空间特征的有力工具,中国大陆下一期断层系分维预测值为1.5995,预示中国大陆下一期断层系空间结构的复杂程度将有所增加。     

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。     

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。     

基于分形维的龙门山断裂对震后次生山地灾害 控制的定量研究—以北川县为例*

利用几何分形学的方法,测算了北川县及邻区区域内龙门山断裂的总体分形维和各分带的分形维.再分别对研究区灾害点分布进行总体分形维和各分带分形维测算.通过分析分形维测算结果以及灾害点分布密度,结果表明,断裂带各分带的分形维差异很好的体现了龙门山断裂的构造变形特征.并与各分带的灾害点分布密度呈正相关关系;灾害分布分形维是灾害点分布均匀程度的体现,与断层分布的复杂程度和灾害点分布密度无关.定量的证明了断层分形维、灾害分布分形维和灾害分布密度三者的关系,成功的以定量的形式分析了龙门山断裂对震后次生山地灾害分布的控制.     

断层分布分形特征模拟研究

采用计算机模拟的方法,较为详细地考察了评价断层复杂程度的各单项指标与分形维数的变化关系,指出影响分维数变化的敏感性因素是断层的数目和分布均匀程度。为采用分形手段研究断裂机理提供了初步的理论基础。      

仙女山断裂带断层泥分维值与断裂活动研究

断裂带内的断层泥是断层新活动的产物,它记录了断层新活动的多种信息。依据分形理论对仙女山断裂带内断层泥粒度分维值与断裂活动关系的研究结果表明仙女山断丢以粘滑为主,兼有蠕滑。结合其它研究成果,对仙女山断裂活动及其对水电工程的影响进行了评价。     

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。     

内蒙古维拉斯托锡多金属矿石英脉形态分带定量分析

为探讨维拉斯托锡多金属矿床含锡石英脉形态分带的成矿动力学机制,通过利用分形和混合分布工具对断层脉带和上、下节理脉带进行定量分析。上、下节理脉带在脉厚、钨锡品位分形维数和混合筛分分布方面均具有相似性,暗示了两者可能具有相似的成矿机制。与上、下节理脉带相比,断层脉带的脉厚和钨锡品位分形维数均较小,断层脉带内的聚焦化流动、较低的脉体成核率、脉体叠加生长和矿化叠加富集可能是导致断层脉带的厚脉和富矿比例均高于上、下节理脉带的重要原因。     

煤矿断层构造复杂程度的非线性分析

煤矿中断层构造对开采条件、瓦斯突出、矿井突水等都有显著的影响。以陈四楼煤矿为例,利用分形理论计算了深部采区断层构造的分维,对断层构造的复杂程度进行了讨论和划分;分析了不同区域断层构造分维值出现差异的原因;建立了断层构造分维与矿井突水单位涌水量的对应关系,随断层分维的增加,矿井突水的单位涌水量也将随之增大。研究区的断层分维在0.7925～1.4534,断层总体的复杂程度为中等。     

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。     

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。     

On Fractal Dimensions of China's Coastlines

The fractal dimensions of China's coastlines are preliminarily discussed on the basis of GIS in this paper. Some significant conclusions are drawn. The fractal relationship between the length of China's continental coastline L and the yardstick r is log L = 3.99 – 0.16 log r on the scale 1:2,500,000 map. The fractal relationship between the length of Jiangsu province's coastline and the yardstick may be established as log L = 2.82 – 0.10 log r on the scale 1:50,000 map. Using the divider method, the fractal dimension of China's continental coastline is 1.16, Taiwan Island is 1.04, etc. The fractal dimensions of coastlines of the Bohai sea, the Yellow sea, the East China sea, and the South China sea tend to increase from north to south, indicating that the complexity of China's coastlines increases toward low latitudes. The substantial components of coast, biological function, and climate from north to south result in a change in fractal dimensions along the coasts of China. The fractal dimension of a coastline is different from the average fractal dimension of all its parts. The more parts of a coastline, the larger the difference between the fractal dimension of the original coastline and the average fractal dimension of all its parts. Faults control the basic trends and fractal dimensions of coastlines as a whole in the studied areas of Taiwan Island and Changle-Lufeng. The more the controlling effect of the faults, the smaller the fractal dimension of the coastline. The less the controlling effect of the faults, the larger the fractal dimension of the coastline. The results indicate that the faults control not only the basic trend of a coastline but also the complexity in the studied areas of Taiwan Island and Changle-Lufeng.     

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     

中国水系的盒维数及其关系

应用分形理论,系统地探讨了整个中国水系及其各组成流域水系的分形结构特征。通过研究,得出主要结论如下:(1)整个中国水系及其各组成流域水系的分形结构特征是客观存在的;(2)应用网格法系统地计算出了中国各流域水系的盒维数值:整个中国水系的盒维数值为1.4189,中国外流区水系的盒维数值为1.4305;(3)中国平原地区水系的盒维数值一般较大;(4)整个中国水系盒维数值与组成它的各个层次流域水系的盒维数值的平均值并不相等,一般而言,不同层次流域水系盒维数值的平均值小于整个水系盒维数值。     

Mountain building processes in intracontinental oblique deformation belts: Lessons from the Gobi Corridor,Central Asia

This paper presents a review of the Quaternary–Recent deformation field and mountain building processes within the Gobi Corridor region of Central Asia, which includes the North Tibetan foreland, Beishan, Gobi Altai and easternmost Tien Shan. The region can be considered the ‘soft core’ of Central Asia which has been reactivated due to the continuing Indo-Eurasia collision to the south. Favourable preconditions for reactivation of Gobi Corridor basement include a mechanically weak Palaeozoic terrane collage sandwiched between rigid Precambrian basement blocks to the north and south, thermally weakened crust due to Jurassic–Miocene volcanism and widespread Palaeozoic–Mesozoic granitic magmatism with associated high radiogenic heat production, and crustal thinning due to widespread Cretaceous rift basin development. The network of Quaternary–Recent faults within the entire region defines a diffuse sinistral transpressional deformation field that has generated a transpressional basin and range physiographic province. Typically, thrust and oblique-slip thrust faults are WNW-striking and reactivate basement faults and fabrics, whereas left-lateral strike-slip faults are ENE-striking and cut across basement trends. The angular relationship between SHmax and pre-existing basement structural trends is the fundamental control on the kinematics of Late Cenozoic deformation. Along-strike and across-strike growth and coalescence of restraining bends, other transpressional ranges and thrust ridges is an important mountain building process. Thrust faults throughout the region are both NNE and SSW directed and thus there is no common structural vergence, nor orogenic foreland or hinterland. Root structures appear to be vertical faults, not low-angle decollements and flower structure fault geometries within individual ranges are common. Published earthquake and geodetic data are consistent with a diffusely deforming continental interior region with tectonic loading shared amongst a complex network of faults. Therefore, earthquake prediction is likely to be more complex than in plate boundary settings and extrapolation of derived Late Quaternary fault slip rates is not straightforward. Modern mountain building within the Gobi Corridor demonstrates that reactivation of ancient accretionary and collisional orogens within continental interiors can play an important role in continental evolution and the life cycle of orogenic belts.     

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。     

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。     

黄骅坳陷中区断裂系统分形研究

利用分形几何方法分析了黄骅坳陷中区断裂分布的分形特征,以探讨该区断裂系统的发育规律及其与油气的关系。利用数盒子方法进行分析表明,黄骅坳陷中区断裂系统在标度区间1.75～7km具有很好的统计自相似性。根据断裂分维值等值线可知,海岸线两侧断裂分维值分布规律有着明显不同,显示了两侧断裂系统在形成机制上的差异性。研究区分维值自西向东逐渐增大,在歧口凹陷南北两侧有着最高的分维值。结合黄骅坳陷中区断裂系统的形成机制及油田的分布,初步探讨了断裂分形特征与黄骅坳陷中区断裂系统的形成机制及断裂分形特征与油田分布之间的关系。研究结果表明,断裂系统分维值的变化特征与断裂的发育规律有着很好的相关性,断裂发育程度高的地区其分维值也更高,也将更有利于油气的运聚。     

川西北地区控矿断裂的分形特征及其预测意义

断裂构造是控制川西北地区金矿形成与分布的主导因素。运用分形方法定量计算了该区金矿化异常和控矿断裂体系的计盒维数和信息维数。研究结果表明 ,利用地球化学数据二维空间序列的R/S分形方法可以较为精确有效地厘定金矿化的空间结构特征 ,分数维D值的大小能表征控矿断裂体系的复杂性。金矿化带整体上受NW向断裂控制 ,但金矿体则产出于NW向断裂与NE向断裂的复合部位。根据对三个矿化区断裂体系分维特征与金矿发育特征关系的分析 ,发现断裂体系的分维高值区与金矿分布密集区对应。阿坝地块西南缘的找矿前景不如东北缘