铀矿浸出的分形动力学研究

发现科学的经典事件一、牛顿的苹果坠落实验1665年，英国物理学家牛顿在伦敦郊外的爱普尔索夫爵士的果园中，发现了苹果从树上掉落的现象。

这一现象启发了他对地球引力的研究，最终导致了他的万有引力定律的发现。

二、达尔文的麦哲伦航海1831年，英国自然学家达尔文随英国皇家海军参加了一次环球航海，称为麦哲伦航海。

在这次航行中，他观察到了不同地理区域的动植物之间的差异，并且提出了进化论的思想，开创了现代生物学的基石。

三、爱因斯坦的相对论1905年，德国物理学家爱因斯坦提出了狭义相对论，这一理论揭示了时间和空间的相对性，并且解释了光的速度是相对不变的。

这一理论的提出彻底改变了人们对于时间和空间的认识。

四、居里夫人的放射性研究1898年，波兰物理学家居里夫人和法国物理学家居里夫人通过对铀矿石的研究，发现了放射性现象。

他们发现了镭元素，并且证明了放射性会导致物质的衰变，为核物理学的发展奠定了基础。

五、韦伯的音叉实验1834年，德国物理学家韦伯通过使用音叉实验，发现了声音的频率与音叉振动的频率相等，这一发现为声学的研究提供了重要的实验依据。

六、曼德尔布罗特集的发现1980年，法国数学家曼德尔布罗特发现了一种复杂的分形结构，即曼德尔布罗特集。

这一发现引起了数学界的广泛关注，对于深入研究混沌理论和分形几何学具有重要意义。

七、居里夫人的镭元素研究1898年，波兰物理学家居里夫人通过对矿石的研究，发现了镭元素。

她们发现了镭元素的放射性，以及它对细胞的破坏作用，从而为放射治疗的开发奠定了基础。

八、伽利略的斜面实验1604年，意大利物理学家伽利略通过斜面实验，研究了物体在斜面上滚动的规律。

他发现了物体在斜面上滚动的速度与高度之间的关系，为后来的力学研究奠定了基础。

九、哈勃的星系红移观测1929年，美国天文学家哈勃通过观测星系的光谱，发现了星系远离我们的运动，即星系红移现象。

这一发现为宇宙膨胀理论提供了重要的证据，并且为现代宇宙学的发展做出了巨大贡献。

诸广地区构造的分形特征及其找铀指示王正庆;张鹏飞;陈亮;龙熊志;管太阳;林子瑜;范洪海;谭凯旋【摘要】The mineralization of hydrothermal uranium deposit is very complicated. The structure is one of the most important ore-controlling factors. In the study,the structures are chosen from China-Brazil Jianbing 3 # high spatial resolution remote sensing interpreted da-ta. ARCGIS9. 2 and ARCVIEW3. 2 software are used to analyse structure’s fractal charac-teristics in Zhuguang area. The relation between structure’s fractal characteristics and ura-nium mineralization is also studied. The result shows that there is a good corresponding re-lation between them and the fractal dimension value can be used as a quantitative indicator in prospecting area choosing.%热液型铀矿的成矿作用复杂，构造是最重要控矿因素之一.利用ARCGIS9.2及ARCVIEW3.2软件，对诸广铀矿集区中巴尖兵三号高空间分辨率遥感数据所解译的构造进行分形分析，并进一步研究其分形特征与铀成矿的关系.研究发现，构造分维值的大小和矿床(点)的疏密呈现出良好的正相关性，分维值可以作为勘查靶区选择的定量指标.【期刊名称】《南华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】5页(P25-29)【关键词】诸广;构造;分形特征;分维值;铀矿【作者】王正庆;张鹏飞;陈亮;龙熊志;管太阳;林子瑜;范洪海;谭凯旋【作者单位】南华大学核资源工程学院，湖南衡阳421001; 湖南省核燃料循环技术与装备协同创新中心，湖南衡阳421001; 核工业北京地质研究院，北京100029;南华大学核资源工程学院，湖南衡阳421001;南华大学核资源工程学院，湖南衡阳421001;南华大学核资源工程学院，湖南衡阳421001;中钢集团矿业开发有限公司，北京100080;东华理工大学地球科学学院，江西南昌330000;核工业北京地质研究院，北京100029;南华大学核资源工程学院，湖南衡阳421001【正文语种】中文【中图分类】P612;P624诸广铀矿集区是我国最重要的花岗岩型铀矿基地之一[1].分形技术是定量表征各种现象复杂程度和分布关系的有效工具[2].在地球科学领域,它在地貌研究[3]、资源勘查[4-5]、天气预测[6]等方面应用广泛.在铀资源勘查方面,Yanshi Xie[7]等研究了华南与铀成矿有关构造的分形特征,认为铀矿床分维值低于构造的分维值,铀矿床的形成与构造演化有密切关系.李社等研究了下庄控矿断裂分维值与铀矿床的分布关系、铀矿床的分形特征[8],认为断裂分维值与断裂构造复杂程度之间存在着正相关关系,并且铀矿床分数维值越大,数量越多,分布越均匀.柯丹等通过对某花岗岩型铀矿田断裂构造的分形特征研究,也发现了部分类似规律[9].综上所述,针对诸广地区的构造分形学及其与铀成矿关系的文献却鲜见报道.因此,本研究应用分形理论,利用ARCGIS9. 3、ARCVIEW3.2软件,设计了相关实验方案,研究诸广地区构造的分形特征与铀成矿之间的关系,以期为该区的铀矿勘查提供有益线索.诸广山复式岩体位于南华活动带北缘,华南多期复合造山带内,地处于赣粤湘褶皱区,为万洋山—诸广山走滑岩浆带的重要组成部分.本区构造演化可分为前震旦纪结晶基底、后加里东褶皱地块和中新生代伸展裂陷构造—岩浆活化等3个阶段[1,10-11].本区经历了多次地壳活动,形成了多组断裂构造,具有棱形的格子状特点.深大断裂控制了本区中、新生代以来的岩浆活动,同时也控制了铀矿和多种金属矿产的形成.区内地层出露较全,从新元古界—第四系均有出露,其中震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、侏罗系分布较广泛[1,10-11](图1).相似维是应用最多的一种分维方法[12],故本研究使用相似维度量构造的复杂程度.相似维的定义(Ds):对于某一具有相似特征的对象,若其可以分为N个单元,每一单元相似比r与整体相似,则定义:分维值的计算基于ARCGIS9.2和ARCVIEW3.2软件.全区的分形研究,分维值的测定采用最常用的网络覆盖法[12].子区的分形研究,将构造及铀矿床(点)同时发育的区域,采用正方形网格,划分成33个子区.创建的方格网为8行×8列(方格面积约为8 km2).3.1 诸广铀矿集区分形特征及其找铀指示本研究的构造数据来源于中巴尖兵三号高空间分辨率遥感解译数据及地质图件[11].在Excel软件中,根据公式lgN(r)=-Dslgr+R2,基于最小二乘法计算出了分维值及相关系数(表1).由实验结果(图2)可见,分形理论可定量描述诸广地区构造分布的复杂程度.等间距设置网格大小,图中点分布密集;不等间距设置网格大小,图中点分布稀疏.诸广地区线性构造总分维值D为1.3705,相关系数为0.9848,良好的线性拟合关系说明该区的线性构造很好地遵从幂律关系式lgN(r)=-Dslgr+R2,该区线性构造分布具有统计自相似性,符合分形分布规律,同时指示此区可划分成局部小区,进行分形研究,为该区找矿靶区的选定提供定量参数.3.2 诸广铀矿集区子区分形特征及其找铀指示33个子区的分维数及相关系数(表2).分维值D的范围为1.0001～1.2245.结合图3可见,构造分布越复杂,分维值越高.构造分布的复杂程度与分维数D值的大小成正相关.采用灰度值表达分维值,可将分维值图像化显示,具有直观的效果,并可方便不同分维值之间的对比.根据分维值的分布范围,选取0.03为数据间隔,分维值处于0.9983～1.0300之间的用一级灰度表达,处于1.0300～1.0600范围的用二级灰度表达,大于1.0600用三级灰度表达(图3).将铀床(点)投射到各小区上可以发现,分维值的大小和矿床(点)的疏密呈现出良好的正相关性,90%的矿床(点)分布在分维值较高的子区.同时,本区构造对成矿的控制作用较强,印证了构造活动与铀成矿的密切关系.分维值可作为找矿靶区选定的指标数据.对数值较高且无矿点分布的子区(如27区)及仅有矿化点分布的子区(如6、15、24、30、31、32),要结合其他参数(如地物化遥数据)做进一步分析,以服务于找矿靶区的选定工作.本数据亦可作为找矿的指标数据,将其与地、物、化、遥等数据指标融合,为圈定找矿靶区服务.本研究认为诸广地区分形特征与铀成矿之间具有明显的对应规律,分维值可以作为勘查靶区选择的定量指标.具体结论如下:1)分形理论可定量描述诸广地区构造分布的复杂程度.构造分布的复杂程度与分维数D值的大小成正相关.构造分布越复杂,分维值越高;2)诸广地区线性构造总分维值D为1.3705,子区分维值D为1.0001～1.2245;3)分维值的大小和矿床(点)的疏密呈现出良好的正相关性,90%的矿床(点)分布在构造分维值较高的子区.可见,本区构造对成矿的控制作用较强,印证了构造活动与铀成矿的密切关系;4)分维值可作为找矿靶区选定的指标数据.对数值较高且无矿点分布的子区(如27区)及仅有矿化点分布的子区(如6、15、24、30、31、32),要结合其他参数做进一步分析,以服务于找矿靶区的选定.冯志刚教授、谢焱石副教授对论文提供了有益的修改建议,在此表示感谢.【相关文献】[1]Wang Z Q,Feng Z G,Xie Y S,et al.Geological structural interpretation based on high spatial resolution remote sensing data in Zhuguang uranium ore concentrated area [C]//Dr.Jiao Feng.2011 International Conference on Remote Sensing,Environment and Transportation Engineering.Nanjing:Institute of Electronics Engineers, 2011:455-459. [2]Faghih A,Nourbakhsh A.Implication of surface fractal analysis to evaluate the relative sensitivity of topography to active tectonics,Zagros Mountains,Iran[J].Journal of Mountain Science,2015,12(1):177-185.[3]Langroudi A A,Jefferson I,O'hara-Dhand K,et al.Micromechanics of quartz sand breakage in a fractal context [J].Geomorphology,2014,211(1):1-10.[4]Carranza E J M,Sadeghi M.Post-VMS mineralization deformations(1880-1820 Ma)of the Skellefte district (Sweden):insights from the spatial pattern of VMSoccurrences[J].Frontiers of Earth Science,2014,8(3): 319-324.[5]Cheng Q M.Singularity theory and methods for mapping geochemical anomalies caused by buried sources and for predicting undiscovered mineral deposits in covered areas[J].Journal of Geochemical Exploration,2012,122 (1):55-70.[6]Anisimov S V,Shikhova N M.Intermittency of turbulent aeroelectric field[J].Atmospheric Research,2014,135-136(1):255-262.[7]Xie Y S,Tan K X,Chen L.Fractal Character of Structural Control on Uranium Mineralization in South China [J].Applied Mechanics and Materials.2012,229-231 (1):2597-2600.[8]李社,管太阳,曹双林,等.基于RS与分形的下庄矿田线性构造空间特征分析[J].遥感学报,2007,11 (4):493-499.[9]柯丹,韩绍阳,刘祜,等.某花岗岩型铀矿田断裂构造的分形特征[J].世界核地质科学,2009,6(1):54-26.[10]Shu L,Deng P,Wang B.Lithology,kinematics and geochronology related to Late Mesozoic basin-mountain evolution in the Nanxiong-Zhuguang area,South China [J].Science in China.Series D:Earth Sciences,2004, 47(8):673-688.[11]王正庆,管太阳,林子瑜.诸广铀矿集区高空间分辨率遥感数据的地质构造特征及地质微构造的发现[J].南华大学学报(自然科学版),2011,25(2): 16-21.[12]王兴元,孟娟.分形几何学及应用[M].北京:科学出版社,2014.。