杭州西湖区域断裂分形研究及其对岩溶塌陷分布的影响

以分形理论为基础,采用网格覆盖法,研究了杭州市西湖区的断裂分形特征,并对该区的岩溶塌陷易发程度进行了 分析。首先,简要介绍了研究区地质背景及断裂分数维的计算和分析方法,并计算出西湖周边区域断裂分布的总体分数维 及北东向、北西向的分数维,表明本区断裂分数维能很好的反映断裂分布的空间特征;其次,结合研究区的岩溶塌陷分布, 讨论了断裂分数维和岩溶塌陷之间的关系,表明北东向和北西向断裂分布在空间上互补;且岩溶塌陷分布情况和断裂分数 维呈正相关关系;最后,以定量的形式分析了该区断裂对岩溶塌陷分布的控制,对当地工程建设有一定的指导意义。     

断裂和裂缝的分形特征

在详细剖析断裂和裂缝组成和结构相似性的基础上, 计算了贝尔断陷T₅和T₂两层构造图上断裂信息维和10口井布达特群岩心裂缝信息维, 分析了影响断裂和裂缝信息维的因素, 达到了从断裂信息维去预测裂缝分布的目的.影响断裂和裂缝信息维的因素包括密度、延伸长度、断层性质以及岩性, 但从根本上讲断层性质及岩性对信息维影响体现在断裂的密度上, 因此信息维应该是断裂发育程度的度量, 利用断裂信息维与裂缝信息维关系、裂缝信息维与裂缝密度关系预测裂缝的分布, 有利的裂缝发育带有3个区域, 与现今见油气井分布吻合.      

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。     

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。     

西秦岭夏河-合作地区断裂构造分形结构特征及成矿预测

西秦岭夏河-合作地区是中国重要的金矿及多金属矿床开发地带,区内断裂构造复杂,构造控矿作用显著。文章利用分形理论方法对夏河-合作地区不同方向断裂构造作定量分析,统计计算断裂构造容量维和信息维,结合矿床空间分布分形特征和矿床Fry分析,探讨研究区构造分形特征及断裂与矿床的空间展布关系。研究结果表明,研究区全部断裂容量维1.2374,北东向断裂容量维0.8229,北西向断裂容量维1.2296,近东西向断裂容量维1.0312,全部断裂容量和北西向断裂容量维处于断裂分形临界值（1.22~1.38）区域,显示研究区断裂构造连通性较好。研究区全部断裂信息维1.1118,北东向断裂信息维1.018,北西向断裂信息维1.2296,近东西向断裂信息维1.0217,北西向断裂信息维处于断裂分形临界值区域,反映北西向对矿床的控制最强。断裂构造分形维数可以表征矿床的沉积部位,以容量维、信息维等值线图以及Fry图划分出3个有利成矿区。     

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。     

下庄矿田控矿断裂的分形特征

运用分形理论对下庄矿田控矿断裂的空间分布特征研究的结果表明,控矿断裂的空间分布具有自相似性特征,分形理论可以定量地描述控矿断裂的分布规律.应用盒计维数法计算了控矿断裂空间分布的分数维值,并对不同成矿构造区的分数维特征进行了比较,探讨了分数维值的物理意义.实际资料计算结果显示,网格数目与尺度有很好的相关性,其相关系数均达0.99以上.     

断裂构造的分形研究及其地质应用

文章详细总结了断裂构造分形研究的理论基础及其在地质研究中的应用，断裂构造的分维值可以定量描述断裂分布的复杂性和构造演化的成熟度，它是断层数,规模，发育程度，组合方式及动力学的体现，断裂的分形结构特征与流体劝，油气运移成藏和矿床的形成有着十分密切的关系，断裂的分维值越高，断裂连通性越高，越有利于流体流动汇聚和矿床的形成。此外，还可以从活动断裂的分形分析来研究断层的活动性及其与区域地壳稳定性，进行地震预测。文中总结了目前断裂分形研究研究中存在的一些问题和改进方法以及今后研究的主要方向。     

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.     

江西九瑞地区典型矿床控矿断裂的 分形特征研究

利用断裂构造的分维值可以定量描述断裂分布的复杂性和构造演化的成熟度,它是断层数量、规模、发育程度、组合方式及动力学的综合体现。文章将分形几何学的原理和方法应用于九瑞地区以及城门山和武山铜矿田的断裂系统的二维平面分布特征研究,发现在研究的标度范围内不仅具有统计自相似性,而且九瑞矿区子区域具有不同的分维数D值。结果表明矿化岩体产出部位分维值明显高于整个区域的分维值,结合断裂产状、时代、穿切关系与岩体侵入部位对比可知,分维值越高,越有利于矿床形成,矿床规模也越大。     

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     

龙门山断裂带变形特征

野外构造解析和地震遗址的构造应力分析显示,龙门山断裂带在新生代早期对应于当时的南东-北西主压应力场,发育了北北东向的左旋走滑构造体系,其后才被具有右旋兼具逆冲的龙门山断裂带叠加改造,对应的近东西向构造主压应力场一直延续至今,是区内地震构造的应力场机制。龙门山断裂带河流岩屑磷灰石裂变径迹分析显示,龙门山断裂带在走向上位移量有显著的差别,呈现正态分布的整体趋势。依照龙门山隆起剥蚀单调冷却的热史特征,判定前述两期变形的转换时限是40 Ma前后。结合龙门山断裂带地层厚度和变形时的深度模型,认为现今龙门山断裂带是一个宽达数十千米的大型走滑断裂带,剖面上呈现花状构造特征。近地表的逆冲构造是薄皮构造,并由此建立了龙门山断裂带走滑变形的深度变形样式模型。     

龙门山构造带南段向西南延伸的遥感影像证据及地震地质意义

在系统总结活动断裂遥感影像解译标志的基础上,利用Landsat ETM、Google Earth及ASTER GDEM等影像资料,结合前人研究成果,重点分析了龙门山构造带南段主要活动断裂的空间展布及几何学与运动学特征。研究结果表明,龙门山构造带在向南延伸过程中发生了明显的断裂分散现象,整个断裂带逐渐展宽,主要包括5条断裂带且其中包含多条次级断裂,至最南端被北西向鲜水河左旋走滑断裂带阻挡。其中活动性较为明显的断裂自西向东主要有4条:泸定断裂、天全断裂、芦山断裂和大邑-名山断裂,前两者是北川-映秀断裂的南延分支,而后两者是安县-灌县断裂的南延部分。由于龙门山构造带南段的构造变形被分解至多条次级断裂上,导致单条断裂错断地表的活动迹象明显变弱,因此单条断裂的潜在发震频率和强度也将相应变小,但潜在震源区会更为分散。结合已有的地震地质资料认为,未来应注意泸定和雅安2个地区的地壳稳定性及未来强震危险性问题。      

深部开采上覆岩层采动裂隙网络演化的分形特征研究

借助相似模拟材料模型试验,模拟了在深部开采条件下上覆岩层采动岩体裂隙分布状态,运用分形几何理论研究了采动岩体裂隙网络分形维数随开采宽度、采场矿山压力、岩层沉降的动态演化规律,并分析了断层对采动岩体裂隙网络分布演化的影响以及采动岩体裂隙网络在三带的分布特征。结果表明：随开采宽度增加,采动岩体裂隙网络分形维数呈现总体增大趋势,在断层影响下表现出降维特点;分形维数与超前工作面压力和岩层沉降均具有非线性关系;三带采动岩体裂隙网络均具自相似性,冒落带、裂隙带、弯曲带分形维数比为1.082 3:1.139 4:1。     

龙门山断裂带横断层成因类型及地质意义

目前,对龙门山冲断带内横断层研究较为薄弱.在综合分析区域地质和地球物理资料的基础上,利用野外考察和构造物理模拟等方法,对龙门山冲断带横断层成因类型及地质意义进行了探析.研究表明:(1) 龙门山断裂带中北段主要发育6条横向断层,其中虎牙横断层为中段与北段的分界,卧龙-怀远横断层为中段与南段的分界;(2) 横向断层主要有3种成因类型:先存北西向断裂或薄弱带再活化、主断裂带差异逆冲产生的撕裂(调节)断层、X共轭剪切断层和横张断裂;(3) 横断层调节了冲断带各段构造活动性、构造变形强度等多方面的差异,其可以独立发震、使龙门山主断裂带分段发震、与主逆冲断裂联合发震、在主震发生后控制余震分布、引发余震等.      

青藏高原周边地区河流分形特征与地貌、构造活动耦合关系

青藏高原周边地区的地貌特征与形成演化机制一直是科学界研究的热点。选择青藏高原周边典型地区河流分形特征、地貌特征及构造活动性进行研究,发现喜马拉雅断裂带、龙门山断裂带和阿尔金断裂带控制的区域构造活动性强烈,历史地震记录频繁,大震较多,河流形态与地貌演化特征也非常相似,河流纵剖面变化很快,长波长下凹型,河流坡降比大,地形起伏度大,河流形态变化简单,河流分维值低;青藏高原东北缘构造活动性不强烈,历史地震记录偏低,大震极少,河流纵剖面变化缓慢,近似长波长微振幅上凸型,河流坡降比小,地形起伏度较小,河流形态错综复杂、分维值高;青藏高原东南缘,构造活动性较强烈,历史地震记录频繁,大震较多,但由于该区域平均多年侵蚀速率比较低,同时河流下切深度大,河流纵剖面变化缓慢,也是近似长波长微振幅上凸型,河流坡降比小,河网发育较成熟,河网分维值较高。通过对比发现,降水量的变化对该区域侵蚀速率的影响远小于构造活动性的作用,在分析河网形态特征时可以不考虑降水量空间变化的影响。     

断层体系的分形维数及其对深源气运移条件的指示作用

本文根据分形理论计算了松辽盆地北部大庆长垣以东地区T2、T3、T4反射层不同区域内断层体系的计盒维数和信息维数,通过对各区断层体系分维特征的分析,发现断层体系分维高值区域与深源气藏的分布存在较好的对应关系,这不仅表明断层是该区深源气的主要运移通道,同时也表明断层体系分维特征是定量描述深源气运移、聚集条件的一个重要参数。     

Seismogenic Structure of the April 20, 2013, Lushan Ms7 Earthquake in Sichuan

At 08:02 on April 20, 2013, a Ms7.0 earthquake occurred in Lushan, Ya'an, in the Longmenshan fault zone, Sichuan. The epicenter was located between Taiping Town and Shuangshi Town, Lushan County and the maximum earthquake intensity at the epicenter reached class IX. Field investigations in the epicenter area found that, although buildings were seriously damaged, no obvious surface rupture structure was produced, only some ground fissures and sand blows and water ejection phenomena being seen. An integrated analysis of high-resolution remote sensing image interpretation, mainshock and aftershock distribution, and focal mechanism solutions indicated that this earthquake was an independent rupturing event in the southwestern segment of the Longmenshan fault zone, belonging to the thrust-type earthquake. Ruptures occurred along the south-central segment of the Shuangshi-Dachuan fault and the principal rupture plane dipped SW at 33-43°. It is inferred that the Lushan earthquake might be related to the ramp activity of the basal detachment zone (13-19 km) of the Longmenshan fault zone. Historically, there occurred at least two Ms6-6.5 earthquakes along the Shuangshi-Dachuan fault zone; thus it is thought that the Lushan earthquake, different from the Wenchuan earthquake, was a characteristic one in the southwestern segment of the Longmenshan fault zone. In-situ stress measurements indicated the Lushan earthquake was the result of stress release of the southwestern segment of the Longmenshan fault zone after the Wenchuan earthquake. This paper analyzes the tectonic setting of the seismogenic structure of this earthquake.     

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。