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第15章 矿床的地质构造1

第1节 碎裂作用的分形理论与构造活动的混沌行为1

一、碎裂作用的分形理论1

二、构造活动的混沌行为12

第2节 断裂构造的分形性20

一、地震和断层中的分形碎裂作用20

二、脆性断裂的分形网络和塑性剪切带24

第3节 岩石圈结构化的自组织临界性31

一、大陆地壳的自组织临界态31

二、岩石圈中的应力情态33

三、岩石圈结构化的自组织临界性43

第4节 热致与流体驱动断裂构造动力学56

一、流体驱动断裂的形成机制57

二、岩石孔隙流体的差异热膨胀与岩石断裂作用66

三、岩浆侵入体周围断裂系统的分布及其对成矿的控制作用71

四、岩浆结晶作用过程和侵入体-围岩系统的应力演化与断裂的发生和发展81

五、实例95

参考文献100

第16章 超大型矿床和矿集区的形成——分形生长动力学107

第1节 自组织临界性产生的分形生长斑图类型108

一、自组织临界性是分形生长之源108

二、分形生长斑图的主要类型及其相互关系110

第2节 Laplace型分形生长动力学111

一、“移动边界过程”和“不可逆随机动力学”111

二、扩散限定聚集112

三、树枝状生长117

四、电介质击穿和断裂作用120

第3节 渗流生长132

一、渗流簇的传导性及其相关性质134

二、渗流簇中输运过程的动力学机制144

第4节 扩散和流体力学分形生长的弱混沌动力学157

一、物质粒子随机扩散系统的分形生长159

二、流体动力学系统的分形生长159

第5节 分形生长的理论分析165

一、物理学中的自相似性：新、老物理模型的对比分析166

二、分形生长和自组织临界性的新理论168

三、今后研究工作展望170

参考文献171

第17章 成矿区域与成矿时代175

第1节 演化过程的分形动力学——串级、崩塌-间断平衡交替的时-空分形动力学175

一、演化过程的共生和规律175

二、系统演化的极值动力学177

三、系统通过自组织而趋于临界态——自组织临界过程177

四、自组织临界性是崩塌动力学的分形动力学吸引子178

第2节 地质事件历史演化的分形动力学188

一、Darwin的进化论与Lyell的均变说188

二、系统演化的极值动力学189

三、系统通过自组织而趋于临界态——自组织临界过程190

四、演化过程自组织临界性的分形动力学吸引子——串级、崩塌-间断平衡的分形谱系结构191

五、阈动力学197

六、结论198

第3节 成矿区域与成矿时代199

一、成矿区域（或成矿省）——岩石圈结构化的自组织临界性199

二、成矿时代与成矿的多期次性——串级、崩塌-间断平衡交替的时-空分形动力学203

参考文献210

第18章 区域与深部地球动力学212

第1节 行星内部组成与结构建模212

一、流体静力学平衡213

二、组成关系214

三、状态方程220

四、重力场221

五、内热：热源与损失226

第2节 地震层析术与地球内部231

一、地震学231

二、地球内部构造235

第3节 地球深部的动力学结构241

一、不均一性242

二、各向异性248

三、总结与展望259

第4节 板块构造概述260

一、引言260

二、历史261

三、地球内部结构262

四、近年来所提出的理论和所发现的现象265

五、当前的理解——我们知道什么？271

六、主要结论271

第5节 地幔中的热对流和岩浆房中的双扩散对流272

一、地幔中的热对流272

二、混沌地幔对流283

三、硬湍性地幔对流288

四、岩浆房中的双扩散对流299

第6节 岩浆孤子与岩浆的起源、运移及侵位或喷发314

一、岩浆孤子及其呈孤波传播的向上孔隙流动314

二、岩浆的萃取与运移331

第7节 化学地球动力学337

一、引言337

二、放射性与地质年代学339

三、地球化学库344

四、瞬时地壳分异的二库模型347

五、稀有气体系统354

六、OIB同位素系统355

参考文献359

第四篇 成矿系统复杂性范式研究373

第19章 四川攀枝花钒钛磁铁矿矿床（范式Ⅰ）373

概要 基性-超基性嵌套韵律层状杂岩体中的钒钛磁铁矿矿床373

第1节 矿区地质-地球化学特征概述374

第2节 成矿嵌套韵律层岩体的矿物学、岩石学、地球物理及高温高压实验研究377

一、岩组学研究378

二、斜长石矿物成分研究381

三、韵律层厚度和色率的分形计算与计算机模拟382

四、层状侵入体的地震波速特征及其对地球物理资料的约束385

五、辉长岩的流变学参数测定与辉长岩流动律（本构方程）的建立385

六、辉长岩的部分熔融实验386

第3节 强围限成岩、成矿系统演化进程的一般理论分析387

第4节 双扩散对流与岩浆侵入体层状结构的形成388

一、模型和方程389

二、结果390

三、总结404

第5节 二维双扩散对流通过串级倍周期分岔走向时间混沌405

一、对问题的评述407

二、振荡行为在τ=0.316和Rs=104的相继转变415

三、对于τ=0.1的振荡分支的演化432

四、结论434

第6节 攀枝花基性-超基性嵌套韵律层状杂岩体成岩、成矿的动力学机制436

一、岩浆房演化的流体动力学分析概述436

二、双扩散对流的数值模拟438

三、对流与固结的相互作用动力学分析444

第7节 攀枝花钒钛磁铁矿矿床中成矿元素富集机制的量子地球化学研究449

附录Ⅰ：攀枝花层状侵入体的组构与波速各向异性研究449

附录Ⅱ：辉长岩韵律层厚度的分形研究——以攀枝花层状侵入体为例453

参考文献458

第20章 湖南柿竹园钨-多金属矿床（范式Ⅱ）465

概要 超大型、矽卡岩-云英岩复合交代型矿床465

第1节 矿区地质概述466

第2节 柿竹园地区成矿微量元素的含量及其分布469

一、各时代地层中元素的含量及其分布469

二、酸性岩浆岩中元素的含量特征473

三、柿竹园地区化学元素含量的空间分布特征473

四、讨论481

第3节 矿床的复杂动力学本质属性——活性地质分布介质中的“自孤子”482

一、岩浆孤子与岩浆的萃取、运移和侵位以及岩体的区域提纯482

二、华南大陆地壳的生长与湘南岩浆活动483

三、含水长英质岩浆房中的双扩散对流和超临界地质流体的析离486

四、含矿热液孤子的生成及其呈热液孤波由地壳较深部位向上作长距离运移486

第4节 弱围限成矿系统：超临界不稳定性分析487

一、超临界过程488

二、广义相动力学和一般结构动力学490

三、空间相的时间混沌动力学向时-空混沌动力学转变491

第5节 矿床形成的物理化学机制491

一、矿床地质特征491

二、流体包裹体492

三、成矿物质来源495

四、成矿机制分析497

五、结论501

第6节 成矿物质的多样化和复杂性及其超常规模集成501

一、超临界流体中WO3溶解度的实验测定503

二、超临界流体中MoO3溶解度的实验测定503

三、超临界流体中SiO2溶解度的实验研究504

第7节 矿田的成矿分带505

一、柿竹园矿田的成矿分带505

二、热液成矿分带形成的动力学机制507

三、热液成矿分带的本质508

第8节 矿床的地质-地球化学场508

一、幂律和分形性508

二、柿竹园地区地球化学场的时-空分形结构508

三、地球化学场量的幂律时-空分布和地球化学场时-空分形结构的意义511

第9节 成矿系统时间演化的长期性和成矿过程的多期多阶段性512

一、成矿系统的演化遵循极值动力学，系统通过自组织而趋于临界态，演化是一种自组织临界过程513

二、自组织临界过程的实质是崩塌动力学的分形动力学吸引子，成矿全过程具有串级阵发（崩塌）-间断平衡的随机游动分形谱系结构513

三、实现自组织临界性的基本条件——相互作用为主导、阈的存在和慢驱动514

第10节 矿物环带构造517

一、晶粒内自组织519

二、扩散和生长耦合过程动力学导致振荡的建模520

三、表面活化的络合物528

四、可解模型529

五、外部环境对振荡分带的影响533

六、晶粒内振荡分带实例分析536

第11节 矿床形成的动力学机制——成矿的发生544

一、矿床的形成是成矿元素局部活化与运矿及控矿元素长程抑制取得动力学平衡的结果544

二、成矿物质的局部活化导致成矿作用的发生是成矿之源545

三、B-Z CNN的局部活性域和混沌边缘547

四、B-Z CNN时-空有序结构模拟550

第12节 全章总结550

附录Ⅰ：柿竹园矿田流体包裹体地球化学特征551

附录Ⅱ：NaCl-H2O体系中WO3溶解度超临界现象的实验探讨561

附录Ⅲ：柿竹园W、Sn、Mo、Bi多金属矿床块状矽卡岩石榴子石、符山石、绿帘石中Sn等成矿元素的分布特征——关于该矿床分形时-空结构的微观证据566

参考文献602

第21章 江西德兴铜厂斑岩铜矿床（范式Ⅲ）607

概要 细脉浸染、斑岩型矿床607

第1节 江西德兴铜厂斑岩铜矿床的地质-地球化学特征608

一、矿床地质特征608

二、原生金属矿化分带和成矿、控矿及运矿元素的空间分布612

三、长江中下游地区元素地球化学演化的分形性622

四、矿床的外围结构与区域结构625

五、矿床内浸染矿化边界、热液蚀变分带和构造裂隙的分形性626

六、矿质的富集方式：矿质两种方式的源、流、汇632

七、热液成矿和蚀变作用机制632

第2节 成矿系统的演化进程637

第3节 时-空混沌结构638

第4节 江西德兴铜厂斑岩铜矿床的时-空定位639

一、成矿过程动力学原型的耦合单峰映象格子建模639

二、耦合单峰格子时-空斑图的定量表征640

三、耦合单峰格子时-空斑图及其动力学相642

四、江西德兴铜厂斑岩铜矿床时-空定位的界定652

参考文献657

第22章 赣南余都黄沙和大余漂塘石英脉型钨矿床（范式Ⅳ）658

概要 “五层楼”式形态垂直分带脉状矿床——多重水力断裂的分形扩张658

第1节 赣南脉钨矿床的控矿多重断裂659

一、华南脉钨矿床的“五层楼”式形态垂直分带模式659

二、水力断裂构造660

三、黄沙和漂塘脉钨矿床的多重水力断裂构造662

第2节 多重水力断裂分形扩张的动力学机制671

一、横梁模型及其对于水力断裂的模拟672

二、水力断裂的动力学机制673

第3节 多重水力断裂的发生和发展是一种分形扩张过程675

一、水力断裂过程具有串级阵发-间歇的谱系结构677

二、阵发期的幂律分布678

三、间歇期的幂律分布679

四、水力断裂的时间演化规律——水力断裂的时间关联性680

五、多重水力断裂是一种自组织临界过程681

六、多重水力断裂的发生和发展是一种分形扩张过程681

七、“五层楼”式形态垂直分带结构形成的动力学机制682

第4节 黄沙和漂塘脉钨矿床的成矿地球化学分带682

一、地球化学异常特征与地球化学异常分带682

二、热液成矿分带的动力学与复杂性研究686

第5节 赣南脉钨矿床矿质的源、流、汇693

一、矿源层部分熔融的“区域提纯”693

二、岩浆期后成矿热液的输运-反应695

三、高温高压条件下，含钨地层、岩石受碱性溶液淋滤交代而使钨活化转移695

第6节 主要结论695

一、控矿构造断裂系统695

二、成矿地球化学分带696

三、赣南钨矿集区的形成697

附录Ⅰ：AE法古今地应力最大主应力值测试报告698

附录Ⅱ：断裂力学中的分形与分形标度708

参考文献722