分形理论在断层构造复杂评价中的应用

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1、Vol.41，No.4第41卷第4期August，2015SichuanBuildingMaterials2015年8月分形理论在断层构造复杂评价中的应用张清林,杨跃,雷松(成都理工大学地球科学学院,四川成都610059)摘要:矿井地质构造是影响煤矿生产建设最重要的地褶曲20条,其中向斜10条,背斜10条,井田较大断层为质条件(因素),这是因为地质构造具有普遍性和控制性的特西北边界处的白马寺逆冲断层,井田内地表未见断层,井点。本文在古书院煤矿地质勘探和矿井开采资料分析和统计下3号、9号煤层中开采中,共发现124条小型断层(3号的基础上,应用分形理论

2、和方法对矿井构造进行了构造复杂煤层65条,9号煤层59条),多为层间错动的中小裂隙。程度评价。煤矿中的断层网络是一种具有分形结构的复杂系统,其复杂程度可用分维来描述。用分维作为评价指标,对2评价方法古书院煤矿的断层网络的复杂程度进行了初步评价。2．1分维与构造的关系关键词:古书院煤矿;复杂程度;分维;评价断层网络复杂程度是指某一定块段被断层切割、破坏中图分类号:P618．11文献标志码:A的程度。评价断裂构造复杂程度常用的指标有断裂密度(单文章编号:1672-4011(2015)04-0168-03位面积内断裂的条数,M=N/S)、断裂长度(单位面

3、积内断DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2015.04.0851层的总长度,M=L/S)及断裂强度(单位面积内所有断层2断距与水平延伸长度的乘积之和)等等。然而,在许多情况ApplicationofFractalTheoryintheEvaluationof下,这些指标并不能准确地反映断裂构造的实际复杂程度。MineGeologicalStructure然而,分维指标则可克服这种缺点,通过计算,得出其分ZHANGQinglin,YANGYue,LEISong维值是不相同的。因此,分维值能很好地反映断裂构造的(Collegeo

4、fEarthSciences,ChengduUniversityofTechnology,复杂程度,与直观感觉相符合,并能把这种感觉定量化,Chengdu610059,China)它是定量评价断裂构造复杂程度的一种有效而准确的指标。据我们的研究结果,相似维D不仅与断裂的长度有关,而SAbstract:Duetoitscharacteristicsofuniversalityand且与断裂的条数以及断裂的组合型式有关,随着条数增多、controllingnature,mininggeologicalstructureisthemostimpor-长度

5、增大、角度增大,D也相应增大。因此,可以用分维Stantgeologicalconditions(factors)ofthecoalmineproducing[1-2]代替其他指标,来定量评价断裂构造的复杂程度。construction.Basedontheanalysisandstatisticsofthedataof2．2数据的选取thegeologicalsurveyandcoalminingofgushuyuanmining,ap-以古书院煤矿构造纲要图,断层构造资料为基础进行plyingFractualTheorytoevaluateth

6、ecomplexitydegreeofstruc-评价。所收集的资料已在系统中以计算机文件的形式tureontheminingstructure.Thefaultnetworkofcoalminingis(SHAPE文件)进行存储。akindofcomplexsystemcharacterizedwithfractualstructure.SHAPE文件是地理信息系统软件ArcView的标准文件Keywords:gushuyuanmine;complexity;fractaldimen-格式,可以直接用ArcView的数字化模块完成所需构造资sio

7、n;evaluation料的数字化,也可由AutoCAD的DXF文件转换为SHAPE0前言文件。转换后的文件名称为bd_stru．shp,放在评价软件所在的文件夹里。矿井构造是影响矿井开采的重要因素,在矿井常见的文件中用不同线型(Linetype)的线条表示各种线状符各类地质构造中,断裂构造由于造成了煤层的不连续,对号,如断层、褶皱轴、河流、铁路等,其中线型为1的是矿井开采的影响最大。根据以往的研究工作经验及研究效断层上、下盘,小断层没有标注上、下盘。其中的数据是果,本次研究选取断层与褶皱分维值作为评价指标。分形根据矿区构造纲要图绘制成的AutoC

8、AD图,和煤层底板等理论从被提出以来,在各个学科中使用比较广泛,在地质高线。学领域中,主要应用于断层及断层网络的复杂程度、