胶东蚀变岩型金矿元素分布混沌动力学研究

成矿元素的复杂性及其动力学机理是成矿系统研究的热点之一。选取胶东典型蚀变岩型金矿为研究对象，采用混沌时间序列分析和随机建模的方法，系统解析成矿元素分布的动力学特征，探索成矿富集演化过程的复杂性。主要研究内容包括：①采用数理统计与复杂性理论相结合的方法检验成矿元素序列的非线性依赖结构和随机性程度；②分析混沌时间序列各种重构方法的适用性，探索基于元素密度函数和信息熵的相空间重构方法；③利用元素序列响应的相图和主分量谱图及混沌特征指数，系统分析研究区成矿元素的混沌动力学特征；④在查清元素的自相似性和随机性的基础上，建立成矿元素序列的非线性动力学模型，揭示成矿元素序列在成矿富集和演化过程中的变化规律及其对成矿强度的影响。本项目为成矿元素空间特征分析和成矿预测矿化信息获取提供一种新的途径，对研究和理解成矿系统的复杂性和动力学机理有较大的科学意义。

成矿元素含量在矿体中分布的复杂性是研究矿床成因、矿化富集和赋存规律的重要依据之一。有效识别成矿元素分布的非线性特性、矿体形成过程中各因素间的特定时空结构和动力学特征，可为进一步开展多金属的矿产评价与预测提供参考依据。本项目在考察了胶东蚀变岩型金矿区矿床地质特征的基础上，运用非线性时空序列分析等多种方法深入解析了研究区成矿元素含量的非线性时空分布特征，探索了成矿富集演化过程的复杂性。主要研究进展概述如下：①深入探索胶东矿集区的成矿元素运移机理和成矿来源，为进一步定量分析提供了参考。②采用除交叉相关趋势模型，定量刻画了大尹格庄金矿Au元素与其伴生元素As-Sb-Cu-Pb-Zn-Ag含量的交叉序列存在非线性依存性，其依存程度按Sb、Pb、Ag、Zn、Cu、As依次递减。这种非线性依存及其程度的差异，可能与相关元素由成矿流体带入时的运移通道和汇集场所等相关。③利用随机重排和替代数据法分析了大尹格庄Au元素含量序列具有多重分形特征的原因主要归于概率密度或厚尾，其次是长程相关性。④引入近似熵定量分析了大尹格庄Au元素含量序列波动的复杂性及其与矿化强度的关系，近似熵的差异性可作为矿化识别的有效判据。⑤运用相空间重构技术计算了大尹格庄Au元素和上庄多元素品位序列的混沌动力学指数，其中大尹格庄金矿的强矿化区的Au元素含量具有混沌动力学特征，中弱矿化区的Au元素品位序列则具有更强的随机性特征；而上庄金矿Au元素比其它元素具有更明显的混沌特征，并且垂直方向元素含量序列的吸引子维数大于水平方向，反映了成矿流体演化的不同复杂性，这可能是由矿化类型、构造应力特征及流体演化过程中的物理化学条件等共同所致。⑥建立了矿体吨位-厚度分形模型和金属吨位-厚度分形模型，这有助于理解矿体的空间分布，对矿产预测与资源评价有较重要的参考价值。⑦推导了广义Pareto模型的近似估计公式，并对大磨曲家矿区的成矿元素含量分布进行了模拟并统计检验了有效性，为成矿元素分布的定量描述提供了新的模型。⑧提出以分数布朗运动与泊松过程叠加来描述成矿元素含量随机波动变化过程的分形跳模型，并对山东大尹格庄不同矿化强度的Au元素含量序列进行模拟，其中强矿化的Au元素含量序列波动的模拟效果较好，为进一步预测隐伏矿体矿化程度提供了新的思路。