构造-流体-成矿作用的分形与混沌动力学.pdf

《构造-流体-成矿作用的分形与混沌动力学.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、卷(Volume)34，期(Number)3，总(SUM)126页(Pages)378～3852010，8(August，2010)大地构造与成矿学GeotectonicaetMetallogenia构造一流体一成矿作用的分形与混沌动力学谢焱石，谭凯旋，郝涛(1．南华大学核资源与核燃料工程学院，铀矿冶生物技术国防重点学科实验室，湖南衡阳421001；2．辽河油田勘探项目管理部，辽宁盘锦124010)摘要：系统分析总结了构造活动与裂隙一脉体系统的分形生长，构造活动、流体作用及矿物沉淀之间的非线性反馈作用以

2、及具分形结构与混沌特征的矿物沉淀和矿床的形成过程。以湘西金矿、水口山铅锌金多金属矿田等典型矿床为例，研究发现，水E1山铅锌金多金属矿田地层及岩体内的元素含量分布均呈单分形关系，而断裂带内动性较强的cu、P【1、zn等成矿元素的元素具有双分形关系，产生了新的元素分布规律，指示断裂活动促进_r成矿元素富集，湘西金矿石英脉是通过分形生长向着脉体长度一厚度分维值n值先减小(对应着脉体的膨胀)然后增大(对应着脉体的伸长)的趋势发展演化的，且该矿床各中段金品位空问变化序列均为非线性演化序列，其成矿流体的演化及成矿元

3、素的沉淀富集成矿过程为混沌动力学过程。这些结果表明，构造一流体一成矿作用具有分形结构特征，并具体表现为断裂体系的分形分布，矿床的分形分布，裂隙一脉体系的分形分布和品位分布的分形变化等。成矿元素活化、迁移及沉淀的复杂动力学过程中，构造活动控制了裂隙一脉体系统的分形生长与矿床的就位，且存在于构造活动、流体作用及矿物沉淀之间的非线性反馈作用最终导致了具分形结构与混沌特征的矿物沉淀和矿床的形成。关键词：构造一流体一成矿作用；分形结构；混沌动力学中图分类号：P6l1．5文献标识码：A文章编号：1001-1552(

4、2010)03—0378-08这些分形结构特征来解决某些成矿学上的理论与应0引言用问题(谢焱石等，2004a；於崇文，2006；周永章在研究自然界广泛存在的不规则形态和复杂集和胡瑞忠，1995；Zhoueta1．，2008)。合体过程中，Mandelbrot(1982)发现自然界的诸多构造一流体一成矿系统是地球物质系统的一个无序变化决不意味着绝对无规律，而是可采用分维组成部分，该系统具有时空复杂性、对初始条件和值来定量地描述自然界中自相似系统的复杂性和不边界条件的敏感依赖性、自相似的分形结构和自组规则性

5、。通过现有的大量地质数据之间结构的研究织临界性等特征。它既有结构性即规律性的一面，表明，表征成矿作用的各种地质数据，如断裂构造的又有随机性及复杂性的一面。区域地球化学元素含空间分布(Krubl，1994；连长云等，1995；何书等，量的频率分布具有分形的特征(XieandBao，2004；2008)、矿床的分布(Carlson，1991；沈步明和沈远Cheng，2008)，矿床的空间分布、成矿元素的品位超，1993；张均和周乔伟，2000)、石英脉的厚度分分布及矿石品位一吨位分布也具有分形的特征(谭布(

6、}焱石等，2002)、矿石品位分布(金章东，凯旋，1999)，而这些地球化学场中的元素分形分1998；张连昌等，1999；Xieeta1．，2004)，地质体中布又和构造活动，包括褶皱构造、断裂构造、裂隙构元素的迁移(Zhoueta1．，1994；周永章等，1994)等造及矿脉等的分形分布是密切相关的(谢焱石等，都广泛存在分形结构。许多学者已经开始通过研究2004b)。这就是成矿系统规律性的一面。而复杂收稿13期：2009—04—28；改回13期：2010～01一l1基金项目：国家自然科学基金(7017

7、l057)、湖南省教育厅青年项目(08B068)项目资助。第一作者简介：谢焱石(1976一)，男，博士，副教授，主要从事非线性成矿动力学的研究。Email：xieix@sinatom第3期谢焱石等：构造一流体一成矿作用的分形与混沌动力学379系统的本质在于非线性的动力学机制，非线性会导A致正负反馈，正反馈促进系统的演化，使高值区变(i)D／—事、得更高值，太高时又会产生负反馈而自发抑制系统的发展。可见，矿床是一个复杂的地质系统，成矿rii1作用是一个复杂的动力学过程。／—．r’—＼(iii1l构造活动与

8、裂隙一脉体系统的／—]、、＼分形生长LogLB大量的野外实测和模拟研究表明(Cartwrightet(1)a1．，1995；JohnstonandMcCaffrey，1996)，单个断SEGMENTASEGMENq’BSEGMENTC／T、＼f"T'x／1、裂(脉体)生长是一个自相似的过程，都按一定的厚(ii)度一长度比值(T／L)生长，即脉体的生长服从幂定————、、—1、／——、律：L=kT。。其分维值n在脉体生长早期，0．6<0