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1、第25卷第2期Vol.25,No.22011年4月MINERALRESOURCESANDGEOLOGYApr.,2011铜陵冬瓜山铜矿床的品位分形结构特征及其地质意义孙沙淘,刘亮明(中南大学计算地球科学研究中心,湖南长沙410083)摘要:文章以冬瓜山铜矿床为研究对象,应用分形理论对矿床品位的分形结构特征进行研究,计算了主矿体整体和不同区段的品位分布的分维数D值,D值变化反映矿体在50~52线之间变化最不均匀,为确定勘探网度和矿床经济价值评估提供有益的参考。关键词:铜矿体;分形;分维数;矿床品位;铜陵;冬瓜山中图分
2、类号:P618.7文献标识码:A文章编号:1001-5663(2011)02-0168-040引言分布是不均匀的,但在每一储铜区中,无论区域大小,[2]其高品位铜的分布则具有均匀的分形结构。国内[3~10]分形是以大自然中各种不规则,非线性的复杂现外的诸多研究成果都表明,将分形理论应用于象为研究对象的一门科学。B.B.Mandelbrot于20矿床品位分布的研究,可以取得良好的效果,并在生世纪70年代提出了分形的概念并建立起了相关的理产实践中具有积极的指导意义。[1]论体系,由于分形理论能够定量化地揭示隐藏在复杂体
3、系中的规律性,很快在科学界引起了巨大的反1分形理论与矿床品位的分形结构特响,在随后的几十年里,分形理论迅速发展,影响面几征乎涵盖了所有科学领域。黑洞概念的提出者、美国著名的理论物理学家J.A.Wheeler说:可以相信,将来谁不熟悉分形,就不能被认为是科学界的文化大自然中处处都能看到分形的现象,如高倍放大人。镜下的某部分海岸线的形状与整体海岸线的形状是地学领域充满了各种看似毫无规律的复杂现象,相似的、闪电的每个小分叉都像是大闪电的缩小版,如成矿过程中元素的非均一富集和品位的奇异性分河流、血管和叶脉也同样如此。简而言
4、之,分形描述布、断层的生长与分布、地震的时空频率等,在之前很的是一类具有自相似结构的几何形体,物体的形状与长的一段历史时期内,对这些问题的研究只能付诸定标度无关。分形的核心为标度不变性,即不存在特征性的经验式的描述和总结,而在以地质统计学和分形尺度,在所有标度下物体的性质(形状、结构等)不变,理论为核心的非线性科学进入地学领域后,地质研究[11]描述分形的唯一特征量就是分形维数D。的思路和方法发生了翻天覆地的变化,地质学者们终金属矿床的品位变化范围极大,分布极不均匀,于掌握了可以定量研究复杂地质现象和地质过程的具有
5、随机性,不服从正态分布。但却呈现幂律分布,工具。而分形应用于矿床预测和资源储量估算,则标幂律分布具有标度不变的特征,在标度(r)和大于等志着分形理论在地学领域已经发展到了一个相对成熟的阶段。早在20世纪80年代,分形之父Mandel于该标度的样品累计数目(N(r))之间存在着下列brot就通过对铜矿床的研究得出结论:高品位铜矿的关系:收稿日期:2010-06-20作者简介:孙沙淘(1986-),女,现于中南大学计算地球科学研究中心读硕士研究生,研究方向:成矿预测以及三维地质建模与数值模拟计算。168-DN(r)=r
6、(I)产出,产状与控矿岩层近乎一致,矿体形态与背斜深因此,可以认为金属矿床的品位分布具有分形的部形态相吻合,空间上以背斜隆起部位的标高为最特征,D就是分维值。高,呈一个不完整的穹隆状,沿走向及倾向均呈舒如何求取D值呢?用r表示品位,则N(r)就是缓波状起伏。矿体连续性好,厚度的变化也是相对简大于等于品位r的样品总数,对1式两边取对数,可单,矿体厚度等值线与C2+3/D3w等高线形态基本相得吻(图1),厚度变化系数55.709%,属于稳定类型;品D=-log(N))/log(r)(II)位变化系数80.382%,属于
7、较均匀类型。将N(r)和r的数值投在双对数坐标中,如果投点大致沿一直线分布,则说明品位具有良好的自相似性,该直线斜率的负数即为分维数D。矿床的形成都经过了漫长复杂的各种地质过程,造成了成矿元素在有限的空间内极度不均匀分布,反过来,矿床品位的空间变化特征也反映了成矿动力学过程中的时间演化特征。分维数D值的大小似乎与金矿床的矿化类型有关,因此可以用D值来定量描[3,6]述金矿床的矿化类型,分维值可以指示成矿流体[8]的运移方向,通过分维结构研究,还可以分析成矿[9]流体的来源及流势的强弱。2冬瓜山铜矿床的品位分形分析2
8、.1矿床地质特征冬瓜山铜矿床位于安徽省铜陵市狮子山矿田内,是一个完全隐伏的大型铜矿床,是铜陵矿集区乃至整个长江中下游成矿最大的铜矿床。图1冬瓜山铜矿矿体厚度等值线图狮子山矿田处于近EW向的铜陵沙滩脚基底Fig.1Theisolinemapoforebodythicknessin破碎带与顺安NE向复式向斜中的青山次级背斜相Dongguashancopperde
