典型矿床控矿断裂的分形特征

李佳霖

（吉林省第四地质调查所，吉林 通化 134001）

1 九瑞矿集区地质概况

九瑞矿集区作为与东南矿区集成一体的矿产，其形状各异，多为菱形网格状，并且九瑞矿集区的实际生产状况决定了当地其他岩浆岩和铜矿床的生产与销售情况[1]。

通常情况下，根据矿床的断裂规模能够将其分为深层次大范围的断裂、基底断裂以及从盖层出现断裂的三种矿床。

图1 江西九江—瑞昌矿区构造纲要图

除去九瑞矿集区外，广济—九江断裂、金山店—丰山洞一城门山等其他的岩石圈，其断裂走向主要受九瑞矿集区影响。这些矿床集中区呈现出一种形式，即断裂、团坡深度大，并且所有的矿床走向多为由北部与西部向其他地方伸展。有一组地处矿产地带南北边界的矿床所呈现出的形态是沿江边界断裂开来，该矿区在基底便存在十条断裂带、分别为北-东向、北-东向以及北-西向，大致为十条、五条、三条形式呈现出来。而在江西九江—瑞昌矿区其断裂层重要主体在北-东至东、北-西以及北-东几个方向，并且作为重要的矿床资源受到了专业人士的重视。

九瑞矿集区地处扬子地台下扬子坳陷。因为扬子地台下扬子坳陷区域内存在着大量的岩浆活动与大型、中型的矿床（多为铜矿），所以区域内部出现了明显的断裂，使得九瑞矿集区得以发育形成一个典型的矿床，并且以菱形风格结构控制着扬子地台下扬子坳陷区域矿产的发育与形成，并且会根据九瑞矿集区地的分布而有规律地分布。同时，扬子地台下扬子坳陷区域内存在着三种矿床断裂，然后形成了具有研究价值的典型的九瑞矿集区。

在九瑞矿集区，影响其最终发育及结构的因素具体包括了广济一九江连接范围内的岩石圈断裂、以金山店-丰山洞-城门山范围为中心的岩石圈断裂的团坡出现了深层次的断裂，主体呈NW向展布，其中有两条为九瑞矿集区范围内由南至北的一个边界线。据研究发现，九瑞矿集区的基底断裂有十条。其中NE向5条，NEE向2条，NW向3条。本区盖层断裂主要有NEE(近EW向)、NW向和NE向等三组。NEE向断裂是区内较发育的一组,从北往南依次出现了明显的断裂。N和NE向断裂大多隐藏于盖层中深部，对盖层褶皱有一定影响。NEE向和NW向断裂构成了本区盖层菱形网格，本区域为九瑞矿集区内较多导岩、导矿构造的中心点[2]。

为切实了解岩石圈及矿床的断裂分形情况，必须要多开展实地考察工作。据调查发现，虽然肉眼所及矿床在分形时无任何明显的规律，但其能够利用数学内的分维定量计算方式来将九瑞矿集区范围内的矿产断裂与发育的过程表现出来。通常会利用盒维法来进行断裂分维值（这里以D代表矿床断裂分维值），然后用r来表示计算的正方形的边长，将其分为网格平面，然后借助对断层平面分布图的覆盖来计算出断裂的网格数，这里用N（r）表示断裂网格数。在这期间保持标度不变性，然后进行r值大小的改变来进行证明。

分维的定义，具体为：N(r)=Cr-D

由以上公式可得，表示九瑞矿集区断层体发育复杂程度的为D值，而r则是对断层内分布相似程度的一个判定参数。其中，若以1gN(r)和1gr成为相关系数，共同去表达九瑞矿集区预期想要展示的效果。可证明这一范围内的断层分布具有明显的相像性，其中，直线的斜率即分维值D的值。

若想得到九瑞矿集区内真实有效的断裂分维值D，为后续工作开展提供信息依据，可按照以下顺序进行计算：第一，以7个边长各不相同的正方形来填满整个研究区域，然后去分别实验不同正方形的值与九瑞矿集区域内断裂格子数，即N(r)的关系。得到相关变化规则后，以最小二乘计算法的方式在双对数坐标基础上进行断裂分维值D的曲线型模拟计算。本次计算对象为武山铜矿田及城门山铜矿田两地，利用上述计算方式得到这两个区域的断裂分维值，然后验证其是否正确。如果能够准确掌握某个区域内一个矿区的断裂值，那么，便可以依据其他矿区与该矿区的相似性得到其断裂分维值D，并且能够进一步分解成具有自相似性的不同地质体来供工作人员研究。可以以不同标度的lgN(r)与lgr在双对数线上模拟而成一个类似的相关线性直线。

2 断裂体分形特征

在九瑞矿集区域内，集中表现断裂体系空间分布的分维值D主要包括断层数量、复杂性、规模等多个指标。除此之外，断裂体系空间还能够以定量参数的形式代表岩石圈或者矿区断裂的复杂性。断裂分维值内，有介质的物化性质、构造应力场与区域结构范围内的活动强度等均会使断裂的分维度产生不同程度的变化。

①统计自相似性是断裂体系在空间分布上最显著的特点，可借助分形几何原理计算出所要研究的岩石圈及矿产发育、分布的具体情况，并根据矿产材料间相关性来进行延伸计算。②矿产断裂发育而成后，其复杂性及规模都可用断裂分维值D表示。并且，断裂规模、复杂性及断裂分维值三者呈一个正相关的关系，当其均出现增强、增大时，会促进矿产资源内矿元素的活化与聚集。③九瑞矿集区域内的矿产断裂对铜矿体分布具有明显的牵制作用。在成矿的初期，以及中、后期，其所进行的断裂探矿程度也会不同，对此可根据九瑞矿集区域实际情况来进行分析，以便能够得知该地矿床断裂分形特征。

3 结语

由上可知，矿化岩体产出部分的分维值相较于整体矿床的其他区域而言，都比较高，并且结合典型的江西九瑞地区矿床控矿断裂实际情况，以模拟真实的分维度值D的方式来计算出矿床断裂的发育与分布规律，并把握好断裂体系与矿产可能存在的关联性。在这一过程中可以发现，断裂分值系与断裂发育的复杂程度、整体规模也具有非常明显的联系，分维值越大，断裂发育的复杂程度越高，且其规模也会相应的增大。这种联系能够帮助工作人员在后续控矿时有效实现矿元素的活化以及矿流体的运移、聚集。

[1]祝新友,刘新,黄行凯,蒋斌斌,孙雅琳．大兴安岭南麓地区脉型锡多金属矿床的控矿构造特征[J]．矿产勘查,2017,8(06)：919-926．

[2]刘波,杨建新,乔宝成,童波林,张锋．二连盆地巴彦乌拉铀矿床控矿成因相特征及成矿规律研究[J]．矿产勘查,2017,8(01)：17-27．