地球化學(xué)和成礦體系自組織

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)自然界和社會(huì)生活中廣泛存在遠(yuǎn)離平衡態(tài)的非線性現(xiàn)象和非線性過(guò)程，并導(dǎo)致在20世紀(jì)70年代前后產(chǎn)生了自組織理論、耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)、突變論、分形、混沌和超循環(huán)理論等一系列探索非線性和復(fù)雜性的新理論，這些非線性理論統(tǒng)稱為非線性科學(xué)。非線性科學(xué)為研究復(fù)雜現(xiàn)象提供了新的思維方式和解決問(wèn)題的新方法，并在自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的眾多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。地球化學(xué)系統(tǒng)是開放的和非平衡的非線性復(fù)雜系統(tǒng)。地質(zhì)作用、地球化學(xué)作用和成礦作用也都是復(fù)雜的非線性動(dòng)力學(xué)過(guò)程，受到多種因素的非線性耦合作用，并具有開放體系和遠(yuǎn)離平衡態(tài)兩個(gè)顯著特征。因此非線性科學(xué)從誕生起就與地球科學(xué)有著密切的關(guān)系，一些非線性理論起源于對(duì)地學(xué)現(xiàn)象的研究，如分形理論最初開始于對(duì)海岸線的研究。20世紀(jì)初一些學(xué)者（如：Knopf，1908；Liesegang，1913，1915；Hedges and Myers，1922）考察了巖石和礦物中的非平衡現(xiàn)象（如礦物條帶），并試圖說(shuō)明它們是由自組織作用引起的。近20年來(lái)，地球化學(xué)中的非平衡、非線性現(xiàn)象及其動(dòng)力學(xué)成因的研究引起了人們的廣泛關(guān)注，認(rèn)識(shí)到自組織和其他非線性現(xiàn)象不僅可以出現(xiàn)在所有類型巖石（沉積巖、變質(zhì)巖和火成巖）和發(fā)生在各種過(guò)程中（如風(fēng)化作用、成巖作用、交代作用等），而且可以發(fā)生在非常寬廣的時(shí)、空尺度范圍，如晶體中的振蕩分帶，沉積巖中縫合線構(gòu)造、變質(zhì)分異層理、礦床分帶、沉積盆地中的巨型流體分隔間等。

內(nèi)容概要

　　本書介紹地球化學(xué)和成礦體系中的主要自組織現(xiàn)象和動(dòng)力學(xué)機(jī)理。研究了礦物溶解和生長(zhǎng)的自組織現(xiàn)象和動(dòng)力學(xué)機(jī)理；研究了我國(guó)華南地區(qū)熱液鈾礦床和湖南水口山鉛鋅金多金屬礦床的斷裂構(gòu)造與礦床空間分布的分形與多重分形特征、礦體厚度和品位變化的分形和混沌特征、元素分布的分形特征；研究了地球化學(xué)過(guò)程中多種因素與多種過(guò)程的耦合與反饋關(guān)系；建立了地球化學(xué)與成礦體系的多過(guò)程耦合的動(dòng)力學(xué)模型和數(shù)值模擬方法；模擬研究了華南鈾礦床和水口山鉛鋅金多金屬礦床的成礦動(dòng)力學(xué)過(guò)程和自組織動(dòng)力學(xué)機(jī)制；研究了新疆阿爾泰造山帶與云南蘭坪盆地演化的非線性動(dòng)力學(xué)機(jī)理、原地溶浸采鈾過(guò)程的自組織特征和動(dòng)力學(xué)機(jī)制。 　　本書對(duì)從事地球化學(xué)、成礦動(dòng)力學(xué)、鈾礦地質(zhì)、溶浸采鈾(礦)以及非線性科學(xué)理論與應(yīng)用等相關(guān)專業(yè)的研究人員均有重要參考價(jià)值，也可供相關(guān)專業(yè)的高年級(jí)學(xué)生和研究生參考。

書籍目錄

第1章概論  1.1  自組織理論簡(jiǎn)介  1.2  地球化學(xué)自組織現(xiàn)象概覽  1.3  地球化學(xué)自組織的耦合與反饋?zhàn)饔玫?章  礦物溶解和生長(zhǎng)自組織  2.1  金屬硫化礦物溶解反應(yīng)的非線性動(dòng)力學(xué)  2.2  礦物振蕩分帶與生長(zhǎng)自組織  2.3  礦物生長(zhǎng)形態(tài)不穩(wěn)定性與自組織  2.4  條帶構(gòu)造形成的自組織第3章  地球化學(xué)和成礦體系的分形和混沌特征  3.1  華南鈾礦的分形特征  3.2  水口山礦區(qū)斷裂構(gòu)造的分形特征  3.3  元素分布的分形與混沌特征第4章  地球化學(xué)和成礦過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模擬  4.1  動(dòng)力學(xué)模型與數(shù)值方法  4.2  華南地區(qū)鈾成礦動(dòng)力學(xué)  4.3  水口山鉛鋅金多金屬成礦動(dòng)力學(xué)  4.4  造山帶演化動(dòng)力學(xué)模擬  4.5  沉積盆地演化動(dòng)力學(xué)模擬第5章  地浸采鈾（礦）的非線性耦合與自組織    5.1  地浸采鈾（礦）技術(shù)概論  5.2  地浸采鈾（礦）過(guò)程的耦合、反饋與自組織    5.3  地浸采鈾（礦）動(dòng)力學(xué)及其模擬參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1.2.7 礦床中的自組織現(xiàn)象礦床及礦石中也存在大量的自組織現(xiàn)象，主要包括：（1）礦床的分帶；（2）礦床在空間上的分形分布；（3）盆地形熱水沉積礦床中的韻律紋層；（4）礦石中的條帶構(gòu)造；（5）卷型鈾礦；（6）礦石品位與噸位的分形特征；（7）礦體厚度和品位變化的分形和混沌特征等。礦床分帶對(duì)研究礦床成因、成礦規(guī)律并指導(dǎo)找礦勘探和資源開發(fā)具有重要意義，多數(shù)金屬礦床都具有分帶性。如我國(guó)南方砂巖銅礦床中，原生金屬礦物在空間的分布具有明顯的分帶性，在平面上由紫色巖向淺色巖的分帶順序?yàn)?，無(wú)礦帶（赤鐵礦帶）-輝銅礦帶一斑銅礦帶-黃銅礦帶-黃鐵礦帶。云南個(gè)舊錫一多金屬成礦區(qū)內(nèi)，金屬礦床分布在花崗巖體的突起周圍，形成圍繞花崗巖的明顯的原生金屬分帶，以馬拉格礦區(qū)為典型代表，由中心向外，自下而上均呈現(xiàn)銅、銅-錫、錫-鉛、鉛-鋅分帶。於崇文教授將耗散結(jié)構(gòu)理論應(yīng)用于南嶺地區(qū)成礦作用動(dòng)力學(xué)研究，形成了一種全新的理論和方法論，取得了令人矚目的成果：（1）南嶺地區(qū)前燕山期和燕山期花崗巖漿處于遠(yuǎn)離平衡態(tài)，其結(jié)晶過(guò)程具有周期性化學(xué)振蕩的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，屬于典型的時(shí)間耗散結(jié)構(gòu)；（2）粵北地區(qū)上部地殼的地球化學(xué)演化中石炭紀(jì)地球化學(xué)旋回出現(xiàn)三重非平衡定態(tài)，耗散結(jié)構(gòu)的多重性和多階段性決定了該區(qū)成礦作用的演化；（3）根據(jù)耗散結(jié)構(gòu)理論，提出了確定南嶺地區(qū)成礦元素異常下限的原則與方法，指出地球化學(xué)異常下限就是區(qū)域內(nèi)各種成礦元素的濃度值由平變陡的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，反應(yīng)在元素含量的等值線圖上，則為等值線由稀疏到稠密的驟變處；不同元素的異常下限等值線相互疊合而呈現(xiàn)的自然邊界，就是劃分成礦遠(yuǎn)景區(qū)的界限；（4）應(yīng)用漲落的局域理論對(duì)漲落進(jìn)行局域分析后，指出成礦遠(yuǎn)景區(qū)是圍于有界介質(zhì)內(nèi)的“局域化耗散結(jié)構(gòu)”，即成礦遠(yuǎn)景區(qū)的邊界正好位于區(qū)域性的近平衡態(tài)與局域性的遠(yuǎn)離平衡態(tài)的分界處，這一分界對(duì)應(yīng)于熱力學(xué)分支的臨界點(diǎn)。因此，局域上臨界點(diǎn)的出現(xiàn)，標(biāo)志著局域化耗散結(jié)構(gòu)的形成，而漲落的協(xié)同長(zhǎng)度則決定了成礦地球化學(xué)分區(qū)的規(guī)模和大小。

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