基于"元素含量-面积"模型方法的地球化学场的多重分形模式分析

从多重分形理论出发,在赤峰地区的2个区域应用"元素含量-面积(C-A)"模型方法.对"元素含量-面积"双对数图的形态进行分析,将地球化学异常多重分形特征模式分为3种类型:模式Ⅰ为可拟合为2条直线段的简单多重分形模式,具有该模式的元素在研究区内没有成矿富集的趋势,不存在实质性的致矿异常;模式Ⅱ为可以拟合为3条直线段的高富集多重分形模式,它在模式Ⅰ的基础上叠加有高含量的异常场,具有该模式的元素在研究区内存在较强的局部富集,成矿的可能性很大;模式Ⅲ为可拟合成3条直线段的低富集多重分形模式,它在模式Ⅰ的基础上叠加的是较弱的异常场,具有该模式的元素在研究区内有较弱的矿化作用.在此基础上,分析了元素的成矿富集规律和空间分布特征,确定了区域异常和局部异常的异常下限,划分了地球化学背景、区域异常和局部异常.     

多重分形模式下多元素综合地球化学异常的提取

根据博罗科怒成矿带东段约660km2内2269个水系沉积物样品的11项元素分析数据的因子分析,F1因子为研究区的主要成矿或示矿元素Ag、Pb、Zn、Cu、Bi、Sn组合,体现了主要的成矿作用和过程中的信息,F2因子为Sb、As低温活泼元素组合,F3因子为W、Mo高温元素组合。各因子浓度-面积(C-A)多重分形模型拟合直线一般为四段式,根据其拐点划分出地球化学背景、区域异常、局部异常和高异常区,其局部异常可以反映不同的成矿地质条件,基于F1主成矿因子的分形异常圈定出莱历斯高尔和可克萨拉2个主要的预测靶区。各预测靶区与区内已发现矿床的分布基本吻合,揭示因子分析各主要因子的分形异常在多元素综合地球化学异常找矿中具有良好的指示意义,为地球化学找矿提供了良好的方法手段。     

个旧地区地球化学元素的多重分形特征及找矿预测

应用多重分形的“C-A“模型(即含量-面积)方法,对云南个旧地区的水系沉积物样品的20项元素进行了研究分析.结果表明,成矿元素以及伴生元素呈模式Ⅱ的高丛集多重分形分布,非成矿元素呈模式Ⅰ的简单连续多重分形分布;根据个旧地区东部与西部地球化学元素分布的对比发现,在东部的分维值普遍比西部小,有的成矿元素如Cu、Au在东西部呈现不同的分布模式,而非成矿元素分布变化不大.     

个旧地区地球化学元素的多重分形特征及找矿预测

应用多重分形的“C-A”模型（即含量-面积）方法，对云南个旧地区的水系沉积物样品的20项元素进行了研究分析。结果表明，成矿元素以及伴生元素呈模式Ⅱ的高丛集多重分形分布，非成矿元素呈模式Ⅰ的简单连续多重分形分布；根据个旧地区东部与西部地球化学元素分布的对比发现，在东部的分维值鲁遍比西部小，有的成矿元素如Cu、Au在东西部呈现不同的分布模式，而非成矿元素分布变化不大。     

新疆比勒提地区地球化学场多重分形及异常解释

通过对新疆比勒提地区1∶50000水系沉积物测量Cu、Pb、B、Ti元素进行多重分形分析,划分出两类多重分形特征模式,即多重分形幂律图可用2段直线来拟合的模式一和可用3段直线拟合的模式二。模式一中元素可分解为背景与区域异常2个部分,无明显富集,不具成矿潜力;模式二元素除了具有模式一的背景与区域异常外,还发育较强的局部异常,在局部异常处,有较大的找矿潜力。通过对该区地球化学和地质特征分析,圈定靶区4处,为寻找Cu、Pb多金属矿产提供了依据。     

新疆比勒提地区地球化学场多重分形及异常解释

通过对新疆比勒提地区1：50000水系沉积物测量Cu、Pb、B、Ti元素进行多重分形分析,划分出两类多重分形特征模式,即多重分形幂律图可用2段直线来拟合的模式一和可用3段直线拟合的模式二。模式一中元素可分解为背景与区域异常2个部分,无明显富集,不具成矿潜力;模式二元素除了具有模式一的背景与区域异常外,还发育较强的局部异常,在局部异常处,有较大的找矿潜力。通过对该区地球化学和地质特征分析,圈定靶区4处,为寻找Cu、Pb多金属矿产提供了依据。     

地球化学场的连续多重分形模式

研究了粤北4292km^2内1448个基岩样品的35项元素、安徽省江南江北各约22000km^2和18100km^2内5489个和4524个水系沉积物样品的14项元素、塔里木盆地5个含油气区的7419个土壤样品的酸解烃（C1－C5）、蚀变碳酸盐、紫外、荧光等油气地球化学指标值的面积校正累计频率（ACAF）特征。研究表明，地球化学指标值的ACAF均显示连续多重分形特征，而且具两种特定模式：简单连续多重分析（SCM）模式和具高浓集的连续多重分形（HACM）模式；主要成矿元素和主要油气化探指标均不同程度地显示为HACM模式，而其他指标多表现为SCM模式。不同的分形模式可望用于区域含矿含油性和区域环境评价，而开始出现高含量叠加的“临界”含量值可能作为区域成矿成油强度的一种度量。     

新疆比勒提地区地球化学场多重分形及异常解释简

通过对新疆比勒提地区1∶50000水系沉积物测量Cu、Pb、B、Ti元素进行多重分形分析,划分出两类多重分形特征模式,即多重分形幂律图可用2段直线来拟合的模式一和可用3段直线拟合的模式二。模式一中元素可分解为背景与区域异常2个部分,无明显富集,不具成矿潜力;模式二元素除了具有模式一的背景与区域异常外,还发育较强的局部异常,在局部异常处,有较大的找矿潜力。通过对该区地球化学和地质特征分析,圈定靶区4处,为寻找Cu、Pb多金属矿产提供了依据。     

多重分形滤波方法和地球化学信息提取技术研究与进展

圈定地球化学异常是勘查地球化学和环境地球化学研究中的一项基础性工作。笔者通过详细分析近30年来与地球科学密切相关的分形和多重分形等现代非线性理论和新方法的迅速发展和应用,特别是以解决地球化学复杂背景与叠加异常分解难题为例,介绍了广义自相似理论与分形滤波技术的发展和应用,相信在资源、环境、灾害的其他应用领域也将发挥重要影响。文中阐明了多重分形是更具普适性的地球化学元素分布模式,"密度-面积"分形模型是刻画地球化学异常的基础模型,并为多个空间开展分形滤波和分解地球化学复杂背景与叠加异常的理论基础。该方法的显著优势在于将地球化学场的各向异性、尺度不变性、广义自相似性等特征集于一体,具有压制变化性背景干扰,突出局部异常的能力,其中C-A和S-A业已广泛应用于矿产勘查靶区圈定和环境污染模式识别,形成了分解地球化学复杂背景和叠加异常的常用技术,在国内外多个成矿区带取得了显著的找矿效果。     

多重分形与地球化学元素的分布规律

为进一步探讨用分形与多重分形的方法研究地球化学场中元素的分布规律的重要意义，运用Q-Q图和直方图探讨了元素的空间分布规律，随后运用多重分形矩方法研究了安徽省长江以南以北各约22000km^2和18100km^2区域内5489个和4524个水系沉积物样品中14种元素的分形分布规律。结果表明，金属地球化学场元素在空间上的分布并不是简单的正态或对数正态分布，而四连续多重分形分布，其α-f(α)曲线上凸且连续，拥有主要大型矿床的安徽江南地区α-f(α)曲线的开口明显大于成矿相对较弱的安徽江北地区。元素的多重分形谱函数的形态特征对区域成矿潜力研究将具有一定的指示意义。     

利用因子分析和分形分析识别内蒙古黑鹰山地区矿致地球化学异常

结合因子分析和分形分析对内蒙古黑鹰山地区1∶5万地球化学数据进行研究,提取了矿致地球化学异常。针对10个元素的因子分析共提取出3个因子:F1-Zn、Cd、(Cu);F2-Ag、Mo、Cu、Bi;F3-Sn、As、Pb、Sb。进而利用C-A分形分析模型对矿化因子F2进行了分形建模。从"面积-F2因子得分"双对数图中提取出4段分形拟合线,分别代表了"无找矿潜力低背景区"、"背景区"、"高背景区"、"高找矿潜力区"。后续地表检查工作中在"高找矿潜力区"发现了不同程度的矿化蚀变现象。结果表明, F2因子反映了热液成矿过程,可作为研究区主要成矿元素空间聚集的综合指标; C-A分形模型可以准确圈定F2因子"高成矿潜力区"的边界;高成矿潜力区准确指示了进一步的找矿工作。     

青海阿尔茨托山地区地球化学（异常）场的多重分形研究

以研究区成矿地质背景为基础，将其划分为4个地球化学区，从多重分形理论出发，应用“元素含量—面积”模型方法，对各区主要成矿元素的地球化学(异常)场进行分析研究。结果表明，由于地质构造背景和化探元素富集的成因机理不同，各区元素地球化学(异常)场具有两种不同的多重分形特征模式：只有两个无标度区的简单多重分形模式和有两个以上无标度区的高丛集多重分形模式，具有相同成因的元素组合具有相似的多重分形特征。在此基础上．探讨了各区元素的成矿富集规律和空间分布特征，进而划分了地球化学背景和异常，经检验对比，证明了该方法的有效性和实用性。     

地球化学图纹理的多重分形模拟

利用一个简单的基于De Wijs模型的多重分形模型, 可以模拟元素富集值的各种地球化学纹理.每种纹理在平均值上是自相似的, 因为将乘积阶次模型(multiplicative cascade model) 应用到任何子区均能得出类似的纹理样式.在其他的试验中, 通过叠加一个二维趋势纹理(2-dimensional trend pattern) 以及把它与一个常值富集模型混合, 原始的自相似纹理就产生畸变.本文将要研究这些畸变是如何改变用三步矩(3-step method of moments) 所估测的多重分形谱(multifractal spectrum).推导出了满足De Wijs模型纹理的离散和连续频率分布模型.这些模拟纹理满足离散频率分布模型, 当乘积阶次模型(multipicative cascade model) 无限细分时, 假设离散频率分布模型的上界是一连续频率分布, 这个离散分布就在形式上逼近该连续频率分布的上边界.这一极限分布在中心是对数正态的, 但有两个巴利多(Pareto) 分布的尾.这种方法在矿产和油气评价中有重要的潜在意义.      

分形布朗运动与地球化学测量——地壳中元素含量空间分布的定量表征

地球化学面的形态是依赖于采样网格(采样密度)大小变化而不确定的。对于一维情况,元素含量分布曲线长度L与采样间距r之间的关系服从L(r)=Cr~(1-1/H),D=1/H。对于地壳上任一给定区域,沿某一测线进行地球化学测量的任一元素含量数据,由上式确定的D值和H值,对于沿测线方向该元素的含量分布在统计的意义上将是确定的。对浙江省水系沉积物测量数据的统计结果表明,Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo、Co、Ni 8种元素的含量变化在1～150km尺度范围内遵循分形分布,D=1.03～1.62,H=0.62～0.97。这表明地壳中元素含量在空间上随采样间距的变化可能是一个完全等价于分形布朗运动的随机函数,在1～150km这个尺度范围内,元素含量分布模式具有自相似性和长程相关性。这个结果为“国际地球化学填图”项目(IGCP259)提出的160km×160km采样网格尺度提供了一种理论的支持。     

基于FFT分形滤波的地球化学异常信息提取

本文尝试采用多重分形方法分析地球化学数据作快速傅里叶变换后的功率谱数据,确定区域背景和局域背景的截止频率,并使用此频率对原始数据分别做低通滤波处理以提取异常信息.传统统计方法确定的异常范围最大,且在测区东部出现了一条南北走向的异常区,主要原因是前期对原始数据进行了迭代剔除,异常下限的确定并非由全部数据而是由背景数据确定;区域背景提取由于背景值是动态的,可以还原测区地球化学场的空间结构,提取的异常范围更小,浓集趋势更明显;局域背景提取的异常由于受高背景值控制,出现在测区东部的异常消失,异常范围和强度也均不及区域背景提取的异常大.     

地球化学异常区域模式分析初探

文中阐述了地球化学异常区域模式分析的含义,论述了较大范围内各种地球化学异常区带和特殊区域异常型式存在的必然性、可认识性及主要地质内函,提出了进行地球化学异常区域模式分析方案。     

分形方法在澳大利亚新南威尔士地区地球化学异常下限确定中的应用

应用分形方法研究了新南威尔士地区地球化学异常及其下限的确定,对该区的地球化学铜元素异常区进行了圈定.通过与传统方法圈出的异常区进行比较,分形方法确定的异常下限更符合实际情况,并认为研究区域的东北部与南部存在铜矿床的可能性较大,为进一步找矿指明了方向.该方法不仅适用于地球化学铜元素数据,而且还适用于其他元素和地质数据,具有普遍的意义.     

分形方法在澳大利亚新南威尔士地区地球化学异常下限确定中的应用

应用分形方法研究了新南威尔士地区地球化学异常及其下限的确定,对该区的地球化学铜元素异常区进行了圈定。通过与传统方法圈出的异常区进行比较,分形方法确定的异常下限更符合实际情况,并认为研究区域的东北部与南部存在铜矿床的可能性较大,为进一步找矿指明了方向。该方法不仅适用于地球化学铜元素数据,而且还适用于其他元素和地质数据,具有普遍的意义。