典型礦床控礦斷裂的分形特征

李佳霖

（吉林省第四地質調查所，吉林 通化 134001）

1 九瑞礦集區地質概況

九瑞礦集區作為與東南礦區集成一體的礦產，其形狀各異，多為菱形網格狀，并且九瑞礦集區的實際生產狀況決定了當地其他巖漿巖和銅礦床的生產與銷售情況[1]。

通常情況下，根據礦床的斷裂規模能夠將其分為深層次大范圍的斷裂、基底斷裂以及從蓋層出現斷裂的三種礦床。

圖1 江西九江—瑞昌礦區構造綱要圖

除去九瑞礦集區外，廣濟—九江斷裂、金山店—豐山洞一城門山等其他的巖石圈，其斷裂走向主要受九瑞礦集區影響。這些礦床集中區呈現出一種形式，即斷裂、團坡深度大，并且所有的礦床走向多為由北部與西部向其他地方伸展。有一組地處礦產地帶南北邊界的礦床所呈現出的形態是沿江邊界斷裂開來，該礦區在基底便存在十條斷裂帶、分別為北-東向、北-東向以及北-西向，大致為十條、五條、三條形式呈現出來。而在江西九江—瑞昌礦區其斷裂層重要主體在北-東至東、北-西以及北-東幾個方向，并且作為重要的礦床資源受到了專業人士的重視。

九瑞礦集區地處揚子地臺下揚子坳陷。因為揚子地臺下揚子坳陷區域內存在著大量的巖漿活動與大型、中型的礦床（多為銅礦），所以區域內部出現了明顯的斷裂，使得九瑞礦集區得以發育形成一個典型的礦床，并且以菱形風格結構控制著揚子地臺下揚子坳陷區域礦產的發育與形成，并且會根據九瑞礦集區地的分布而有規律地分布。同時，揚子地臺下揚子坳陷區域內存在著三種礦床斷裂，然后形成了具有研究價值的典型的九瑞礦集區。

在九瑞礦集區，影響其最終發育及結構的因素具體包括了廣濟一九江連接范圍內的巖石圈斷裂、以金山店-豐山洞-城門山范圍為中心的巖石圈斷裂的團坡出現了深層次的斷裂，主體呈NW向展布，其中有兩條為九瑞礦集區范圍內由南至北的一個邊界線。據研究發現，九瑞礦集區的基底斷裂有十條。其中NE向5條，NEE向2條，NW向3條。本區蓋層斷裂主要有NEE(近EW向)、NW向和NE向等三組。NEE向斷裂是區內較發育的一組,從北往南依次出現了明顯的斷裂。N和NE向斷裂大多隱藏于蓋層中深部，對蓋層褶皺有一定影響。NEE向和NW向斷裂構成了本區蓋層菱形網格，本區域為九瑞礦集區內較多導巖、導礦構造的中心點[2]。

為切實了解巖石圈及礦床的斷裂分形情況，必須要多開展實地考察工作。據調查發現，雖然肉眼所及礦床在分形時無任何明顯的規律，但其能夠利用數學內的分維定量計算方式來將九瑞礦集區范圍內的礦產斷裂與發育的過程表現出來。通常會利用盒維法來進行斷裂分維值（這里以D代表礦床斷裂分維值），然后用r來表示計算的正方形的邊長，將其分為網格平面，然后借助對斷層平面分布圖的覆蓋來計算出斷裂的網格數，這里用N（r）表示斷裂網格數。在這期間保持標度不變性，然后進行r值大小的改變來進行證明。

分維的定義，具體為：N(r)=Cr-D

由以上公式可得，表示九瑞礦集區斷層體發育復雜程度的為D值，而r則是對斷層內分布相似程度的一個判定參數。其中，若以1gN(r)和1gr成為相關系數，共同去表達九瑞礦集區預期想要展示的效果?？勺C明這一范圍內的斷層分布具有明顯的相像性，其中，直線的斜率即分維值D的值。

若想得到九瑞礦集區內真實有效的斷裂分維值D，為后續工作開展提供信息依據，可按照以下順序進行計算：第一，以7個邊長各不相同的正方形來填滿整個研究區域，然后去分別實驗不同正方形的值與九瑞礦集區域內斷裂格子數，即N(r)的關系。得到相關變化規則后，以最小二乘計算法的方式在雙對數坐標基礎上進行斷裂分維值D的曲線型模擬計算。本次計算對象為武山銅礦田及城門山銅礦田兩地，利用上述計算方式得到這兩個區域的斷裂分維值，然后驗證其是否正確。如果能夠準確掌握某個區域內一個礦區的斷裂值，那么，便可以依據其他礦區與該礦區的相似性得到其斷裂分維值D，并且能夠進一步分解成具有自相似性的不同地質體來供工作人員研究?？梢砸圆煌瑯硕鹊膌gN(r)與lgr在雙對數線上模擬而成一個類似的相關線性直線。

2 斷裂體分形特征

在九瑞礦集區域內，集中表現斷裂體系空間分布的分維值D主要包括斷層數量、復雜性、規模等多個指標。除此之外，斷裂體系空間還能夠以定量參數的形式代表巖石圈或者礦區斷裂的復雜性。斷裂分維值內，有介質的物化性質、構造應力場與區域結構范圍內的活動強度等均會使斷裂的分維度產生不同程度的變化。

①統計自相似性是斷裂體系在空間分布上最顯著的特點，可借助分形幾何原理計算出所要研究的巖石圈及礦產發育、分布的具體情況，并根據礦產材料間相關性來進行延伸計算。②礦產斷裂發育而成后，其復雜性及規模都可用斷裂分維值D表示。并且，斷裂規模、復雜性及斷裂分維值三者呈一個正相關的關系，當其均出現增強、增大時，會促進礦產資源內礦元素的活化與聚集。③九瑞礦集區域內的礦產斷裂對銅礦體分布具有明顯的牽制作用。在成礦的初期，以及中、后期，其所進行的斷裂探礦程度也會不同，對此可根據九瑞礦集區域實際情況來進行分析，以便能夠得知該地礦床斷裂分形特征。

3 結語

由上可知，礦化巖體產出部分的分維值相較于整體礦床的其他區域而言，都比較高，并且結合典型的江西九瑞地區礦床控礦斷裂實際情況，以模擬真實的分維度值D的方式來計算出礦床斷裂的發育與分布規律，并把握好斷裂體系與礦產可能存在的關聯性。在這一過程中可以發現，斷裂分值系與斷裂發育的復雜程度、整體規模也具有非常明顯的聯系，分維值越大，斷裂發育的復雜程度越高，且其規模也會相應的增大。這種聯系能夠幫助工作人員在后續控礦時有效實現礦元素的活化以及礦流體的運移、聚集。

[1]祝新友,劉新,黃行凱,蔣斌斌,孫雅琳．大興安嶺南麓地區脈型錫多金屬礦床的控礦構造特征[J]．礦產勘查,2017,8(06)：919-926．

[2]劉波,楊建新,喬寶成,童波林,張鋒．二連盆地巴彥烏拉鈾礦床控礦成因相特征及成礦規律研究[J]．礦產勘查,2017,8(01)：17-27．