构造-流体-成矿作用的分形与混沌动力学.PDFVIP

 卷（Ｖｏｌｕｍｅ）３４，期（Ｎｕｍｂｅｒ）３，总（ＳＵＭ）１２６ 页（Ｐａｇｅｓ）３７８～３８５，２０１０，８（Ａｕｇｕｓｔ，２０１０） 大地构造与成矿学 ＧｅｏｔｅｃｔｏｎｉｃａｅｔＭｅｔａｌｌｏｇｅｎｉａ  构造－流体－成矿作用的分形与混沌动力学 １ １ ２ 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－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，水口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、Ｐｂ、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，指示断裂活动促进了成矿元素富集，湘西金 矿石英脉是通过分形生长向着脉体长度 －厚度分维值 ａ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间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 －流体 －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－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－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 －流体 －成矿作用；分形结构；混沌动力学 中图分类号：Ｐ６１１．５　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００１１５５２（２０１０）０３０３７８０８ ０　引　言 这些分形结构特征来解决某些成矿学上的理论与应 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；Ｚｈｏｕｅｔａｌ．，２００８）。 合体过程中，Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ（１９８２）发现自然界的诸多 构造－流体－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。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（Ｋｒｕｈｌ，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 －吨位分布也具有分形的特征（谭 布（谢焱石等，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；Ｘｉｅｅｔａｌ．，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（Ｚｈｏｕｅｔａｌ．，１９９４；周永章等，１９９４）等 造及矿