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地质历史观的提出及其混沌性

投稿时间:2016-11-18 07:34 投稿人:王京贵 【字号: 访问量:

地球的发展史就是地史学。研究地质历史的目的就是为了了解地球是怎么演变过来的?其中有什么规律,对研究我们的生存环境大有益处,对了解成矿过程、成矿条件、矿产的保存和分布等问题很有意义。因此,研究地质问题离不开地质历史观。

中国是世界上疆域辽阔、成矿地质条件优越、矿种齐全配套、资源总量丰富的国家,是具有自己资源特色的一个矿产资源大国。

地质历史,尤其古生物的发展史总是由少到多、由简单到复杂、由低级向高级的过程。它有宏观上的不断进化(演化)以及阶段性演化特征。

地壳运动的发展史,阶段性很显著,各阶段运动特点由缓和到激烈,控制岩浆活动、构造变动,同样也控制成矿过程,控制成矿或毁灭矿床的过程。

这种历史观体现在演化和发展的历史观。

了解地球的发展演化历史,以达到多、快、好、省找矿的目的,是我们用历史观研究地质过程的目的。

1. 研究地质历史的目的

1.1 地球的海陆变迁:海陆变迁是地球历史的一个特点。拿我国来说,白垩纪以前基本上被海水所覆盖,白垩纪以后基本露出海面,形成目前的状态。尤其新生代后更突出。所以,海陆变迁是地球发展史的一大特点。地壳海陆变迁一般分布在稳定地带。其结果要吗上升曹受剥蚀,要吗下降接受沉积。特别对沉积矿床的形成和毁灭起了关键作用。

1.2 地球岩浆活动的规律:岩浆活动一般伴随断裂活动一起发生的。尤其在活动地带,断裂活动、岩浆活动和火山活动一般交织在一起。呈条带状分布。我们称它为活动地带。将地壳内部的物质喷射到地表或在不同深度冷却成岩或成矿。

1.3 地球地壳运动的规律:主要规律是由弱变强或反过来由强变弱。地壳运动的结果造成一系列稳定地带和活动地带。在稳定地带它控制海陆变迁,在活动地带它控制断裂活动、岩浆活动和火山活动。

1.4 成矿规律:在活动地带和稳定地带的成矿规律不同。在稳定地带它控制沉积矿床的形成和破坏;在活动地带它控制金属矿产(部分非金属矿产)的分布。总的来说,是地壳运动控制不同矿产的分布。

因此,找矿要有历史观了解本地区的历史变迁,有没有成矿条件及保矿条件。

2. 研究地质历史的内容

2.1 无机界的发展历史:有六次大灭绝时期,即寒武纪末、奥陶纪末、泥盆纪末、二叠纪末、三叠纪末和白垩纪末。从历史发展规律来看,地壳运动的强度越来越弱,规模越来越小。尤其岩浆活动规模越来越小,主要指活动范围及规模越来越小。成矿规模也越来越小(大部分)。

2.2 有机界的发展历史。它有以下规律:

1)从原核生物到真核生物。

2)从水生,部分演化为陆生,包括动植物。

3)从无性生殖到有性生殖,改进和完善下一代的体质。

4)从简单到复杂,从单细胞到多细胞。

5)数量由少变多。

6)从低级到高级,最后人类出现,成为能思维的动物。

7)能适应环境的迅速发展壮大,不能适应环境的就灭亡。

研究有机界,特别是植物和微生物,对找煤和石油意义更大。

2.3 成矿的发展历史:

1)矿床的分类:与风化与沉积作用有关的矿床。与岩浆活动有关的矿床。与热液作用有关的矿床。与变质作用有关的矿床。

2)矿床的控制因素:①构造控制。②岩浆和热液控制。③变质作用控制。④风化剥蚀和沉积作用控制(物理化学环境的控制)。

3)成矿的历史发展规律

作为地壳组成部分的成矿元素随着地壳的演化而不断分异﹐在地壳的不同历史发展阶段形成了各种矿床。依据地质标志确定的矿化时代显示了一定的规律﹐随著同位素地质年代学引入地质学和矿床学的研究﹐又大大提高了矿化时代资料的精度和广度。

成矿的历史发展规律,体现在:成矿的旋回性和矿化类型是随著地壳的发展而演变的。

3. 地质历史发展与成矿的关系

3.1  地质历史是发展的,不是原封不动、一成不变的。其时代与大地构造旋回一致﹐成矿期也一样,主要分为﹕太古宙成矿期(距今26亿年前)﹑早元古代成矿期(距今25~18亿年)﹑中元古代成矿期(距今18~10亿年)﹑晚元古代成矿期(距今10~6亿年)﹑古生代成矿期(距今6~2.3亿年)﹑中-新生代成矿期(距今2.3亿年以来)。上述各成矿期的矿化强度也不同﹐其中重要的有中元古代成矿期﹑晚元古代成矿期﹑晚古生代成矿期(距今 4~2.3亿年)和中-新生代成矿期。

3.2 如条带状石英-磁铁矿矿床广泛发育于元古宙﹐尤其是早元古代﹔含金铀砾岩型矿床主要发育于早元古代﹐是晚太古代绿岩带中已出现的含金石英脉和分散的沥青铀矿﹑铀钍矿风化剥蚀中提供的物源。上述两种类型矿床都是在地壳周围缺氧的特定条件下形成的﹐在以后地质发展阶段中再没有出现这种类型的矿床。不同成因类型矿床在上述成矿期也呈现明显的演变﹐如岩浆矿床主要发育于前寒武纪﹐夕卡岩矿床主要发育于海西期及中生代﹐热液矿床发育于海西及中-新生代﹐与岩浆岩没有明显关系的矿床﹐则主要发育于中新生代。但也有些矿床类型属于穿时性的﹐如与各类海相火山岩有关的块状硫化物矿床﹐见于有洋壳形成以来的所有的成矿时代。

各种金属在地质时代上的分布。不同金属各有其比较集中的成矿时代﹐如铁﹑铬﹑镍﹑金大部分集中于前寒武纪成矿期﹐铅﹑锌﹑铜大部分在前寒武纪已形成﹐其馀则分布于显生宙各成矿期﹐钨锡矿化主要发育于中新生代﹐锑汞则主要集中于中新生代的晚期。这种在成矿时代上分布的规律性与地壳的演化和各种金属本身的地球化学特性有关。 

4. 地质历史的混沌性

1)地质历史的混沌性对初值具有极端的敏感性,无对初始条件的微小变化具有高度的敏感依赖性(蝴蝶效应);

2)历史观可用最大 Lyapunov 指数大于零表征;

3)历史观的混沌吸引子在相空间内整体上是有界的,但是在吸引子内相轨迹具有高度不稳定性,除了最大的 Lyapunov 指数大于零外,还具有有限值的拓扑熵和测度熵;

 (4)历史观的混沌吸引子的几何特性是具有分形和自相似嵌套结构;具有连续功率谱;

5)历史观的混沌吸引子具有遍历性;

6)历史观的混沌经常与分岔、分形和多种奇怪吸引子甚至排斥子等复杂动力现象共存;

7)历史观具有内在随机性。混沌尽管具有类似随机信号的性质,但它是确定性的运动,其运动的轨迹决定于初值和混沌映射参数。从确定性非线性系统的演化过程看,它们在混沌区的行为都表现出堆积不确定性。然而这种不确定性不是来源于外部环境的随机因素对系统运动的影响;

8)历史观在不同的尺度下具有不同的分位数。

9)历史观具有丰富的层次性和自相似性的组织结构。

10)历史观打破了人们头脑中的思维模式,拓宽了科学研究的新领域;

11)历史观使人们从总体上、全局上和演化上看事物一切可能的变化;

12)历史观能揭示自然界的本身规律;

13)历史观显示确定性与随机性、简单性与复杂性、有序与无序之间的辩证关系。

用历史观研究地质问题,就是用历史发展、变化(演化)的眼光去考察地质事件。关键是恢复当时的成矿历史。只有这样,才能了解地质历史发展过程的连续性和阶段性。了解成矿过程及其变化。地质历史是有规律可循的。这有利我们的找矿工作。

东华理工大学 退休教师 王京贵