地壳元素十篇
时间：2023-04-08 23:40:10
地壳元素篇1
地壳中各元素的含量从大到小依次为氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢 。
百分比分别为：氧48、06％、硅26、30％、铝7、73％、铁4、75％、钙3、45％、钠2、74％、钾2、47％、镁2、00％、氢0.76％、其他0.76％
地壳含量，是指一种元素在地球表面的地壳中的含量，通常使用百分数表示。
（来源：文章屋网 ）
地壳元素篇2
本产品采取工厂化生产，产品在生产过程中严把质量关，每批产品都进行严格的质量检验，产品质量稳定，保证了产品的高品质；严格按食品安全标准生产，生产出来的菌菇符合食品安全标准；本产品营养全面，配比合理，使用方便，生产成本低，产量高。
所替代的棉籽壳的特性与市场分析
棉籽壳多年来受到广大食用菌生产者爱戴，但是也存在不足，棉籽壳碳元素较高但是氮元素较低，营养不全面，棉籽壳优点是通气性较好，保水性较好，所以棉籽壳在食用菌市场受到广大生产者欢迎，但由于我国棉籽壳供求受到国际棉花市场影响，我国棉花种植面积以每年20％的速度减少，2009年我国棉籽壳总产量不到1100万吨，而我国需求量在3500万吨以上，每年需求量以35-40％速度递增，棉籽壳是棉花生产的副产品，棉籽壳不可避免的会涨价，专家表示在2010年8月后我国南方地区棉籽壳价格超过2000元每吨。
■食用菌高产的三大要素
1培养料基质的营养全面，各种常量，微量元素，维生素。碳元素，氮元素配比合理。
2.通气因为食用菌多是需氧真菌，生长需要充足氧气，因此培养料基质通气性好坏直接影响产量。
3.食用菌生物转化过程中需要大量的水，因此培养基质料保水性好坏直接影响产量。
■食用菌生产管理上三大要素
1.培养料需按各品种食用菌来配合相应的PH值。
2.温度，通气。
3.环境适合食用菌生长。
■全价料是指营养全面的培养基质料，全价培养料的特性
1.其主要原料利用各种食品工业，农业生产的副产品，综合利用搭配，节约成本，提高产量。
2.如工业生产酒糟，醋糟，豆渣，食品加工副产品等等原料进行生物处理，灭杀杂菌，干燥，检测出各种营养成分。按照食用菌品种不同配成各种食用菌专用料(如香菇，木耳，姬菇，金针菇等专用培养基质料)。
3.按照食用菌培养基质料的三大要素合理搭配，营养全面，通气性好，保水性好，碳氮比根据不同食用菌合理搭配。
4.加配备种常量元素配比合理(磷，钾，镁，钙，硫)。
5.加配各种微量元素搭配合理(铜，铁，锌，锰，钾。硼)。
6.加配食用菌所需的各种维生素(B1，B2，B6，B12)。
7.加配氨基酸，葡萄糖等营养素，确保食用菌的高产。
8.使用方便，价格便宜，产量高。
■精料培养基质料的特点
在全价料的基础上把各种营养成分浓缩合成营养全面的培养基料，广大食用菌生产者可根据当地资源优势充分利用各种食品工业农副产品废弃物，价格低廉，本地采购，本地使用减少原料运输成本，(如玉米芯，玉米秸秆，瓜果蔬菜根茎，食品工业遭渣，林木生产的树枝，树叶，花生壳等等副产品，都可以使用)配上该公司生产的精料型培养基质料20％就是全价培养料，每吨成本不超过800元，成本可降低40-50％，产量比棉籽壳原料提高20-30％，原料单位成本每斤平菇不到0.3元。
■培养基质料生产的市场前景
地壳元素篇3
2、鱼刺鱼鳞混合粉鱼刺：含有丰富的钙质和微量元素，营养成分都成为水溶性物质，很容易被吸收。天然的食品中补钙效果最好，比鸡蛋壳更有效。鱼鳞：鱼鳞主要成分是胶原蛋白和钙，钙大家不陌生,胶原蛋白是皮肤中的重要成分，胶原蛋白也是骨骼中的主要成分，钙只有和胶原蛋白结合在一起，才组成坚硬而有韧性的骨骼。当缺失胶原蛋白的时候会优先保护大脑和内脏，从而牺牲皮肤和骨骼！鱼鳞中含有的钙对龟壳的生长大有好处，强烈推荐
3、果皮混合粉香蕉皮：含有比较丰富的蛋白质、脂肪、糖以及K、Ca、Mg、S、Fe、Zn等十几种元素.因此,香蕉皮可作为动物饲料的一种潜在资源.苹果皮：含有丰富的抗氧化成分及生物活性物质，果皮与果肉的交界处营养成分含量最高，苹果皮中的二十八烷醇还具有抗疲劳和增强体力的功效橙子皮：含橙皮甙（hesperidin）、挥发油、果胶（pectin）、胡萝卜素等,橙子皮和肉中间那层白色的衣降血压助消化,纤维素
4、食物残渣豆渣：虽然是残渣但仍然具有大豆的部分营养蚕蛹地龙混合蚕蛹：具有极高的营养价值，含有丰富的蛋白质（鲜蚕蛹含粗蛋白占51％）、脂肪酸（粗脂肪占29％）、维生素（包括维生素A、维生素B2、维生素D及麦角甾醇等）。
地壳元素篇4
关键词：粮仓屋盖；网壳；有限元; 力学性能
The structure and research on
a new type of grain roof
LIU Xiao-wei，LI Heng，ZHOU Shi-hao，LIANG Xing-pei
（School of Mechanical ＆ Electrical Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou 450052,C hina）
Abstract: The article based on the new shell structure and this structure used in granary roof. Research on the characteristic of the roof net shell structure forms， the relationship between length and Angle is analyzed, and the value of the pentagon center arbitrary angle is calculated. The finite element model of roof shell is built，and the mechanical properties were researched, some design recommendation were given base on the mechanics performance characteristics of roof shell.
Key words: grain roof; shell; finite element; mechanics performance
中图分类号：TS210 文献标识码：B
0 引言
近年来,随着粮食仓储科技的发展,大量的储粮技术已经广泛应用,1998年以来所建仓房的各个方面的配套设施更加先进。随着技术的发展，地下仓已经开始 在国内实现，并且有了一定的发展，但仓顶采用的的还是传统的坡屋盖，传统屋盖结构在受力上仍存在一些问题。本文讨论了一种新型的粮仓屋盖结构，其是在新型网壳结构――非规则网壳的基础上进行研究的，对粮仓网壳屋盖的结构形式和力学性能进行了研究。
1 新型粮仓屋盖的结构形式
筒仓网壳屋盖结构形式是由网壳发展而来的。最小的网壳结构是32面体，由12个五边形和20个六边形组成，见图1。如果将20个六边形中的每个六边形再划分为若干个六边形，就会形成六边形面数更多的多面体，如图2。这种由12个五边形和不同数量的六边形组成的网壳称为六边形多面体或六边形网壳[1~2]。
本文中的采用的是272面体网壳结构形式，从外观上看，272面体的整体图和足球很相似，272面体是由12个正五边形和20个基本六边形组成的，每一个六边形重新划分网格，三个五边形围成的六边形重新划分成了13个多边形，这样272=12+13×20；从而得到了272面体，如图2所示。272面体全部都是由五边形和六边形组成的，类似富勒烯球[3]，在理想状态下，这种结构是非常稳固的一种结构形式。但由于结构存在初始缺陷、杆件数量少、节点刚度不足等一系列影响因素，使该结构的承载力有所降低，为此在网壳的部分部位增加了杆件来提高网壳屋盖的承载力。
2 屋盖网壳构型方法
从网壳构型的拓扑构型来看，整个网壳都可以划分为20个拓扑构型以及几何元素（如棱长、棱与棱之间的夹角等）相同的区域。分析网壳的构型特性，对于网壳构型可以遵循的如下三个定理[4~5]。
定理1：欧拉定理
网壳从几何上来说属于凸多面体，所以其三个因素：点数、棱边数、面数是符合拓扑学欧拉公式的，即满足下面的公式:
定理2：基元定理
网壳都是由12个基本五边形和20个基本六边形组成的，其中12个基本五边形的位置是不变的，即五边形的中心在圆球上是定点的，南、北极各一个，南纬和北纬纬度上各有五个，且相邻两个五边形中心的夹角是相等的。12个五边形可以以任何一个五边形为北极，与其相对的五边形为南极，其他10个五边形分列在南、北纬上。
定理3 中心对称定理
每两个相邻的基元具有绕轴72度旋转对称性，基元内网格有绕轴120度旋转对称。
在球形网壳的构型计算中，要用到五边形的边长及其对应的球心角，球形网壳上有12个正五边形，图3c是一个五边形，5条边长相等，令其长度为a，图3a中网壳的球面半径为R，其中点E与五边形的5个角点共面，点H位于球面上。
2.3 任意三个五边形中心夹角：
任意组合多面体上的12个五边形有规律地分布在球面上，每两个相邻五边形形心与球心连线的夹角是相等的，见图6(a)，即在图6(d)中 。设任意相邻五边形形心的连线的长度为L，球体的半径为R，即图6(a)中 ，D为GH的中点；为了更好的看清图形，需要三角形OAB所在的大圆和OGH所在的大圆；如图6(b)和6(c)。
在图6(b)，(c)中，可以看出：
3 屋盖网壳力学性能
本文采用Ansys软件进行有限元分析，在网壳杆件的选择上，由于屋盖是单层网壳，所以网壳的各个节点都是刚性连接，杆件可以承受轴力、剪力、扭矩和弯矩的作用，所以单元选择了beam189单元，该单元是三维单元梁单元，每个单元有2个节点：节点I和节点J，节点L是定义截面方位的辅助节点，梁的截面可以有多种形式，如圆截面、矩形截面等[6]。
网壳杆件为钢质，材料参数为：重度为76.93kN/m3，弹性模量为2.06×105MPa，泊松比为0.3。
筒仓直径为25m，矢高为2m，屋盖杆件采用的是热轧无缝钢管，钢管直径D为363.8mm，壁厚t为20.8mm。
本文对三种网壳进行静力荷载作用下的结构有限元计算，静力荷载包括自重和外部荷载，外部荷载只施加了雪荷载，雪荷载的取值按照《建筑结构荷载规范》(GB50009－2001)取值[7]，按郑州地区取值0.4kN/m2。
筒仓网壳屋盖的有限元模型如图7所示。
网壳屋盖的边界条件是在其四周的支座处施加固端约束。如图8所示。
通过对网壳屋盖进行有限元模拟分析，得出了网壳的最大竖向位移为0.647mm，远远小于《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）规定[8]：网壳结构的最大位移计算值不应超过短向跨度的1/400。网壳屋盖的等效应力最大值为3.81mPa，也小于刚才的许应力值。这说明这种网壳屋盖的刚度很大，各节点的受力性能很好，具有很好的承载力。图9、10分别是网壳屋盖的最大竖向位移图和最大应力图。
图11和图12分别显示了网壳屋盖的轴力图和弯矩图，在图11中，可以看到网壳的最大轴力集中在中间五边形处，在靠近支座的处的轴力是最小的，在网壳的设计时，在加大五边形杆件的截面，减小五边形的轴力，使结构受力更合理；在弯矩图中，中间五边形的弯矩很小，几乎没有，在五边形的四周出现了弯矩，并且在节点处出现了最大弯矩，弯矩对结构有很重要的影响，所以在设计时网壳屋盖节点的处理就尤为重要，同时节点刚度的处理网壳屋盖的承载力也有很大的影响。
4 结论
通过对新型粮仓网壳屋盖的研究，得出了网壳屋盖的结构特点和构型方法，给出了五边形和六边形边长和夹角的关系计算公式，计算出了任意三个五边形中心夹角的值为 。并对其进行力学性能分析，研究了粮仓网壳屋盖的最大竖向位移和最大应力值都小于规范规定的允许值。分析了网壳屋盖的轴力和弯矩的分布特点，并针对其力学特点，提出了设计上的建议，为网壳屋盖的设计提供了一些参考资料。
参考文献：
[1] 杜泽丽.单层球面网壳结构的构型优化及稳定性研究[D].河南:河南科技大学,2008
[2] 舒畅.仿纳米组合多面体网壳几何构型研究[D].河南:河南科技大学,2007
[3] Murkowski Z S.Space structure-A Review of Development in last decade [J].Space structure IV, LonDon ,1993.
[4] 沈祖炎,陈扬骥.网壳与网壳[M].同济大学出版社,1997,5:169-197
[5] 叶继红,沈祖炎.单层网壳结构的动力稳定实验研究[J].空间结构,1997,3(2):34-39
[6] 王新敏.ANSYS工程结构数值分析.北京:人民交通出版社.2007
[7] 中华人民共和国建设部. GB50009－2001. 建筑结构荷载规范.北京: 中国建筑工业出版社.2001
地壳元素篇5
关键词：二户来；新太古代；陡岭片麻岩；地质特征；地球化学；成因
中图分类号： P59 文献标识码： A
0 引 言
测区位于辽宁省本溪市桓仁县二户来镇，陡岭片麻岩（Ar3Dgn）主要分布于二户来镇幅海青伙洛、岗子沟、文治沟村等地，侵入变质表壳岩，其内可见磁铁石英岩、斜长角闪岩包体，出露面积约87.4km2见(图1)。
关于该片麻岩的成因存在争议，有两种认识，一是认为其二户来岩石经变质变形作用后而形成的；而另一种认为其原岩为侵入岩经后期改造而成。笔者有幸参与了辽宁本溪桓仁一带1：5万区域地质调查项目,按照1∶5万区域地质调查有关规范和技术
要求，在系统收集和综合分析已有地质资料基础上，对太古宙花岗质岩石的成分划分，其主题称为陡岭片麻岩。本文从岩石类型入手，分别阐述岩石学、岩石地球化学等等特征，并对其成因有了进一步认识，形成此文意在交流。
1区域地质特征
太古宙变质深成岩主要分布于测区的西北部，根据其地质特征、地质体间接触关系、岩石地球化学特征及同位素测年资料，陡岭片麻岩（Ar3Dgn）的时代为新太古代。岩石中变质表壳岩包体较发育，分布不均匀，包体岩性为斜长角闪岩、磁铁石英岩、细粒黑云斜长片麻岩、角闪石岩等，包体无明显的定向性，分布方向与寄主岩石中片麻理协调一致，大小不等，一般在30-50cm，最大者大于100cm。变质矿物共生由斜长石±角闪石+黑云母+石英组合而成，变质相为角闪岩相，被早白垩世二户来岩体侵入，其上被晚期地层不整合覆盖。
陡岭片麻岩中含有较多表壳岩包体，包体中富铁岩石主要为磁铁石英岩，其它一般为低品位含铁岩石。主要产于平顶山镇地区，位于这里的鞍山式铁矿，矿床地表不达规模，向下延深却具有一定规模，这表明变质表壳岩的纵横分布变化较大。其中规模较大的磁铁石英岩形成鞍山式铁矿，在陡岭片麻岩出露区东部庙沟一带，现正在地下开采，表明含磁铁变质表壳岩包体的延深部分具有一定规模见(图2)。
2、岩石学特征
本文选取二户来地区二长片麻岩（PP37-1）、黑云二长片麻岩（PP37-3）、碎裂变斑状二长片麻岩（PP37-9）、变斑状含黑云二长片麻岩（PP37-21）进行矿物成分和组构特征分析，集体特征如下：
2.1 二长片麻岩（PP37-1）
矿物成分主要又石英（25%）、微斜长石（40%）、斜长石（33%）、不透明矿物+铁质（2%）组成。板状变径结构。石英、斜长石均为粒状，有的略显近等轴的趋势，由于后期遭脆性构造，部分矿物遭细粒化，局部还保留斜长石被钾长石交代的蠕英结构，矿物缝隙被铁质填充。
2.2 黑云二长片麻岩（PP37-3）
矿物成分主要又石英（25%）、更长石（38%）、微斜长石（30%）、黑云母（7%）、不透明矿物+铁质（少量）、磷灰石（微量）组成。鳞片粒状变晶结构，块状构造。斜长石、钾长石为粒状，有沿长轴呈条带状定向分布的趋势，斜长石普遍绢云母化作用。长石一般粒径为0.9-5.0mm之间，局部还保留斜长石被钾长石交代的蠕英结构，石英粒状，颗粒之间为直线接触，有的略显等轴状，石英集合体有呈条带分布的趋势，石英粒径为0.3-1.3mm之间，黑云母黄色，沿长轴呈断续的条带定向分布，黑云母粒径为0.60mm。岩石有裂隙发育，被铁质填充。
2.3 碎裂变斑状二长片麻岩（PP37-9）
矿物成分主要又石英（25%）、更长石（40%）、微斜长石（25%）、黑云母（10%）、锆石（微量）组成。鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。斜长石为粒状，多数呈近等轴状，但斜长石粒径大小不等，一般粒径为0.25-3.5mm之间，有的斜长石遭强烈绢云母化作用；钾长石为粒状，粒径大小不等，颗粒较大钾长石中有石英和斜长石包体，钾长石粒径为0.5-5.0mm之间；石英为近等轴粒状分布，黑云母黄色呈断续条带定向分布，黑云母粒径为0.7-2.0mm之间。
2.4 变斑状含黑云二长片麻岩（PP37-21）
矿物成分主要又石英（35%）、微斜长石（35%）、斜长石（30%）、黑云母（微量）、白云母+绢云母（少量）、不透明矿物+铁质（少量）组成。粒状变径结构，片麻状构造。斜长石、微斜长石均为粒状，集合体有呈条带状分布的趋势，单体有呈近等轴状的趋势。斜长石普遍遭强烈绢云母化作用，长石一般粒径为1.2-2.8mm之间；石英呈条带状分布，单体定向拉长，颗粒之间为直线接触，石英一般粒径为0.4-2.5mm之间，石英毕姆纹较发育，石英条带和长石条带相见分布，岩石有少量裂隙发育，被铁质充填。
3、岩石化学特征
陡岭片麻岩化学平均成分与中国花岗岩平均值(黎彤等1962):SiO2、Al2O3、CaO、K2O偏低,TiO2、FeO、P2O5、基本相同,其余成分偏高。Na2O/K2O小于2；里特曼指数δ值为1.5~4.02；K2O/Na2O(K2O+Na2O+CaO)铝过饱和类型,具“I”型花岗岩特征，源岩是未经风化的火成岩熔融形成的造山带产物，经平均值对比与中国花岗岩平均值（黎彤等1962）相接近。其它特征参数见（表1）。
表1 新太古代陡岭片麻岩岩石化学成分含量(%）（Table 1 Neoarchean steep ridge gneiss rock chemical composition content）
表2 新太古代陡岭片麻岩CIPW标准矿物成分岩石化学参数值
桓仁陡岭麻岩岩石化学成分，A/NCK值为1.12，K2O/Na2O值为0.88，岩浆分异程度较高，里特曼指数值为2.39；SiO2>66%为钙性-钙碱性岩；DI值为85.97。岩石化学成份，CIPW标准矿物成分及岩石化学参数如（表2）所示。
4 地球化学特征
4.1微量元素特征
陡岭片麻岩岩石微量元素含量平均值与黎彤陆壳丰度对比，Li、Ga、Rb、Ba、Hf、Th含量高于陆壳（据黎彤）和洋壳（据黎彤）丰度，其它微量元素含量低或接近陆壳（据黎彤）丰度，总体相差不大。Rb/Sr比值0.48，Zr/Hf、Sr/Ba值低。属强不相容元素富集型。从元素特征上可以反映出桓仁陡岭麻岩的物质元素来自陆壳（据黎彤）如（表3）。
表3 新太古代陡岭片麻岩微量元素质量分数一览
Table 3 Neoarchean steep ridge gneiss contents of trace elements
4.2稀土元素特征
稀土元素为轻稀土富集型,轻、重稀土分馏明显,在轻稀土段,曲线平行度较好,重稀土段曲线离散,通常反映有交代作用发生,Eu异常不明显或呈弱的峰值；Eu大于0.7,由基性岩浆分异形成的花岗岩(王中刚,1986)。稀土元素丰度与球粒陨石相似，原始地幔的稀土元素含量约为普通球粒陨石的1.9～2.6倍见（图3）。
新太古代陡岭片麻岩岩石稀土元素总量为135.65×10-6，略高于黎彤洋
壳稀土丰度，远高于黎彤上地幔丰度，稀土总量变化不大, 总体
质量分数较低,轻重稀土平均比值为13.33，δEu值为0.73，铕具弱正异常。(La/Sm),值为5.42，(Gd/Yb)，值为1.44，轻稀土分馏较强，富钙-铝包体嵌于基质，重稀土分馏中等，(La/Yb)N值为14.12，稀土曲线斜率较大，稀土模式曲线向右陡倾如(表4)。
表4 新太古代陡岭片麻岩稀土元素分析
Table 4 Analysis of the Neoarchean steep ridge gneiss of rare earth elements
5原岩恢复及成因
5.1物质来源
新太古代代陡岭片麻岩岩石类型单一，岩石主要为钙性-钙碱性岩，片麻岩主要由长石、石英和少量的黑云母组成；副矿物磁铁矿、锆石含量较高。根据桓仁陡岭麻岩岩石化学成分，A/NCK值为1.12，稀土总量多低于黎彤洋壳丰度，与黎彤陆壳丰度接近，稀土元素Sm/Nd比值为0.5。综上所述，新太古代代变质岩物质来源于陆壳，并有大量幔源物质混染。根据是在灰色片麻岩中可见未变形和未叶理化的英云闪长岩呈岩枝状斜切较老的岩石，它们的岩石化学和地球化学特征与沉积岩明显不同。
5.2成因类型
桓仁陡岭片麻岩经历了强烈的变形改造，黑云斜长片麻岩出现明显的正异常δEu=73、强的Ba正异常、无明显的Sr异常为特征而明显不同于其它类型的片麻岩。原岩根据岩石化学、微量元素等间接信息进行岩石类型的恢复认为原岩为一套经区域变质而成的侵入岩。其原岩为英云闪长岩、奥长花岗岩、石英二长岩组合（TTG），根据是在灰色片麻岩中可见未变形和未叶理化的英云闪长岩呈岩枝状斜切较老的岩石形成环境为陆缘岩浆弧。
6主要结论
陡岭片麻岩中主要由斜长石、角闪石、黑云母、石英和不透明矿物等组成，变质相为角闪岩相，被早白垩世二户来岩体侵入。
根据岩石化学特征分析里特曼指数δ值为1.5~4.02,岩石为钙性-钙碱性岩；以富钠为特征；K2O/Na2O
稀土、微量元素等特征分析，与陆壳（据黎彤）和洋壳（据黎彤）丰度总体相差不大，属强不相容元素富集型。Eu呈正异常，δEu值0.73，铕具弱正异常。(La/Sm),值5.42，(Gd/Yb)，值1.44，从元素特征上可以反映出桓仁陡岭片麻岩的物质元素来自陆壳。
经岩石学、地球化学特征的总结，变质岩的原岩依据火成岩主量元素恢复其原岩为英云闪长岩、奥长花岗岩、石英二长岩组合（TTG）。
致谢：作者感谢辽宁省地质勘查院：张国仁、王海鹏等领导的指导及对本文提出的建设性修改意见。
Huanren Erhulai to gneiss geological characteristics and genesis of ancient steep ridge area the new study
Lu QuanWan Lu-fei Wang Hai-peng Cheng Pei-qi Lei Guang-xin
Liaoning Geological Prospecting Institute DalianJinzhouZip code 116100
A Bstract: Huanren Erhulai to area as the Neoarchean steep ridge gneiss major regional distribution, the rock type is complex, mainly: biotite gneiss, variable phenocryst. Two grain(biotite) in two gneiss, biotite plagioclase gneiss,which contains a lot of supracrustal enclaves, using SHRIMP isotope dating, determination of isotopic dating results of 2469±18Ma,(U-Pb),its age is late archean. Based on the petrochemistry and geochemistry of rare earth elements, trace elements and other think it has rich Na2O(3.67%~5%),SiO2 (>67%), Fe,Mg,Al2O3=12.8%~15.13%,A/CNK=0.97~1.4 features, the gneissic complex were analyzed, the research shows the gneiss formed by regional metamorphism due to its deformation, with the characteristics of I type granite, its original rock intrusive rocks.
Keywords: Two households; Neoarchean; steep ridge gneiss; geological characteristics; geochemistry; genesis
参考文献：
[1] 程裕淇主编，1994，中国区域地质概论，地质出版社。
[2] 房立民等，1991，变质岩类区1：5万区域地质填图方法指南，中国地质大学出版社。
[3] 王仁民等，1989，变质岩石学，地质出版社。
[4] 刘英俊，1984，元素地球化学，科学出版社。
[5] 游振东，王方正，1988，变质岩岩石学教程，中国地质大学出版社。
[6] 卢崇海等，1996，变质岩区1/5万区域地质调查报告
地壳元素篇6
地球地底下即内部结构分为三个同心球层：地核、地幔、地壳。
地壳：地壳实际上是由多组断裂的，很多大小不等的块体组成的，它的外部呈现出高低起伏的形态，因而地壳的厚度并不均匀：大陆下的地壳平均厚度约35公里，我国青藏高原的地壳厚度达65公里以上。海洋下的地壳厚度仅约5至10公里。整个地壳的平均厚度约17公里，这与地球平均半径6371公里相比，仅是薄薄的一层。
地幔：地幔厚度约2865公里，主要由致密的造岩物质构成，这是地球内部体积最大、质量最大的一层。 地幔又可分成上地幔和下地幔两层。一般认为上地幔顶部存在一个软流层，推测是由于放射元素大量集中，蜕变放热，将岩石熔融后造成的，可能是岩浆的发源地。软流层以上的地幔部分和地壳共同组成了岩石圈。下地幔温度、压力和密度均增大，物质呈可塑性固态。
地核：地核的平均厚度约3400公里。地核还可分为外地核、过渡层和内地核三层，外地核厚度约2080公里，物质大致成液态，可流动。过渡层的厚度约140公里。内地核是一个半径为1250公里的球心，物质大概是固态的，主要由铁、镍等金属元素构成。地核的温度和压力都很高，估计温度在5000℃以上，压力达1.32亿千帕以上，密度为每立方厘米13克。
（来源：文章屋网 ）
地壳元素篇7
试水直销成为越来越多传统企业的选择。2014年4月25日，山东卫康生物医药科技有限公司（以下简称卫康生物）申牌声明，开始预热直销。
领航甲壳素
卫康生物成立于1999年，企业注册资金8000万元，是卫康集团的核心板块。除此之外，卫康生物董事长王宗继名下还有地产开发、食品、美容、传媒等产业。2000年，王宗继组建了卫康国际集团，以医疗健康事业为主线，建立起一家集科研、开发、生产、经营、服务为一体的跨行业综合性企业。发展至今，卫康国际集团已在海洋生物领域，特别是甲壳素上积累起很强的竞争力。
选定甲壳素为企业发展方向，与卫康生物创始人王宗继的创业经历有关。1994年，在中国保健品市场刚刚兴起时，王宗继用结婚买彩礼的5000元钱，在路边摆起保健品零售摊点，开始推广甲壳素产品，并从中赚到人生的第一桶金。
切身体会了生物医药的行业前景，王宗继选择成立自己的公司――卫康生物，进军海洋生物科技。“到今天我很骄傲地说，我已经引领了这个产业的发展，其原因是热爱，从内心里喜欢。”在一次接受齐鲁网采访时，王宗继谈道。
支撑王宗继信心的是卫康生物在甲壳素上的专业性和推广成就。据了解，卫康生物医药科技有限公司先后同中科院海洋研究所、中科院大连化物所、中国资源综合利用协会甲壳质专业委员会等专业机构合作。同时，还与清华大学、北京大学、天津大学、中国海洋大学等高校联合，共同研发甲壳素系列产品。
2010年，卫康生物建立起中科院海洋研究所博士后工作站，集中国内外的研究专家、营养学家进行科技攻关。之后，卫康生物又建立起院士工作站，继续推进生物科技的研发。另外，从2003年到2011年，卫康生物累计投资一亿余元，建立自己的GMP车间。2012年，投资2.7亿元，建设卫康生物科技园。
持续的投入和专业积累，让卫康生物获得授权发明专利12项，同时得到社会的认可，争取到部级高新技术企业、中国产品质量保障中心等企业荣誉，市场年销售额超过亿元。
渠道探索
目前，卫康生物以会销的方式进行市场开拓。据卫康生物商朱先生介绍，带有科普性质的会议营销是卫康生物的产品营销秘诀，卫康生物会通过在会议的时间、地点、重点、亮点上下功夫，向会议上要业绩。
据了解，卫康生物的会销模式是受一次研讨会启发。2007年，多位在甲壳素领域享有盛名的专家学者齐聚临沂，参加中国甲壳质开发与应用研讨会，会议由卫康生物承办。会议之后，卫康生物发现，公司知名度、社会对产品的信赖度以及经销商对公司的忠诚度都有提高。尝到承办科研大会的甜头，卫康生物开始力推这一营销模式。
如今，清大卫仕壳聚糖、海参氨糖应用成果展示、科普会、康复之星颁奖大会等会议，卫康生物每年都要举办十多次。在此基础上，卫康生物还建立起康复会员健康中国行、中国红色文化节等会议品牌，推广公司产品。
地壳元素篇8
关键词:锆石;年代学;地球化学特征;地质应用
随着能够显示矿物内部复杂化学分区的成像技术和高分辨率的微区原位测试技术的发展和广泛应用,研究颗粒锆石等副矿物微区的化学成分、年龄、同位素组成及其地质应用等已成为国际地质学界研究的热点[1]。锆石U2Pb法是目前应用最广泛的同位素地质年代学方法,锆石的化学成分、Hf和O同位素组成广泛应用于岩石成因、壳幔相互作用、区域地壳演化的研究等,对地球上古老锆石的化学成分和同位素的研究是追朔地球早期历史的有效工具。笔者着重综述锆石的化学成分、同位素组成特征及其在地质学中的应用。
1微区原位测试技术
锆石等副矿物在地质学中的广泛应用与近年来原位分析测试技术的快速发展密不可分。论文目前已广泛应用的微区原位测试技术主要有离子探针、激光探针和电子探针等。
1.1离子探针
离子探针(sensitivehighresolutionionmicro-probe,简称SHRIMP)可用于矿物稀土元素、同位素的微区原位测试。在目前所有的微区原位测试技术中,SHRIMP的灵敏度、空间分辨率最高(对U、Th含量较高的锆石测年,束斑直径可达到8μm),且对样品破坏小(束斑直径10～50μm,剥蚀深度<5μm)[2-3],是最先进、精确度最高的微区原位测年方法。其不足之处是仪器成本高,测试费用昂贵,测试时间较长(每测点约需20min)。
2000年,CamecaNanoSIMS50二次离子质谱开始用于对颗粒大小为1～2μm的副矿物进行U-Th-Pb年代学研究。毕业论文NanoSIMS对粒度极细小的副矿物进行定年要以降低精度为代价,且用于U-Th-Pb定年还没有进行试验,还未完全估算出其准确度和分析精度,有可能在西澳大利亚大学获得初步的成功[2,4]。
1.2激光探针
激光剥蚀微探针2感应耦合等离子体质谱仪(la-serablationmicro2probe2inductivelycoupledplas-mamassspectrometry,简称LAM2ICPMS),即激光探针技术可实现对固体样品微区点常量元素、微量元素和同位素成分的原位测定[5]。近年研制成功的多接收等离子质谱(MC-ICPMS)可同时测定同位素比值,该仪器现今已经成为Hf同位素测定的常规仪器[6]。近年来激光探针技术在原位测定含U和含Th副矿物的U-Pb、Pb-Pb年龄或Th-Pb年龄方面进展极快,在一定的条件下可获得与SHRIMP技术相媲美的准确度和精确度,且经济、快速(每个测点费时<4min,可以直接在电子探针片内进行分析[5,7-8]);但与SHRIMP相比,激光探针要求样品数量较大,对样品破坏大(分析束斑大小一般为30～60μm,剥蚀深度为10～20μm),其空间分辨率和分析精度一般低于SIMS、SHRIMP[1,9210]。
1.3电子探针、质子探针、X射线荧光探针
电子探针(electronprobeX-raymicroanalysis,简称EPMA)、质子探针(protoninducedX-rayemissionmicro-probe,简称PIXE)和X射线荧光探针(X-rayfluorescenceprobe,简称XRF)均属微区化学测年技术。其优点是可以直接在岩石探针片上进行测定,不破坏样品,保留了岩石的原始结构,样品制备方便,便于实现原地原位分析,与同位素定年相比,价格低廉,分析快速;其缺点是不能估计平行的U-Pb衰变体系的谐和性[1,11],且由于化学定年不需进行普通铅的校正,容易导致过高估计年轻独居石、锆石等矿物的年龄[12]。
电子探针测定锆石的Th-U-全Pb化学等时线年龄方法(chemicalTh2U2totalPbisochronmeth-od,简称CHIME)的优点是空间分辨率高达1～5μm,可进行年龄填图[5,8],可进行锆石和独居石、磷钇矿、斜锆石等富U或富Th副矿物年龄的测定[11,13215];缺点是因对Pb的检出限较低而导致测年精度偏低,不能用于年龄小于100Ma的独居石等矿物的定年。
质子探针是继电子探针之后发展起来的、一种新的微束分析技术,能有效地进行微区微量元素、痕量元素的分析,近年来用于测定独居石的U-Th-Pb年龄,其分析原理与电子探针相似。对EPMA无能为力的、小于100Ma的独居石年龄的测定,PIXE具有明显的优势[5,8]。
此外,近年逐步改进的X射线荧光探针在测定年轻独居石年龄方面具有较大的优势。在分析束斑为40～60μm、使用单频X射线的条件下,Pb的检出限可达10×10-6,对于年龄为数十百万年甚至是15Ma的年轻独居石,可获得与ICP-MS同位素定年相近的结果,XRF化学定年的精度和分辨率大大高于EMPA,但在相同空间分辨率的情况下,XRF化学年龄与同位素年龄测定的比较有待进一步研究。其另一优势是仪器成本较低,装置简单,易于组建和操作。但由于XRF的空间分辨率较低,因此不适于分析内部具有不均一年龄分区的、粒度小的独居石[12,16]。
尽管微区原位测试技术给出了重要的、空间上可分辨的年龄信息,但在精确度、准确度方面仍无法与传统的同位素稀释热电质谱技术(ID-TIMS)相比。硕士论文在副矿物不存在继承性(如对幔源岩石、陨石等中的锆石进行定年)的情况下,ID-TIMS仍得到广泛使用。
2锆石U-Th-Pb同位素年代学
2.1锆石U-Th-Pb同位素体系特征及定年进展
由于锆石具有物理、化学性质稳定,普通铅含量低,富含U、Th[w(U)、w(Th)可高达1%以上],离子扩散速率很低[17],封闭温度高等特点,因此锆石已成为U-Pb法定年的最理想对象[1]。
虽然锆石通常能较好地保持同位素体系的封闭,但在某些变质作用或无明显地质作用过程中亦可能丢失放射性成因铅,使得其t(206Pb/238U)和t(207Pb/235U)两组年龄不一致。造成锆石中铅丢失的一个最主要原因是锆石的蜕晶化作用;此外,部分重结晶作用也是导致锆石年龄不一致的又一原因[18-19]。
锆石内部经常出现复杂的分区,每一区域可能都记录了锆石所经历的结晶、变质、热液蚀变等复杂的历史过程[20-21]。因此,在微区分析前,详细研究锆石的形貌和内部结构对解释锆石的U2Pb年龄、微区化学成分和同位素组成的成因至关重要。只有对同一样品直接进行结构和年龄的同步研究,才能得到有地质意义的年龄。利用HF酸蚀刻图像、阴极发光图像(cathodoluminescence,简称CL)和背散射电子图像(back2scatteredelectronimage,简称BSE)技术可观察锆石内部复杂的结构[20]。
近年来,锆石年代学研究实现了对同一锆石颗粒内部不同成因的锆石域进行微区原位年龄分析,提供了矿物内部不同区域的形成时间,使人们能够获得一致的、清楚的、容易解释的地质年龄,目前已经能够对那些记录在锆石内部的岩浆结晶作用、变质作用、热液交代和退变质作用等多期地质事件进行年龄测定,从而建立起地质过程的精细年龄框架。
例如,变质岩中锆石的结构通常非常复杂,对具有复杂结构锆石的定年可以得到锆石不同结构区域的多组年龄,这些年龄可能分别对应于锆石寄主岩石的原岩时代、变质事件时间(一期或多期)及源区残留锆石的年龄等。对这些样品中锆石的多组年龄如何进行合理的地质解释,是目前锆石U-Pb年代学研究的重点和难点[21],而明确不同成因域的锆石与特定p-T条件下生长的、不同世代矿物组合的产状关系是合理解释的关键。吴元保等[21]的研究表明,锆石的显微结构、微量元素特征和矿物包裹体成分等可以对锆石的形成环境进行限定,从而为锆石U-Pb年龄的合理解释提供有效的制约。目前对变质岩中锆石、独居石等矿物定年的主要方法是先从岩石中分选出测年用的单矿物,然后用环氧树脂固定并抛光制成靶,再进行微形貌观察和年龄的原位测定。但这样往往破坏了待测矿物与特定地质事件的原始结构关系。为此,陈能松等[8]提出了原地原位测年的工作思路,即利用各种微区原位测试技术直接测定岩石薄片中与特定温压条件下生长的不同世代矿物组合、产状关系明确的锆石和独居石等富U-Th-Pb的副矿物在不同成因域的年龄,从而将精确的年龄结果与特定的变质事件或变质反应联系起来。
2.2锆石微区定年的示踪作用
火成岩中耐熔的继承锆石可以保持U-Pb同位素体系和稀土元素(REE)的封闭,从而包含了关于深部地壳和花岗岩源区的重要信息[22-23],可用于花岗岩物源和基底组成的示踪。职称论文笔者在研究江西九岭花岗岩中的锆石时,发现部分锆石边部发育典型的岩浆成因的环带,其中心具有熔融残余核(图1)。SHRIMP分析表明,这2部分的年龄组成有明显的差别,环带部分的年龄约为830Ma,而核部的年龄集中在1400～1900Ma,核部年龄可能代表花岗岩源岩的锆石组成年龄。
deleRosa等[23]通过研究葡萄牙境内欧洲Variscan造山带缝合线两侧的花岗闪长岩、星云岩中继承锆石的稀土元素和U2Pb同位素特征,发现这2组锆石无论是在年龄谱上还是在REE组成上,均存在明显差异,说明它们来源不同,即这2个地区深部地壳的物质组成(基底)不同。
近年来,随着LA-ICP-MS技术的发展,沉积岩中碎屑锆石的年龄谱分析广泛应用于沉积岩源区物质成分组成和地壳演化的研究[24-27]。通过对比盆地沉积物中锆石的U-Pb年龄谱和盆地毗邻山脉出露岩体的年龄,可以了解某一沉积时期沉积物源区的多样性及盆地不同时期物源性质的变化特征。该方法同时还可估算地层的最大沉积年龄。3锆石化学成分特征及其在岩石成因中的应用
通常,在组成锆石的总氧化物中,w(ZrO2)占67.2%、w(SiO2)占32.8%,w(HfO2)占0.5%～2.0%,P、Th、U、Y、REE常以微量组分的形式出现。由于Y、Th、U、Nb、Ta等离子半径大、价态高,留学生论文使得它们不能包含在许多硅酸盐造岩矿物中,趋向于在残余熔体中富集,而锆石的晶体结构可广泛容纳不同比例的稀土元素,因此锆石成为岩石中U、Th、Hf、REE的主要寄主矿物[1,28231]。稀土元素和一些微量元素是限定源岩性质和形成过程最重要的指示剂之一,锆石中的离子扩散慢,因此锆石中的稀土元素分析结果可为它们的形成过程提供重要的地球化学信息。
3.1锆石中的w(Th)、w(U)及w(Th)/w(U)比值
大量的研究[21,28]表明,不同成因的锆石有不同的w(Th)、w(U)及w(Th)/w(U)比值:岩浆锆石的w(Th)、w(U)较高,w(Th)/w(U)比值较大(一般大于014);变质锆石的w(Th)、w(U)低,w(Th)/w(U)比值小(一般小于011)。但也有例外情况,有些岩浆锆石就具有较低的w(Th)/w(U)比值(可以小于0.1),部分碳酸岩样品中的岩浆锆石则具有异常高的w(Th)/w(U)比值(可以高达10000)[21,28],所以,仅凭锆石的w(Th)/w(U)比值有时并不能有效地鉴别岩浆锆石和变质锆石。
3.2锆石微量元素、稀土元素特征及其应用
锆石的稀土元素特征研究主要用于判断其寄主岩石的成因类型,但岩浆锆石的微量元素特征是否能判断寄主岩石的类型目前还存在较大的争议[21]。而一些变质岩(如麻粒岩)中的变质锆石可以具有较高的w(Th)/w(U)比值[21]。
Hoskin等[29-30]认为,虽然幔源岩石中的锆石与壳源岩石中的锆石在REE含量及稀土配分模式上具有明显差别,但并未发现不同成因的壳源岩石中锆石的REE特征存在系统差异,它们具有非常类似的REE含量和稀土配分模式,目前对壳源锆石REE组成如此相似的原因并不清楚。
Belousova等[28,31]的研究结果表明,锆石中的稀土元素丰度对源岩的类型和结晶条件很敏感。从超基性岩基性岩花岗岩,锆石中的稀土元素丰度总体升高。锆石的w(REE)在金伯利岩中一般低于50×10-6,在碳酸盐岩和煌斑岩中可达600×10-6～700×10-6,在基性岩中可达2000×10-6,英语论文而在花岗质岩石和伟晶岩中可高达百分之几。这种趋势反映了岩浆的分异程度。
正长岩中锆石具有正Ce异常、负Eu异常和中等富集重稀土元素(HREE);花岗质岩石中锆石明显负Eu异常、无Ce异常,无明显HREE富集;碳酸岩中锆石无明显的Ce、Eu异常,轻、重稀土元素分异程度变化较大;镁铁质火山岩中锆石的轻、重稀土元素分异明显;金伯利岩中锆石无明显的Eu、Ce异常,轻、重稀土元素分异程度不明显[28,31](图2)。大部分地球岩石中锆石的HREE比LREE相对富集,显示明显的正Ce异常、小的负Eu异常;而陨石、月岩等地外岩石中锆石则具强的Eu亏损、无Ce异常[28]。Belousova等[28]建立了通过锆石的微量元素对变化图解和微量元素的质量分数来判别不同类型的岩浆锆石的统计分析树形图解。
与岩浆锆石相比,变质锆石HREE的富集程度相对LREE的变化较大。岩浆锆石具有明显的负Eu异常,形成于有熔体出现的变质锆石具有与岩浆锆石类似的特征:富U、Y、Hf、P,REE配分模式陡,正Ce异常、负Eu异常。但变质锆石的w(Th)/w(U)比值低(<0.1),这是区别于岩浆锆石的惟一的化学特征。在变质过程中,锆石是否发生了重结晶以及结晶过程中是否有流体或熔体的参与,都会显著影响锆石稀土元素组分的变化[32]。
变质增生锆石的稀土元素特征除与各个稀土元素进入锆石晶格的能力大小有关外,还与锆石同时形成的矿物种类有关(如石榴石、长石、金红石等),这些矿物的存在与否对变质作用的条件(如榴辉岩相、麻粒岩相和角闪岩相等)有重要的指示意义,锆石的REE组成可反映锆石母岩的变化,至少在某些情况下反映了锆石与其他矿物如石榴石(稀土元素总量低、亏损HREE)[32-35]或长石(负Eu异常)[32,36-37]、金红石[34]的共生情况。
变质增生锆石的微量元素特征不仅受与锆石同时形成的矿物种类的影响,而且还与其形成时环境是否封闭有关。在“封闭”的榴辉岩相的体系中,REE的供应有限,由于石榴石是榴辉岩中富集HREE的矿物,固相线下石榴石的形成会使熔体亏损HREE;而在开放环境中,石榴石的形成并不能引起局部环境HREE质量分数的改变,这种条件下与石榴石共生的锆石就不会出现HREE的相对亏损。因此,HREE的相对亏损与否并不能直接用来判别变质锆石是否与富集HREE的石榴石同时形成[21]。
锆石微区的稀土元素分析与微区定年、锆石中的包裹体研究相结合能够较好地限定锆石的形成环境,可以将锆石的形成与变质条件联系起来,从而将变质过程中的p-T-t有效地联系在一起,在造山带研究中用于追溯超高压变质岩的形成过程[21,36-38]。4锆石同位素的地质应用
4.1锆石的Lu2Hf同位素
Lu与Hf均为难熔的中等2强不相容性亲石元素,这与Sm-Nd体系类似,因此Hf同位素示踪的基本原理与Nd同位素相同。
Hf与Zr呈类质同象存在于锆石的矿物晶格中,相对其他矿物,锆石中w(Hf)高[w(HfO2)≈1%],这为获取高精度的Hf同位素比值数据提供了保障;同时其w(Lu)/w(Hf)值极低[w(176Lu)/w(177Hf)n0.01][39-40],由176Lu衰变形成的176Hf比例非常低,对锆石形成后的Hf同位素组成的影响甚微,这样锆石的Hf同位素组成基本上代表了锆石结晶时的初始Hf同位素组成。加上锆石化学性质稳定,具有很高的Hf同位素封闭温度,即使经历了麻粒岩相等高级变质作用也能很好地保留初始Hf同位素组成,因此锆石中的Hf非常适合于岩石成因的Hf同位素研究[41-42]。Lu-Hf同位素体系本身所具有的高于Sm-Nd同位素体系的封闭温度及锆石特有的抗风化能力,使得锆石成为研究太古宙早期地壳的理想研究对象。
近年来,一些作者应用锆石的Hf同位素原位测试成功地解决了太古宙早期是否存在超亏损地幔的问题。在太古宙的Sm-Nd同位素研究中,部分太古宙早期岩石(年龄约为3.8Ga)具有较高的ε(Nd)值[ε(Nd)≈+4][43-44],似乎显示当时地球发生过极大规模的壳幔分异作用,并出现地幔的极度亏损。通过锆石Lu2Hf研究发现,高ε(Nd)t值的样品并未显示高的ε(Hf)t值,同一时期不同地质单元的太古宙岩石中的锆石具有十分相近的ε(Hf)t值,这表明由Nd同位素确定的极度亏损地幔,是由于Sm-Nd同位素体系开放造成的假象[45-48]。
沉积岩中碎屑锆石的REE特征及其原位的U-Pb年龄、Hf同位素组成测定已被作为研究沉积物母岩以及地壳演化的强有力工具[25,42,49]。
在岩石由多种组分构成、而其Nd同位素数据只有一个的情况下,可以通过多组锆石的Hf同位素来认识其演化过程。
锆石微区年龄、稀土元素的测定与Hf同位素研究相结合,是示踪壳幔相互作用、研究区域大陆地壳增长的有力工具[50-51]。如郑建平等[51]对玄武岩中麻粒岩捕虏体的锆石进行了年龄、REE、Hf同位素分析,探讨了早元古代华北克拉通的形成和壳幔相互作用。
由于性质不同的岩石的Hf同位素组成可能存在一定的差别,物理条件或结晶途径也可能改变矿物的化学成分,但不会影响Hf同位素组成。如果锆石在生长过程中不仅存在化学成分和晶体形貌上的变化,而且还伴随了Hf同位素组成的变化,则说明有来源明显不同的岩浆发生了化学混合。这为研究岩浆作用过程中不同组分的混入提供了重要途径。工作总结对于一个由多种组分构成的岩石样品,岩浆岩中形态不同的锆石晶体及同一锆石内部不同环带均记录了不同组分的岩浆相互作用的过程,因此通过多组锆石和同一锆石颗粒内不同环带的Hf同位素研究,可追踪岩体的结晶历史,获得岩浆演化的信息。
Griffin等[52]通过对华南平潭和桐庐I型花岗岩体中锆石的Hf同位素研究,发现不同生长阶段的锆石的Hf同位素组成不同,且它们的微量元素组成也存在差异[53],揭示这2个I型花岗岩体在形成过程中有多于2种不同来源的岩浆发生了混染。虽然化学混合(mixing)使岩体中不同类型的岩石具有类似的Sr、Nd同位素组成,但锆石却像“录音机”一样记录了不同岩浆产生和相互作用的细节。
汪相等[54]利用锆石中的Hf同位素探讨了幔源岩浆对过铝花岗岩成因的制约。华南过铝花岗岩在岩相学和岩石化学上充分显示了壳源的基本特征,且在这些花岗岩体中很少见到地幔岩浆侵入形成的淬冷包体或基性岩脉,故它们的成因无法与地幔活动联系起来。锆石颗粒内部的多阶段生长的环带,记录了岩浆形成和冷凝过程中的物理化学信息。因此对颗粒内部不同环带的同位素原位分析可以直接揭示中下地壳花岗质岩浆形成过程的复杂性和岩浆性质的演化,这些现象很难在野外观察到,通过全岩同位素分析也难以检测出来,而锆石中的Hf同位素特征却可以有效地揭示幔源岩浆对花岗岩形成的贡献。
由于锆石中的Hf很难与岩石外部的Hf发生交换,因此,除Hf同位素组成本身可以作为地球化学的示踪剂外,还可通过对锆石Hf同位素的研究来解译导致锆石U2Pb年龄不一致的原因。对于重结晶的锆石,如果体系在锆石结晶前后在成分上未发生明显变化,则其锆石的同位素组成符合单体系的线性演化规律;但如果有外来Hf的加入,则会形成年轻的、Hf同位素组成明显不同的增生锆石。基于同样的原因,锆石的Hf同位素组成能够指示锆石的U-Pb体系是否、何时发生了重置,因而在解释下地壳、地幔来源的高级变质岩的锆石年龄时帮助很大[55]。
4.2锆石的氧同位素
由于地壳物质与地幔物质的氧同位素组成存在差异,因此氧同位素可以很好地示踪壳幔的相互作用。此外,氧同位素是一种敏感的、示踪地壳中的流体和固体相互作用的、依赖于温度的示踪剂,岩浆岩的氧同位素比值对那些经历了低温水2岩反应的物质混染尤其敏感,这些物质可能曾经与大气水、沉积物及与那些曾经和大气水发生蚀变的岩石发生了相互作用,因此氧同位素是示踪岩浆来源的最有效的工具之一[56]。
高温下锆石和岩浆的同位素分馏很小,锆石的氧同位素组成基本上反映了锆石形成时岩浆的氧同位素特征[57]。研究表明锆石中的氧同位素扩散很慢,氧扩散的有效封闭温度≥700°C[58-59],其氧同位素组成不像其他矿物那样易受高温变质、热液蚀变的影响而发生变化[59-60],即使岩石经历了麻粒岩相的变质作用,岩浆锆石也能在干的岩石中保留岩浆氧同位素的初始比值[57]。
正常地幔的δ(18O)约为5‰,源于地幔的岩石表现出接近该值的、均一的氧同位素比值(该值被认为是正常地幔火成岩的比值)。在高温条件下锆石与正常地幔岩石达到平衡时的δ(18O)=5.3‰±0.3‰[61]。幔源岩浆分异出的火成岩结晶的锆石δ(18O)接近正常地幔的δ(18O)[61262]。研究表明,锆石的δ(18O)是岩浆物质来源的良好示踪剂。通过锆石氧同位素分析,可以判断结晶出锆石的岩浆是直接来自地幔还是来自经过地壳循环的物质[56,60-63]。
如果岩浆的氧同位素比值低于正常地幔值,通常认为岩浆的产生是与发生了热液蚀变的地壳岩石有关,这些岩石可能是洋壳岩石与高温海水或者陆壳岩石与大气降水发生了高温热液蚀变的结果[64-66]。但如果岩浆锆石的δ(18O)明显高于正常值,则说明岩浆来源于曾经历低温水2岩交换的岩石的部分熔融或岩浆在形成过程中有表壳物质的加入[56,67-68]。
锆石的氧同位素分析为研究花岗质岩石的成因和岩浆系统的演化提供了新的方法[60-61,69]。在岩浆演化过程中,如果体系是封闭的,且同位素分馏达到平衡(此假设在大多数情况下都成立),那么从基性-酸性的岩浆结晶的锆石的δ(18O)应该相同;但如果发生了同化混染,则锆石从内到外的生长区往往记录了岩浆成分的变化。分析各组锆石或同一锆石颗粒不同区域的氧同位素,可为岩浆的同化混染、不同来源的岩浆混合的定量化研究提供信息,也有助于深入认识岩浆的期次问题。
如能对锆石的U-Pb年龄和氧同位素组成以及REE进行同步测定,就有可能把氧同位素组成特征与某阶段年龄相联系,对具有复杂地质历史的岩石的成因环境进行限定。将锆石的氧同位素与U-Pb年龄(必要时进行REE分析)原位测定相结合是锆石的氧同位素研究的发展趋势。
近年来,一些学者对澳洲JackHills地区的古老碎屑锆石进行了微区离子探针U2Pb年龄和氧同位素组成的研究,获得了目前已知的最古老的锆石单颗粒年龄(4.4Ga),其δ(18O)为7.4‰～5.0‰,比地幔值高,暗示着岩浆混染和高δ(18O)物质的重熔,这些高δ(18O)的物质可能是沉积物或低温水2岩反应的热液蚀变岩石,表明有上地壳物质参与的岩浆过程最早可追溯到4.4Ga前。这些锆石的氧同位素组成表明,地球在4.4Ga前就可能存在水圈,地球的表面温度在地核和月球形成后不到100Ma的时间里就已冷却到允许液体水存在的温度[56,67,69]。
陈道公等[65]、郑永飞等[66]分别对大别2苏鲁超高压变质岩中的锆石进行了U-Pb和氧同位素微区原位分析,发现即使在榴辉岩相高级变质作用中,锆石仍基本保存了原岩中锆石的氧同位素特征,其中原岩年龄为0.7～0.8Ga的变质岩中锆石的δ(18O)明显低于地幔平均值,表明其形成时岩浆源区明显有大气降水的加入,这可能与新元古代华南Rodinia超大陆的裂解和全球的雪球事件有关。
5结语
锆石的结构和成分记录了岩石所经历的复杂地质过程。对内部结构复杂的锆石进行同位素和化学成分的微区原位分析,必须在对其内部结构进行详细研究的基础上进行。
由于幔源锆石和壳源岩浆锆石的化学组成存在较明显的区别,因而容易区分,但利用壳源岩浆锆石的微量元素、稀土元素特征识别其寄主岩石的类型还有待于成因明确的锆石微区原位测试数据的积累,因为目前用于建立“判别树”的数据比较有限,且有些数据的来源不太明确。此外,在原始成因产状不清楚的情况下(如碎屑锆石),变质锆石和岩浆锆石的区分除利用w(Th)/w(U)比值外,能否通过其他的微量元素、稀土元素的比值或图解来有效区分,这方面的研究目前报道较少。
分别对锆石颗粒中的不同区域进行年代学、化学组成、Hf或O同位素进行原位分析,可以提供有关岩石成因的丰富信息,而这些信息的提取依赖于分析仪器和分析技术的进步。虽然现在的测试技术已实现了矿物的微区原位测试,但分析仪器的空间分辨率不够高(目前锆石REE、O、Hf同位素微区测定的束斑直径一般为20～40μm),且锆石颗粒一般较小,尤其是变质岩中变质增生或变质重结晶部分的锆石,或者是记录了几个期次岩浆活动的岩浆锆石,每一次地质作用形成的生长区域可能较小(<10μm),致使很多重要的信息无法提取。随着原位测试技术的进一步发展,对锆石内部不同结构域地球化学特征的研究将提供更多、更详细、有关岩石成因的重要信息。参考文献:
[1]PoitrassonF,HancharJM,SchalteggerU.TheCurrentStateofAccessoryMineralResearch[J].ChemicalGeology,2002,191:3-24.
[2]DavisDW,WilliamsIS,KroghTE.HistoricalDevelopmentofZirconGeochronology[J].ReviewsinMineralogy&Geochem-istry,2003,53:145-173.
[3]IrelandTR,WilliamsIS.ConsiderationsinZirconGeochronol-ogybySIMS[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,53:215-227.
[4]RasmussenB.RadiometricDatingofSedimentaryRocks:TheApplicationofDiageneticXenotimeGeochronology[J].Earth-ScienceReviews,2005,68:197-243.
[5]王勤燕,陈能松,刘嵘.U2Th2Pb副矿物的原地原位测年微束分析方法比较与微区晶体化学研究[J].地质科技情报,2005,24(1):7-13.
[6]李献华,梁细荣,韦刚健,等.锆石Hf同位素组成的LAM-MC-ICPMS精确测定[J].地球化学,2003,32(1):86-90.
[7]梁细荣,李献华,刘永康.激光探针等离子体质谱法(LAM-ICPMS)用于年轻锆石U2Pb定年[J].地球化学,2000,29(1):1-5.
[8]陈能松,孙敏,王勤燕,等.原地原位定年技术工作思路探讨———中深变质岩区精细变质年代学格架的建立[J].地质科
技情报,2003,22(2):1-5.
[9]HornI,RudnickRL,McDonoughWF.PreciseElementalandIsotopeRatioMeasurementbySimultaneousSolutionNebu-lisationandLaserAblation-ICP-MS:ApplicationtoU-PbGeo-chronology[J].ChemicalGeology,2000,164:281-301.
[10]Kos∨lerJ,SylvesterPJ.PresentTrendsandtheFutureofZir-coninGeochronology:LaserAblationICPMS[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,53:243-275.
[11]CatlosEJ,GilleyLD,HarrisonTM.InterpretationofMona-ziteAgesObtainedviainSituAnalysis[J].ChemicalGeology,2002,188:193-215.
[12]ScherrerNC,EngiM,BergerA,etal.NondestructiveChemi-calDatingofYoungMonaziteUsingXRF-:ContextSensitiveMicroanalysisandComparisonwithTh-PbLaser-AblationMassSpectrometricData[J].ChemicalGeology2002,191:243-255.
[13]GeislerT,SchleicherH.ImprovedU2Th2TotalPbDatingofZirconsbyElectronMicroprobeUsingaSimpleNewBack-groundModelingProcedureandCaasaChemicalCriterionofFluid-in-DucedU-Th-PbDiscordanceinZircon[J].ChemicalGeology,2000,163:269-285.
[14]FrenchJE,HeamanLM,ChackoT.FeasibilityofChemicalU-Th-TotalPbBaddeleyiteDatingbyElectronMicroprobe[J].ChemicalGeology,2002,188:85-104.
[15]AsamiM,SuzukiK,GrewES.ChemicalTh-U-TotalPbDat-ingbyElectronMicroprobeAnalysisofMonazite,XenotimeandZirconfromtheArcheanNapierComplex,EastAntarcti-
ca:EvidenceforUltra-High-TemperatureMetamorphismat2400Ma[J].PrecambrianResearch,2002,114:249-275.
[16]EngiM,CheburkinAK,K¨oppelV.NondestructiveChemicalDatingofYoungMonaziteUsingXRF1:DesignofaMini-Probe,AgeDataforSamplesfromtheCentralAlps,andCom-
parisontoU-Pb(TIMS)Data[J].ChemicalGeology2002,191:225-241.
[17]CherniakDJ,WatsonEB.DiffusioninZircon[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,53:112-139.
[18]MezgerK,KrogstadEJ.InterpretationofDiscordantU-PbZir-conAges:AnElevation[J].J.Metamorph.Geol.,1997,15:127-140.
[19]陈道公,李彬贤,夏群科,等1变质岩中锆石U2Pb计时问题评述———兼论大别造山带锆石定年[J].岩石学报,2001,17(1):129-138.
[20]CorfuF,HancharJM,HoskinPWO,etal.AtlasofZirconTextures[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,
53:469-495.
[21]吴元保,郑永飞.锆石成因矿物学研究及其对U-Pb年龄解释的制约[J].科学通报,2004,49(16):1589-1604.
[22]KeayS,SteeleD,CompstonW.IdentifyingGraniteSourcesbySHRIMPU-PbZirconGeochronology:AnApplicationtotheLachlanFoldbelt[J].Contrib.Mineral.Petrol.,1999,137:323-341.
[23]delaRosaJD,JennerGA,CartroA.AStudyofInheritedZir-consinGranitoidRocksfromtheSouthPortugueseandOssa-MorenaZones,IberianMassif:SupportfortheExoticOriginoftheSouthPortugueseZone[J].Tectonophysics,2002,353:245-256.
[24]BruguierO,LanceletJR.U-PbDatingonSingleDetritalZir-conGrainsfromtheTriassicSongpan-GanzeFlysch(CentralChina):ProvenanceandTectonicCorrelations[J].EPSL,
1997,152:217-231.
[25]KnudsenTL,GriffinWL,HartzEH,etal.In2situHafniumandLeadIsotopeAnalysesofDetritalZirconsfromtheDevoni-anSedimentaryBasinofNEGreenland:ARecordofRepeatedCrustalReworking[J].Contrib.Mineral.Petrol.,2001,141:83-94.
[26]FedoCM,SircombeKN,RainbirdRH.DetritalZirconAnaly-sisoftheSedimentaryRecord[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,53:277-298.
[27]李任伟,万渝生,陈振宇,等.根据碎屑锆石SHRIMPU-Pb测年恢复早侏罗世大别造山带源区特征[J].中国科学:D辑,2004,34(4):320-328.
[28]BelousovaEA,GriffinWL,O’ReillySY,etal.IgneousZir-con:TraceElementCompositionasanIndicatorofSourceRockType[J].Contrib.Mineral.Petrol.,2002,143:602-622.
[29]HoskinPWO,IrelandTR.RareEarthElementChemistryofZirconanditSavesasaProvenanceIndicator[J].Geology,2000,28:627-630.
[30]HoskinPWO,SchalteggerU.TheCompositionofZirconandIgneousandMetamorphicPetrogenesis[J].ReviewsinMiner-alogy&Geochemistry,2003,53:27-62.
[31]BelousovaEA,GriffinWL,PearsonNJ.TraceElementCom-positionandCatholuminescencePropertiesofSouthernAfRicanKimberliticZircons[J].Mineral.Mag.,1998,62:355-366.
[32]RubattoD.ZirconTraceElementGeochemistry:PartitioningwithGarnetandtheLinkBetweenU-PbAgesandMetamor-phism[J].ChemicalGeology,2002,184:123-138.
[33]SchalteggerU,FanningCM,GüntherD,etal.Growth,Annea-lingandRecrystallizationofZirconandPreservationofMona-ziteinHigh-GradeMetamorphism:ConventionalandIn-situU-PbIsotope,CathodoluminescenceandMicrochemicalEvidence[J].ContributionstoMineralogyandPetrology,1999,134:186-201.
[34]吴元保,陈道公,夏群科,等.大别山黄镇榴辉岩锆石的微区微量元素分析:榴辉岩相变质锆石的微量元素特征[J].科学通报,2002,47(11):859-863.
[35]吴元保,陈道公,夏群科,等.大别山黄土岭麻粒岩中锆石LAM-ICP-MS微区微量元素分析和Pb-Pb定年[J].中国科学:D辑,2003,33(1):20-28.
[36]LiatiA,GebauerD.ConstrainingtheProgradeandRetrogradep-T-tofEoceneHPRocksbySHRIMPDatingofDifferentZirconDomains:InferredRatesofHeating,Burial,Coolingand
ExhumationforCentralRhodope,NorthernGreece[J].Contri-butionstoMineralogyandPetrology,1999,135:340-354.
[37]RubattoD,WilliamsIS,BuickIS.ZirconandMonaziteRe-sponsetoProgradeMetamorphismintheReynoldsRange,CentralAustralia[J].ContributionstoMineralogyandPetrol-ogy,2001,140:458-468.
[38]HermannJ,RubatttoD,KorsakovA.MultipleZirconGrowthDuringFastExhumationofDiamondiferous,DeeplySubductedContinentalCrust(KokchetavMassif,Kazakhstan)[J].Contri-butionstoMineralogyandPetrology,2001,141:66-82.
[39]凌文黎,程建萍.Lu2Hf同位素体系对若干基础地质问题的新制约(之一)———地球早期演化[J].地质科技情报,1999,18(1):79-84.
[40]李献华,梁细荣,韦刚健,等.锆石Hf同位素组成的LAM-MC-ICPMS精确测定[J].地球化学,2003,32(1):86-90.
[41]AndersenT,GriffinWL,PearsonNJ.CrustalEvolutionintheSWPartoftheBalticShield:TheHfIsotopeEvidence[J].JournalofPetrology,2002,43(9):1725-1747.
[42]GriffinWL,BelousovaEA,SheeSR,etal.ArcheanCrustalEvolutionintheNorthernYilgarnCraton:U2PbandHfIso-topeEvidencefromDetrialZircons[J].PrecambrianResearch,2004,131:231-282.
[43]BennetVC,NutmanmAP,McCullochMT.NdIsotopicEvi-denceforTransient,HighlyDepletedMantleReservoirsintheEarlyHistoryoftheEarth[J].EarthPlanet.Sci.Lett.,1993,119:299-317.
[44]McCullochMT,BennetVC.ProgressiveGrowthoftheEarth’sContinentalCrustandDepletedMantle:GeochemicalCon-straints[J].Geochim.Cosmochim.Acta,1994,58:4717-4738.
[45]VervoortJD,PatchettPJ,GehrelsGE,etal.ConstraintsontheEarlyEarthDifferentiationfromHafniumandNeodymiumIsotopes[J].Nature,1996,379:624-627.
[46]VervoortJD,Blichert-ToftJ.EvolutionoftheDepletedMan-tle:HfIsotopeEvidencefromJuvenileRocksThroughTime[J].Geochim.Cosmochim.Acta,1999,63:533-556.
[47]AmelinY,LeeDC,HallidayAN,etal.NatureoftheEarth’sEarliestCrustfromHafniumIsotopesinSingleDetrialZircons[J].Nature,1999,399:252-255.
[48]AmelinY,LeeDC,HallidayAN.Early2MiddleArchenCrustalEvolutionDeducedfromLu-HfandU2PbIsotopicStudiesofSingleZirconGrains[J].Geochim.Cosmochim.Acta,2000,64:4205-4225.
[49]BodetF,Sch¨arerU.EvolutionoftheSE2AsianContinentfromU-PbandHfIsotopesinSingleGrainsofZirconandBaddeley-itefromLargeRivers[J].Geochim.Cosmochim.Acta,2000,64:2067-2091.
[50]GriffinWL,PearsonNJ,BelousovaE,etal.TheHfIsotopeCompositionofCratonicMantle:LAM2MC2ICPMSAnalysisofZirconMegacrystsinKimberlites[J].Geochim.Cosmochim.Acta,2000,64:133-147.
[51]郑建平,路凤香,余淳梅,等.汉诺坝玄武岩中麻粒岩捕虏体锆石Hf同位素、U2Pb定年和微量元素研究:华北下地壳早期演化的记录[J].科学通报,2004,49(4):375-383.
[52]GriffinWL,WangX,JacksonSE,etal.ZirconChemistryandMagmaMixing,SEChina:In-situAnalysisofHfIsotopes,TongluandPingtanIgneousComplexes[J].Lithos,2002,61:237-269.
[53]WangX,O’ReillySY,GriffinWL,etal.MorphologyandGeo-chemistryofZirconsfromLateMesozoicIgneousComplexes,SEChina[J].Mineral.Mag.,2002,66:235-251.
[54]汪相,GriffinWL,王志成,等.湖南丫江桥花岗岩中锆石的Hf同位素地球化学[J].科学通报,2003,48(4):379-382.
[55]KinnyPD,MaasR.Lu2HfandSm-NdIsotopeSystemsinZir-con[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,53:327-341.
[56]PeckWH,ValleyJW,WildeSA,etal.OxygenIsotopeRatiosandRareEarthElementsin3.3to4.4GaZircons:IonMicro-probeEvidenceforHignδ(18O)ContinentalCrustandOceansintheEarlyArchean[J].Geochem.Cosmochim.Acta,2001,65:4215-4229.
[57]KingEM,BarrieCT,ValleyJW.HydrothermalAlterationofOxygenIsotopeRatiosinQuartzPhenocrysts,KiddCreekMine,Ontario:MagmaticValuesarePreservedinZircons[J].
Geology,1997,23:1079-1082.
[58]ValleyJW,ChiarenelliJR,McLellandJM.OxygenIsotopeGeochemistryofZircon[J].EarthPlanet.Sci.Lett.,1994,126:187-206.
[59]WatsonEB,CherniakDJ.OxygenDiffusioninZircon[J].EarthPlanet.Sci.Lett.,1997,148,527-544.
[60]MonaniS,ValleyJE.OxygenIsotopeRatiosofZircon:MagmaGenesisofLowδ(18O)GranitesfromtheBritishTertiaryIg-neousProvince,WesternScotland[J].EarthPlanet.Sci.
Lett.,2001,184:377-392.
[61]ValleyJW,KinnyPD,SchulzeDJ,etal.ZirconMegacrystsFromKimbelites:OxygenIsotopeVariabilityAmongMantleMelts[J].ContributionstoMinerallogyandPetrology.,1998,133:1-11.
[62]KingEM,ValleyJW,DavisDW,etal.OxygenIsotopeRatiosinArcheanPlutonicZirconsfromGranite-GreenstoneBeltsoftheSuperiorProvince:IndicatorofMagmaticSource[J].Pre-cambrianResearch.,1998,92:365-387.
[63]BindemanIN,ValleyJW.FormationofLow2δ(18O)RhyolitesAfterCalderaCollapseatYellowstone,Wyoming,USA[J].Ge-ology,2000,28:719-722.
[64]GilliamCE,ValleyJW.Lowδ(18O)Magma,IsleofSkye,Scotland:EvidencefromZircons[J].Geochem.Cosmochim.Ac-ta,1997,61:4975-4981.
[65]陈道公,DelouleE,程昊,等.大别-苏鲁变质锆石微区氧同位素特征初探:离子探针原位分析[J].科学通报,2003,48(16):1732-1739.
[66]郑永飞,陈福坤,龚冰,等.大别-苏鲁造山带超高压变质岩原岩性质:锆石氧同位素和U-Pb年龄证据[J].科学通报,2003,48(16):110-119.
[67]MonjzsisST,HarrisonTM,PidgenRT.Oxegen-IsotopeEvi-dencefromAncientZirconsforLiquidWaterattheEarth’sSurface4300MyrAgo[J].Nature,2001,409:178-181.
地壳元素篇9
关键词：网壳；静力性能；稳定性；动力性能
中图分类号：G623.58文献标识码：A 文章编号：
1 概述
网架、网壳以及悬索结构等空间结构在我国得到了广泛的应用，已为人们所熟悉[1-2]。空间结构与平面结构相比具有很多独特的优点：其特点是受力合理，刚度大，重量轻，造价低，结构形式新颖丰富，生动活泼，可以突出结构美而富有艺术表现力，国内外应用非常广泛。随着计算理论的日益完善以及计算机技术的飞速发展使得对任何极其复杂的三维结构的分析与设计成为可能。这些正是空间结构得以蓬勃发展的主要因素。
2 网壳结构研究现状
2.1 网壳结构静力性能研究现状
在电子计算机应用以前[3]，网壳结构采用薄壳理论进行分析，即采用基于连续化假定的拟壳法进行分析。拟壳法的基本思想是：通过刚度等代将网壳结构等效为光面实壳体，然后按照弹性薄壳理论对等代后的光面实体进行结构分析求得壳移和内力的解析解，最终根据壳体的内力折算出网壳杆件的内力。此种方法的优点就是可以不依靠计算机便可求得网壳的内力，但其应用有一定局限性，且计算精度较差。
随着计算机科学的迅猛发展，网壳结构的分析开始采用基于离散化假定的分析方法即杆系结构的有限元法[4]。对于单层网壳主要是空间梁元法，或称空间刚架位移法。对空间梁元的每个端点考虑六个节点位移分量（包括三个线位移和三个节点转角位移），相应地每个端点有六个节点内力分量（包括三个节点力和三个节点力矩），因此网壳每个节点有六个自由度。根据空间梁元的刚度方程，建立整个网壳的刚度方程，再根据边界条件即可求解。空间梁元法是网壳结构的精确计算方法，它适用于任意形状、任意边界条件的网壳结构。对于双层网壳，可采用铰接杆单元，即空间桁架位移法计算，也可根据上、下弦的刚度及双层网壳的厚度等代为梁元，按空间梁元法计算。归纳起来，网壳结构的静力分析方法有以下几种：
(1)平面拱计算法。这可认为是一种简化为平面拱的拟壳法。对于有拉杆或落地的柱面长网壳，可在纵向切出单元宽度，按双铰拱或无铰拱计算。对于肋环型球面网壳，在轴对称荷载作用下，按简化为具有水平弹性支承的平面拱计算，弹性支承的刚度可由环向杆件的刚度及其所在位置确定。
(2)有限元法，主要是空间梁元法或称空间刚架位移法和空间桁架位移法。
(3)拟壳法，这是一种连续化的分析方法。
(4)样条综合离散法。
到目前为止，网壳结构的静力分析已经基本成熟，网壳结构的线弹性特性可以得到非常高的精确度。
2.2 网壳结构的稳定性能研究现状
目前，网壳结构的稳定性分析主要有两类方法，即连续化方法(拟壳法)和离散化方法。拟壳法是基于连续壳的屈曲理论模拟分析网壳结构，引用等代刚度条件得出拟壳的刚度和截面特性，使相应的连续壳单元与离散杆单元表现出相等的变形。但连续化壳体的稳定性理论本身并未完善，缺乏统一的理论模式，需要针对不同问题假定可能的失稳形式，并作出相应的近似假设。而且所讨论的壳体一般都是等厚度和各向同性的，无法反映实际网壳结构的各向异性和不均匀构造的特性。因此，其应用具有一定的局限性。
随着计算机的日益发展和广泛应用，促使人们用离散化的方法分析网壳结构，非线性有限元理论、解析半离散和梁-柱理论已成为目前较为常用的离散化分析方法。由于非线性迭代计算在奇异点和特殊路径段容易发散，计算难以收敛，因此在计算技术方面做了很多探索。目前主要有人工弹簧法、位移控制法、弧长控制法、自动求解技术、能量平衡技术和当前刚度法等[10]。其中弧长法是在增量荷载法的基础上，增加了一个与荷载和位移有关的约束，荷载的增量步长不必再为定长了，在临近极限点时自动调整荷载的增量步长。其基本思想是：将结构的平衡路径描述在N维空间，控制参数不作为整体变量，仅在原有结构平衡方程的基础上，追加一约束条件。弧长法分为柱面弧长法，椭球面弧长法，球面弧长法；目前使用比较多的是柱面弧长法。现在普遍认为弧长法具有较强的适应性，一般情况下能成功的越过奇异点，进入后屈曲阶段。
2.3 网壳结构动力性能研究现状
网壳结构的动力性能与其它类型建筑结构相比具有明显不同的特点[5-7]：频率分布非常密集，各个振型之间的耦合作用明显，常用的以振型分解为基础的分析方法不再适用；竖向地震作用的影响较大。由于网壳结构本身自由度很大，且具有较强的几何非线性，因此，对于重要的工程或体型复杂的大跨度网壳结构，应采用更为精确的时程分析法来对网壳结构进行补充计算。
目前，用于结构地震反应分析的方法主要有振型分解反应谱法和时程分析法。振型分解反应谱法是将地震作用简化为静力荷载进行计算，使用简单，易于被工程人员所接受。但是主要适用于高层结构的振型分解反应谱法用于网壳结构还存在一些问题，如网壳结构的大跨度空间结构的自振频率密集，振型之间耦合作用明显，除了前几阶振型之外，无法区分振型是以水平或竖向振型为主，这样的特点就使得在应用振型分解反应谱法时需要组合的振型过多，计算量加大。自七十年代以来，随着计算机技术的应用和发展，计算数据量较大，耗时较多一些数值分析方法逐步应用到工程当中。时程分析法是通过输入地震波，直接计算结构的地震响应的分析方法。通过逐步积分得到结构的位移、加速度、速度等的时程。时程分析法的主要缺点就是计算量较大，耗时较长，其计算结果受地震波的影响较大。
网壳结构的动力分析研究近些年来发展迅速。很多学者经过数值分析和实验研究得出了很多极有意义的结论。曹资和张毅刚[5]在考虑了不同的失跨比、荷载、跨度等多种因素的影响后，通过大量的单层球面网壳的算例计算，分析了网壳结构的自振特性。并特别提出单层球面网壳抗震设计中起控制作用的是水平地震反应，其水平地震反应远大于竖向地震反应，完善了单程球面网壳结构的动力分析理论。
3 分析程序和软件
早期网壳结构有限元分析大多采用研究者自行编制的有限元程序，或者由已有的有限元程序进行修改后使用。后期，出现了一些较为成熟的大型的通用软件，应用方便，得到很多研究者的青睐。其中比较常用的有以下几种：
SAP®程序可以进行网壳结构的非线性动力全过程分析。程序在进行动力机算时，采用子空间迭代法来求解特征值及特征向量。在进行时程分析时，是采用逐步积分法求解其动力响应。
ANSYS®是现在比较通用的大型有限元分析软件，可以进行各种复杂结构的非线性有限元分析。该软件可以进行网壳结构的动力时程分析。可以同时考虑结构几何非线性、材料非线性和边界非线性，多点多向输入。
ABAQUS®也是较常用的一个功能强大的模拟工程的有限元软件，国外使用比较广泛，国内近些年开始有此研究工作者使用。该软件可以对网壳结构进行非线性动力时程分析，可以同时考虑结构几何非线性和构件材料非线性，具有比较强大的材料模型库。动力计算是采用振型叠加法。
参考文献
1. 董石麟，赵阳．论空间结构的形式和分类[J]．土木工程学报，2004，37(1)：7-12．
2. 沈世钊．大跨空间结构的发展-回顾与展望[J]．土木工程学报，1998，31(3)：5-14．
3. 穆哗．多维地震作用下单层球面网壳的动力性能研究[D]，北京工业大学，2001．
4. 李华．大跨度单层椭球面网壳结构、动力性能研究[D]，同济大学，2006，3．
5. Wang Ce，Shen Shizhao．Nonlinear Dynamic Response and collapse Analysis of Spatial Truss Structures．Symposium on Nonlinear Analysis and Design for Shell and Spatial Structures [C]．Tokyo．1993：114-121．
6. Nobuyuki Hagiwara，Hiroshi Ohmori and Tetsuya Matsui．Study on Nonlinear Vibration and Deformation of Simple Reticulated Done[C]．IASS Symposium 2001,，Nagoya．182-183．
地壳元素篇10
有创新思维、无思维定式，不墨守成规，能根据客观情况的变化，及时提出新目标、新方案，不断开拓新局面，创出新路子。可以说，不断创新是创业者不断前进的关键环节。
目前，市场上不是缺少普通的商品和一般的劳务，而是缺特殊的商品和特殊的服务。创业者只有加强市场调研，刺激和创造需求，抢占先机、出奇制胜，生产适合需求的新的具有特色的产品和服务，才能使创办的企业得以立足和持续发展。
【案例】
发展特色养殖带动群众致富
张凤江，江苏省泗洪县梅花镇人，宿迁地区青壳蛋鸡养殖创始人。张凤江认真地研究市场，他通过深入的市场分析认为：我国禽蛋市场将逐步进入供过于求的超饱和状态，蛋鸡业的发展前景不容乐观，要想在激烈的市场竞争中赢得主动，必须依靠特色取胜，必须依靠科技发展。但蛋鸡养殖的特色在哪里呢？他陷入了苦苦的思索。
2001年，张凤江抓住了一个难得的机遇：在县农林局兽医站的支持下，一次性从省家禽研究所引进父母代青壳鸡蛋种鸡1000套，开始了蛋鸡养殖的第一次转型。由于青壳蛋鸡体型较小，适应性强，耐粗饲，多种营养元素的转化率高，补充人体必需的而日常饮食所缺少的微量元素，其蛋壳的青色可成为其天然防伪标志，且鸡肉里的黑色素含量显著高于普通鸡种，有极高的药用价值，满足了人们讲究营养、追求保健的生活要求，所以青壳蛋一上市就供不应求，经济效益较之传统的蛋鸡养殖有了很大的提高，张凤江当年养殖收入一下子突破了3万元。
2002年5月，张凤江动员其他4户养殖户成立梅花镇青壳蛋鸡生产合作社，并向本地群众免费提供青壳蛋苗5万多羽。合作社成立后，成功注册了“梅花”牌青壳鸡蛋商标，并于2003年4月被国家认证为首批无公害农产品，2003年5月、2006年12月分别被评定为知名商标，2006年10月被评定为江苏省宿迁市“名牌产品”，有力地推动了青壳蛋鸡产业的快速发展。
点评：本案例中张凤江之所以能创业成功，主要原因是：
（1）他在创业过程中具有很强的创新意识，注重产品特色，积极引进青壳鸡蛋种鸡。
