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[转载]“奇石”，屹立悬崖千万年不倒

lulingkxw 2019-12-21 13:05

中国发现一“奇石”，屹立悬崖千万年不倒，走近才能看到其中秘密！ 7 随着当今社会的发展趋势越来越好，人们的生活水准也都得到了很大一步的提升。而在工作之余人们也会选择去旅游，在放松自己的心情之时同时也不忘游览这些风景秀丽的自然美景。在中国境内有许多风景秀丽、山清水秀、高耸入云等等纯天然景区。而在云南省区有个地方，有游客发现了一块石头它非常的神奇，至于它的神奇之处在哪里呢？我们接着往下看一下吧！ 该景观位于云南省富源县古干乡。我相信大家都熟悉云南。云南作为我国著名的旅游大省，拥有丰富的旅游资源。所以每年都吸引着无数的游客。这个景观位于云南省，从远处看很奇怪。 这块石头的侧面非常像一个人，上面宽大的部分，就像人的头；顶端的石头和植被，组成了毛发；侧面的凹凸不平，组成了人的五官；下面窄的部分，像人的脖子；周边的石壁，组成了人的胸膛和交握的手。看起来就像是一个人，在对着天空祈祷一样。真的是非常神奇。 不得不说，在云南却是有很多奇特的自然现象，更有很多弥足珍贵的玉石，可谓是大自然的一种馈赠。对于这个“怪石”你了解多少？吸引了大量的游客前来参观，来到这里的人都感叹、赞美。 若有想表达的意见，请留言、评论！ 转自快资讯网：https://www.360kuai.com/931e2d286e191e52b?refer_scene=0scene=2sign=360dhtj_url=92c354026547fcbc3uid=1576896485568438023

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一种新型硬岩盾构机的初步设想

热度 1 fanxiaoyingz 2019-8-9 22:49

一种新型硬岩盾构机的初步设想 盾构机是从人类开凿地下隧洞的需求中产生的，最初是英国的伦敦需要修建一条贯穿泰晤士河的需求，提出了这个隧洞设想以后在实施的过程中遇到了很大的困难，工程师 Brunel 提出的最初的盾构思想，根据他的这个思想英国在 1841 年成功地修建成功了穿河隧道。 1876 年英国人约翰·荻克英森·布伦敦和姬奥基·布伦敦申请了第一个机械化盾构的专利，其进步的标志是采用了压缩空气，用机械开挖代替了人工开挖，隧道掘进机从此迈入了机械时代。从此以后盾构法被世界各国仿效，而且盾构法走过了三个阶段，第一代盾构是人工盾构，第二代出现了机械盾构法，通常，我们把机械式和气压式盾构机称为第二代掘进机。布伦敦等人发明的盾构机有一个由几块板构成的旋转刀盘，开挖的渣土落入径向装在刀盘上的料斗中，料斗将渣土转运至轮带输送机上，再将它转运到盾构机后部送出。这是盾构史上的一个巨大进步。 1960 年英国伦敦开始使用滚筒式挖掘机；同年美国纽约最先使用油压千斤顶盾构； 1964 年日本埼玉隧道中最先使用泥水盾构。目前流行的是第三代盾构机，是机电一体化泥水平衡盾构机。第三代掘进机以闭胸式盾构机为代表，主要包括土压平衡式盾构机和泥水平衡式盾构机，以新型衬砌为主要技术特点。土压平衡式盾构机是通过调节出泥舱的土压力稳定开挖面，弃土可以从出泥舱排出的盾构机。泥水平衡式盾构机是通过调节出泥舱的泥水压力稳定开挖面，弃土以泥水方式排出的盾构机。 第三代盾构机引入我国二十多年，在我国取得了突飞猛进的发展， 2008 年，中铁工业旗下的中铁装备研制出我国首台第三代复合式土压平衡盾构机，并成功应用于天津地铁建设，从此拉开了中国盾构机产业化发展的序幕。从钢钎、大锤到风钻、炸药，长期以来，在我国隧道工程施工中，人力都没能得到真正意义上的解放。致力于隧道施工装备研发制造的中铁工业经过多年努力，实现了技术水平从跟跑到并跑，再到领跑的跨越，促成了我国隧道工程施工由工具到装备，从人力到机械化的演变。除地铁施工常用的土压平衡盾构机外，企业还研发出异形盾构机、超大直径泥水盾构机、小微盾构机、 TBM 等诸多创新产品，从世界最小直径 TBM 到全球首台马蹄形盾构机，再到国内自主研制的最大直径泥水平衡盾构机、“彩云号” TBM 。 今年又下线了龙岩号盾构机，标志着我国向着第四代盾构机前进了一大步。第四代掘进机以智能化、无人值守、网络信息处理为主要特色，中铁装备集团承担这这个研究领域的国家 973 项目，让掘进机具有深度岩 - 机互馈感知、智慧决策、自动执行功能，是未来掘进机发展方向。 现在我们来看盾构机的结构和优点：盾构机由刀盘、切口环（前体）、支承环（中体）、盾尾和盾尾密封、螺旋输送机、管片安装机构、皮带输送机、拖车、液压系统、注脂系统、渣土改良系统、泡沫系统、膨润土系统、注浆系统等十四个部分组成。其中主机的结构包括：刀盘、主轴承、切口环（前体）、支承环（中体）、推进油缸、铰接油缸、尾盾和管片安装机。其中刀盘是最为关键的部件，刀盘上的刀片种类较多，有单刃滚刀、双刃滚刀、中心滚刀、齿刀、切刀、刮刀、方形刀等。滚刀安装在滚刀座上，刮刀安装在刮刀座上，还有搅拌棒，刀盘和驱动之间用法兰连接，法兰和刀盘之间用巨大的辐条连接。刀盘的周边安装有耐磨条，面板上安装有耐磨材料，刀盘的转速一般在每分钟 6 圈以下，最大的扭矩一般超过 4500 千牛。滚刀用于破碎岩石，刮刀有利于渣土流动和出渣，齿刀和切刀用于软土掘进和导流。软岩的切削机理是刀具对土层的挤压产生的剪切力来破坏土层；硬岩的切削机理是利用岩石的容易碎裂特性，通过滚刀的滚动对岩体产生的剪切力和冲击力碾碎岩石，所以这种机理开凿的岩石比较细碎。滚刀破岩石要达到两个要求：滚刀的启动扭矩要小，岩石要硬，滚刀自身有足够硬度。滚刀刀间距一般都小于 100 毫米。主驱动装置一般由主轴承，好几个驱动马达，减速器和密封组成，是关键部件。支承环要承受盾构上的全部载荷，包括地层力，千斤顶的反作用力，阻力、拉力和载荷。它由人员舱、推进油缸、铰接油缸、操作控制台等组成。总体来说，盾构机由采掘系统（刀盘、切口环（前体）、支承环（中体）、盾尾和盾尾密封）、动力系统（马达、液压系统、推进油缸、铰接油缸）、控制系统（感应器，控制台）、出渣系统（螺旋输送机、皮带输送机、拖车），防护系统（洞壁护体、管片安装机构、膨润土系统、注浆系统）和辅助系统组成。 但是总体来说，盾构机依然具有以下缺点：第一， 都是慢旋转切屑式，把岩石彻底粉碎以后从排渣孔排出渣土，严重影响了开凿速度，大量功率用来粉碎和研磨岩石，浪费了巨大的电力。用了大量时间研磨岩石严重影响了开凿速度。第二，这种压力平衡式盾构方式不符合岩石的特点。岩石的特点是硬度大，但是脆性也很大，一般传统的方法只要攻破岩石一点，整个岩石就会开裂，而盾构机没有利用岩石的脆性特点。第三，压力平衡式盾构机的排渣很困难，大量泥沙和碎石在盾构机的刀盘上要旋转很长时间才能够排出，而这种研磨是没有任何必要的，排渣不及时严重地推迟了盾构机的掘进速度，所以第三代盾构机从基本原理上需要改进。第四，压力平衡式盾构机的刀具磨损非常严重，而且更换刀具非常困难，不便于人员操作。第五，压力平衡式盾构机很难制造直径超过 15 米的大口径隧洞，所以很难应用于水工隧洞的建设。 目前，我国民间流行一种岩石劈裂技术，是从中国古老的劈裂岩石技术演化而来。这种古代技术的要领是这样：在一个巨大的整体岩石上面画一条直线，在直线上分别打孔，每间隔十厘米左右打一个孔，每一个孔都插入一个钢钎，然后人工在每一个钢钎上打砸一锤，顺序地打下去，一个序列完成再次按顺序打钢钎，每次也只打一锤，直到有一次打下去之后岩石开裂，整齐地沿着钢钎确定的直线开裂。这种开凿岩石的方法可以开凿出完整的规格形状的岩石。而目前我国的民间高手使用了液压技术，发明了一种分裂棒和劈裂器，开凿岩石的效率非常高。这种技术充分地利用了岩石的脆性，可以利用 60 兆帕的压力劈裂硬度在 300 兆帕以上的岩石。而这种技术和盾构机的原理截然不同。能不能把这种原理应用于盾构机呢？完全可以。 对于盾构机的改进，主要是针对硬岩进行，主要的目的是提高凿岩速度，增加一次开凿的方量。为此需要充分利用岩石的脆性特点，攻击岩石多个点就可以破裂岩石，可以劈裂出较大块的岩石，然后把这些岩石不需要经过研磨粉碎，直接排出隧洞。为了达到这个目的，主要的要在盾构机的机头上加进分裂棒和劈裂器，减少刮刀和滚刀。而要使用分裂棒和劈裂器，必须首先制造一个临空面，让侧向压力不平衡，为此需要钻出许多小孔洞，直径在十厘米以内，深入长度在 2 米以上，当这些钻孔排成一个阵列的时候，同时加进分裂棒进行劈裂，就可以对整块岩石粉碎。所以就需要在盾构机的大刀盘上安装若干分裂棒和液压钻。为了把孔洞排成一个阵列，需要安排液压钻头和分裂棒在盾构机在刀盘上的位置。也就是需要重新设计盾构机的刀盘。由于这个不是压力平衡式盾构机，而且开凿的目标是硬岩，所以刀盘不需要是整片，而应该是框架结构。以直径 15 米的硬岩盾构机为例，其周长为 47 米，在盾构机的外围安装 20 个滚刀， 10 个刮刀。然后在半径为 7 米的外围安装 20 个钻头，间隔 1.5 米安装 29 个液压钻头，在液压钻头的圆周弧线上均匀地安装 29 个分裂棒，钻孔直径大约 6 —— 8 厘米；然后在距离圆心 3 米的同心圆上间隔 1.2 米安装 24 个液压钻头，在液压钻头的圆周弧线上均匀地安装 24 个分裂棒。在盾构机刀盘最中心以三角形再 3 个液压钻头，在液压钻头的圆周弧线上均匀地安装 3 个分裂棒。这样分裂棒就分别安装在三个同心圆上，同心圆之间流出足够的出渣空隙。这样在一个直径为 15 米的开凿面上可以同时钻出 56 个孔洞，这 56 个孔洞完成后，钻机退出孔洞，盾构机刀盘适当旋转，和分裂棒对齐，然后插入分裂棒让岩石产生侧向的巨大压力，从而实现整块岩石的裂解。在这种分裂棒上同时携带震动，冲击，胀裂设施，让岩石变成较小的岩块。然后取出分裂棒，让盾构机刀盘旋转，安装在盾构机上的滚刀和刮刀把石块进一步粉碎，主要是带动碎石从刀盘间隙流出，输送到螺旋输送机和皮带输送机上运出隧洞。 总体来说，盾构机的机头刀盘作出如下改进：法兰和刀盘之间用巨大的辐条连接，刀盘的辐条从八个减少到 6 个，宽度适当加宽，每一个辐条上安装 4 个搅拌器和 4 个刮刀；分裂棒和钻机安装在宽度为 1 米的环形盘片上，最大盘片上再安装 15 个搅拌器和 15 个刮刀和 15 个滚刀，中间的盘片上再安装 10 个搅拌器和 10 个刮刀和 10 个滚刀。圆心盘片部分不再安装滚刀和刮刀。刀盘上的出渣间隙的尺寸为 2 米 *5 米，可以保证 1 米直径的岩石块被搬运出去。 这样一个加进了分裂棒和钻机的盾构机主要是机头部分做出了较大的变动。而盾构机的支承系统、动力系统、控制系统、出渣系统，防护系统和辅助系统基本保留原来的结构。这种改进的目的是充分利用岩石的脆性，充分利用已经成熟的岩石劈裂技术。 当然，还有人提出了另外一种盾构机改进方案，当然也是利用岩石的脆性。不过其中加进了水刀。目前使用水枪产生的高压，人们也生产出了一种 “水刀”，水刀可以喷出压力高达 280 兆帕的水压，这种水刀可以切割岩石。这种方案的初步设想是这样，盾构机的刀盘往后缩 2 —— 3 米，而在前端做一个桶状的、紧贴着外围最大尺寸的刀盘，中间完全空心。在刀盘上安装一圈水刀，例如 15 米直径可以安装 25 个水刀，水刀可以向前切割，也可以斜向切割，在盾构机旋转的时候可以切割出一个宽度小于 1 厘米的直径为 15 米的环形圈，在筒状刀盘的内测安装若干滚刀，滚刀的作用是扩大水刀切割的缝隙，滚刀的直径分别是 1 厘米， 2 厘米， 3 厘米， 4 厘米和 6 厘米，共六圈。经过不同直径的滚刀切割把 15 米的环形圈的空隙扩大到 6 —— 8 厘米，深度超过 3 米。然后在岩石上用液压钻机开凿若干同心圆的圆孔，最后用分裂棒劈开岩石。然后旋转盾构机，让盾构机的刮刀和搅拌棒搅拌岩石，取出渣土碎石。这个设想还需要完善。 总之，把分裂棒、劈裂器和水刀应用在盾构机上，让盾构机的开凿速度更快，效率更高，可以开凿大尺度的隧洞，同时克服盾构机的缺点是设想的总目标。

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炮弹炸出来的沙滩

pony1984621 2019-4-7 00:43

炮弹炸出来的沙滩 文/马志飞 烈日炎炎的夏日，凉风习习的海滩一定是你最想去的地方。阳光、海浪、沙粒、贝壳……这一切都会让你感到无比的惬意。然而，世界之大无奇不有，地球上有一片美丽的沙滩竟然隐藏在洞中，完全颠覆你对沙滩的印象，它的背后有着怎样的故事呢？ 今生：洞中的海滩 在墨西哥班德拉斯海湾的辽阔海域，散布着几个小岛，合称为马里塔群岛，其中一个小岛南北长约800米、东西宽约600米，从上空俯视，会发现这里存在一个直径约30米、近乎于圆形的大坑，坑里的水面波光粼粼，仿佛一座火山口湖。可是当你走进里面时就会惊奇地发现，这个大坑如同一只口小肚大的瓮，上面有坚硬的岩石、绿色的植被，里面则是碧绿的海水，还有一片洁白的沙滩，正所谓：海中有岛、岛中有洞，洞中还有海。 远道而来的游客在沙滩上奔跑嬉戏，如同来到与世隔绝的世外桃源，所以称呼这里为“秘密海滩”，来此度蜜月的年轻人像是走进了远离尘嚣的海上伊甸园，亲切的称之为“爱情海滩”，美国职业篮球队火箭队前锋莱恩·安德森为了向女友求婚就曾专门选择了这里，完成了浪漫的求婚仪式，留下了一段佳话。 然而，要想走进“秘密海滩”并非易事。通常只有两种途径：一种是乘坐直升机在岛上降落，然后从顶部爬下来，但这种方式被当地明令禁止；另一种是乘坐游船达到小岛附近，然后游泳或者潜水穿越一道24米长的狭窄通道才能登上海滩，当然，这可不是一般人能够办得到的，非专业游泳和潜水运动员恐怕没那么大胆量。后来当地的旅游公司使用皮划艇运送游客，由于受到潮涨潮落的影响，这种方式仍然具有一定的危险性，只有在潮水比较低的情况下才能安全通过。 前世：火山岛和海蚀隧道 “秘密海滩”与众不同，可谓是绝无仅有，关于它背后的成因曾有过激烈争论。有人认为这里是火山口，有人认为这里是海蚀洞，甚至还有人认为这里是外星人的秘密基地，真相究竟是什么呢？ 为了解开“秘密海滩”的成因之谜，我打开Google earth卫星地图仔细查看，竟然发现在它的西侧170米的地方还有另一个大坑，只不过这里没有海滩，坑内全部是波涛汹涌的海水。很显然，这两个圆坑位置相邻，大小和形状都十分相似，内部都与大海相连，它们的成因也必然有相似之处。 有资料表明，在20世纪之初，第一次世界大战期间，无人居住的马里塔群岛成为军事实验区，墨西哥政府将其作为火炮试射的靶子，无数呼啸而来的炮弹将这里炸得千疮百孔，岛上大大小小的洞穴就是炸弹的遗迹，“秘密海滩”所在的圆坑只不过是其中最典型的代表。 火炮轰炸只是外部因素，更重要的原因在于：这些小岛内部早有空洞。传说很早以前的海盗就已经发现了这些小岛的秘密，并把这里作为藏宝之地。其实，马里塔群岛是火山作用形成的，距今有6万年的历史。通常情况下，火山熔岩的温度高达700至1200℃，已经呈现出液体状态，在它喷发时遇到海水会一边流淌一边冷凝，熔岩的外层首先冷却凝固成为硬壳，然后阻止内部热量散发，使内部炙热的岩浆继续顺沟谷流动，一旦流尽，就会形成一条奇怪的通道，仿佛人工掏空的一样，即熔岩隧道。火山与海水的较量此消彼长，火山喷发使得小岛越变越大，而海水的侵蚀则使其越来越小，无论是海浪的怕打还是海水的化学侵蚀，都在日积月累地破坏着岛上的岩石，一旦海水侵蚀打通了原本就存在的熔岩隧道，就会注入海水，变得更加神秘。 所以，正是人与自然的相互作用共同塑造了美丽而独特的“秘密海滩”。小岛上原本已经存在熔岩隧道和海水侵蚀而成的空洞，人类的火炮只不过是将其炸开从而暴露出来，揭开了它神秘的面纱而已。 未来：或将消失不见 长期以来，马里塔群岛始终充当着炮弹靶子的角色。20世纪60年代，法国著名的海洋学家雅克•库斯托（Jacques Cousteau）来此考察发现了这里的独特魅力。据统计这里生活着多达44种野生动植物，周边的海水中还时常出没鲸鱼、海龟、鳐鱼、章鱼等，在库斯托的号召下，很多人对军事轰炸演习破坏海洋生态环境的行为表示强烈抗议，墨西哥政府最终将这些岛屿设为国家公园进行保护，联合国教科文组织也将这里划为生物圈保护区，禁止海洋捕捞、岛上捕猎以及其它破坏生态环境的行为。 海洋侵蚀作用一刻也不停息。这就意味着，“秘密海滩”时刻在发生着变化。墨西哥的学者经过分析后认为，在自然侵蚀条件下只需几千年的时间这些小岛就会消失，“秘密海滩”也将随之覆没。但是由于人类的影响，侵蚀速率正在加速。这个脆弱的海滩每天最多只能容纳116名游客，而游客的实际人数远多于此，而且随着它的知名度不断提升，游客也逐年越多，从2012年至2015年，这里全年游客总数增长了近四倍。结果，墨西哥政府不得不宣布：从2016年5月9日起，马里塔群岛及岛上的“秘密海滩”对公众关闭，至于何时再次开放尚不可知。 如果能在有生之年去一次“秘密海滩”，就足够让人怀念一辈子了。但是在目前看来，这只能成为大家的梦想。随着墨西哥采取各种措施对马里塔群岛生态环境的逐渐恢复，但愿“秘密海滩”有朝一日能以更美、更神秘的姿态向公众再次开放。（文/马志飞，图片/Wikipedia、Google earth) 知识链接： 海岸侵蚀 ，指的是在各种动力作用下，海岸遭受侵蚀破坏，不断后退的现象。简单地说，就是在海陆交接地带，海水持续地拍打、冲击和淘蚀陆地，使陆地不断后退，海洋不断前进。通常情况下，海岸侵蚀能够形成许多特殊的景观，比如陡峭的悬崖，名为海蚀崖；崩塌形成的岩柱，名为海蚀柱；掏空坚硬的崖壁形成的海蚀洞穴；以及大量的岸礁、岛礁等，统称为海蚀地貌景观。但是对于沿海的土地和房屋、道路等工程设施而言，海岸侵蚀算得上是一种地质灾害。一方面，它会损失一定的滨海土地面积；另一方面，它还可能危及港口、建筑的安全。 马里塔群岛上的“秘密海滩”（图片来源：google earth） 马里塔群岛上的“秘密海滩”（图片来源：google earth） 打开Google earth卫星地图查看，我们会发现在“秘密海滩”的西侧170米的地方还有另一个大坑，只不过这里没有海滩，坑内全部是波涛汹涌的海水。很显然，这两个圆坑位置相邻，大小和形状都十分相似，内部都与大海相连，它们的成因也必然有相似之处。 （ 图片来源：google earth） 马里塔群岛上的“秘密海滩”（图片来源：google earth） “秘密海滩”（图片来源：维基百科） “秘密海滩”（图片来源：维基百科） “秘密海滩”（图片来源：维基百科） “秘密海滩”（图片来源：维基百科）

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以理性力学材料模型推动岩体工程精细化数值分析

sciencepress 2019-4-4 15:17

图片来源丨Pexels 以重大岩体工程为背景和依托，我国岩石力学与岩石工程研究已从大国走向强国，逐渐走进“舞台的中央”。作为天然非均质材料，岩石有其细观结构特征和局部力学特性，而赋存地质环境必然赋予岩体复杂多场耦合行为。在构建岩石本构关系时，我们总是希望能够更多地考虑岩石作为固体材料的本质特性，用最少的方程体现尽可能多的材料损伤和变形机理、破坏机制和耦合过程，总是希望本构方程包含尽可能少的模型参数，数值程序研制简单、收敛性好。多尺度岩石损伤力学研究力求回应上述期待，已有成果令人鼓舞，前景可期。 《多尺度岩石损伤力学》 是“岩土多场多尺度力学丛书”的第一部，致力于从复合材料力学的视角研究重大岩体中的基础力学问题。该书通过基础理论、裂隙岩石细观损伤力学和各向同性塑性损伤耦合分析等3篇16章内容，较为全面地介绍了岩石多尺度损伤本构关系研究的最新成果，包括岩石非线性力学响应、与裂隙张开/闭合相关的单边接触效应、空间裂隙不均匀发展引起的衍生各向异性、闭合裂隙摩擦滑移与损伤演化的强耦合过程、基于强度-变形耦合分析的岩石破坏准则和参数跨尺度关联、塑性损伤强耦合本构方程的解析解及数值算法、II型应力应变曲线的产生条件、水力耦合效应、时效损伤与变形，等等。 图片来源丨Unsplash 全书内容分为三篇，分别介绍多尺度本构理论推导必需的预备知识、裂隙岩石细观损伤力学以及各向同性简化下的多尺度塑性损伤耦合本构关系及应用。各部分主要内容如下。 (1) 本书主要以张量为基本工具进行理论推导， 第 2 章首先介绍张量运算方面的基础知识。由于裂隙的方向特征，将重点介绍方向张量和 Walpole 四阶方向张量基及其运算规则。裂隙扩展和闭合裂隙滑动摩擦均是不可逆能量耗散过程，可以把岩石基质–裂隙当作一个能量系统，其中的内变量的演化过程受热力学条件的约束，为此第 3 章介绍基于内变量的不可逆热力学原理；Eshelby 夹杂问题解是非均质固体材料均匀化方法的基石，第 4 章介绍相关知识背景和基本问题解。作为细观损伤力学分析的引子，第 5 章介绍一维弹簧元件模型的构建过程，其中考虑并联弹簧渐进断裂相关的宏观行为。作为三维拓展，最后介绍经典的 LemaitreChaboche-Marigo 各向同性损伤力学模型，并引入有效应力概念和应变等价原理。 (2) 第二篇首先给出岩石基质–张开币形微裂隙特征单元体问题的均匀化路径，介绍稀疏法、Mori-Tanaka 方法以及 Ponte-Castaneda-Willis 方法，针对裂隙问题推导系统的有效弹性张量和有效柔度张量。在单族裂隙和任意分布裂隙情况下研究弹性常数随裂隙密度参数 (损伤变量) 的演化规律。根据有效弹性张量或有效柔度张量建立系统自由能表达式。 在热力学框架下，第 7 章将推导出与损伤变量相关联的热力学力，建立考虑单边效应的损伤本构方程和率形式应力应变关系，给出简单加载路径下本构方程解的显示表达式。 岩体工程一般处于压应力地质条件，研究压应力主导下的闭合裂隙摩擦滑移和裂隙扩展耦合行为尤为重要。第 8 章详细推导含单族多族闭合裂隙的特征单元体的自由能、状态方程、内变量演化方程以及损伤摩擦强耦合力学行为。通过强度变形耦合分析，第 9 章介绍基于细观力学机理的岩石破坏准则，分别建立莫尔平面和主应力平面上的破坏准则的解析表达式，证明分段破坏函数的连续性和光滑性，讨论受压和受拉强度的不对称性，并讨论拉剪破坏的过渡性特征；作为进一步拓展，第 10 章利用均匀化方法和连续条件建立裂隙岩石各向异性水力耦合本构方程，讨论孔隙水压力对岩石宏、细观力学行为的影响规律。第 11 章介绍了方向函数球面积分的数值求解以及基于离散损伤值的连续方向函数构造方法。 (3) 各向同性塑性损伤本构模型在岩体工程结构分析中仍是主流的材料模型。 第三篇对第二篇建立的各向异性裂隙损伤模型进行简化，认为材料损伤和塑性应变均是各向同性的，第 12 章建立各向同性弹塑性损伤耦合本构模型，推导出系统自由能、状态变量、基于局部应力的塑性屈服准则、基于应变能释放率的损伤演化准则、基于背应力的统一强化/软化函数、第 13 章基于强度和变形耦合分析的破坏准则，给出四种常规三轴加载条件下的应力应变方程的解析表达式。第 14、15章建立考虑孔隙水压力作用的水力耦合模型以及基于亚临界裂隙扩展的时效损伤模型。第 16 章介绍与程序研制相关的数值问题以及基于 Abaqus 软件用户子程序UMAT 的二次开发。 通过结合非均质材料均匀化方法和基于内变量的不可逆热力学原理，《多尺度岩石损伤力学》有效平衡了理论推导的数学严谨性和研究成果的工程实用性，将推动裂隙岩石本构关系的理性力学研究和岩体工程数值分析的精细化水平。 作者简介 朱其志，1979年出生，教授、博士生导师。2000年本科毕业于河海大学，2006年获法国里尔大学博士学位， 国家海外高层次人才引进计划入选者 和江苏省“双创计划”入选者。曾任法国国家科研中心(CNRS) 里尔力学研究所和多尺度模拟与仿真研究所博士后，2010年获聘巴黎东部大学副教授，2012年10月入职河海大学，现为河海大学科技处副处长、岩土工程科学研究所副所长、河海大学侨联副主席。 朱其志教授长期致力于多场多尺度岩石本构关系、细观损伤力学、工程计算方法、大型岩体结构长期稳定性分析等领域的学术研究，主持国家自然科学基金3项，人才项目2项，获省部级科技奖励4项。已发表SCI检索论文46篇，其中中科院分区一区论文10篇，Web of Science总引用700余次。研究成果主要发表在岩石力学与工程、固体力学、计算方法等领域的著名期刊上，包括《固体力学与物理杂志》(JMPS，固体力学类排名第1), 《国际塑性力学杂志》(IJP)、《应用力学与工程中的计算机方法》(CMAME，工程计算方法类排名第1)和《国际工程科学杂志》(IJES，影响因子7.023，工程综合类排名第1)。出版外文专著1部并在4部外文著作中有章节贡献。目前担任中国岩石力学与工程学会青年工作委员会副主任委员，《岩石力学与工程学报》和《Water Science and Engineering》编委，《J Rock Mech Geotech Eng》科学编辑。作特邀学术报告和邀请报告10余次，China Rock 2018期间就“裂隙岩石细观损伤力学”作2小时理论培训。 本文内容来源于朱其志著《 多尺度岩石损伤力学 》 第一章部分内容，略有删减改动。 《 多尺度岩石损伤力学 》 朱其志 　著 责任编辑：惠雪，高慧元 北京：科学出版社，2019.3 ISBN：978-7-03-060689-1 多尺度本构建模基于材料微细观尺度的结构特征和力学特性，旨在建立能够反映细观力学损伤和破坏机制的本构关系，多尺度岩石损伤力学研究相较于传统的宏观唯象模型具有明显的优势，本构理论和工程应用方面的研究成果引起了国内外学者的广泛关注。 《多尺度岩石损伤力学》 将复合材料细观力学的研究成果用于裂隙岩石非线性本构关系研究，围绕裂隙发展引起的材料力学性能劣化和裂隙摩擦滑移引起的非线性变形两种能量耗散机制，进行了深入系统的理论分析内容涉及裂隙岩石有效弹性特性、裂隙单边接触效应、岩石衍生型各向异性、损伤摩擦藕合行为、细观力学强度准则、应力应变方程解析解、水力藕合本构关系、时效损伤与变形、强 耦合 问题数值算法和程序研制等。 本期编辑丨小文 一起阅读科学! 科学出版社│微信ID：sciencepress-cspm 专业品质 学术价值 原创好读 科学品味 更多好素材，期待您的来稿 与科学相约 | 科学出版社征稿启事

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需要重新审视岩石的足迹形态痕迹

lulingkxw 2018-6-29 15:01

在《足迹里的远古世界》附图中的这些“印痕”未必是动物足迹。。。根据陨击成岩理论、以及生命原始胚种与陨击能量模型关系的理论，结合多地的调查，认为附文的足迹很有可能是：1、在岩石高温凝固以前被其他岩石陨落（此处的“岩石陨落”指的的蘑菇云凋落物凝结成岩过程中，并掉落地表）导致的痕迹（图1图2）。2、岩石处于高温状态下的气泡破裂的痕迹（图3）。3、有类似脚掌形态的岩石，落地时候导致尚未凝结的岩石形成的“足迹”（图1疑似，还有广州的五仙观里面的“足迹”）。（陆玲） 转帖： http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/6/414960.shtm 足迹里的远古世界 ▲三峡地区的埃迪卡拉纪足迹化石 ▲恐龙足迹 ▲山东郯城恐龙足迹点 ■本报记者 张文静 根据地上存留的脚印就可以判断出脚印主人的体态特征、行走习惯……这看起来像是现代刑侦专家的工作。但在古生物学领域，也有一群人做着类似的工作，他们通过足迹来追寻亿万年前生物的身体密码。 这些古生物学家寻找和研究的宝贝，就是足迹化石。根据留在这些足迹化石上的蛛丝马迹，他们不但可以推断出足迹主人的种类、身份，还能再现出它们当时的生活场景。 劈开石头寻痕迹 四五年前，中科院南京地质古生物研究所研究员陈哲带着团队来到了湖北宜昌三峡地区，他们此行的目的是寻找化石。 位于此地的埃迪卡拉纪生物群是陈哲等人在2011年夏天发现的。这里的山间有很多石灰岩，研究人员将这些大石头劈成小石头，再把小石头劈开，观察里面有没有化石的痕迹。寻找化石是个枯燥的力气活，20多人劈上一天，也未必能发现一块化石。好在功夫不负有心人，一天，陈哲劈开一块石头，发现里面有一些特别的痕迹。“这会不会是某种古生物留下的足迹呢？”带着这样的怀疑，陈哲把它放在包里，背回了南京的办公室。 回到南京后，陈哲仔仔细细地对这件化石进行了研究。观察之后，他发现，这件化石上有两列由动物行走过程中附肢在沉积物表面形成的凹坑，这两列足迹之间相距1~2厘米，明显是由两侧对称的动物爬行留下的。此外，这样的足迹还说明这个动物爬行时肚子是离地的，化石上还有这个动物钻进沉积物中打洞的痕迹。 此后经过一系列分析，陈哲认为，这个足印的主人应该是身长约2厘米、宽1厘米、两侧对称且有附肢的节肢动物、环节动物或者它们的祖先。这块化石也成为了目前已知最古老的动物足迹化石。“这一发现说明在寒武纪之前，具有附肢且两侧对称的复杂动物已经出现。”陈哲告诉《中国科学报》记者。 6月6日，美国《科学》杂志子刊《科学进展》发表了这项研究成果。 对足迹化石，包括陈哲在内的古生物学家们早已不陌生。足迹化石，是遗迹化石的一种，指的是保留于沉积岩层面上的动物足印化石。除了足迹化石外，遗迹化石还包括潜穴、粪化石、钻孔等。 为何足迹化石能够吸引古生物学家的关注？“这是因为，足迹化石虽然不能像实体化石那样保存生物完整的形态，但从足迹化石中，我们可以分析出生物大概的形态特征和行为学特征，比如它如何走路。”陈哲解释说，而在前寒武纪到寒武纪的转折时期，足迹化石显得尤为重要。“因为那时候保留下来的动物实体化石太稀少了。前寒武纪的生物是没有骨骼的，只有在非常特殊的条件下才能保存下来。” “当直接证据缺失的时候，我们只能通过间接证据——遗迹化石来推测当时的环境，反推是哪些生物留下的足迹、它们有没有复杂的动物行为等。那些比较可靠的遗迹化石，能给我们提供前所未有的信息。”中科院南京地质古生物研究所副研究员殷宗军介绍说。 足迹透露恐龙日常生活 如果说在前寒武纪的足迹化石，是因为实体化石稀少而尤显珍贵的话，那么最近另一项针对恐龙足迹化石的研究，则体现出足迹化石其他丰富的研究价值。 6月18日，《白垩纪研究》发表了一项关于恐龙足迹的研究成果，由中国地质大学（北京）副教授邢立达带领的团队，在中国山东郯城对一大批恐龙足迹进行了研究和鉴定。 邢立达团队此次发现的恐龙足迹点，包括了肉食性恐龙、植食性恐龙以及鸟类在内的七种类型，共300多个脚印。在这些恐龙足迹中，最具研究意义的是四道并列的两趾型足迹，它们的主人是恐爪龙。“它们每个足迹只有7~8厘米长，组成了四道行迹却始终保持平行状态，这是典型的群居性的体现。”邢立达说，“此前足迹学家发现的恐爪龙类恐龙足迹大多数是‘独行侠’，只有一例是平行的行迹暗示着群居，这让古生物学者对科普读物与影视中群居生活的伶盗龙的生活方式（又译迅猛龙）打上了大大的问号。此次我们发现首例小型驰龙类确凿的群居性的证据，可以说为这个争议画上了句号。” 古生物学家对恐龙足迹的研究也是由来已久。在中国，恐龙足迹研究开始于1929年，那一年古生物学家在陕北神木侏罗纪地层中发现了禽龙类的足迹。此后，1940年在辽宁朝阳发现了多达400余个恐龙足迹。1949年以后，多个地方的恐龙足迹被陆续发现。2001年，在甘肃永靖盐锅峡两平方千米范围内，古生物学家共发现了10个恐龙足迹化石点、数千个足迹，其规模之大、数量之多、多样化程度之高、保存之好，均为亚洲前所未见。2010年在山东诸城，人们又发现了包含3000多个恐龙足迹的大型化石点，这些足迹显示一群大型蜥脚类恐龙在进行集群迁徙，而另一群大型兽脚类恐龙在追捕一大群小型鸟脚类恐龙。这可能是世界上最大规模的恐龙追捕现场了。 相比于前寒武纪生物来说，恐龙骨骼化石留存下来的较多，但为何恐龙足迹还会如此吸引人呢？ 邢立达在其所著的《恐龙足迹》一书中解释道：“因为恐龙足迹具有骨骼化石无法替代的作用，骨骼化石保存的仅是恐龙死后那些支离破碎的信息，但足迹化石保存的却是恐龙在日常生活中的精彩瞬间。恐龙足迹不仅能反映恐龙的生活习性、行为方式，还能解释恐龙与周围环境的关系，这些都是古生物学家梦寐以求的宝贵信息。” 比如，很早以前，古生物学家认为那些巨大的远古蜥脚类生活在水中，只有依靠水的浮力才能托起它们庞大的躯体。1938年，美国得克萨斯州发现了大批的巨龙类足迹，从而否定了学者们先前的推测。足迹清楚地告诉人们，即使是巨大的蜥脚类，也完全可以利用四肢来支撑身体，在陆地上行走。 很早以前，古生物学家也不能确定恐龙是否群居。同一种类的骨骼化石聚集在一起，大多数是因洪水冲积。美国生物学家奥斯特罗姆通过观察鸭嘴龙的足迹，发现这些鸭嘴龙是群居的，且具有一定的社会性。此后陆续发现的大量恐龙足迹群也证实了这一点。 足迹化石的价值争议 虽然长期以来古生物学家已经对足迹化石发表了大量研究，但对这些远古动物留下的脚印，学界仍有一些争议。 有人认为，足迹化石并不是动物主体，而只是留在沉积物上的痕迹，它们只有地质学上的意义，如鉴定地层是否逆转和足迹形成时的地质时代，提供古地理学、古生态学方面的信息；另一派观点则认为，足迹化石在生物学上具有重要的意义。 “我觉得这两方面观点都有道理。足迹化石确实可以反映地层条件，这在前寒武纪非常重要。事实上，前寒武纪和寒武纪的界限就是用一种遗迹化石作为标准的。所以说，遗迹化石具有地层学意义是肯定没有问题的。”陈哲说道，“同时，足迹化石也具有重要的生物学意义。比如我们此次在三峡地区发现的埃迪卡拉纪足迹化石，是断断续续的两排足印，而不是两条拖痕。我们就可以依此确定它是有足的动物。而此前报道的绝大多数埃迪卡拉纪动物都是固着的、不会动的，或者一些能留下拖痕的蠕虫类。这就是足迹化石的生物学意义。” 之所以会存在这种争论，陈哲认为，关键在于足迹化石往往不能确定是具体哪一种生物留下的。“恐龙还好一些，当我们对某一种动物的特征了解得非常透彻时，我们也许可以把一块足迹化石和某一种动物对应起来。但对于一些动物，比如各种各样的虾、蟹来说，它们的足迹都差不多。所以我们只能判断出一大类动物，但很难具体到某一种生物。” “此外，同一种生物在不同时期或者不同环境中，也可以造出不一样的足迹。这就给足迹化石和造迹生物的一一对应造成了困难。不像我们看到一个实体化石，就立刻能很清楚地看到这种生物长什么样。”殷宗军补充说，“但在前寒武纪和寒武纪底部，化石记录非常稀少，我们并不清楚早期动物长什么样，所以对那个时候的足迹化石，我们只能通过类似的现生动物足迹来推测。” 如果足迹化石和足迹主人的化石能够同时出现在一个地方，这个问题或许就能迎刃而解了。但遗憾的是，造迹生物和足迹化石往往很难保存在同一个地方。 “两者的埋藏环境有着显著不同。比如，页岩里能够保存很多软躯体动物的化石，但这种软泥对足迹化石的保存就不太友好了。足迹化石的保存需要稍硬一点的环境，比如砂岩，但如果动物死在孔隙率较高、含水较多的砂岩中，就比较容易腐烂。” 研究越来越热 虽然伴随着争议，但史前足迹仍成为了近年来古生物学家热衷研究的对象，发表的研究结果越来越多，也越来越引起人们的关注。 “至少在前寒武纪时期的遗迹化石领域，研究是越来越热了。”陈哲介绍说，“因为前寒武纪已经发现有埃迪卡拉纪生物群的化石，古生物学家认为这些动物长得像有足动物，而且是两侧对称的，但怎么能证明它会动呢？如果它们会动，就会留下足迹。所以现在足迹化石在前寒武纪化石研究中越来越受到重视，研究也越来越多。” 以前，古生物学家们也在世界范围内发现了一些前寒武纪的足迹化石，但大部分都比较简单，个头也很小，大概都在一厘米以下，比如蠕虫类的爬痕。“发现了之后，大家也具体说不上来它是哪一种生物，只能说是一种会动的生物。所以原来的报道少，引起的关注也少。”陈哲说。 随着足迹化石的发现，其保存与保护也成为人们关心的问题。对此，陈哲更倾向于原地保存。“在三峡地区发现的足迹化石，我们就力争原地保存。如果某一个化石面上的化石比较多，我们会将原始层面的一半揭掉，带回来作研究，另外一半留在原地，如有研究需要，我们可以再去当地看，或者做成模型带回来。” 对于未来足迹化石的研究，陈哲期待古生物学家能与现生生物行为学的研究专家的跨领域结合能够更加深入。“足迹化石本身就是动物行为学和古生物学交叉的领域。现在，大家也开始慢慢意识到这个问题了。如今，一些现生生物行为研究专家，会在实验室中进行大量的实验，比如让不同的虫子在各种泥、沙介质上爬，从而研究它的足迹形态特征，或者到海边沙滩去拍摄生物足迹，然后与一些足迹化石进行对比，推测这种足迹可能是由什么动物形成的。在这方面如果我们能有更多的合作交流，足迹化石的研究会更深入。”陈哲说。 《中国科学报》 (2018-06-29 第1版 要闻)

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悬赏50万元，无人能解这颗“蛋”的来源，30年产一枚?

lulingkxw 2018-6-23 10:44

这个现象可以解释： 1、有关报道资料显示，这些石蛋是寒武纪生成的，根据地壳陨击成因理论，石蛋是陨击旋转风磨蚀在空中翻飞的岩土时形型的，这些原料可能来自本次陨击过程形成的新岩或旋转风对沿途岩石切割破碎作用，有关碎石和尘土也是同期生成，其地质年代或与这些石蛋一样的，如果石蛋原料是地球本身具有的，这些碎石形成时间或比石蛋形成的时间更迟，但与石蛋被磨蚀的时间同期。 2、这些石蛋不可能刚好每30年掉落1块；而很可能是随机掉落，因在异常外营力影响下，岩土的震动和崩塌而掉落下来。当然，也不排除气象学的周期性地质活动，使得气候变化的周期与石蛋掉落下来的周期呈现某种一致性。 好的，这个问题解决了！这50万元就可节省了，最好提供给贵州山区扶贫吧！（陆玲） 转帖： 悬赏50万元，无人能解这颗“蛋”的来源，30年产一枚！ 这片山崖不算大，大概有20多米长、高6米，现在人们也可以见到有许多大小不等的“石蛋”被镶嵌在崖上，有的似乎刚露出头，有的眼看就要成熟脱落了，石蛋直径在30-60厘米之间，最神奇的是，产蛋周期三十年一次从未有过例外。当地老人说，隔30年，这些蛋就长成了，就会被“产下”，而“产蛋”的时候，往往是在雷雨交加的夜晚。因此对这种神奇的蛋，人们赋予了它更加神奇的色彩。 来源凤凰/网房产/http://www.ifeng.com/

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玄妙无穷的芬格尔山洞

热度 3 pony1984621 2018-2-13 14:54

玄妙无穷的芬格尔山洞 植物学家的地质发现 18 世纪英国著名的植物学家约瑟夫·班克斯爵士为了科学研究，曾进行环球考察旅行，踏上过很多前人从未到过的土地，发现了许多植物新品种，也在无意之中发现了一些特殊的地质现象。1772年8月，他乘船前往冰岛，路过英国苏格兰西海岸的赫布里底群岛，在名为“斯塔法”的无人荒岛上停留，发现了一个奇怪的山洞。洞口是一个巨大的拱形，高达20多米，里面则像是一个大漏斗 ，深约70多米，越往 里走变得越小，而且洞底充满了海水。令人不可思议的是，洞中全是高大的柱子，大多数呈六边形，彼此紧密连在一起，仿佛一座巨大的宫殿，十分壮观。 斯塔法岛 后来，芬格尔山洞声名鹊起，吸引了诸多探险家，它的独特魅力也给一些科幻作家提供了极佳的写作素材。法国著名科幻作家儒勒·凡尔纳就曾到过这里，然后在小说《地心游记》和《神秘岛》中都写有关于芬格尔山洞的场景。 现在，这里已经成为英国国家级自然保护区的一部分，每年的4～9月会有观光游船载着游客前来游玩，沿着指定的登陆地点可以径直都到山洞里。 火山创造的地质奇观 芬格尔山洞是如何形成的？这里面高大的石柱究竟是怎么回事呢？ 欧洲的爱尔兰和苏格兰隔海相望，可是历史上这里的人们并不友好，彼此之间冲突不断。传说中，爱尔兰住着一位巨人名叫麦库尔，他想跨越大海走到苏格兰和对手决斗，于是就搬来了一根根巨大的石柱竖直插入大海中，建造了一道石堤，人称“巨人堤”。如今，在英国北爱尔兰的大西洋海岸还残留着这样的石堤，长约六公里，呈台阶状向大海延伸。令人感到惊奇的是，这段石堤是由正六边形的石柱组成的，直径约38～50厘米，一根紧挨一根，一共有四万多根，有的石柱高出海面，或者与海平面持平，更多的则是淹没于水下，形成一片石柱林屹立在大海之滨，井然有序，气势磅礴。 而芬格尔山洞就位于北爱尔兰北部130多公里的地方，传说这就是巨人修建的石堤的北端。地质学家经过研究发现，芬格尔山洞里的石柱和北爱尔兰的“巨人堤”都不是人工建造，而是大自然的杰作，而且成因相同。 研究发现，芬格尔山洞的岩石是玄武岩，这是一种很常见的火成岩，当它从火山中喷出时，岩浆粘度小，流动性大，溢出地表能够流动较远的距离，覆盖较大的范围，而且易于在冷凝过程中会形成柱状节理，从而将岩石分割成一定的几何形状，六方柱状节理就是最常见的一种。这个过程有点类似于干旱地面上形成的龟裂现象，但略有区别，干旱地面上出现的裂缝是泥土失水收缩的结果，而柱状节理是玄武岩快速冷却的结果。 地质学家推测，在古新世时期（距今6500万年～距今5300万年）这里发生了大规模的火山喷发，一股股灼热的岩浆从地下深部喷涌而出，沿着海岸像河流一样流向大海，随着温度的不断降低，岩浆的表面形成了无数的冷凝收缩中心，岩石物质向固定的内部中心持续聚集，结构均匀的岩浆，其收缩中心呈均匀等距离排列，而且相互之间呈等边三角形排列，当彼此之间的裂隙裂开之后就形成了规则的六边形石柱，结构不均匀的岩浆，则会形成不太规则的四边形、五边形或七边形石柱。 音乐家的灵感源地 芬格尔山洞还有一个奇妙之处，当海水从中穿流时，拍打着其中的岩柱，发出的声响就像是音乐一样动听。在苏格兰最古老的语言盖尔语中，人们称呼芬格尔山洞为“悠扬的洞穴”。 德国近代著名的浪漫派音乐家门德尔松自幼便极具音乐天赋，曾经创作了许多经典音乐作品。1829年春天，年方20岁的门德尔松开始了他的旅行演出生活，他的足迹遍及欧洲各地，也为以后的创作带来了丰富的灵感。有一天，门德尔松和朋友一起迎着暴风雨乘船来到了芬格尔山洞，当他看到洞里的光景就好像是巨大的管风琴内部的模样，而且还不断地发出低沉的回响时，门德尔松受到了极大的震撼，忘记了寒冷与饥饿，脑海中浮现出的却是一个个跳动的音符。后来，门德尔松根据这次难忘的旅行经历，创作出了经典音乐作品《芬格尔山洞序曲》，用旋律优美的音乐给大家描绘了一幅美妙生动的风景画，画中有奇异的山洞、波涛汹涌的海浪、呼啸而过的海风还有尖叫的海鸟，让人沉醉其中，犹如身临其境一般 （马志飞 / 文，互联网 / 图） 。

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宝石家族一百单八将，究竟怎么排座次？

pony1984621 2018-2-13 14:35

宝石家族一百单八将，究竟怎么排座次？ 话说那梁山英雄好汉一百单八将，虽说各个身怀绝技，武功高强，但毕竟还是弓马刀枪各有优势，论综合实力总要排出个一二三名，故而有“三十六天罡”与“七十二地煞”之分。在我们的琳琅满目、珠光璀璨的宝石家族中，为了争夺在大家心目中的地位，各位珠宝也是争奇斗艳，互不相让。究竟哪些珠宝能够夺得前几把“交椅”呢？且让我们一一道来。 宝石家族，不是谁都能进来 正如并非所有人都能被称为梁山好汉一样，地球上并非所有的矿物都能成为宝石。虽然我们的地球上有数不尽的岩石和矿物，但其中能够成为宝石的却是凤毛麟角，究竟哪些矿物会跻身于宝石家族中夺得一席之位呢？简单地说，某种矿物要想成为宝石，必须满足三个基本要素：美观、耐久、稀少。 所谓的美观，就是具有一定的美感，宝石失去了美感也失去了自身的主要价值。但是，只有少数宝石天然状态下就是美丽的艺术品，大部分宝石的美都隐藏在原石之中，甚至或多或少地存在某些缺陷，是需要能工巧匠进行一定的加工、改善或处理才能展现出独特的视觉美感。 红宝石的原石 - 刚玉 耐久，也就是坚硬耐磨，长时间内色泽和透明度不变，反映了宝石抵抗外界磕碰、空气中粉尘的磨蚀、抗酸碱腐蚀的能力，取决于宝石的物理性质和化学性质。因为空气中存在的石英质灰尘会磨损宝石的外表，石英的莫氏硬度为 7 ，所以，要成为一种宝石的话，它的莫氏硬度至少要在 5 以上。比如说萤石，虽然它的颜色十分丰富，但莫氏硬度只有 4 ，所以它并不算是一种宝石，而只能当作一种观赏石而已。 萤石 稀少，反映的正是“物以稀为贵”的道理，古语有云：“黄金有价宝玉无价。”其实，都是在表现宝石的稀有性。每一块宝石都是独一无二的，它的资源储量有限，绝大多数宝石都是不可再生的（少数有机宝石除外），用一点就会少一点，这有这样才吸引更多人收藏和佩戴。 钻石老大，地位不可撼动 同在宝石家族中，大家的地位也有高有低。虽然对于不同的人而言，喜好或有不同，但是在几千年来的历史发展中，已经逐渐形成了一种共识，无论是哪种宝石，都无法动摇钻石老大的地位。 总有人质疑梁山老大宋江的本领，但过人之人必有过人之处，我们不得不服。在宝石家族中也是如此，尽管总是有其它宝石站出来试图挑战钻石的地位，但都以失败而告终。钻石目空一切，霸气回应：敢跟我争老大，你老二也得硬得起来啊？！ 钻石 钻石， 是目前已知最硬的天然矿物，即金刚石，它的名称来源于古希腊语，原意就是“坚硬不可侵犯的物质”，突出表现了钻石的耐久性能。其次，钻石非常漂亮， 它具有很高的色散值，经过细致的切磨能够使光线在钻石里充分折射和反射，显示出异常夺目的光彩。 “钻石恒久远，一颗永流传，”这样一句经典的广告词既完美地展现了钻石的美好与尊贵 。此外， 钻石形成于 十分苛刻的高温高压条件下，所以产量极低，要得到 1 克拉重的钻石，至少要开采处理 250 吨的矿石，别的矿物品位一般都以克 / 米3或千克 / 米3来计，而钻石则以克拉 / 米3或毫克 / 米3来计，具有经济价值的金刚石矿床品位最低为 0.1 ～ 0.2 克拉 / 米3，富矿也仅为几十克拉 / 米3而已，含量极低。 所以，钻石把宝石的三要素发挥到了极致，“宝石之王”的美誉名不虚传。 名贵宝石，最多不超过七种 目前，地球上的矿物种类多达 4000 多种，但是能够成为宝石的只有 200 多种，我国的国家标准《珠宝玉石名称（ GB/T 16552-2010 ）》中所列出的天然宝石名称只有 60 多种，而国际珠宝市场上常见的也就只有 20 多种而已，它们主要是钻石、祖母绿、红宝石、蓝宝石、金绿宝石、碧玺、欧泊、水晶、海蓝宝石、托帕石、天河石、橄榄石、尖晶石、石榴石、坦桑石、磷灰石、月光石、日光石、拉长石、锂辉石、堇青石、锆石等。 大家通常认为，钻石、祖母绿、红宝石和蓝宝石这四种合称为“四大名贵宝石”，后来又把金绿宝石加入其中称为“五大名贵宝石”。还有人认为应该将欧泊和碧玺归入其中，称为“七大名贵宝石”。虽然这里的标准并不是十分严格，但基本的排序可见一斑，那就是被称为“绿宝石之王”的祖母绿可以排行第二，红宝石和蓝宝石作为亲姊妹基本可以并列，欧泊和碧玺紧随其后。 祖母绿 红宝石 蓝宝石 金绿宝石 欧泊 碧玺 半宝石，个体差异比较大 除了以上所述的珍贵宝石以外，都被称为半宝石，通常指的是内在品质达不到珍贵宝石要求的中低档天然宝石，比如欧泊、碧玺、海蓝宝石、尖晶石、坦桑石、磷灰石、锂辉石、托帕石、水晶、月光石、石榴石、橄榄石等。 相对于珍贵宝石而言，半宝石的美感程度略显逊色，硬度也稍微低一些，产量相对较大，所以市场价值也稍微低一些。不过，这只是整体上的评价，实际上，针对个体而言，品质高的半宝石价值并不低，有很多半宝石甚至比某些珍贵宝石的价值还要高，这不仅要考虑它的克拉重量、颜色、净度和切工， 还要参考评价它的产地进行综合评价 。 随着宝石产量的变化，以及人们对宝石的认知和喜好变化，某些宝石的地位也会有升有降。比如，紫水晶在 19 世纪以前较为罕见，属于珍贵宝石的一种，但是后来在巴西发现了大量的矿藏，它的价值也就大大降低了，现在成为一种价钱较为低廉的半宝石。 紫水晶 新兴宝石，后来者不可小觑 尽管某种矿物要成为宝石需要迈过很大的门槛，但宝石家族并不是一个封闭的圈子，经常会有新成员被吸纳进来。近些年来就有很多新品种成为宝石家族的一员，比如葡萄石、坦桑石、紫锂辉石、摩根石、沙弗莱石等，期中大部分都得益于美国著名的蒂芙尼宝石公司的包装和推崇。 葡萄石 1902 年，美国著名的蒂芙尼宝石公司发现了一种淡紫色如同薰衣草一般美丽的锂辉石，即紫锂辉石，后来成为一种著名的新兴宝石。1967年，蒂芙尼珠宝公司的专家在非洲的坦桑尼亚发现坦桑石，后来在电影《泰坦尼克号》中充当了女主角胸前佩戴的那枚名为“海洋之心”的蓝色钻石，而后一炮走红，名声大噪，身价直逼蓝宝石。同在1967年，有人在坦桑尼亚和肯尼亚发现了一种美丽的绿色矿物，经过蒂芙尼珠宝公司对它进行包装、宣传和推广，被命名为“沙弗莱石”，其实它是石榴子石的一种—— 钙铝榴石， 它继承了石榴子石高折射率、硬度大等优势，而且混入了微量的铬和钒元素，使之获得了迷人的绿色，从而在宝石家族中逐渐崭露头角。 紫锂辉石 坦桑石 沙弗莱石 如今，当我们回过头来看这些宝石的“成名史”就会意识到，宝石的家族就像人类的家族一样，其中有新成员的诞生，也就会有老成员的退出，随着人们对宝石资源的不断开发，如果我们找不到新的矿藏来接替，那终将有一天它们会消失殆尽，成为历史上的“匆匆过客”。 （骥伏枥 / 文，互联网 / 图） 更多有趣的知识和精美的图片请阅读《发现珍稀宝石与矿物》一书 。

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漫话“水果宝石”

pony1984621 2018-2-13 14:25

漫话“水果宝石” 璀璨夺目的宝石世界，就如同是一个子孙满堂的大家族，不仅种类五花八门，颜色五彩缤纷，而且名称也是花样繁多。其中就有那么几种很特殊的宝石，它们的名称竟然来源于水果。当你听到石榴石、西瓜碧玺、橄榄石或是葡萄石这样的名称，会不会流口水？接下来，就让我们走进“水果宝石”的奇妙世界，去“品尝”它们的鲜美吧。 白里透红的石榴石 在这么多像水果一样令人垂涎欲滴的宝石中，笔者觉得石榴石是最为形似的一种。当你见到石榴石的时候，会不由自主地想到皮薄果大、汁多香甜的石榴，仿佛一下子走进了瓜果飘香的中秋佳节。 石榴石，英文名称是“ garnet ”，源自于拉丁语，原意为“ 粒状，像种子一样 ”，因为 它颗粒均匀共生在一起的 形态都类似于植物的种子。后来，富有想象力的中国人觉得它更像那颗粒饱满白里透红的石榴籽，于是赋予了它一个极具汉语特色的名字——“石榴子石”或“石榴石”。明代曹昭所著《格古要论》一书中这样描述石榴石：“石榴子，出南蕃，类玛瑙颜色，红而明莹，如石榴肉相似，故曰石榴子，可镶嵌用。” 在不同的历史时期，石榴石都备受尊崇。历史学家研究发现，人们将石榴石当作宝石的历史十分久远，早在公元前 4000 年的青铜器时代，石榴石就已经成为十分普遍的宝石。当时，非洲东北部的古埃及人喜欢用石榴石作为饰品佩戴。考古学家还发现了公元前 4 世纪古希腊人用石榴石制作的手镯。更让人觉得奇怪的是，探险家、旅行家和战争中的骑士都喜欢佩戴石榴石，将其作为护身符。 1096~1291 年十字军东征期间，十字军战士们会在自己的盔甲上镶嵌石榴石。他们相信，这种宝石具有神奇的力量，会保佑他们平安无事。如今，在西方国家，石榴石代表着 1 月的生辰石，象征忠实、坚贞和友爱。人们相信，佩戴石榴石可以招来忠贞的爱情与永恒的幸福。 其实，石榴石是硅酸盐矿物中的一个大类，大约包括 20 多个种类，化学通式为 A 3 B 2 3 ，其中 A 是二价阳离子铁、钙、镁、锰等， B 是三价阳离子铝、铁、铬、钒等，但是， A 中的阳离子可以相互替代， B 中的阳离子也可以相互替代，所以自然界中几乎不存在纯种的石榴石，其中的成分较为复杂，而且晶形多样，颜色更是十分丰富，常见的有血红、暗红、褐红、褐色、黄褐色、鲜绿色、黄色和黑色等多种颜色。作为宝石级的石榴石，通常要求达到颜色浓艳、透明无裂、颗粒较大等特点，所以在国际市场上，翠绿色、血红色和无色透明者最为珍贵。 绿皮红瓤的西瓜碧玺 清朝慈禧太后生前的奢华生活是出了名的，而在她去世之后的陪葬品也是琳琅满目。曾有人在一本书记载道：“（慈禧太后下葬时） 足旁左右翡翠西瓜各一枚， 青皮、 红瓤、白籽、黑丝，约值二百二十万两（白银）。”这里面的翡翠西瓜究竟是什么东西呢？有学者认为，这其实是碧玺中的珍品——西瓜碧玺。 碧玺，单从名称来看，就会觉得这是一种十分美丽而且贵重的宝石：碧是绿色之意，寓意为永久长青；玺则为皇帝的印鉴。我国古代的皇权贵族都十分喜爱这种宝石。其实，碧玺并不都是碧绿的宝石，而是五彩斑斓的。不仅碧玺家族中的宝石具有十分丰富的色彩种类，即使是单独一块碧玺宝石，也可能带有多种颜色。碧玺的英文名称是“ tourmaline ”，来源于 南亚斯里兰卡的僧伽罗语，意为“混合了多种颜色的石头”。在埃及的传说中，碧玺被赞誉为 “落入人间的彩虹”。人们认为这种宝石在诞生的时候，从地心到地表经历了一段漫长的旅程，还穿过了一道美丽的彩虹，于是，它的身上就带有了彩虹的所有颜色。 当然，碧玺绚丽多姿的 颜色并不是被彩虹染的，而是来源于它内部极微量的锂、镁、铁、钠等物质。从矿物学角度来看，碧玺就是电气石，这是一种化学成分十分复杂的环状结构硅酸盐矿物，十分坚硬，莫氏硬度为 7 ～ 7.5 ，按照成分的不同可以分为 4 个系列：锂电气石、镁电气石、铁电气石和钠锰电气石。因此，碧玺的 颜色变化多端，无可比拟，几乎涵盖了所有的色系， 富含锂、锰和铯者呈玫瑰色或淡蓝色，富镁者呈褐色或黄色，富铬者呈深绿色，富含铁者呈黑色。通常情况下，只有那些色泽美丽、晶莹透亮的，才可以作为宝石原料。 有时候，在同一个碧玺晶体的两端，会有两种或多种颜色出现，这就是名贵的双色碧玺或多色碧玺；还有的晶体中心与外围颜色不同，内部为粉红色，外围是鲜嫩的绿色，酷似西瓜的模样，人们称这样的珍品为“西瓜碧玺”。 想象力丰富的雕刻艺人们经常巧妙地利用碧玺的这种天然颜色搭配，将其雕成各种精美逼真的艺术品。慈禧太后十分喜爱这种宝石，在她生命的最后几年里，几乎每年都要从加利福尼亚州圣迭戈县大量进口碧玺，在她的陪葬品中出现西瓜碧玺也就不足为奇了。 青翠欲滴的橄榄石 传说，地中海里有一个小岛，海盗团伙众多，又总是相互发生冲突。有一天，海盗们从地下挖掘出大量宝石，兴奋和喜悦竟然让大家忘记了仇恨，在欢呼声中互相拥抱，握手言和。于是，海盗首领根据《圣经》中鸽子衔回橄榄枝的故事，将这种恰似橄榄枝颜色的宝石称为橄榄石。 绿色的橄榄枝象征着和平、美好和幸福，橄榄石也就被赋予了同样的寓意。矿物橄榄石的英文名称为“ Olivine ”，因颜色如橄榄“ Olive ”而得名；而宝石级的橄榄石则有单独的英文名称“ peridot ”，在国内有时也被称为“贵橄榄石”。 虽然海盗和橄榄石的传说故事不一定可信；但不可否认的是，在很久以前，橄榄石就已经成为珍贵的宝石了。早在公元前 1500 年，人们就在埃及的圣约翰岛上发现并开采橄榄石，并称其为“太阳的宝石”，用作护身符佩戴在身上。人们相信它拥有太阳的力量可以驱妖除魔。当各个部族之间发生战争时，人们常常互赠橄榄石，以传达“化干戈为玉帛”之意。古埃及人身上以及德国科隆市的古教堂中，挂满了用橄榄石制作的装饰品。 实际上，作为一种造岩矿物，橄榄石并不罕见，地球上的各种喷出岩中几乎都含有橄榄石，这种矿物及其变种占据了地球上地幔物质的 50% 以上，称得上是地球上最常见的矿物之一；但是，能成为宝石的少之又少。其主要原因在于，这种矿物在地球表面的化学性质很不稳定，它的莫氏硬度为 6.5 ～ 7 ，相对较软，比较容易受到破坏，极易风化成为细小的颗粒物，能成为晶体形态完美、块头儿又大的宝石，十分不易。位于美国夏威夷岛最南部的帕帕科立沙滩，因其沙粒颜色呈现出碧玉般的绿色而闻名。远远望去，整个沙滩好像一块细腻的碧玉陈列于海天之间，令每一个看到它的人都感到万分惊奇。这里的绿沙主要就是橄榄石，自夏威夷的火山口喷出后，历经风化、剥蚀而成。 在宝石家族中，大多数宝石都有十分丰富的色彩，而橄榄石的颜色则相对比较单一，只是在颜色的深浅上有所变化。橄榄石的主要成分是镁铁硅酸盐，化学表达式为 (Mg,Fe) 2 。也就是说，橄榄石晶体是由镁离子和铁离子共同形成均匀的﹑单一相的混合晶体。随着镁离子占比多少的变化，橄榄石的颜色也会变化，其成分中铁含量越多，颜色就越深，从而显现出黄绿色或橄榄绿色。 仅从外观上来看，橄榄石很容易被误认为是祖母绿。其实，很多宝石的色泽都是来自于其中所含的杂质，祖母绿是由于含有微量的铬元素才呈现出美艳的翠绿色，橄榄石的颜色却是其矿物天然成分的一部分，也有学者认为这是其中含有少量镍元素所致。 晶莹剔透的葡萄石 翡翠是我们中国人最喜爱的一种玉石，然而近些年来珠宝玉石市场上的翡翠价格逐年攀升，让很多爱欲之人感到可遇而不可求。在这样的情况下，目光敏锐的珠宝商推出了新兴宝石葡萄石，并以其独特的色泽以及相对低廉的价格，迅速成为翡翠的一种替代品。 葡萄石的得名，一方面源于它的颜色像葡萄，另一方面则是这种矿物晶体常常以诸多半球形的颗粒状矿物集合在一起生长，彼此排列紧密，恰似一串串果实饱满的葡萄。因为人们最早发现葡萄石是在非洲的好望角，所以有“好望角祖母绿”之美誉。 葡萄石是岩石发生热液蚀变而成的次生矿物，通常出现在二氧化硅含量为 45% ～ 52% 的基性火成岩的岩脉和空腔中，生长环境相当苛刻，晶体通常都很小，直径一般为一二厘米，所以产地和产量都不多，晶型良好、透明度高的宝石级葡萄石更是少见。 葡萄石的颜色不仅仅只有绿色，还有白色、黄色、灰色或粉红色等，即使是绿色的葡萄石彼此之间颜色深浅也会有差别。最受人喜爱的是那鲜嫩的翠绿色，光泽明亮，似透非透，仿佛汁液饱满的青色葡萄被剥去了外皮，让人欲罢不能。 当然，原生状态下的葡萄石通常都比较粗糙，只有经过专业的打磨抛光之后，才能将其与众不同的魅力展现出来。宝石工匠按照特殊的切割工艺将其制作成项链、吊坠、戒指等各种饰品，令人爱不释手。 如果我们观察葡萄石的矿物成分化学式 Ca 2 Al (OH) 2 就会发现，其实葡萄石跟前文说到的石榴石、碧玺、橄榄石是近亲，都属于硅酸盐矿物大类。这是什么原因呢？ 对宝玉石知识有所了解的人都知道，一种矿物要想跻身于宝石家族，必须要具备“美丽”“耐久”和“稀少”三要素，其中的“耐久”这一条十分关键，也就是说，宝石要具备一定的硬度，能够抵御外界其他物体的刻划以及空气中灰尘的长期摩擦。有些矿物，比如萤石、白铅矿、菱锰矿等，虽然也很漂亮，但难以被做成宝石饰品。硅酸盐矿物种类繁多，通常也都比较坚硬，这就是绝大部分宝石属于硅酸盐家族的原因所在 （马志飞 / 文，互联网 / 图） 。

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热胀冷缩还能引起弯曲呢

热度 7 youmingqing 2018-1-14 12:24

温度变化时物体的热胀冷缩，若变形受到外界限制则会产生热应力，可能引起物体的破坏，如博文 热胀冷缩都能引起破坏呢 http://blog.sciencenet.cn/blog-275648-1094382.html 所说。 如果物体内部温度变化与位置相关，则会引起物体形状的改变。这就是常说的“太阳把木板晒翘了”。据此给出 地面石板断裂的一个 可能解释 。 为了便于行走，校园内多处绿地铺设长 L 为100cm 、宽 b 为35cm 的鲕粒灰岩的石板，厚度 h 有5cm 和8cm 两种 ( 纸片7.5cm) ，质量约47kg 和76kg 。草地上断裂的石板约有5% 或更多 ，而茂密桃林中石板断裂较少。 有些裂隙是新鲜的，有些已经充填泥土、甚至长出小草，据此可以判断石板破坏并非在施工期间，而是使用过程中因环境变化，如泥土的不均匀沉降所致以及温度变化等引起。此外，石板直接铺设在泥土之上，但 施工时都会对地基进行平整、压实，并踩踏石板确认铺设质量 。又，人原地跳起对地面作用力在体重两倍以上。 裂缝多在石板中部，形状复杂多变，多数并不平直，应属于张拉形成。 不过 ，温度降低时石板收缩，尽管受到土基摩擦而承受拉应力，但1 m 长、5cm 厚石板 中部最大值大致在0.6MPa ，似乎不会引起 众多 石板的拉伸断裂。 当然，假若 5cm 厚石板达到2m 长则可因热应力而拉伸断裂。 注：若摩擦系数 μ=0.6 ，正压力来自于 0.1MPa 的大气压力 ( 厚 5cm 石板相当于 13cm 的水，其重量可忽略不计 ) ，则石板中部的最大拉应力为 (μ*0.1* bL /2)/ bh =0.6MPa 石板与地基接触良好则不可能因行人踩踏破坏。不过，盛夏中午石板因热辐射而温度随厚度变化 ，上下 表面温度60 ℃ 和30 ℃ ，即温差∆ T 为30 ℃ ， 石灰岩热膨胀系数为0.7*10^( -5) / ℃ ， 则上下 表面 长度将相差0.21mm ， 引起 石板弯曲，中部向上凸起 ： 厚5cm 时 凸起0.53mm ，而厚8cm 时 凸起0.33mm 。石板底部受到地基摩擦力阻碍膨胀，实际凸起还会更高。 石板可以看成简支梁， 假设两支承点间距离为 0.8 L ， 则中间受集中载荷 F 时最大拉应力为1.2 LF /( bh ^2) 。若两人相向通过且 左脚 作用于同一石板的中部，则作用力 F 可达150kg 或更高，板厚5cm 和8cm 时拉应力为2.06MPa 和0.78MPa 。这里没有考虑载荷沿宽度 b 方向的不均匀及石板自重。 若计算自重，后者拉应力增大到 0.94MPa. 注：石板从中部开始逐渐凸起，而两侧与大气相通，大气压作用对石板凸起部分是平衡的。又，冬天石板因冷空气作用而降温收缩，但内部不会有明显的温度梯度而弯曲变形。 岩石内部总存在各种缺陷，而石灰岩脆性显著，拉伸强度试验值离散较大，其下限可以很低。河南省登封向阳矿标高421.9~566.5m 间钻孔取心，其中8 个层位是石灰岩。23 个圆柱试样单轴压缩强度为42.9~224.5MPa ；而24 个圆盘劈裂强度为0.91~7.65MPa ，平均值3.90MPa ，标准方差1.85MPa ，其中两个层位各3 个强度为0.91 、3.10 和5.17MPa 及 1.29 、2.08 和6.11MPa 。此外，大尺度岩石构件的强度通常还低于室内试样的数值。 少数石板热变形凸起后可能因行人踩踏而破坏；当然，随着时间推移断裂石板还会逐渐增多。可以采取的对策是，将原长1m 的石板缩短为0.75m ， 左右错开0.25m 铺设；板宽0.3m ，板间距0.3m 。两人交会时必然靠右行走，载荷均作用于石板端部。此外，较短石板既便于运输、铺设，也提高了石材的利用率。 真是过犹不及啊 http://blog.sciencenet.cn/blog-275648-1093752.html 岩石抗拉强度较低，轴向载荷可以引起分层破裂。山坡里外温度的差异而产生热变形，也可以引起如嵩山石英岩边坡的层状破坏，当然重力也是破坏的促进因素。又，这些裂面何时、何处形成，笔者不能确认。 小说：山高草更高 http://blog.sciencenet.cn/blog-275648-778068.html 花岗岩直板轴向压缩的分层破坏及围岩失稳探讨 . 岩石力学与工程学报， 2015, 34(11):2346-2354

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广西铅古事：今天我们要说的桂粉可不是桂林的米粉……

热度 2 pony1984621 2017-9-29 00:06

广西铅古事 今天我们要说的桂粉可不是桂林的米粉 广西不仅风景宜人，而且资源丰富，自古以来就是我国十分重要的有色金属产地，金、银、铜、铁、锡五金俱全，铅、锌、锑、钨、铝也毫不逊色。每一种矿产的开发史，其实都是称得上是社会发展的缩影。接下来我们就走进美丽广西，了解下这里的“铅”古往事。 古代最受欢迎的化妆品 要说广西历史上的铅，就不得不提那远近闻名的“桂粉”，笔者所说的“桂粉”可不是桂林的米粉之类的美食，而是一种化妆品。虽然古代女人化妆经常也会用到米粉，也就是将米研碎之后加工而成的东西，敷在脸上，用以美白保湿等，但更“高贵”的化妆品是铅粉。 北宋政治家、史学家司马光曾写下一首词《西江月》：“宝髻松松挽就，铅华淡淡妆成。青烟翠雾罩轻盈，飞絮游丝无定。相见争如不见，多情何似无情。笙歌散后酒初醒，深院月斜人静。”词中描绘的是一位美丽的舞妓，她并不浓妆艳抹，只是松松地挽成了一个云髻，薄薄地涂了点铅华。这里所谓的“铅华”其实就是铅粉，是一种用铅、锡、铝、锌等金属经过某种特殊的物理和化学方式加工而成的化妆品。人们常常用“繁华落尽，洗尽铅华”这样的词语来形容人从世俗中脱离出来，重新获得清新脱俗、淡雅如菊的气质，因为“洗尽铅华”的原意指的就是一个妇女抛开荣华富贵的日子，素面朝天地生活。不仅是在中国，古埃及的妇女在很早以前也发现了铅华的特殊用途，由于埃及位于撒哈拉沙漠地区，光线强烈，将铅华涂抹眼睛周围，可以防御阳光刺眼，这便是最古老的眼影粉。 在我国宋代，产于广西的铅粉声名远播，特别是融州（今融水、融安）泗顶矿所产的铅粉最好，深受广大女士的喜爱，所以“桂粉”称得上是那个时代的驰名商标。南宋著名文学家范成大曾著有一本介绍广西风土物产及生活习俗的书，名为《桂海虞衡志》，其中关于铅粉的描述有这么一句话：“桂林所作最有名，谓之桂粉，以黑铅着糟瓮中罨化之。”传说，桂粉最初为山里僧人所造，因为深受人们喜爱，很多僧人因此而暴富，后来当地政府机构经略司发现有利可图就收走了专门经营权，每年获利达到两万缗（一缗相当于一贯）。但是后来，辰州、韶州、杭州、金陵等地也纷纷制造铅粉，并分别起名叫辰粉、韶粉等，李时珍在《本草纲目》中认为辰州生产的铅粉最好，但有人觉得这可能是宋代广西的僧人迁到湖南以后的结果。 然而，喜欢涂抹铅华的女士们虽然可以短暂地美化容颜，但长久的使用却导致他们的皮肤暗淡发黄，严重点的还会破坏神经系统，甚至中毒身亡。 16 世纪英格兰女王伊丽莎白一世就曾因长期使用铅华化妆而导致面部被毁容。 近现代的工业原材料 人类使用铅的历史至少超过了 7000 年，最主要的用途还是作为一种金属材料。由于铅的熔点很低，只有 327 ℃ ，具有很好的延展性和韧性，易于冶炼和铸造，而且具有很高的密度，为 11.34 g /cm 3 ，人们利用这个特点将其做成建筑中常用的测量仪器铅锤。有些英文单词如“ plumbing （管道）”、“ plumber （水管工）”、“ plumb （垂直）”、“ plumb-bob （铅锤）”等，它们的词根都来源于拉丁语中的“ plumbum （铅）”。 铅常常与锡、铜一起作为铸造合金的原材料，由于铅与锡在外形上较为相似，所以古时候常把铅的药用制品叫做“黑锡”。继我国北宋时期发明了胶泥活字印刷术之后，德国人发明了合金活字印刷术，其中用到的主要材料就是铅，另有少量的锑、锡等。之所以选用铅，一方面在于它易熔，另一方面是因为铅的价格相对低廉。此后，大量的铅在战争中被用于制造子弹，而现在主要的用途则是用于汽车上的铅酸电池，比如美国每年生产的铅超过一半以上都被用在铅酸电池的制造工业中。 目前，我们已知的含铅矿物大约有 60 多种，主要是方铅矿、白铅矿、角铅矿、钼铅矿、铬铅矿、砷铅矿、钒铅矿、青铅矿、铅矾等，其中最重要的是方铅矿。 顾名思义，方铅矿是一种含铅的方形矿物。其实，它常见的晶体形态不仅有立方体，也有八面体，但矿物集合体多为致密块状，化学式为 PbS ，含铅 86.6% ，晶体为铅灰色，具有金属光泽，硬度较低。方铅矿可产于中低温热液矿床和接触交代变质矿床中，常和黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿、石英、方解石等共生。我国先秦时期各学派的言论汇编《管子》一书中记载有：“上有铅者，其下有银。”《图经本草》中对铅的描述中写道“铅生蜀郡平泽，今有银坑处皆有之，烧矿而取”。意思是说，铅矿和银矿时常出现在一起，这是有一定科学道理的。方铅矿中经常会混杂有一定含量的银，某些矿床中含银约 1 ～ 2% ，可用来炼银，甚至炼银的收入大大超过炼铅的收入，所以我国古代所开采的银矿，很多都是含有银的方铅矿而已。 广西是我国重要的铅矿产地，矿区遍及自治区内的 50 多个县、市，其中以河池市的储量最为丰富，位于融安县泗顶镇的泗顶铅锌矿、岑溪县的佛子冲铅锌矿、环江毛南族自治县的都川铅锌矿都是储量丰富的矿区。据史料记载，受封建社会重农抑商的思想影响，采矿业往往由官府控制，在清朝以前都是零星开采，乾隆年间以后的政策略微宽松，允许一部分私人开采铅矿，慢慢就开始了大规模开采活动，由于技术水平有限，都是用手工开采，但产量也十分惊人，比如当时的泗顶矿年产铅矿砂就达到了 47 ～ 48 万斤。但实际上，在此期间，既有按规定纳税的合法矿场，也存在很多盗采现象。新中国成立以后， 1951 年 2 月成立了广西铅锌筹备处，先后建成了多个采矿场、选矿厂以及冶炼厂等，逐步摆脱了效率低下的手工开采方式，实现了铅矿开采、选矿、冶炼的工业化。 矿晶标本收藏的新宠 随着人们对铅矿的认知不断加深，后来有地质学家在铅矿床的表层氧化带上，发现了一种颜色鲜艳的矿物，有些为鲜艳的草绿色，有些略带有黄褐色。 1784 年，德国化学家和矿物学家 M.H. 克拉普罗特通过化学的方法鉴别出来这种矿物中含有磷酸盐，到了 1813 年，德国矿物学家 J. F. L. 豪斯曼将其命名为 pyromorphite ，该词源自于希腊语中的“ pyros ”和“ morphos ”，意思分别为“火”和“形状”，因为当这种矿物熔化成为水珠状之后，再次冷凝时会形成晶体形状，翻译成中文之后就是磷氯铅矿。 磷氯铅矿不仅颜色十分特别，透明至半透明，树脂光泽至金刚光泽，而且晶型与众不同，通常为顶部凹陷甚至中空的六方柱状，但多为晶簇状矿物集合体，这使得它具有一定的观赏价值，得到许多矿晶收藏家的青睐。 1992 年，第 38 届美国图桑宝石矿物委员会将其作为主题矿物，磷氯铅矿几乎在一夜之间成为世界知名的观赏矿物。 正因为磷氯铅矿与方铅矿的关系密切，所以地质工作者通常可以把它们作为铅矿的找矿标志，如果在储量足够大的情况下还可以直接作为铅矿使用。加拿大魁北克省的圣希莱尔山、美国爱达荷州的科达伦地区、墨西哥的奇瓦瓦州、德国莱茵兰普法尔茨州的巴特埃姆斯、法国利穆赞大区的莱法吉矿山等都是比较著名的产地。我国的一些博物馆内的相关藏品主要产自于广西，晶体通常小于 1 厘米。 1992 年有学者在广西阳朔发现过少量矿物，但晶型和颜色较差， 2001 年又在广西恭城县岛坪铅锌矿获得新的发现，质地优良，形态精美，成为很受欢迎的观赏标本。 当然，并非所有的磷氯铅矿都会成为抢手货。要成为炙手可热的观赏石，通常要求矿物标本的晶体粗大，光泽较强，具有一定的透明度，没有裂痕以及其他缺陷，最重要的是色彩鲜艳，通常深绿色或草绿色的磷氯铅矿晶体比黄色、褐色、白色的更具有观赏和收藏价值。在收藏家的推动下，广西的铅矿正以更大的魅力焕发新的生机。（马志飞/文，马志飞/摄影）

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顽强的生命

热度 12 lixuekuan 2017-8-8 11:13

在岩石缝隙里或者沙漠边缘，总能看到一些渺小的植物。这些不起眼的绿色生命在几乎没有营养、没有水源的情况下顽强地过着自己的生活，让人惊讶与震撼。 植物如此，人不也相似吗？ 热爱生命，活着就是胜利！ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

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借旅游说些没有公式的力学

热度 14 youmingqing 2017-6-30 13:28

2017 年 5 月 13 日随教研室同仁到焦作市北侧的后河村东大河游玩一天，拍了几张照片。 净影寺（北）和青龙峡（东）属于焦作市的云台山风景区。 因净影寺右上方的上游水库，图中东大河在非泄洪季节处于干涸状态。 河道显著地曲折。这意味着， 该地区原为平原 而形成蜿蜒型河流（与今天荆江类似，其原理参加见博文 借都江堰说些没有公式的力学 http://blog.sciencenet.cn/blog-275648-835948.html ）； 后来地壳隆起 ，河流下切入基岩，河型也就大致固定。当然两侧山体的崩塌，也会引起河道局部调整。蜿蜒型河流的长度与直线距离之比可以达到 3 左右。 我们在 O 点下车，在左岸曲曲折折走到河底（ 河流以观察者面对下游说左右 ），而后沿河向下游走约 1.2km ，仍在左岸爬坡到后河村乘车返回。图中所绘路径只是示意，实际路程要长得多，回程约用两小时。 图示字母 A~D 为照片拍摄地点。 请注意 太阳光影对河流的遮蔽 ，可以理解 山体比较陡峻 。 进入东大河前 A 处拍摄。此处是一深沟，沟底有大量尺度数米的大块石；树出露处距沟底总有 6 米以上。岩石水平沉积层理可以辨别，而近乎垂直的纵向节理（成组分布的破裂面）则更为明显。这些岩石终将崩塌即机械风化，跌落沟底，块度较小者再被暴雨形成的泥石流带入东大河。 岩体的破坏过程称为风化。草木生长会使岩石张拉破坏，并产生酸性物质使其弱化，属于生物风化。冬天雨雪进入岩石，结冰膨胀（体积增加 10% 左右），也会引起岩石破坏； 火成岩如花岗岩更因构成矿物石英和长石热膨胀系数相差 5 倍，温度变化也会引起热应力使晶粒破坏 ；这些都属于物理风化。 这是在 B 处面向上游拍摄的。上面的天窗和下面的坡趾随后放大给出。槽中水缓慢流动，槽底似为中细的砾石（ 20~2mm ），而河床主体为碎石卵石 (200~60mm) 和角砾圆砾（ 60~2mm ），表层尺度较大。相关说明在后面给出。 与前后岩石相比此处似乎质量较好，因而风化较慢，整体成凸出状态。中间穿透的结构，若在海边就是象鼻山，在大山中间就是天生桥，有些地方如张家界也称为天门。此处尺度较小，大家称其为天窗。其形成机制不能确定，可能原来是流水的山洞，也可能是大树引起的生物风化。最初的地貌特征笔者不能确认，不过风蚀的可能性不大。 岩石质量较好在其坡趾处更为明显。 其深槽在此横穿河底由凹岸转换到凸岸，与通常所说凹岸成槽不同。对此作如下解释。 局部收窄，洪水时将形成壅水水位升高；水流在此地转弯时，上部较宽离心力较大，而下部较窄离心力较缓，将形成次级环流而螺旋式向前，即水流在向前的同时，上部水流指向外侧凹岸流动，到凹岸向下，底部则指向凸岸流动而后向上。 对于泥质河道，通常环流引起凹岸冲刷，凸岸沉积，河流蜿蜒变化。不过，图中凹岸山体被冲之后只是坍塌，并不后退，因而河流不会产生明显的蜿蜒。 因环流作用，在最窄断面处的底部水流具有指向右下（面向下游）且速度较高，因而携带或冲刷能力较强，使深槽横过河底达到右侧。 这是在 C 处拍摄的。 200mm 以上的块石或漂石在河床表面只是零星存在，主体为碎石卵石 (200~60mm) 和角砾圆砾（ 60~2mm ），但底部则是粗砂（ 2~0.5mm ），分选性是很明显的。 洪水季节，石砂泥俱下；水过之后，石砂沉积；显然，尺度较大者先行沉降，尺度较小者会充填大块之间隙，充满之后再铺积在上。总之， 初期沉积并不会如此分选 。 不过，冬天的雨雪会渗入河床，结冰之后引起整体抬升；而融化时产生的空隙则会由水砂充填，尺度较大者则不易使用较小的空隙。由于冰膨胀可以达到 10% ，因而很容易使粗砂运移到下面。多次的冻融即 周期性扰动会引起尺度较小者向下而发生分选；而粗砂一旦埋到碎石卵石之下，则不易被水流输送向下。这或许也是自然界的一种选择啊。 而后就离开河道，被 同事拉上１ｍ高的陡坎，沿沟走了两三分钟，借助早已拴好的绳索攀爬上沟的左岸（ 仍以观察者面向下游说左右 ），又约行 10 分钟，向下走 3 米回到原来的沟中，见到 Y 型瀑布（ D 处）。 这个瀑布到雨季想来也是非常漂亮的，只是雨季我等绝对不能来到此处啊。 在瀑布前稍事休息，我们离开这条沟 ，沿其西侧的另一条沟的右侧向前向上；绕过这两条沟分水岭的一个垭口，向下 回走到照片的右侧，从中间的小道横过该沟 ，其间最窄处仅 15cm ，正好一脚跨过；再绕着其与东侧的山沟的分水岭向上，进入沟中爬上２ m 高无水的瀑布台阶，在乱石中向前向上；而后爬到沟沿，绕山而行。 当这个水潭被冲深了——水下来还会形成环流驱动里面的石块打磨呢，当岩石被时间而弱化了，眼前的台阶就要崩塌，两侧山体也会部分坍塌，而 瀑布就会后退 ，留下被乱石充填的深沟。这一过程会由下游向上游发展。 呀，前一次崩塌的情景就在身后呢。 岩石总是要风化的，总是要破碎的，总是要随水向下的。 河流会从下向上侵蚀山体，而不同河流的侵蚀速度不同；一旦较快者使分水岭坍塌，因其河床较低，邻近河流将转弯流入，发生河流袭夺；被夺河流将失去水源而留下不相称的河道。这样的事情自然界不停地发生着，长江上游支流就在抢夺黄河的水量而“北水南调”。 可以说的事情还很多。例如在C处向上游拍摄的河流左侧岩壁，近乎垂直，基于上方破坏状态就可以讨论其受力情况。只是这总需要写些公式啦。 错误欠妥之处，恳请大家指出。谢谢啦。

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北美洲最美丽的湖泊：冰古拉蒂陨石坑

热度 3 pony1984621 2016-10-27 17:02

太平洋彼岸的北美洲，虽然与我们中国同位于北半球，但风光大不相同，那里不仅有气势磅礴的尼亚加拉大瀑布和深秋季节纷纷飘落的美丽枫叶，还有许多静谧、幽深的湖泊。接下来，就让我们一起走进其中那个最美丽的湖泊：加拿大的冰古拉蒂陨石坑。 冰古拉蒂陨石坑，摄于2007年（图片来源：Wikipedia） “天外来客”给地球的创伤 1943 年 6 月 20 日，第二次世界大战还未结束，美国空军的一架飞机在掠过加拿大魁北克省昂加瓦半岛努纳维克地区时，飞行员看到地面上出现了一个巨大的圆坑，形状十分完美，就如同是圆规画出来的一样，令他惊讶不已。后来，飞行员们都知道了这样一个奇怪的地方，并经常把它作为飞行导航的坐标。二战以后，加拿大皇家空军在进行航空测量拍下了这个圆坑的照片，但直到 1950 年才公之于众。 图片来源：www.nunavikparks.ca 其实，当地的土著居民因纽特人早就知道这个地方，他们称之为“ pingualuit ”，音译成汉语就是“冰古拉蒂”，在他们的语言里，原意为“土地隆起的地方”，还有个意思是“疙瘩”，就像是由于天气寒冷，人身上起得鸡皮疙瘩一样。 后来，一位名叫弗雷德里克的探矿者在无意中发现了这张照片，从照片上来看，它很像是一个火山口，倘若真的如此，那就有可能在这里找到金刚石矿床。于是，弗雷德里克找到加拿大安大略皇家博物馆的维克多来帮忙。掌握有丰富地质知识的维克多对照片观察了许久之后做出初步判断：它不是火山口，而像一个陨石坑。为了进一步确认，他们前往实地进行了考察。 冰古拉蒂陨石坑，摄于2007年（图片来源： Wikipedia ） 从上空俯瞰，冰古拉蒂像一个大碗的形状，而要走进去的话却十分困难。虽然它的中心是凹陷的，但边缘隆起，形成一圈高出地面约 160 米的山脊，就像一堵圆形的围墙，只有一处缺口可以进入。经实地测量发现，这里的直径约 3440 米，最深处的深度为 267m ，周围山脊最高处 163m ，山脊陡峭，坡度约 30~45 °。维克多带来了金属探测器，试图在这里找到铁镍陨石的碎片以证实他的猜想。然而事与愿违，陨石碎片并未被发现，因为这里是大片的花岗闪长岩，其中含有高浓度的磁铁矿，严重干扰金属探测器。他们在该坑的北部边缘找到了一个高强度的磁异常，这或许意味着这里埋藏着大量的含铁物质。随着后人的不断研究，有学者对此地采集的岩石样本分析后发现了冲击变质作用的证据，充分证实了该地就是一个陨石坑。 图片来源： www.nunavikparks.ca 关键证据：冲击变质作用 何谓“冲击变质作用”呢？大家都知道，“天外来客”从遥远的外部星体经过长时间的飞行来到地球，其速度大得惊人，即使是很小的陨石也能造成巨大的破坏。如意大利科学家在埃及西南地区发现的一座保存完好的小型陨石坑，直径为 45 米，深度 16 米，经过计算，当时撞击的陨石的直径仅仅只有 1.2 米左右，不过，其速度却达到了 12874 公里 / 小时！这个速度是什么概念呢？拿音速来做个比较，声音在空气中的传播速度约为 340 米 / 秒，等于 1224 公里 / 小时，可见该陨石的撞击速度居然达到了空气中声速的十倍以上！当这样的超高速物体通过介质时，如果速度超过介质能传播的声速，会形成高压瞬态压缩波，即冲击波。其振幅大于介质的弹性极限，使介质的压力、温度、密度和速度都将发生激烈的变化，能够使岩石物质熔化、气化，矿物变化和强烈变形甚至变质。在地质学上，这种变质作用就被称为是冲击变质作用，主要见于陨石坑内，其特点就是作用时间极短，定向压力很大，温度很高。据测算，当具有一定重量（ 10 — 100 吨以上）和速度（ 10 — 70 公里 / 秒的宇宙速度）的陨石冲击地面时，产生冲击波压力可达数百万个大气压的超高压，可引起 1500 ℃的高温，大大超过了岩浆的温度范围（ 650 — 1200 ℃），它可使矿物晶体发生变形和破碎，形成柯石英、超石英、金刚石等高压矿物及玻璃质，还可使磁铁矿等难熔矿物发生熔融。 图片来源： www.nunavikparks.ca 科学家认为，冰古拉蒂陨石坑的形成时间大约是 130~150 万年前，当时的陨石应该是含有丰富的铁元素，当陨石以极高的速度撞击到非常坚硬的太古代花岗闪长岩上，发生了激烈的爆炸，岩石碎片在极短的时间内蒸发了，方圆数百公里的生物几乎全部死亡。 陨石坑结构图 （图片来源： Wikipedia ） 全球最清澈的湖泊之一 加拿大的因纽特人，赞美冰古拉蒂陨石坑为“努纳维克水晶之眼”，只因这里的水异常纯净，仿佛水晶一般。这里不仅是北美洲最深的湖泊之一，也是世界上最纯净的淡水湖之一。 经过测量发现，冰古拉蒂陨石坑的湖水含盐量不足百万分之三，远远低于普通淡水湖。在晴朗的天气下，泛舟于湖面上，肉眼能看到的深度可达到 35 米，而世界上最清澈的湖泊，比如美国的火山口湖、俄罗斯的贝加尔湖以及日本的摩周湖，能见度都在 40 米左右。 图片来源： www.nunavikparks.ca 它为什么会如此清澈呢？原因应该是多方面的，首先，这里是没有浑浊的泥沙。这里是北极冻原地带，为典型的寒带生态系统，气候非常恶劣，年平均气温只有 -10 ℃，无霜期仅持续 20 天，没有树木，只有一些低矮的草本植物和灌木植被，湖岸周围是大片坚硬的岩石和无尽的苔原，没有河水的汇入，只有冰雪作为水源补给，从每年 11 月份开始至第二年的 7 月，这里的湖面上都被冰雪覆盖。高寒地区的蒸发也极其缓慢，如此一来，平均每 330 年这里的湖水才会完全更新一次。其次，这里远离人类居住区，没有污染。距离此地最近的村庄大约是 100 公里，游客要来此参观主要靠步行，绝非一件容易的事情。 虽然我们常说“水至清则无鱼”，但这里依然能发现非常大的鱼类，最常见的是北极鲑，由于湖水中的养分稀少，它们往往长着瘦长的身体和大大的鱼头。为了保护这里独特的地质环境，加拿大当地政府于 2004 年在此建立了国家公园。 图片来源： www.nunavikparks.ca 气候变化的“教科书” 在地质发展历史中，地球上不仅有海陆变迁，还有大幅度的冷热气候变化，当气候趋向寒冷时，在两极和高纬地带，以及中低纬度的高原和山地就会慢慢地被冰盖或冰川所覆盖，这样的地质时期就称为大冰期，而两次冰期之间为相对温暖时期，称为间冰期，事实上，我们的地球曾经经历了多次大冰期，其中最著名的是第四纪大冰期，发生在距今 200 万年前，是距离现今时期最短、影响最大的一次大冰期，又被称为“冰河时期”。这时候风雪、冰雹时常出现，冰川、冰山随处可见，平均气温比现在要低 3 ～ 7 ℃，大陆上有 32% 的面积被冰川覆盖，大量的水分被“困”在大陆上。在这次大冰期中，气候变动很大，其中伴随着冰川的多次进退。可是，我们如何才能了解过去的气候变化情况呢？这就需要借助于对湖底沉积物的研究。 图片来源： www.nunavikparks.ca 从理论上来说，加拿大和美国北部地区的这些湖泊大多数是由 12000 年前最后一个冰川期的冰河融水形成的，湖底的沉积物中包含的化学物质和生物化石就可以帮助我们认识过去的气候变化。然而，由于冰川的多次进退，湖底的沉积物基本上都被打乱了，留下的地质学信息也是混乱的。 而冰古拉蒂陨石坑十分幸运，因为它深度极深，而且一年之中有一大半时间是处于冰封状态的，这就足以使它抵挡冰川的影响，完好地保存上百万年的全部水体和沉积物的信息。 2007 年 5 月 , 美国阿肯色大学的科学家对冰古拉蒂陨石坑的湖底进行了钻探取芯，在取出的 10 米长的岩芯样本中包括至少 25 万年前的数据信息，跨越两个间冰期，其中所含的微小藻类、极少量的金属元素和大气中坠落的花粉，都将成为科学家研究古气候的珍贵资料。(作者：马志飞，原文载于《环球探索》，有修改) 图片来源： www.nunavikparks.ca

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神秘的“石蛋”究竟是何物？

热度 6 pony1984621 2016-10-7 13:31

破解“石蛋”之谜 2015 年 11 月，四川省泸州市合江县南滩镇攀湾村发生了一件怪事：大批来自于四面八方的人们涌入河滩，大都穿着橡胶裤子，手持铁锹，在齐腰深的水里忙活，只为了能找到几块“能透光的石头”。因为传言说一块这样的石头可以卖几百甚至几万元。后来经过新闻记者调查发现，没有人能真正靠这个赚到钱，地质队员的鉴定结果表明，村民所挖的石头只不过是普通的石英岩而已，河床上到处都是，并不值什么钱。 泸州上演“疯狂的石头” 上百人河滩挖掘所谓的“玉石” 其实，对于河道里的这种鹅卵石，大家应该是比较容易认的，但是，自然界中还有很多天然产出的卵圆形岩石，因其外表滚圆，浑然天成，充满了神秘色彩，它们究竟是什么东西呢？接下来就让我们破解它们的秘密。 真假“恐龙蛋” 2005 年 1 月 8 日 ，广东省深圳市有两个人正在七娘山地区徒步考察，突然在一条废弃的土路旁发现了一块半裸露的圆形石头，他们突发奇想：这会不会是恐龙蛋化石呢 ? 几天之后，深圳一些媒体开始以《深圳首次发现恐龙蛋化石》为题，对此事进行了详细报道，认为这枚卵圆形的石头是 1.5 亿年前的恐龙蛋化石，消息一经传出便引起了轩然大波。随后，为了查明事情真相，地质专家对这块石头进行了仔细鉴定，所采用的鉴定方法是磨片，即从该石块上切下一小块，然后磨成薄片，在放大镜或显微镜下观察薄片的成分。然而，鉴定结果表明，这块石头与以前鉴定过的恐龙蛋明显不同，它并不含有恐龙蛋化石所具有的独特结构和物质成分，只是一块普普通通的岩石而已。 2005 年初，深圳一些媒体发表文章称“深圳首次发现恐龙蛋化石”，认为这枚卵圆形的石头是1.5亿年前的恐龙蛋化石。后经证实这并不是真的恐龙蛋。 堆积在一起的恐龙蛋化石。 事实上，虽然深圳地区具有与恐龙生活同时期的 岩石 ，即白垩纪和侏罗纪 时期 ，但岩石基本上都是花岗岩，并不适合恐龙的生存，即便真的有恐龙在此生存，但那时候的地层极不稳定，火山 频繁 爆发，不利于恐龙蛋的快速掩埋、“绝氧”封存和形成化石。如此说来，这枚所谓的恐龙蛋竟然是假货，真的令很多人大失所望啊。 花岗岩石蛋 既然不是恐龙蛋，那它又是什么东西，是如何形成的呢？鉴定结果告诉我们，它是一块圆形的花岗岩。 说起花岗岩，相信大家也并不会感到陌生。它的形成与岩浆活动有关，是一种十分常见的岩浆岩，由于它的强度较高，经久耐用，是常用的建筑装饰石料，比如充当石柱、地板等。但是，再坚硬的岩石也难以抵挡长期的风化作用，天然产出的花岗岩自身难免会有一些节理和裂隙，流水、空气甚至于各种微生物都会沿着这些裂隙侵入其中，无孔不入，天长日久之后，花岗岩便会由表及里层层剥离，越是棱角突出的地方就越容易被剥蚀，风化后的残余部分就逐渐朝着圆球形的方向发展，这种现象被称为“球状风化”。比如广州的火炉山，虽然这里山体坡度平缓，但山间大石遍布，其间可见有许多大小不同的圆形石块，如同一个个石蛋矗立在山间，蔚为壮观。它们绝非人为打磨所致，而是天然形成，构成了一种十分特殊的地形，这种地形名为“石蛋地形”。在安徽黄山、陕西华山、福建厦门鼓浪屿、浙江沿海桃花岛等花岗岩地貌旅游景区，常能见到类似情景。 典型的花岗岩石蛋 花岗岩石蛋可大可小，小的仅为几千克，大的则可数以吨计，对比一下看看，恐龙蛋能有这么大吗？讲到这里，或许你会不屑一顾地说：原来，故弄玄虚搞了半天，这所谓的“石蛋”只不过是风化作用的结果而已，有啥稀奇的？的确，真相总是让人唏嘘不已，那接下来，我就给大家说点稀奇的。 因球状风化而形成的“石蛋地形” 会“下蛋”的岩壁 《西游记》中，花果山下有一块仙石，忽有一日产下一块石卵，而后化为一只石猴即为孙悟空，这个故事妇孺皆知。谁曾想，在我们的现实世界中，竟然真的有这样一座山，山上会不断地产下石卵，更令人惊讶的是，这座山产下石卵还有一个固定的周期，村民说它每隔 30 年才会产下一次。果真有此神奇之事吗？ 贵州省三都县的“产蛋崖” 这座山位于我国贵州省三都县，在一片长约20多米、高6米的山崖上，镶嵌着大大小小的圆形或椭圆形石头，崖壁凸凹不平。这些石头每隔一段时间就会掉落几颗，仿佛是慢慢发育成熟的“蛋”从山崖上生出来一样，大个儿的直径约30至50厘米，可以达到几百斤重，小个儿的只抵得上一只拳头，而且质地坚硬，外形酷似恐龙蛋，表面还有类似于树木年轮的圆形花纹。所以，当地的老百姓给这片会“下蛋”的山崖取名叫“产蛋崖”，而且，人们认为这些圆蛋是吉祥的象征，几乎家家户户都会收藏几颗。 这究竟是什么东西呢？经考证，此地的地层属于三叠纪，而恐龙的出现是大约五千万年之后的事情了，这绝不可能是恐龙蛋。更进一步的研究发现，这些石蛋形成于五亿年前的寒武纪，比恐龙时代可要早多了，山崖的崖壁是由泥岩构成，而石蛋则是石灰岩，二者的岩性明显不同，这就说明，它们之间是一种“包裹”的关系，说白了，这些石蛋其实就是地质学中常说的“结核”。实际上，结核就是在沉积岩中形成的某种矿物质团块，通常是在周围的泥沙胶结形成岩石之前，它已经先行变成了岩石，也就是说，在沉积过程中，海水中的某些矿物质围绕着贝壳、鱼齿、珊瑚碎片等物质为核心层层凝聚，所以最终的形态有球状、卵状及各种不规则状，大小不一，小的可以是直径几厘米至数十厘米，最大者达几米。后来，海水中的沉积物不断下沉、压实，形成了泥岩，其中就包裹了那些大大小小的结核。如今，它们重现天日，就成了看似神秘的石蛋。 可能还有好奇的人会问：“产蛋崖”每隔30十年才“下蛋”一次，这又该作何解释呢？很简单，岩性不同，遭受风化的能力也就不同，泥岩风化速度快，石灰岩风化速度相对较慢，所以随着崖壁的风化、剥蚀，石蛋也就慢慢脱落，彼此之间的风化速度有差异，相差几年实属正常，至于说相差30年，恐怕没有那么准确和绝对，暴雨、冰雪都会加大风化的速度，其实这都是自然因素对山崖的一种破坏而已。 当然，结核的形成过程十分复杂，需要适当的地理环境和物理化学条件。至于结核为什么是圆形的，这要从内因和外因两方面来说，内因是物质凝聚在一起的时候由于表面张力的作用会使得它们的表面积尽可能缩得最小，而同体积的物质形成球形才能达到表面积最小，这也就意味着形成球形最容易；外因是水的冲刷侵蚀作用逐渐将结核打磨得光滑圆润。 虽然地质学的解释打破了人们心目中的神秘感，但由于结核形成于特定的地质环境中，其中保存有一些有关古气候、古地理及古代地层演变的信息，对于地质学家而言，仍然具有重要的科研意义。（ 文 / 马志飞，图/互联网 ） 不同大小的结核。 各种形状的结核。 极其规则的圆球形结核。 近乎一人高的巨大结核。 美国加利福尼亚州一处海岸边的各种结核。 新西兰摩拉基海岸边的大圆石，也是一种结核。 发现于波斯尼亚的一个超级大的结核。

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胆矾：神秘莫测铜之花

热度 4 pony1984621 2016-9-22 22:54

胆矾：神秘莫测铜之花 明孝宗弘治年间，有人想谋取一官半职，于是上书给当地政府称：山西紫碧山产有石胆，可以延年益寿。梦想长生不老的皇帝听闻此事就派宦官前往山西监督采石，但是，一直没有找到所谓的石胆。长年累月的挖掘工作让当地百姓苦不堪言，怨声载道，纷纷向当地的按察使诉苦。按察使听闻此事之后，就下令让百姓采集一些形状类似石胆的小石子一升，呈交给宦官。宦官见了，大为生气说：“这简直是敷衍搪塞，石胆在书籍中早有详细的记载，怎会找不到呢？”按察使却说道：“凤凰、麒麟在古书上也有记载，但是现在有谁真正见过？” 这是明朝冯梦龙编著的《智囊全集》中的一则小故事。这里面所提到的“石胆”究竟为何物，真有延年益寿的功效吗？ 真实的石胆 古人所称的石胆，其实就是指胆矾。 胆矾，英文名称为“ chalcanthite ”，源于希腊语的两个单词“铜”和“花”，这意味着它含有铜，并像花朵一样美丽。事实上正是如此，胆矾是一种硫酸铜水合物，化学式为 CuSO 4 ·5H 2 O ，有时候会含有少量镁和锌。在汉语中，“矾”是指某些金属硫酸盐的含水结晶，是一些易溶于水的矿物，如明矾（十二水硫酸铝钾）、绿矾（七水硫酸亚铁）、皓矾（七水硫酸锌）等都属于此类。 天然产出的胆矾晶体十分罕见，但矿物的集合体会以块状或钟乳状出现在矿脉中，具有鲜艳的蓝色，莫氏硬度为 2.5 ，质地脆弱。所以，有些矿物爱好者会将一些精美的胆矾作为观赏石收藏。但是，胆矾有个显著的弱点，它在太干或太湿的环境中都不易保存，在外界温度达到 70 ℃ 时，它就开始逐渐失去晶体中的结晶水，倘若外界潮湿，它则容易潮解，在长时间吸收空气中的水分之后会导致晶体结构的破坏。所以，特将胆矾作为观赏石收藏需要严格的环境条件，一般使用密封的透明容器进行保护。在市场上如果我们看到一些胆矾观赏石晶体形态十分完整，颜色也十分鲜艳，这多半都是在人工控制的环境中生长的晶体，在含有硫酸铜的溶液中，给予适当的条件，可以在短短的几天时间内沉淀出精美的人工胆矾晶体。 野外识别胆矾最典型的特征就是它鲜艳的蓝色，但是仅凭颜色进行判别还不够。一般而言，胆矾产于铜矿床的氧化带中，经常与其它含铜矿物共生，如黄铜矿、斑铜矿、孔雀石、辉铜矿等氧化之后都能形成胆矾，在我国甘肃、江西、广东、湖北和陕西等地都有产出。 神奇的“胆铜术” 传说，古时候的信州（今江西上饶市信州区一带）有一人走在水边时不小心将钥匙遗失，第二天去寻找时竟然发现水中的铁钥匙竟然变成了铜钥匙。或许传说有夸大的嫌疑，但也有一定的科学性。 用胆矾炼铜的方法自古有之，是世界上最早的湿法冶金技术，我们称这种方法炼出的铜为“胆铜”。南宋学者李心传在《建炎以来朝野杂记》一书中记载：“坑皆有胆铜者，盖以铁为片，浸之胆水中，后数十日即成铜。” 1987 年，我国学者李仲均等人发表了一篇名为《试论宋代胆铜的高产与降雨量的关系》的论文，作者考证了宋代江西德兴胆铜产量很高的原因，竟然是跟两宋（ 1094 ～ 1275 年）时期江西一带的年降雨量十分丰富有直接关系。这是为何呢？原来，用胆矾炼铜的方法很简单，就是将铁置于含有胆矾的溶液中，铜离子会被置换出来，沉淀下来的铜就是胆铜，降雨量大，自然含有胆矾的溶液就多，这种方法炼铜不仅可以就地取材，还能节省大料燃料，免去鼓风、加热、冶炼等设备，操作简单，成本很低。古人利用这种方法制造出了大量的铜制品，特别是在宋代，由于铸币的需要，胆铜术极为兴盛。有数据显示，在北宋末年，胆铜的产量已经达到了 100 万吨。 不过，当一种新的科学技术出现的时候，总会听到一些质疑的声音。《宋史》中记载，当时的三司判官许申采纳别人出的主意，以药化铁成铜，即用胆水浸铁而产生铜，并用于铸币，但是大臣孙祖德却认为这是一种“伪铜”，许申也被认为是骗子。北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中提到：“信州铅山县有苦泉，流以为涧。挹其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜，熬胆矾铁釜久之亦化为铜。水能为铜，物之变化，固不可测。按《黄帝素问》有‘天五行，地五行。土之气在天为湿，土能生金石，湿亦能生金石’，此其验也。”水中能产生出铜来，这种神奇的现象让沈括都惊讶不已。但是，沈括用阴阳五行学说来解释这种现象，有失科学道理，但这也是受到当时生产力发展和科学水平的限制所造成的认识误差。 现代科学表明，胆铜术实际上是一种化学置换反应，即硫酸铜溶液与铁作用，生成硫酸亚铁和金属铜，关于这样的实验，我们在中学化学中就已经学到了。 以毒攻毒 医药中所用的胆矾，几乎全是人工制造的含水硫酸铜结晶体，自《神农本草经》始，历代医书均记载胆矾味酸、性寒，具有催吐、化痰等方面的药效。与别的中药不同之处在于，采用胆矾治病乃是以毒攻毒之法。 大家常用成语“五毒俱全”来形容某些人坏事做尽，但原意中的“五毒”究竟是哪五种呢？现代人多认为是“吃、喝、嫖、赌、抽”或“坑、蒙、拐、骗、偷”五种极端恶劣的坏习惯，而在过去的民间传说中则认为是“青蛇、蜈蚣、蝎子、蜘蛛、蟾蜍”，另有一种说法是五种药性猛烈的药物：石胆（即胆矾）、丹砂（即辰砂）、雄黄、慈石（即磁石）和礐（音“ què ”）石（即毒砂），其中胆矾位居五毒之首。正因为胆矾本身具有很强的毒性，待病人服入体内之后，在酸性介质的作用下会有一定量的铜被溶出，对胃壁的感知神经有一定的刺激作用，而后进一步引起呕吐，故而胆矾多用于治疗食物中毒、风痰癫痫、痰涎阻塞咽喉等症状。 《三国演义》中“诸葛亮七擒孟获”的故事十分精彩，其中讲到有一次孟获被诸葛亮释放之后逃到秃龙洞，这里的秃龙大王想借助“哑泉、柔泉、黑泉、灭泉”四个毒泉来消灭蜀军。蜀军的先锋王平将军带领数百军士前来探路，由于天气酷热，士兵口干舌燥，误饮了“哑泉”之水，结果人皆不能言语，疼痛难忍，若不是得遇山中高人指点，获取了解药，恐怕这些中毒的士兵必死无疑。这“哑泉”究竟什么怎么回事呢？后人研究发现，“哑泉”确实存在，位于云南省保山市境内，明清时期人们在泉边立下石碑，提示过往行人勿饮此水。想必是罗贯中先生听说了这样的事情，所以才在小说中将其描绘得出神入化。根据现代科学家的推断，所谓的“哑泉”应该是一种含硫酸铜较高的泉水，因为云南铜矿资源丰富，自古就已开采，泉水变成了有毒的硫酸铜溶液是有一定科学道理的。 硫酸铜的毒性很大，安全服用胆矾的量为每次 0.5 ～ 1g ，超过 10 克 即可致人死亡。有案例显示，一位 39 岁的男子，分三次口服胆矾方剂后出现呕吐、四肢无力等症状， 3 小时候死亡。经法医鉴定后认为，该胆矾方剂中含有胆矾、白矾等成分，但致人死亡的主要成分为胆矾，死者生前单次或累计 3 次服用的胆矾剂量均远远超过了成人口服致死量 10g 。 另有文献资料显示，胆矾对白癜风具有一定的疗效，原因可能在于白癜风患者血中的铜含量较低，而胆矾恰恰是补充了人体内的铜。但是，外用涂抹的胆矾若被皮肤过量吸收，也有可能造成致命伤害。（ 文 / 马志飞,图片/互联网 ）

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假装穿越到六十年代——地质人的那点儿事

热度 8 pony1984621 2016-7-31 19:51

假装穿越到六十年代——地质人的那点儿事 （摄影：马志飞） 每张照片，都是一个故事。 虽然每个故事都能记起， 但时间越来越模糊。 如果不是因为照片上还有日期， 看到这些黑白的照片， 仿佛真的回到了六零年代。 星星还是星星，月亮还是月亮， 山还是那座山，梁还是那道梁。 几乎一样的装备，几乎一样的服饰， 一样的笑容，一样的激情， 变化的， 仅仅是一代又一代前赴后继的地质人。

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那些年，一些欺骗过我们的假化石

热度 10 pony1984621 2016-7-29 08:52

在地质学家的研究工作中，化石是了解地球过去的地貌、气候以及生物的最好线索。但是用现代人的眼光去认识亿万年前的古生物化石，难免会有差错，即使是经验丰富的地质学家，也有看走眼的时候，历史上就曾经出现过多次“假化石事件”。 琳琅满目的化石 被愚弄的贝林格教授 化石曾被一些人认为是神灵雕刻的作品。公元十六世纪，有位名叫贝林格的学者坚信“化石神创说”，他收集了各种化石来证明自己的观点，还把研究成果写了一本书，引起极大的轰动。但是，后来贝林格教授居然发现了一块儿刻着自己名字的化石！原来这一切都是贝林格的同事的恶作剧，之前的那些稀奇古怪的化石，都是他的同事伪造的。这时贝林格教授才醒悟过来，急忙回收了已经出版的著作，闹剧才得以收场。 震惊世界的“古盗鸟事件” 1999年，美国的《国家地理杂志》上曾刊登了一篇介绍“辽宁古盗鸟”的文章，这种鸟类长着一段鸟类的身体和一只恐龙尾巴。它填补了恐龙演化为鸟类的一个缺失环节，正当古生物界为之振奋时，中国科学家发现这块化石居然是伪造的，其实它就是恐龙和鸟类化石被拼接在了一起。这件事还被媒体列为20世纪最后20年科学技术领域中影响人类生活的20个重大错误之一。 伪造的古盗鸟化石 乱花渐欲迷人眼的假化石 认识和辨别化石并不是一件简单的事情，稍不小心就会出现错误。接下来，让我们认识一下那些骗人的“假化石”。 树枝石 ：2016年4月14日，湖南省郴州市桂东县某地，发现一块4亿年前的古老岩石，上面布满了松枝状图案。一度被人当成植物化石。经过专家研究发现，这是一块典型的假化石，名为“树枝石”或“模树石”，那些看起来像是树枝的印痕，实际上是锰的氧化物结晶。这种结晶常常出现在岩石层面或节理面上，是由氧化铁、锰等溶液在特定的温度和压力下，渗透进岩层中的缝隙固结而成的。 树枝石 龟背石 ：在大连金石滩公园的海边，有一块外貌奇特的巨石，岩石表面分布着规则的龟裂状网纹，看起来就像是乌龟的背壳一样，被人称作“龟背石”，这是乌龟的化石吗？也不是。龟背石的龟裂状网纹是方解石，是在沉积岩形成的过程中，外部环境发生变化而掺杂进去的。若干年后，原来的沉积岩遭到风化，方解石脉突出在外面，看起来就像是龟壳的化石。 龟背石 结核 ：经常被误认为是恐龙蛋化石，其实是一种矿物质在沉积岩中形成的团块。结核大多数呈同心状构造，是分层依次沉积而成的。它们通常是在周围的泥沙胶结之前，就已经变成岩石了。也就是说，在沉积过程中，海水中的某些矿物质围绕着贝壳、鱼齿、珊瑚碎片等物质为核心层层凝聚，最终成为球状、卵状的结核。 结核，其中的纹理像树木的年轮一样 叠锥 ：在一些不纯的石灰岩（比如泥质灰岩）的层面上，会出现一些锥形的凹陷，它们是由许多小圆锥体套叠在一起组成的，锥底朝上，锥顶朝下，锥体轴垂直于层理，形状十分奇特。如果把它们敲下来，检验矿物成分，就可以发现它们是纤维状的方解石，在极少数情况下，也有可能是石膏、菱铁矿、黄铁矿等。地质学家称这种构造为“叠锥构造”。 叠锥构造，有时被误认为是化石 化石的真容 哪些是化石呢？化石是保存在地层中的地史时期的生物遗体和遗迹。化石的形成需要合适的时机和条件。生物的遗体和遗迹必须要在短时间内被迅速覆盖，然后在沉积环境中，被溶于水的矿物质慢慢渗透，经过漫长的岁月就和沉积物变成了化石。 化石主要分为三大类： 实体化石 、 遗迹化石 和 模铸化石 。 实体化石，由生物遗体形成 模铸化石，古生物遗体在围岩表面上留下印模之后，或者遗体被溶蚀之后留下空隙，然后被泥沙充填形成。 遗迹化石，为史前动物的遗迹和遗物形成，如足迹、粪便等。 改编自《环球探索》2016年7月刊《那些年，一些欺骗我们的假化石》，原文作者：马志飞

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自然硫：最常见、最有用、最美丽的矿物之一

热度 1 pony1984621 2016-7-28 21:30

自然硫：最常见、最有用、最美丽的矿物之一 硫是一种非常丰富的常见元素，但是在地球表面很少能形成完整、纯净的晶体。它是硫酸盐、硫化物矿物和化石燃料的重要组成部分，也是大气、地下水的重要组成部分，同时也是几乎所有生物所必须的重要生命元素,许多强烈的气味都是由硫化合物产生的，比如臭鼬的气味、火柴、柚子、大蒜和臭鸡蛋的味道。 作为一种矿物，自然硫是一种明亮的黄色晶体，晶体呈菱方双锥状或厚板状，通常呈粒状、块状、粉末状集合体，主要产于火山岩和沉积岩中，见于地壳的最上部分及其表部，比如火山口及温泉附近，偶尔能见于硫酸盐和硫化物矿物的风化产物中。由以下作用形成：（ 1 ） 火山硫质喷气的结晶；（ 2 ） 硫化氢不完全的氧化；（ 3 ）生物化学作用；（ 4 ）某些沉积层中石膏的分解。 目前人类所利用的最大的硫矿床主要来自于蒸发岩盆地，矿层呈层状、似层状或透镜状，它被认为是石膏和硬石膏在细菌作用下所形成的。 火山口附近喷出、凝结而成的黄色自然硫。 当燃烧时，硫会融化成一种血红的液体，并发出一种蓝色的火焰，当然，这最好在黑暗中观察才行。 意大利一处火山喷气孔附近凝结了大量硫磺。 印度尼西亚一名矿工正在从火山口附近采集自然硫。 加拿大不列颠哥伦比亚省温哥华附近的一个硫磺加工站。 近年来，国际市场上自然硫的产量及价格变化。

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蓝天下的精灵——天河石

热度 6 pony1984621 2016-7-28 17:02

蓝天下的精灵天河石 在古希腊神话中，亚洲西南部的黑海边，曾经生活着一群金发碧眼的剽悍女性，她们身材高大， 能骑善射。古希腊诗人荷马也曾描述过她们南征北战的英姿，记录下她们与无数古希腊英雄战斗的故事。后世称她们为“亚马孙女战士”。16世纪，西班牙殖民者到南美洲探险时，遭受到当地印第安土著女性的猛烈进攻。殖民者看到这些使用弓箭的勇猛女性，联想到古希腊神话故事，于是就用“亚马孙女战士”来称呼她们，南美洲的第一大河--亚马孙河也因此而得名。 　　神秘的“亚马孙石” 　　据说，南美洲的“亚马孙女战士”拥有一种神奇的宝石，它具有强大的能量，不仅可以增强人的体力，还具有治愈伤痛的能力。所以，每当有善良的人来看望这些女战士的时候，她们总会拿出这种珍贵的宝石送给客人。这就是天河石，也叫“亚马孙石”。 　　传说，天河石最早被发现于亚马孙河流域；但在世界各地的古代文化中，都曾出现过天河石的身影。古埃及人认为，天河石是人类与神灵进行沟通的媒介，所以他们常用天河石雕刻神像。我国辽宁省阜新市西南约2500米处的查海遗址，距今已有7000多年的历史。考古学家在那里发现的天河石器物证明，早在新石器时代早期，我国人民已经使用天河石来琢磨各种器物了。历史学家认为，正是因为天河石美丽的微蓝色、艳丽的翠绿色，不仅使它成为女神、巫觋与上天沟通的工具，也使它成了权力与地位的象征物。我国陕西省宝鸡市曾出土过西周早期的天河石装饰品，距今已有3000多年的历史。 　　虽然人们把天河石夸得如此神秘，但这些毕竟只是传说而已。从外表来看，天河石只不过是一种普通的石头；但它独特的颜色具有无穷的魅力，如蔚蓝的天空一般，令人心旷神怡，乍一看，与翡翠相差无几。天河石具有如同玻璃一样的耀眼光泽和适度的硬度，既可切成宝石，又可制成装饰石料，或者作为翡翠的替代品制成工艺石雕，深受人们的喜爱。 　　长石家族中的宝石 　　天河石真的产于亚马孙河流域吗？矿物学家的研究证实，南美洲的确有天河石矿床，但并不在亚马孙河流域。虽然他们在亚马孙河流域发现了一些绿色的矿物；但那只是闪石类矿物，与我国的和田玉类似，并非真正的天河石。实际上，最早的天河石几乎全部产自于俄罗斯西南部伊尔门山的米阿斯地区。后来，在美国科罗拉多州和弗吉尼亚州、澳大利亚、马达加斯加等地，也相继发现了天河石矿床。其中，以美国科罗拉多州的派克峰所产最为著名，那里位于大平原的边缘，属于绵亘不断的落基山脉的一部分，地质历史时期的大规模造山运动和火山爆发，使得山脉隆起，形成了一座海拔4300多米的高山，山体主要由花岗岩组成，其中就含有天河石，其晶体通常为5～15厘米，最大者可达40厘米，呈浓郁的蓝绿色，与正长石、烟晶（水晶的一种，烟灰色）共生。如果你在珠宝市场上看到“科罗拉多玉”或“派克峰玉”一类的名称，可不要被迷惑了，其实那就是天河石，也并非科罗拉多州所独有。目前，我国新疆的阿尔泰、云南贡山、河北宣化等地也有产出。 　　从矿物学角度来看，天河石属于长石的一种。长石，是一个庞大的矿物家族，是含钙、钠和钾的铝硅酸盐类造岩矿物，它们在岩石形成过程中具有非常重要的作用，在地壳中所占比例高达一半以上，在火成岩、变质岩、沉积岩中都可出现。天河石是一种微斜长石，化学成分是K ，与正长石和透长石相差无几；但结构略有不同，属于同质多象变体。 　　最美丽的天河石呈现出浓郁的蓝绿色。实际上，很多天河石可呈不同深浅的绿色或黄绿色，甚至在矿物中间带有一些白色的条纹。根据收藏家的经验，天河石在柔和、温暖的阳光下最为迷人，特别是在日出后或日落前的短暂时刻。 　　如果仅从颜色上来辨别，天河石很容易被误认为是祖母绿、翡翠、蛇纹石、绿松石或者东陵石；但天河石的莫氏硬度为6～6.5，折射率为1.522～1.530，密度为2.56～2.58克/立方厘米，只要借助于专业仪器检测这些物理参数，便可准确判别它的身份。 　　独特的颜色源自何处 　　绿色的宝石并不少，它们之所以为绿色，其成因多种多样，有些是因为其中含有铬元素，如祖母绿、翡翠、东陵石；有些是因为含有铜元素，如孔雀石；有些是因为含有铁元素，如蛇纹石；有些则是同时含有铜和铁元素造成的，如绿松石。那么，天河石的蓝绿色源自于哪里呢？ 　　有一种说法认为，这是由于天河石中混入了铜元素所造成的，因为铜的化合物通常为蓝色或绿色。最初，当苏联发现天河石矿床时，矿物学家就认为天河石与孔雀石类似，致色因素都是铜；但后来他们检测发现，这些天河石中并没有铜元素，于是便推翻了这一说法。 　　另一种说法认为，天河石中的部分钾离子被铷离子以类质同象的形式所替代，并且其中所含的氧化铷的质量分数在1.4％～3.3％时，才能使天河石呈现出鲜艳的绿色。这种说法迄今仍占据主流地位，而且工业上也常用天河石作为提炼金属铷的主要原料。 　　最新的研究成果认为，天河石中含有一定的铅，由于铅的混入，造成了天河石晶体内部出现了结构缺陷，从而形成了“色心”，故而呈现出与众不同的色彩。我国太原理工大学的樊行昭、游益彬对采集自山西省交城县的天河石样品进行了实验：他们先将一块白色样品和一块绿色样品放置在酒精灯上加热，过了大约3分钟，绿色样品的颜色从表至里逐渐变浅，最终褪成白色，而白色样品几乎没有变化。然后，将两块样品放置在波长为254纳米的紫外荧光灯下照射30分钟，那块绿色样品恢复至原来的颜色，白色样品仍无变化。该实验成功验证了天河石的颜色乃是色心所致。根据这个原理，学者们提出，可利用放射性辐照方法，对那些颜色不够鲜艳的天河石进行处理，进而改善宝石的颜色质量。 　　目前，用天河石制成的吊坠、耳环、手镯、项链和胸针等饰品，在国内珠宝市场上都可以买到。考虑到这种宝石在高温下可能会褪色、硬度中等而易留下划痕等因素，建议大家在佩戴时，要远离高温热源，避免阳光暴晒，避免磕碰，不要使用含漂白剂的洗涤剂进行清洗，收藏保管也需用心。（ 作者：马志飞，图片来源于互联网 ）

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独闯云台山峰林峡

热度 15 pony1984621 2016-5-11 23:52

《脚下有路，行者无疆》之 60：独闯云台山峰林峡 摄影时间： 2016 年 5 月 8 日 摄影地点：河南.焦作.云台山. 峰林峡 摄影：马志飞 有人说：一个人的一辈子，至少要有一次奋不顾身的爱情和一次说走就走的旅行。所以，既然我们来到这个繁华的世界，只有走一遭才算不虚此行。 2016 年5月8日，我孤身一人来到了云台山峰林峡，想一睹它的迷人美景。在来之前，我搜集到的资料显示，峰林峡原名群英湖，位于河南焦作市修武县，景区面积达50平方公里，峡谷幽深、峰林奇特，融山的隽秀、水的神韵为一体，被誉为“云台天池”。峰林峡大坝高耸于峡谷之中，大坝建造于1971年，坝高100.5米，为中国第一高砌石拱坝。 所以，在我的想象中，它应该是这样的： 可是当我来到景区时才发现，情况有所变化。由于峰林峡大坝维修、水库放水，虽然原来的河湖盛景暂时看不到了，来到这里旅游的人也少了很多。 但是，对于地质爱好者而言，这是一个百年不遇的好机会，裸露的湖底和两侧峡谷恰恰揭开了峰林峡的神秘面纱，把这亿万年造就的湖底地质胜景展现在我们的面前。 据了解，峰林峡湖底地质遗迹丰富多彩，30亿年的沧海桑田，形成了太古宇、元古宇、古生界和新生界地层。多次的构造运动，尤其是2300万年以来，新构造运动的强烈抬升和水蚀作用的深度下切，造就了云台山双崖对峙的峡谷群，钙华坝、钙华滩随处可见。峰林峡湖底，是了解奥陶纪地质知识的理想目的地。2016年4月1日起，峰林峡景区推出了徒步穿越峰林峡活动。 我也正好赶上这次机会。但是，我到达峰林峡景区的时候已经是当天下午两点了，景区说现在没有游客进入，建议我别再进去。后来在我的恳求之下，景区竟然答应送我进去，虽然行驶在崎岖山路上观光旅游车里只有我一位游客，但景区的热情服务让我深深感动，这叫啥，这就叫敬业精神。 远观峰林峡，层峦叠嶂之下是万丈悬崖，原来的水位淹没线清晰可见，上半部分是郁郁葱葱的植被，下面则是灰黄色的裸露基岩。水库大坝正在紧张的维修施工中，尚且不知何年何月才能再次蓄水。 峰林峡的下山步道全长1560米，落差250米，共有1700多个台阶，对于我这样的野外地质工作者而言，自然是小菜一碟。然而，总有一些意想不到的事情发生。 当我正沿着台阶缓缓而下时，突然前方出现了三只野生猕猴挡住了去路，当它们发现我孑然一身时，竟然毫无顾忌地朝我步步逼近，并发出嘶嘶的声音，顿时吓我一跳，万一它们合伙上来欺负我，岂不是要给我毁容啊？情急之下我掏出包里剩下的半块面包扔了过去，趁它们抢夺之时我拍拍屁股溜之大吉了。等我走完了下山台阶来到峡谷中间的空地时，又发现了这些小家伙，只好远远地偷拍了几张照片，急忙走开。 一个人走在峡谷中间，一边看着两岸陡峭的岩壁，一边想象着峡谷蓄水时“高峡出平湖”的壮观美景，慢慢体会着大自然沧海变桑田的缓慢进程和人类改造自然的天翻复地的变化。在这前后不见一个行人的谷底穿行，我每走一段路都要回头望望，心中不断泛起阵阵寒意。 虽然脚步不断加快，但我还是抽出时间拍了点有趣的照片，比如峡谷两岸奇形怪状的岩石，名曰“绣花鞋”、“绝壁虎嘴崖”等，光听名字就吓出一身冷汗，特别是那双“绣花鞋”，总会让我联想到网上那个流传已久的恐怖故事。 在峡谷底部，偶尔还能发现一些漂亮的化石，有些被罩上了玻璃罩保护起来，比如这个腹足类化石，静静地躺在溪水边，虽块头不大，但轮廓完美，栩栩如生。 也不知道又走了多远，差不多三个小时的样子吧，我终于见到了景区内的工作人员，这才长舒一口气。幽深的峡谷异常寂静、冷清，尽管如此，徒步穿越仍然给了我很多收获，那种惊险和刺激始终让人难以平静。

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《脚下有路，行者无疆》之59：云台山世界地质公园青龙峡景区

pony1984621 2016-5-11 22:17

《脚下有路，行者无疆》之 59：云台山世界地质公园青龙峡景区 摄影时间： 2016 年 5 月 8 日 摄影地点：河南.焦作.云台山.青龙峡 摄影：马志飞 青龙峡风景名胜区位于河南省焦作市，距晋城市区 40 公里，距 焦作 市区 33 公里，面积约 108 平方公里，有 “ 云台山 第一大峡谷 ” 的美誉。是河南云台山世界地质公园主要游览区之一，由 7 大游览区共计 100 多个景点组成，景区内峡长谷幽，山青水碧，群峰竞秀，层峦叠嶂，峰回路转，曲径通幽，植被繁茂，气候独特，峰、崖、岭、台、石各有千秋，泉、潭、瀑、溪、洞各具特色，天然雕琢，秀色天成，堪称山水画廊，避暑胜地。

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[转载]Face to Face with Dr Evert Hoek【国际岩石界学术大牛】

ifireball 2015-10-30 10:40

视频地址： http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NTQ0NjY5OQ==mid=400075089idx=1sn=fa7decacd0f2425cf91356198cae227f#wechat_redirect (Evert Hoek是国际著名岩土工程学家，提出的Hoek—Brown准则为 估算工程岩体强度参数一直提供了一条良好的途径，他的多部著作被中国学者翻译成中文出版。 2000年Hoek曾在美国土木工程师协会年会上应邀作太沙基讲座 (Terzaghi Lecture)。能在ASCE年会上做太沙基报告，既是对报告人成就的肯定，也是对其擅长专题的高度总结。 Dr Hoek was born in Zimbabwe and graduated in mechanical engineering from the University of Cape Town in South Africa in 1955. For his post-graduate work he specialized in experimental stress analysis and obtained a master’s degree for his work on three-dimensional photoelastic techniques. In 1958 he jointed the South African Council for Scientific and Industrial Research and became involved in the application of stress analysis techniques to the study of rock stress problems in deep level gold mines. He was awarded a PhD in 1965 by the University of Cape Town for a thesis on brittle fracture in rock.In 1966 he accepted an invitation from the Imperial College of Science and Technology, one of the colleges of the University of London , to establish an interdepartmental centre of research and teaching in rock mechanics. He was appointed Professor of Rock Mechanics in 1970 and awarded a DSc in Engineering by London University in 1975. In 1975 he moved to Canada as a Principal of Golder Associates, an international geotechnical consulting firm. In 1987 he accepted the post of Industrial Research Professor of Rock Engineering in the Department of Civil Engineering at the University of Toronto . Dr Hoek returned to a full time consulting practice in Vancouver in 1993. He is now an independent consultant and is a member of a number of consulting boards and a technical review consultant on several major civil and mining engineering projects. He has recently worked on projects in Canada , Greece , India , Venezuela , Chile , Hong Kong , Indonesia , Australia and the Philippines . He has published numerous technical papers and three books. His most recent book on rock support for hard rock excavations, co-authored with Professors P.K. Kaiser and W.F. Bawden, was published in January 1995. Amongst the awards which he has received are the E. Burwell Award from the Geological Society of America (1979), Elected a Fellow of the Royal Academy of Engineering, UK (1982), Rankine Lecturer, British Geotechnical Society. (1983), The Gold Medal of the Institution of Mining and Metallurgy, UK, (1985), The Müller Award, International Society of Rock Mechanics (1991), William Smith Medal, Geological Society of London, (1993), the award of an honorary DSc in Engineering by the University of Waterloo, Canada (1994) the presentation of the Glossop Lecture to the Geological Society in London (1998) and the presentation of the Terzaghi lecture for the ASCE in Seattle (2000).

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沸腾的熔岩湖

热度 2 pony1984621 2015-7-13 19:10

在非洲中东部地区的刚果民主共和国境内，有一个特殊的“湖泊”，说它特殊，是因为它的湖底没有水，竟然是沸腾翻滚的岩浆，而且不停地冒着大量的热气，这就是尼拉贡戈火山口。 从上空俯瞰，尼拉贡戈火山口呈规则的圆形，直径大约为2000米，边缘的海拔高度为3470米，火山口的中心深度约为250米，里面充满了尚未完全冷却成固体的岩浆。科学家们称这样的“湖泊”为“熔岩湖”。 熔岩湖是如何形成的呢？首先，它处于地球地壳运动的活跃地带——东非大裂谷之上，火山活动频繁；其次，火山喷出的碎屑物质和熔岩不断在喷火口的周围堆积起来，越堆越高，逐渐形成锥形的山峰，中间的岩浆通道变成了像碗底一样的洼地。由于尼拉贡戈火山是一座活火山，频繁的、连续的喷发使得溢出的熔岩在火山口洼地内长期保持液态，就像一个沸腾的“湖泊”一样。 谁也不知道这座火山在多少年前开始爆发的，也很难确定它何时再次爆发。自从1884年以来，它已经至少喷发过20次。其中，在2002年的一次爆发中，喷发出来的熔岩流下坡的速度高达每小时60公里，一直到达南部16公里远的戈马市，结果造成近10万名戈马市居民背井离乡。 在2010年5月的时候，美国航天局的地球观测1号卫星观测到了它的再次喷发。也正因为如此，尼拉贡戈火山成了世界上最活跃、最危险的火山之一。 危险总也阻挡不了探险家的脚步。2010年6月，一个探险团队勇敢地闯入了这片禁地，并拍下了许多珍贵的精彩照片。在此，我们静静地欣赏大自然的奇观，同时也默默地向这些伟大的地质工作者致敬！（文/马志飞，图片/互联网）

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震惊眼球的人造巨坑！

热度 3 pony1984621 2015-7-13 19:07

有人说，从太空遥望地球，能用肉眼看到两大奇迹，其中之一是中国的万里长城，另外一个就是宾汉姆峡谷铜矿坑。尽管这不一定符合科学事实，但足以表明宾汉姆峡谷铜矿坑是地球上最大的疤痕。从飞机上往下看，它就像是一个黑窟窿，暴露在地球表面，蔚为壮观。 宾汉姆峡谷铜矿位于美国犹他州奥克尔山脉，盐湖城的西南部，隶属于总部设在英国的一家具有国际影响力的采矿和勘探公司——力拓集团。该矿坑深约1000米，宽4000米，占地面积约7.7平方公里，说其是当今世界上最大的人类挖掘矿坑，当之无愧。 宾汉姆峡谷铜矿坑于1906年开始生产，目前，该矿坑仍然以每天50万吨的速度向外运送矿石。1966年，宾汉姆峡谷露天铜矿坑获得美国“国家历史地标”称号，成为一座兼具历史意义和地理意义双重价值的标志性遗迹。 自1990年起，该铜矿坑实现现代化生产，雇佣了2400名员工。现在，大约每年生产30万吨铜，超过了世界上其他任何一个铜矿坑，运营商对外宣称他们经营的是世界上最现代化、最清洁的铜矿坑。 这里不仅仅是个铜矿坑，宾汉姆峡谷铜矿坑称得上是世界上最富有的多金属矿坑，截至2004年，这里就已经累计开采了1540万吨铜、715吨黄金、5900吨白银和38.6万吨的钼。在2006年，全年的产值就达到了18亿美元。 据估计，宾汉姆峡谷铜矿坑还能再往下深挖大约200米，然后继续开采就不划算了，按照目前的生产速度，它很快就会停止生产。因为，倘若我们把矿坑里那曲曲弯弯的盘山公路拉直了，其总长度超过了800千米，高额的运输费用一旦超过了采矿赚的钱，谁还愿意继续采下去呢？虽然，这里给人类创造了极大的经济价值，但是从环境保护的角度来说，这样的露天矿坑无疑是对地表生态的严重破坏。 2013年4月10日，这里发生了一场大规模的滑坡灾害，号称是“北美有历史记录以来最大的非火山活动原因山体滑坡”，大约有6500~7000万立方米的泥土和岩石从矿井东北侧突然滑下，造成山崩地裂般的震动，以至于连附近的地震台网都能检测到。 （文/马志飞，图片/互联网）

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广西有座“仙人桥”

pony1984621 2015-7-13 19:03

大自然是一位令人敬佩的能工巧匠，它不仅给我们创造了巍峨的山脉、浩瀚的海洋，它还会自己修建桥梁，你可曾见到过？ 在中国广西乐业县，有一条河，名为布柳河，河水穿过峡谷蜿蜒流过，河流中间横跨一座长100多米的大桥，坐船从桥下经过，抬头仰望，我们眼中的这座桥正像一条拱起身子的巨龙横卧河上，栩栩如生，极其壮观。 奇怪的是，这座桥并不是我们人类修筑的，而是天然形成的，当地人还敬畏地称它为“仙人桥”。仙人桥拱孔跨度177.14米，桥宽19.3米，桥身长280米，桥身厚78米，总桥高165米，拱高87米，号称为世界上最大、最美的水上天然桥。 布柳河是红水河的支流，红水河最终汇入珠江，全长约160公里。布柳河两岸风光秀丽，植被茂盛，被誉为“植物的王国，鸟类的天堂”，再加上这里独特的地貌，集奇山、绿水、仙桥、奇洞于一体，吸引着国内外游客前来漂流游览。 仙人桥的形成并非人力所为，而是大自然所造就。在很久以前，布柳河两岸的山脉连在一起，由于流水顺着低洼的谷底穿过，天长日久，逐渐将大山中间淘出一个洞，而上面的拱形依然屹立不倒，于是就成了现在这个样子，所谓的“滴水穿石”也就是这样的道理。 流水是地球上最强大的雕塑家，奔流不息的河水一直在塑造着地球的外貌，创造了一个有一个地貌奇迹。当你看到仙人桥这样的美景时，是不是也忍不住赞叹大自然的神奇呢？ （文/马志飞，图片/互联网）

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神秘的“魔鬼塔”

pony1984621 2015-7-13 19:02

在美国怀俄明州，有一片广阔的平原，就在这平坦的土地上有一个庞然大物，它高260米，底座很大，越往上越小，到了顶部只有足球场那么大。远远望去，它像一座高塔一样拔地而起，人们称它为“魔鬼塔”。 美国著名导演史蒂芬•斯皮尔伯格曾经拍过一部名为《第三类接触》的科幻电影，电影中把“魔鬼塔”当作了外星人抵达地球的地点，更是增加了它的神秘感。 其实，它只是一座巨大的岩体而已，不过奇怪的是，它的周围都是平坦的土地，而只有它孤身傲视着大地，而且，在这块岩体身上，存在很多从上到下的裂隙，把它切割成了一条一条的。经研究发现，魔鬼塔大约形成于5000万年前。 进一步的研究发现，这其实是一座小型火山，岩浆从地下很深的地方喷出地面，边喷发边冷却，在地面形成了小山。后来，在风吹、日晒、雨淋的作用下，它周围相对软弱的沉积物被流水冲刷带走，就只留下了这样一座孤零零的山体。 柱状节理是岩浆冷凝时候形成的特殊形态。随着温度的不断降低，岩浆的表面形成了无数的冷凝收缩中心，岩石物质向固定的内部中心持续聚集，结构均匀的岩浆，其收缩中心呈均匀等距离排列，而且相互之间呈等边三角形排列，当彼此之间的裂隙裂开之后就形成了规则的六边形石柱，结构不均匀的岩浆会形成不太规则的四边形、五边形或七边形石柱。 如今，魔鬼塔已经成为著名的旅游景点，而且吸引了许多攀岩爱好者。沿着“魔鬼塔”上凹陷的空隙不断向上攀爬，不仅考验攀岩爱好者的技术，更是考验他们的胆量。 （文/马志飞，图片/互联网）

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世界奇观——尼亚加拉大瀑布

热度 3 pony1984621 2015-7-13 19:01

在美国纽约州与加拿大的分界线上，分布苏必利尔湖、休伦湖、密歇根湖、伊利湖和安大略湖这五个大湖，因地势西高东低，湖水大致从西向东流，注入大西洋。其中，在连接伊利湖和安大略湖的尼亚加拉河上，有一道著名的风景区——尼亚加拉大瀑布。 伊利湖的湖水经尼亚加拉河流入安大略湖时落差高达100多米，在瀑布形成的断崖处，由于中间一个岛屿的分流，将瀑布隔离成三部分，其中最大的部分呈半环形，宽792米，落差58米，形状类似于马蹄，所以又被称为“马蹄瀑布”。 关于尼亚加拉大瀑布的形成，还有一段凄美的传说。传说在很久以前，尼亚加拉河经常泛滥成灾，除非每年把一个年轻女人投下河去。有一次，有人爱上了要被丢下河中的女人，勇敢地将她从河中救起并带上船，此时，河神被激怒了，为了堵住他们的去路，竟然将尼亚加拉河劈成了两半，于是就成了现在的样子。当然，这只是神话故事，但也暗示了我们瀑布的成因，那就是：河流及陡崖。 1841年和1842年，英国著名地质学家莱伊尔两次在实地考察尼亚加拉大瀑布后发现：大瀑布开始的位置距离他观测时的位置大约有11公里。原因在于，尼亚加拉河的大量河水经过瀑布的瞬间跌落，强烈冲击悬崖下部松软的页岩和泥沙，逐渐将其淘空，上部坚硬的白云岩在失去了下部的支撑后逐渐崩塌，从而造成了悬崖一步一步的后退，中间比两侧塌得更多、更快，于是便形成了弯曲的马蹄形。 设想一下，如果流水不止，尼亚加拉大瀑布会不会在某一天消失不见呢？有远见的人们已经开始思考这样的问题：如果按照历史上的后退速度来推算，过不了几万年，尼亚加拉大瀑布将退到河流上游处的伊利湖边，落差逐渐变为零，瀑布也就消失了。要是真的到了那个时候，整个伊利湖的湖水将倾盆而泻，想想看，这样一个面积2.57万平方千米、平均水深18米、蓄水量达455立方千米的巨大湖泊将会造成多么大的洪灾！ 在20世纪50年代以后，美国和加拿大这两国花费巨资来保护尼亚加拉大瀑布，具体措施包括控制水流、用混凝土加固岩壁等，有效地控制了瀑布后退的速度，如今它仅以每年不到3厘米的速度缓慢后退，如此一来，既保护了美丽的自然风景，也消除了人们心中的隐忧。 （文/马志飞，图片/互联网）

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美丽的玻璃海滩

pony1984621 2015-7-13 19:00

在美国加利福尼亚州布拉格堡，有一片美丽的海滩，吸引着很多游客。走在海滩上，你会看到五颜六色的小“石块”，有红色、绿色、褐色等，仿佛宝石一般，大部分都是透明或半透明的。如果随便捡起几块来，仔细观察一下，你会发现，这些小“石块”竟然都是玻璃！ 这些玻璃是从哪里来的呢？原来，自从1906年开始，布拉格堡的居民在海边建立了一个垃圾场，附近的居民将他们的生活垃圾都扔到这里，包括大量的废水及玻璃碎片，甚至还有废弃的汽车。直到1967年，加利福尼亚州水资源控制委员会和当地政府封闭了这里，禁止再填倒垃圾。在接下来的几十年中，当地政府想方设法清理垃圾，拆除各种废弃的汽车等大型垃圾品，而小块的玻璃碎片则被留了下来。 然后，海洋勇敢地挑起了“清洁工”的重担，海浪不断冲刷，冲走了塑料垃圾，未能冲走的玻璃都被磨得非常圆润、光滑。 对于我们人类来说，海洋不仅给我们提供大量的鱼类、虾类、贝类、海藻类等海产品，还蕴藏着珍贵的能源和矿产资源，更重要的是，它具有稀释、吸收和净化污染物的能力。人类污染了环境，最后海洋帮我们收拾这个“烂摊子”，又还给了我们人类一个美丽的海滩，我们真的应该感谢大自然！ 谁也未曾想到，本来是一片臭气冲天的垃圾场，竟然神奇地恢复了原来的美丽。如今，这里已经成了一处特殊的旅游胜地，每年都会接待成千上万名游客。 但是，好奇的游客总会在临走时带走一些漂亮的玻璃片，结果造成海滩上的玻璃越来越少，尽管景区管理部门严格制止这种行为，但仍难以约束人们的好奇心。如此一来，恐怕在不久的将来，美丽的玻璃沙滩将不复存在了。（文/马志飞，图片/互联网）

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波兰的地下盐城

pony1984621 2015-7-13 18:58

盐，可谓是我们生活中最常见的一种物质了，它又是十分重要的物质。人类开采盐矿的历史十分悠久，迄今为止还保存有许多著名的古迹。在波兰南部克拉科夫附近有一个名为“维利奇卡”的盐矿，从13世纪开始，这里就已经被开采，是世界上最古老的盐矿之一。 维利奇卡盐矿，号称“地下盐城”，在几百米深的地下有2000多个矿室，地下通道的长度超过了200千米。这里的每一个矿室、每一米通道都是当年的矿工辛勤劳作的成果。 令人惊讶的是，这座地下盐城居然还是一座地下艺术殿堂。这里建有博物馆、教堂，还保留了原有的盐湖，生动地展现了当年矿工们的劳动场景。 几百年来，多才多艺的矿工们在盐矿中雕刻出了大量艺术作品。瞧瞧，这幅依照达芬奇的名作《最后的晚餐》而雕刻的作品是不是也惟妙惟肖？还有下面这只驴，形态多么逼真（好像走顺腿了，莫非是矿工艺术家们故意为之？） 只要是到过这里的游客，没有人不被这地下壮观的景象所震撼。如今，维利奇卡盐矿已经成为波兰南部最受游客欢迎的旅游胜地，每年大约有150万名来自世界各地的游客前来参观，于1976年被列为波兰国家级古迹，于1978年被联合国列为世界文化遗产之一。 在被确定为世界文化遗产之后，维利奇卡盐矿还被持续开采过一段时间，直到1996年，盐层被挖尽才被迫停产。由于位于地下，空气中不免会变得阴冷、潮湿。但是，盐很容易潮解，由于这些艺术作品长期接触空气中的水汽，就会慢慢遭受破坏，这些伟大的艺术作品也正在逐渐消失。 （文/马志飞，图片/互联网）

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《脚下有路，行者无疆》之57：微距下的矿物世界

热度 1 pony1984621 2015-1-18 20:25

《脚下有路，行者无疆》之 57： 微距下的矿物世界 摄影时间： 2015 年 1 月17日 摄影地点：中国地质大学（北京）博物馆 摄影：马志飞 紫萤石 长石 硬锰矿 萤石 萤石 阳起石 阳起石 烟晶 雄黄 雄黄 雄黄、雌黄和方解石 锌尖晶石 天河石 水锰矿 石英晶簇 石英 石榴石 石膏 闪锌矿 沙漠玫瑰 青金石 蔷薇石英 葡萄石 芒硝 绿柱石 镜铁矿、石英 尖晶石 辉锑矿 辉锑矿 辉钼矿 黄铜矿 黄铁矿 黄铁矿 黄铁矿 褐铁矿 方铅矿 方铅矿 方铅矿 方解石 方解石 方解石 方解石 方解石、黄铁矿 毒砂 电气石 胆矾 磁铁矿 辰砂

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《脚下有路，行者无疆》之56：2014北京冬季珠宝玉石首饰展

热度 1 pony1984621 2014-12-21 18:33

《脚下有路，行者无疆》之 56：2014北京冬季珠宝玉石首饰展 摄影时间： 2014 年 12 月 21 日 摄影地点：北京.全国农业展览馆 摄影：马志飞 美国绿松石 美国绿松石 绿松石 绿松石（左为中国湖北绿松石，右为美国绿松石） 欧泊 欧泊 欧泊 欧泊 福建寿山石雕刻艺术品之满汉全席（作者：徐崇良） 福建寿山石雕刻艺术品之满汉全席（作者：徐崇良） 福建寿山石雕刻艺术品之满汉全席（作者：徐崇良） 福建寿山石雕刻艺术品之满汉全席（作者：徐崇良） 福建寿山石雕刻艺术品之满汉全席（作者：徐崇良） 福建寿山石雕刻艺术品之满汉全席（作者：徐崇良） 福建寿山石雕刻艺术品之满汉全席（作者：徐崇良） 托帕石 朱砂 朱砂 琥珀（蜜蜡） 琥珀（蓝珀） 玛瑙手镯 水晶 石榴子石 玳瑁 玳瑁 绿松石 青金石 青金石 台湾七彩玉石 台湾七彩玉石 台湾七彩玉石 台湾七彩玉石 台湾七彩玉石 台湾七彩玉石 台湾七彩玉石

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水晶家族的“无名小辈”——烟晶

热度 7 pony1984621 2014-12-12 11:59

水晶家族的“无名小辈”——烟晶 在《西游记》中，齐天大圣孙悟空多次勇闯龙宫。那龙宫是用奇珍异宝建造而成，装饰有各种玉石和珊瑚，其中最吸引人的还是晶莹剔透的水晶。它们将龙宫装扮得极其富丽堂皇，因此，龙宫又叫“水晶宫”。 水晶究竟是何物呢？在古人眼里，水晶是“千年之冰所化”“水之精灵”，故而又有“水玉”“水精”之别称。透明的水晶仿佛是心地善良的纯洁少女一般，出淤泥而不染，自古以来都被人奉为“纯洁、正直和善良”的象征。我国古代伟大的浪漫主义诗人屈原曾赋诗赞美水晶曰“登昆仑兮食玉英，与天地兮同寿，与日月兮同光。” 由此可见，水晶应该离不开“无色透明”四个字。但实际上并非如此，水晶家族远比我们想象得要庞大。 色彩斑斓的水晶家族 我们现在知道，水晶跟水没多大关系，也不一定就是无色透明的，从其矿物成分上来看，它只不过是石英，即二氧化硅，这种矿物是地球上数量最多的矿物之一，当我们踩在海边的沙滩上，脚下细腻的砂粒大部分都是二氧化硅。 水晶家族不仅在地球上分布范围很广，而且颜色多变，除了 纯净无暇的透明水晶之外，还有乳白色的“乳石英”、紫色的“紫晶”、淡粉色的“蔷薇水晶”，还有的呈现出金黄色或柠檬色，叫“黄晶”， 如果具有多色条带或花纹呈同心圆环状，则称为玛瑙。如此众多的水晶 真 可谓是琳琅满目、异彩纷呈。 地质学家研究发现，如果有合适的条件，水晶生长的规模可以很大，倘若具有地下空洞或者岩石裂隙，溶解的硅酸盐在此沉积，石英矿物可以逐渐在此空腔内部结晶、生长。很多情况下，晶体的生长都呈不规则形状，很难看到晶形，也就是说难以观察到它的单晶形态是柱状、针状、板状还是粒状，但是在空洞中生长，因为有了自由空间，就可以发育出比较完好的晶体形态，一般是洞壁或裂隙壁作为共同基底，大量的单晶体朝着自由空间中发育形成集合体，即晶簇构造，因为形成于孔洞内，这样的构造就是晶洞。1900年，人们曾经在南美洲的巴西发现了一个规模罕见的水晶洞，晶洞深9.7米、宽1.9米、高0.9米，总重量达35吨，其规模之大 堪称世界之最。 在水晶大家族中，大家争奇斗艳，各领风骚，但是，有一种很不起眼的“无名小辈”，虽然很早以前人们就见过它，但它并不受人追捧。这种水晶浑身透亮，由表及里透着一种 烟黄色 甚至是暗褐色 ， 仿佛被黑烟熏过一般，于是，人们称呼它为“烟晶”，某些烟晶的颜色可能会发黄，会被称作“茶晶”，若颜色暗黑，则被称为“墨晶”。比起紫晶的奢华和蔷薇水晶的艳丽，烟晶就像是默默无闻的小弟，可恰恰就是这种低调的颜色和烟波浩渺的意境给了烟晶无限的魅力，近年来，随着人们猎奇心理的不断影响，大家争相收藏烟晶，它的市场价格也节节攀升，逐渐在宝石市场上崭露头角。 能量决定颜色 关于烟晶这种特殊颜色的成因，学术界存在着争论。有种说法认为，烟晶发黑是由于其中含有少量的碳元素所致，《地质大词典》中给烟晶的解释为：“色素是含碳所致，黑的深浅决定于碳的多少，全黑者称墨晶。”但凡提到墨字，我们自然而然地会想到碳，但随着研究的不断深入，有人对此提出了质疑。 类似于紫晶，长期以来人们认为 紫晶的紫色 是杂质元素铁或锰、钛等混入引起的“他色”，杂质含量的多少影响紫色的深浅，但是后来的研究发现，当紫晶被加热到450～500℃时，紫色会消退并变为黄色，所以也有人认为紫晶的颜色只是因为内部铁离子的电子层发生变化所引起的光学现象。 同样的，有人对烟晶进行加热，发现当达到一定温度时，烟晶居然可以 退至无色。 这表明，烟晶的颜色变化肯定和能量有着密切的关系。 我们知道，矿物晶体的结构是在空间范围内周期性的重复排列，但有时候，某种杂质的出现会在某一个或几个结点上将这种重复性排列的晶体结构破坏掉，比如，石英晶体中原本是二氧化硅SiO 2 ，但有时候其中的硅Si 4+ 会被铝Al 3+ 所代替，此时，正电荷较少的阳离子进入晶格中代替了正电荷较多的阳离子，从而会导致局部电中性遭到破坏，在受到外界X射线、γ射线、中子轰击时，晶体损伤形成晶格缺陷，这些微观的缺陷就可以束缚电子或形成可见光的吸收中心，从而在晶体中引起颜色的变化。 1979 年，一位学者采用钴-60对一种无色水晶进行辐照处理之后，竟然真的将其变成了烟晶，这是人类首次通过实验的方式证实了以前的猜想。这位学者所采用的钴-60是一种放射性金属元素钴的同位素，它可以通过β衰变释放出较强的能量和γ射线。实验中采用的无色水晶也是其中含有少量铝的石英晶体。 由此人们得知，烟晶之所以呈现出烟黄色 或暗褐色，既与其内部结构有关，又与外界辐射有关。 天然产出的烟晶应该是那些含有少量铝的无色水晶，在地下遭受了放射性辐射之后形成的。 细心的人可能会问，那烟晶中是否会残留放射性，进而危害到佩戴者的人体健康呢？放心吧， 正规市场上的宝石饰品是没有放射性危害的，宝石进入市场前有着严格的检验程序，那些对人体有害的放射性矿物几乎不可能流入宝石市场。 烟晶的主要产地 由于石英是 花岗岩 、 片麻岩 和 砂岩 等多种岩石的重要组成部分，所以十分常见，但块体较大的完整石英晶体仍然不易找到。全球比较著名的烟晶产地有巴西、乌拉圭、印度、美国和墨西哥等。 英国苏格兰的凯恩戈姆山脉盛产烟晶，这里发现的最大一块烟晶重达23.6千克，目前被珍藏在苏格兰当地的一座古堡中。 我国新疆、内蒙古、江苏、海南等省区均有水晶产出，其中以江苏省东海县的水晶最为著名，这里探明的天然水晶储量约为30万吨，烟晶、紫晶、黄水晶种类繁多，是闻名世界的天然水晶原料集散地，有着“水晶之都”的美誉。 烟晶因其特殊的美学价值常成为名贵的工艺品雕刻材料，但这只是水晶家族中的一个应用领域，水晶的工业价值远不止如此。 在工业用途上，由于水晶硬度较大， 仅次于金刚石（莫氏硬度为10）、刚玉（莫氏硬度为9）和黄玉（莫氏硬度为8），抗风化能力强，研磨之后的石英粉可以做成金属抛光剂，常应用于 研磨机 、 喷砂机 中。此外， 由于石英可以产生压电效应，也就是说，当这种晶体某一方向上受到压应力或者张应力的作用时，会导致垂直于应力的两边表面上产生正负相反的电荷，如果机械压力一压一张交替作用，就可以产生交变电场，根据这种性质，水晶被广泛用于制作 高精度的压电石英元件，比如谐振器、滤波器等，它们都是现代国防、电子工业中的重要部件；有些水晶可以用来制造石英折射计、光谱仪等高级光学仪器，或者用来熔制石英玻璃，这是一种只含有二氧化硅单一成分的特种玻璃，耐高温、耐腐蚀，可作为国防工业、冶金、化工和建筑等行业的重要原材料，比如现在市场上很多价格昂贵的茶色眼镜，就是用烟晶制作而成的。（文/马志飞，图片来源于互联网） 烟晶制作的工艺品 烟晶原石 烟晶原石 烟晶原石 烟晶原石 烟晶原石 烟晶原石 烟晶原石 烟晶原石 烟晶原石 烟晶制作的手串 烟晶与天河石共生，产于美国(摄影：马志飞) 烟晶与碧玺共生，产于阿富汗(摄影：马志飞 ) 烟晶与天河石共生，产于美国(摄影：马志飞 ) 烟晶晶体，产于法国（摄影：马志飞 )

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青金石为何“色相如天”

热度 7 pony1984621 2014-11-25 11:56

青金石为何“色相如天” 有一种天然产出的玉石，颜色蔚蓝，恰似天空一般，其中点缀着闪闪发光的金色矿物，如此完美的组合使得它魅力四射，身价倍增。有学者形容它“ 色相如天，或复金屑散乱，光辉灿烂，若众星丽于天也 ”。这就是深受雕刻艺术家和玉石收藏者喜爱的玉石——青金石。 神奇之石 声名显赫 青金石，英文名称的原意为“蓝色的宝石”，古代的人们有时称他们为“蓝宝石”，但实际上它与刚玉形成的蓝宝石毫不相干，基督教的《旧约全书》中多处记载有蓝宝石，根据学者们的研究，在古罗马帝国之前人们还不知道刚玉形成的蓝宝石，所以，那时候的人们说的“蓝宝石”其实就是青金石。 人们认识青金石的历史十分久远，青金石的最早开采始于公元前 7000 年的阿富汗。在公元前 4000 年左右，中东地区幼发拉底河流域的城市乌尔就已经开始了繁华的青金石贸易。当地人认为青金石是一种神圣的石头，拥有神奇的力量，甚至可以治疗疾病。 古人相信：青金石的颜色恰似蓝天，可做通天法器，所以一般用青金石来进行祭祀、祈祷之用，甚至死后还会配在身上带进坟墓，以求升天。比如，中东的皇家陵墓中曾出土过镶嵌有青金石的短剑、青金石制作的碗以及护身符、念珠等饰物；古埃及新王国时期第十八王朝的法老图坦卡蒙，在其死后墓葬中佩戴的黄金面具上就是用青金石制成法老的眉毛。 我国清朝时期，皇帝祭天、祭地、祭日、祭月等都要穿戴不同色泽的衣服和朝带，佩戴不同颜色的朝珠。据史料记载：“皇帝朝珠杂饰，唯天坛用青金石，地坛用琥珀，日坛用珊瑚，月坛用绿松石；皇帝朝带，其饰天坛用青金石，地坛用黄玉，日坛用珊瑚，月坛用白玉。”由此可见，青金石在帝王心中与上天紧密相连，是威严崇高的象征。 青金石不仅可以制作成雕刻艺术品和美丽的首饰，研磨成粉之后还是一种优质的蓝色颜料。在文艺复兴时期，青金石粉末被广泛用于制作壁画和油画，但它的价格十分昂贵，通常只用来描绘天使或圣母玛利亚等核心人物的服饰。我国敦煌莫高窟内的壁画上，那历经了千百年依然色彩鲜艳的蓝色也采用了青金石粉末制成的颜料。一直到了 19 世纪初，人们通过化学合成的方式制成了青金石颜料的相似品，才结束使用这种天然产出的昂贵颜料。 此蓝深蓝 此金非金 说青金石“色相如天”，其实是包括两层含义：“蓝天”和“金星”。首先，颜色深蓝，这是青金石矿物的颜色；其次是含有“金星”，这是玉石中含有的矿物黄铁矿。 从矿物学角度来说，青金石是一种含硫和钙的钠铝硅酸盐 矿物 ，成分复杂，化学式为（ Na,Ca ） 8 （ AlSiO 4 ） 6 （ SO 4 ,Cl,S ） 2 ，这种矿物微透明至不透明，硬度中等，在遇到盐酸时会缓慢释放出硫化氢。 那青金石矿物为何呈深蓝色呢？我们知道， 所谓宝石的颜色，其实就是它对不同波长的可见光选择性吸收的结果。研究发现，青金石矿物晶体受到可见光照射时，其中所含的电子从一个基态能级跃迁到另外一个能级时，能强烈地吸收波长大于617纳米的光线(几乎全为红色光)的能量，被吸收后的白光的残余部分就形成了深蓝色。 但是，从玉石学的角度来讲，青金石不是一种单独的矿物，而是由青金石矿物为主、同时含有少量的方解石、透辉石、云母、角闪石等杂质的矿物集合体，是一种成分复杂的岩石。因此，青金石的颜色具有一定的变化范围，可以呈暗蓝、蓝紫、天蓝或浅蓝色，这是其中所含各种矿物成分多少不同决定。青金石中的“点点繁星”貌似金子，其实不是，只是黄铁矿而已，由于它具有浅黄铜色和明亮的金属光泽，常常被认为误以为是黄金，故而常被人称“愚人金”。当黄铁矿岩屑散落于深蓝色的青金石之上，闪闪发光，恰似满天金星，蔚为壮观。在玉石市场上，青金石的色泽越均匀、质地越细腻、裂纹越少、所含黄铁矿晶体的色泽越明亮，其价值就越高，倘若所含方解石的含量过高容易形成大面积的白斑，就会大打折扣了。 青金石的形成，与岩浆活动密不可分。当岩浆活动时，散发出的热量和挥发性物质，会对周围的原岩进行作用，导致周围接触带的岩石的化学成分发生显著变化，从而产生大量新的矿物，形成新的岩石和结构构造。地质学上称这种变质作用为“接触交代变质作用”。 青金石就是这种变质作用的结果，所以它通常形成于岩浆岩与周围原岩的接触带上。 生长不易 产地不多 青金石在全球的产地不多，开采历史最早、最负盛名的当属阿富汗的巴达赫尚省，其中有一处矿床已经持续开采了 6000 多年。此外，在南美洲的安第斯山脉、俄罗斯贝加尔湖西部、安哥拉、缅甸、巴基斯坦、加拿大、意大利、印度、美国、蒙古等地也有少量产出。 现如今，青金石已经被阿富汗、智利、玻利维亚等国家尊为“国石”，其珍贵程度可见一斑。 虽然青金石一直以来都是我国传统的主要玉料和蓝色颜料，但科学家研究发现，敦煌莫高窟壁画上的青金石颜料来源于阿富汗。此外，我国在徐州东汉墓、宁夏固原北周墓等考古发掘中均出土了镶嵌青金石玉石的饰物，但它们都不是产自我们国内，迄今为止我国还没有发现青金石的矿床，不得不说这是一件挺遗憾的事情。 由于生长环境要求较为苛刻，青金石难以成为大块头的岩体。在俄罗斯圣彼得堡国家冬宫博物馆内珍藏着一个巨大的青金石瓮，体型巨大，高达两米，质地纯正，色泽艳丽，可谓是青金石中难得的珍品。最常见的还是小块的青金石玉雕，或是雕刻成山景，或是雕刻成花鸟虫鱼，块头更小的则是被制作成手镯、项链、玉佩等，走近千家万户，成为人们喜欢的玉石饰品。（文/马志飞，图片/wilimedia.org、马志飞） 产自阿富汗的青金石（图片来源：wilimedia.org） 阿富汗的青金石，最早开采于公元前7000年（图片来源：wilimedia.org） 青金石原石（图片来源：wilimedia.org） 青金石原石（ 图片来源：2014年北京国际珠宝展 摄影：马志飞） 中国清朝时期的青金石雕刻山景（图片来源：wilimedia.org） 优质青金石雕刻的大象，身体上闪烁着金色的黄铁矿，这是莫卧儿风格艺术的一个罕见例子。 （长度：8厘米）（图片来源：wilimedia.org） 公元前2000年到3000年之间的伊朗青金石碗（图片来源：wilimedia.org） 俄罗斯圣彼得堡国家冬宫博物馆珍藏的青金石瓮，有2米高。（图片来源：wilimedia.org） 青金石挂饰（图片来源：2014年北京国际珠宝展 摄影：马志飞） 青金石挂饰（图片来源：2014年北京国际珠宝展 摄影：马志飞） 青金石制成的颜料，这是文艺复兴时期最昂贵的蓝色颜料（图片来源：wilimedia.org） 图坦卡蒙（公元前1341年至1323年）的葬礼面具，青金石被用于制作法老的眉毛。（图片来源：wilimedia.org） 古代人用青金石颜料描绘雕像的眼睛（图片来源：wilimedia.org） 立方体黄铁矿晶体 （图片来源：2014年北京国际珠宝展 摄影：马志飞） 立方体黄铁矿晶体 （图片来源：2014年北京国际珠宝展 摄影：马志飞） 立方体黄铁矿晶体 （图片来源：2014年北京国际珠宝展 摄影：马志飞）

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扑朔迷离的5次生物大灭绝事件

热度 9 pony1984621 2014-11-17 11:01

扑朔迷离的5次生物大灭绝事件 在地球的发展史上，生命从无到有，再到多样化，经历了长达数亿年的时间。为了更直观地理解地球的演化历史，法国科学家里夫把46亿年的时间压缩成了一天：这一天的前1/4时间，地球上是一片死寂；等到了清早6点钟的时候，最低级的藻类开始在海洋中出现，它们持续的时间最长；一直到了晚上8点钟，软体动物才开始在海洋与湖沼中活动；晚上11点半，恐龙出现，但只“露脸”了仅仅10分钟便匆匆离去；最后20分钟里，哺乳动物出现，并迅速地分化；11点50分，灵长类的祖先登台，最后两分钟的时间里，它们的大脑扩大了3倍，成为人类。 里夫的描绘就好比是一场演出，将各类生物比作舞台上的演员，它们依次登台，演绎了一场隆重的精彩晚会。 但是，有人登场，就会有人退场。 在这漫长的时期里，不单单是生物生生死死的过程，也是无数物种由诞生到灭绝的过程。根据化石记录，我们的地球至少已经发生过五次大的生物灭绝和若干次小型的生物灭绝事件。也许会有很不多人不解，有关远古时代生物灭绝的研究有什么现实意义呢？在地质学的研究中，有一个重要的思维方法称为“以古论今，论未来”，了解过去最终目的是为了更好地了解现在并预测未来。如果你知道我们现在的地球也正处在新一轮的生物大灭绝时期，你就会真真切切地体会到一种危机感了。 接下来，让我们一起走进远古时代，探索生物大灭绝的奥秘…… 第1次：4.4亿年前冰河期的生物大灭绝 在奥陶纪时期，地球上浅海广布，气候十分适宜生物的生长，海洋生物十分繁盛，比如 三叶虫 、 腕足类 、 双壳类 、 腹足类 、 海百合 、 珊瑚 、海绵类、 鹦鹉螺 、牙形石、藻类等。 然而，到了大约4.46亿年至4.44亿年前，即奥陶纪末期，这两百万年间地球上发生了第一次大规模的物种灭绝事件，所以，又被称作是“ 奥陶纪灭绝事件 。在这次灭绝事件中，约85%的物种灭亡，约27%的 科 与57%的 属 灭绝，从灭绝的数量上看，在五次大灭绝事件中排名第三位。 关于生物灭绝的原因，古生物学家认为是由全球气候变冷造成的，当时的地球正经历安第斯-撒哈拉冰河时期，大片的冰川使洋流和大气环流变冷，全球温度下降，冰川锁住了水，导致海平面下降，改变了生物的生存环境，沿海生物圈被严重破坏了，最终导致大量物种灭绝。 值得人们注意的是，在这次生物大灭绝过后不久，进入地质历史上的志留纪时期，地球生物又开始迅速复苏，那些幸存者是如何躲避过灾难获得重生的呢？ 2005 年7月，我国一位地质学家在浙江杭州市余杭镇安乐山进行地质资源调查时，不经意间在一座亭子旁边的石壁上发现了直径仅几毫米的贝壳化石，后来经过地质学家的不断研究，发现了三叶虫、海百合等多种化石，而且它们属于4.4亿年前的奥陶纪与志留纪时期之间，这些小小的生物就是奥陶纪末期到志留纪早期生物演化的连接。专家分析，在奥陶纪末期、志留纪早期，杭州还处在南半球低纬度地区，属于海洋深水区，而原始动物只能在浅水中生存，但是，物竞天择，适者生存，在面临环境异常变化时，只有那些主动采取措施对自身体型进行改造的生物才能逐渐适应深水环境，借助浅水区向深水区过渡的特殊地理环境，迁移到深水处，躲过了那场大灾难，从而使杭州地区成为奥陶纪末期生物大灭绝时一些生物幸存的“避难所”。所以，有人这么猜测：杭州地区是否曾经为地球生命留下了唯一的种子？至少可以说，杭州这个深水区曾经是志留纪生物复苏的源泉之一。 第2次：3.75亿年前海洋生物遭到重创的生物大灭绝 泥盆纪时许多地区升起，露出海面成为陆地，古地理面貌发生了很大变化，蕨类植物繁盛，昆虫和两栖类兴起，脊椎动物进入飞跃发展时期，鱼形动物数量和种类增多，现代鱼类开始发展，所以泥盆纪常被称为“鱼类时代”。 但是，在3.75亿年前至3.60亿年前， 泥盆纪 - 石炭纪 过渡时期发生了一次生物大灭绝，这次事件持续了近2000万年，期间有多次灭绝高峰期，使得海洋生物大量灭绝，而陆地生物受到的影响较小。从规模上看，82%的海洋物种灭绝，当时浅海的珊瑚几乎全部灭绝，深海珊瑚也部分灭绝，在五次大灭绝事件中排名第四位。 关于此次灭绝事件的原因，有学者认为是一次与奥陶纪末期相似的全球变冷事件，即地球进入 卡鲁冰河时期 所致；也有学者认为是此期间发生过彗星撞击地球事件所致；还有人认为是陆生植物大量繁育，它们进化出发达的根系深入地表土之下数米，加速了陆地岩石土壤的风化，大量铁等元素释放进入地表水，造成了水系的富营养化，从而导致了海底缺氧事件。 2010 年，美国俄亥俄大学一位科学家提出了新的观点。他研究发现：自然界的物种存在着自然灭绝在过程，新的物种会不断取代旧物种，但是相对于这种缓慢的自然灭绝过程而言，虽然泥盆纪后期发生灭绝的物种数量并没有显著增高，但新生的物种数量却十分稀少，从而导致生物物种的相对减少，即生物灭绝现象。 这意味着什么呢？他的观点是：大规模的物种入侵阻止了新物种的形成过程，从而引发了生物灭绝。简单地说，在泥盆纪时期，随着地质变迁，海平面发生变化，陆地彼此联合，陆地生态系统开始形成，两栖动物也开始向着陆地迈进，某些物种得以进入到它们此前从未居住过的环境之中。对于环境来说，这些新走进来的物种就是入侵物种，它们的大量繁盛，抢占领地和食物资源，阻止了新物种的产生。因此，阻止生物入侵，对于如今的生物多样性保护而言，仍然有重要的启示意义。 第3次：2.5亿年前巨型火山爆发导致的生物大灭绝 在2.5亿年前的 二叠纪 - 三叠纪 过渡时期，地球上发生了迄今为止已知的最大规模的物种灭绝事件，总共约57%的科、83%的属、大约96%的海洋生物的种、约70%的陆地生物的种灭绝了。 这次 灭绝事件 又是如何发生的呢？最近，美国麻省理工学院和中科院南京地质古生物所的科学家研究发现，这次大规模的生物大灭绝，只经历了短短6万年的时间，这对于整个地球史而言，仅仅是“眨眼之间”。 在那个时代，火山频繁爆发，沉积下来的火山灰掩盖了一切，却又准确地记录下了当时的情景，科学家研究发现，在我国浙江长兴煤山，有一段地层剖面，清晰地反映了当时动物灭绝的过程：在地层剖面中，蜓、四射珊瑚、三叶虫……这些生物，随着时间的推移，越往地层的上方就越稀少，最后绝迹了。科学家们采用矿物测年方法确定这些事件发生的具体时间，发现煤山剖面标志生物大灭绝开始的25层火山灰为2.51941亿年前，终结于2.51880亿年前，这意味着大灭绝发生在大约6万年这一时间段内，并且是一次突发性的灭绝事件。 而且，经过计算，在当时的生物大灭绝初期，地球的温度是25℃，而生物大灭绝结束，温度为33℃，短短几万年的时间里地球温度升高了8℃，这足以说明当时的地球经历了一张全球范围的高温期，温度升高，气候干旱，森林野火不断直至燃烧殆尽，二氧化碳浓度升高，海洋生物也缺氧而大批死亡。其罪魁祸首，就是当时大规模的火山活动，导致地表大量温室气体释放和快速的温室效应。 第4次：2.08亿年前原因不明的生物大灭绝 在距今2.08亿年前的 三叠纪 - 侏罗纪 过渡时期，地球上发生了第四次生物大灭绝事件，这次灭绝事件的影响遍及陆地与海洋，导致大约23%的科与48%的属的生物灭绝。也正是这次灭绝事件，给恐龙提供广阔的生存空间，使得 恐龙 成为侏罗纪的优势陆地动物。 这次灭绝事件历时很短，不足一万年的时间，其原因至今未有定论。 最常见的观点是，陨石撞击地球所致。法国有个罗什舒阿尔陨石坑，地质年代大约是2.01亿年前，但这个侵蚀过的陨石坑，直径约25公里，原始直径可能约50公里，但是也有专家认为这样的规模对于造成生物灭绝而言显得影响太小了。2013年，日本的科学家在日本岐阜县坂祝町河流沿岸和大分县津久见市的海岸附近发现了浓度很高的金属锇，这种金属在地表上非常罕见，但在陨星内则含量丰富，同位素分析证实，新发现的锇与地表本来存在的锇不同，其来源是陨星。他们认为这是一颗直径为3.3～7.8公里的陨星撞击地球所致，此次撞击导致了三叠纪－侏罗纪生物大灭绝。 还有种观点认为：这一事件与当时大规模火山爆发所引发的气候变化有关。在三叠纪时期，火山爆发喷涌大量岩浆和大量气体，改变了当时的气候条件，排放的二氧化碳还可能会酸化海洋，造成海洋及陆地生物的灭绝。 第5次：6500万年前恐龙时代的生物大灭绝 2013 年2月15日，一颗编号为2012DA14的近地小行星以距离地球仅仅27000公里的位置略过，尽管它没有撞击地球，却着实让科学家们捏了一把汗。因为这颗小行星直径约44米，重量达12万吨，如果撞击了地球，它将释放将相当于230万吨爆炸当量的能量，近乎于1908年震惊世界的俄罗斯西伯利亚通古斯大爆炸的能量。 然而，我们的地球并不是每次都能那么幸运。如今的地球上大大小小的陨石坑数以百计，每一个都代表着当年的创伤。其中最著名的一次撞击事件，造成了地球上第五次生物大灭绝，当年地球的霸主恐龙也不幸全军覆没，那就是希克苏鲁伯陨石撞击事件。 恐龙 是一类能以 后肢 支撑身体直立行走的脊椎 动物 ，大多数栖息于陆地上，最早出现在约2.25 亿年 前的 三叠纪 晚期，统治全球 陆地生态系统 超过1亿6千万年之久，直到约6500万年前的 白垩纪 晚期灭绝。但是， 恐龙 的后代—— 鸟类 存活下来，并繁衍至今。 关于恐龙的灭绝，科学家们提出了五花八门的假说，其中比较著名的有：“气候变迁说”，讲的是6500万年前的地球气候陡然变化造成大批动植物死亡；“地磁变化说”，当年的地球磁场突然发生变化使得大批动物遭受灭顶之灾；“酸雨说”，白垩纪末期可能下过强烈的酸雨，造成恐龙中毒而灭绝；“被子植物中毒说”，地球上的被子植物逐渐取代了裸子植物之后，其中含有的毒素被动物食用之后累积从而导致恐龙灭绝。当然，每一种假说都有它科学的一面，也会有争议的地方。现今，被国际社会认可的是“陨石撞击说”。 20 世纪70年代末，一位名叫格伦·彭菲尔德的地质学家在墨西哥尤卡坦半岛的希克苏鲁伯地区从事石油勘探工作时，惊奇地发现在尤卡坦半岛外海的海床之下，有个直径达70公里的环状地形，然后他查阅了相关资料，发现尤卡坦半岛也有一个这样的弧状地形，二者居然可以组成一个完整的圆形，直径达180公里宽。但是，由于他是从事石油勘探工作的，未能公开这些与石油无关的发现。 后来，不断有科学家们在此地有新的发现，比如冲击石英、重力异常、玻璃陨石等足以证明这个圆形构造是陨石撞击形成的，而且推测这个撞击体的直径至少有10公里，撞击产生的能量相当于10 14 TNT当量，在全世界所有已知爆炸事件中规模最大的一次。再后来，有人研究发现这个陨石撞击坑的形成年代大约是6500万年前，于是，随着研究的不断深入，科学家确认了希克苏鲁伯陨石撞击事件是造成 白垩纪 - 第三纪 恐龙 大灭绝 的原因。 希克苏鲁伯撞击事件会引发大规模 海啸 、 地震 与 火山爆发 ，撞击产生的碎片和灰尘会造成全球性的 风暴 ，长时期遮辟阳光，妨碍植物的 光合作用 ，造成 生态系统 的瓦解，一系列的灾难最终导致约17%的科、50%的属、75%的物种灭绝，灭绝事件的规模在五次大灭绝事件中排名第二。（ 文/夕诚 摄影/马志飞 ） 海百合 晚三叠纪 中国贵州 海百合化石 晚三叠纪 德国 剑齿虎化石 剑石+菊石化石 志留纪 摩洛哥 三叶虫化石 泥盆纪 摩洛哥 三叶虫化石 泥盆纪 摩洛哥 营穴鸟化石 鳐鱼（ 刺鳐）化石 始新世 美国怀俄明州 鱼龙+菊石化石 早三叠纪 中国贵州

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《脚下有路，行者无疆》之55：2014中国国际珠宝展琳琅满目

热度 1 pony1984621 2014-11-15 23:33

《脚下有路，行者无疆》之 55：2014中国国际珠宝展琳琅满目 摄影时间： 2014 年 11 月 15 日 摄影地点：北京.中国国际展览中心 摄影：马志飞 琥珀和蜜蜡 琥珀 蜜蜡手串 琥珀 西瓜碧玺 多色碧玺 波兰蜜蜡 蜜蜡和琥珀 青金石 青金石 翠榴石 坦桑石 象牙制品 翡翠手镯 红宝石 红宝石 珍珠 蓝宝石 碧玺 发晶 紫晶 发晶 陨石 金丝玉 祖母绿 自然硫 碧玺 祖母绿 发晶 翠铜矿 碧玺 石榴石 黄玉 菱锰矿 黄铁矿 黄铁矿 孔雀石 紫晶洞 紫晶洞 沙漠玫瑰 雄黄 石膏 祖母绿 辉锑矿 石榴石+茶晶 青金石 紫晶 硅化木化石 欧泊化菊石 梅花石 鱼眼石+沸石 沸石 琥珀化石

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岩石介质的非均匀性、力学行为的非线性与自组织临界性

热度 2 qsqhopeiggcas 2014-11-7 11:35

一 ．岩石介质的非均匀性与其力学行为的非线性 众所周知，岩石是一种非均匀材料，其微观介质（单元）参数（如强度）是不均匀的。这种不均匀性使得岩石在承载过程中不断经历单元体的破坏，微（细）观单元体的连续破坏便造成宏观介质的不断损伤，从而形成宏观的非线性变形现象。因此，在一个统一的变形场中，微破裂不断产生的原因除了荷载不均、形态不够光滑等结构因素形成应力集中之外，更主要的是单元体强度的不均匀性【 1 】。例如，微观介质强度分布较为均匀的材料，其宏观表现一定是以线性性质为主的材料；反之则一定表现出明显的非线性行为。 对完全均质的材料，如玻璃，无论采取何种加载方式，其力学行为一定是线性的。 由上述分析知， 岩石介质的非均匀性是其力学行为非线性的物质根源 。 二 ．岩石介质的自组织临界性 以三轴压缩条件下，岩样的变形破坏（图 1 ）为例加以说明。 1 ．压密阶段： 虽然压缩变形具非线性特征，但在该区域加载和卸载，岩石结构和性质并不产生不可逆变化，这是一种平衡态。 2 ．弹性阶段： 系统内部没有宏观不可逆过程，处于一种均匀的变形状态，这亦是一种平衡态。耗散结构理论已指出：处于平衡态的系统一般具有空间均匀的结构，即无序结构。 3 ．稳定破裂阶段： 超过弹性极限后，岩体进入非线性变形阶段，体内微破裂开始出现且随应力差的增大而发展，当应力保持不变时，破裂也停止发展。 此阶段变形开始出现不可逆过程，但这种过程容易被控制。如在此阶段停止加载，经过一定时间后，系统将可能达到一个宏观上不随时间变化的恒定状态，即定态。 4 ．非稳定破裂阶段： 进入本阶段后，微破裂的发展出现了质的变化，体应变由压缩转为膨胀。由于破裂过程中所造成的应力集中效应显著，即使工作应力不变，破裂仍会不断地累进性发展，使薄弱环节依次破坏。 在此阶段，微破裂在空间的分布出现应变局部化，即已从无序向有序转化。由于微破裂的扩展是一个自发的动态过程，系统远离平衡，一方面从外界吸收能量，另一方面又因微破裂发展释放能量（以声能或热能形式等），系统的宏观状态也将随时间变化（变形速率增大、膨胀），这是一种远离平衡的非平衡态。 在远离平衡的非平衡态时，由于非线性的作用，岩石变形破坏呈现出自组织行为 【 2 】 。当自组织过程发展到峰值强度点时，出现临界行为。换句话说， 岩石失稳发生前，必须出现自组织过程。自组织是“因”，失稳是“果”。 图 1 三轴压缩下岩样变形破坏过程示意图 由上述分析知，岩石变形演化到膨胀点时，开始出现自组织行为， 从图 2 可以看的更清楚。 由岩石单轴拉张试验（如图 2 所示）可看出：随着外荷载增加，首先是均匀的变形阶段，微破裂在空间均匀地分布，随着变形进入非线性阶段，微破裂开始丛集，并逐渐向未来大断裂面附近集中，这种集中和丛集过程使微破裂的空间分布出现有序降维趋势。 从微破裂的均匀、随机的空间分布（无序）到出现应变局部化，直至贯通断裂（有序），其根本原因在于系统离开了原有的平衡态，系统失稳之源也来自于无序结构的失稳和新的有序结构的形成。 图 2 在岩石变形过程中微破裂的空间分布【 3 】 在外载作用下，岩石变形到膨胀点时，微破裂丛集（图 3 ），应变局部化开始，此时震群事件开始发生，反映在蠕变 - 时间监测曲线上，出现应变加速现象，这是岩石 发生宏观破裂前，出现的唯一可识别前兆现象。有了这种前兆，才使得对强震、崩塌、滑坡与岩爆等地质灾害的预测变为可能。 图 3 花岗岩的应力应变曲线与 AE 活动（温度 800°C 以下）【 4 】 总结一下， 岩石介质的非均匀性导致了其力学行为的非线性，非线性行为又会导致自组织过程，自组织过程发展到一定程度就会出现临界性。自组织行为的出现使得对岩石破裂失稳的预测成为可能。这都是拜非均匀性所赐啊。 所以，我们应该感谢岩石的非均匀性。感谢天，感谢地，感谢非均匀性赐予了岩石。 三 ．强震、岩爆与崩滑灾害的可预测性 强震、岩爆与崩滑灾害等在孕育过程中，是否会出现应变（位移）加速这一前兆现象呢？从我们分析过的实例（ 图 4~6 ）看，确实如此。进一步的研究表明，这些地质灾害的孕育机制类同且遵循统一演化规律。 图 4 1976 年 5 月 6 日亚得里亚海 M6.5 级 地震（ 数据引自文献【 5 】 ） （红线表示 M6.5 级 地震发生时间） 图 5 Log-periodic fit of the optimal data set for rockburst event No.5 ( 数据引自文献【 6 】 ) 图 6 瓦伊昂滑坡位移观测记录 ( 数据引自【 7 】 ) 四． Geller 等人对自组织临界性的误解 Robert J. Gellerd 等人【 8 】在《 Science 》杂志上发表了一篇题为《 Earthquakes Cannot Be Predicted 》的文章，他们从自组织临界性的概念出发，认为地震（大震）不能被预测，这在地震学界引起了轩然大波，导致许多学者对地（强）震预测悲观失望，甚至放弃了地震预测研究。 先看看文章中的部分观点吧（略掉了引用的参考文献编号和图件）。 【 For large earthquakes to be predictable, they would have to be unusual events resulting from specific physical states. However, the consensus of a recent meeting was that the Earth is in a state of self-organized criticality where any small earthquake has some probability of cascading into a large event. This view is supported by the observation that the distribution of earthquake size is invariant with respect to scale for all but the largest earthquakes. Such scale invariance is ubiquitous in self-organized critical systems. Whether any particular small earthquake grows into a large earthquake depends on a myriad of fine details of physical conditions throughout a large volume, not just in the immediate vicinity of the fault. This highly sensitive nonlinear dependence of earthquak erupture on unknown initial conditions severely limits predictability. The prediction of individual large earthquakes would require the unlikely capability of knowing all of these details with great accuracy. Furthermore, no quantitative theory for analyzing these data to issue predictions exists at present. Thus, the consensus of the meeting was that individual earthquakes are probably inherently unpredictable. 】 上段英文的大意是：地球处于自组织临界状态，任何小地震有可能级联性地发展成大地震（纯属老头劈叉啊），……，是否小地震能发展成大地震取决于要详细知道一个大区域的物理条件，而不仅是断层附近区域的细节（我们的研究表明，这个非必要条件，因为有监测数据），……，大地震从本质上看可能是不能预测的。 思考与解读： 1 、小地震能级联性地直接发展到大地震吗？有这种可能性吗？对具有自组织临界特性的孕震系统会违反能量积累与释放的守恒原理吗？显然答案是不言而喻的。 2 、对自组织系统，能否预测它的临界状态呢？只要掌握了其规律性，建立了其失稳准则，为什么不能预测呢？反而对非自组织系统，因其在临界状态前，内部组织与结构呈现无序状态，即没有规律性，反而不能预测其临界行为。 3 、我们的研究表明，强震孕育系统有自组织特性，断层中锁固体的损伤累积到一定程度才能到达临界状态，这需要一定的时间过程，即自组织现象的出现并不标志着系统已到达临界状态。 参考 【1】 唐春安． 1997 ．岩石声发射规律数值模拟初探．岩石力学与工程学报， Vol.16 ， No.4 ， 368 ～ 374 ． 【 2 】自组织临界性（ SOC ）：从沙堆模型到固体介质模型 http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-655465.html 【 3 】 Mogi K.1985. Earthquake Predication, Tokyo, Academic Press. 【 4 】翟松韬，吴刚，张渊，等。高温作用下花岗岩的声发射特征研究。岩石力学与工程学报， 2013 ， Vol.32 ， No.1 ， 126-134 。 【 5 】 Scordilis E M, Papazachos C B, Karakaisis G F,Karakostas V G. Accelerating seismic crustal deformation before strongmainshocks in Adriatic and its importance for earthquake prediction. Journalof Seismology, 2004, 8: 57–70 【 6 】 Ouillon G, Sornette. The concept of‘critical earthquakes’ applied to mine rockbursts with time-to-failureanalysis. Geophys. J.Int., 2000,143:354-468 【 7 】 Crosta G B ， AgliardiF. Howto obtain alert velocity thresholds for large rockslides . Physics andChemistry of the Earth ， 2002 ， 27(36) ： 1 557–1 565. 【 8 】 Robert J. Geller, David D. Jackson, Yan Y. Kagan,Francesco Mulargia. Earthquakes Cannot Be Predicted. Science ,1997,Vol. 275.：1616.

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宝石有放射性吗

热度 3 pony1984621 2014-10-20 19:31

宝石有放射性吗 宝石，不仅仅是财富的象征，更是尊贵和美丽的象征，收藏和佩带宝石，一直以来都深受人们喜爱。细心的人在挑选和购买宝石的时候，常常会想到这样一个问题：宝石具有放射性吗？ 事实上，关于宝石放射性的争论始终没有停息，观点针锋相对，互不相让。有一部分人认为宝石对人体有害，也有一部分人认为宝石对身体健康无害。究竟谁对谁错，且让我们慢慢梳理。 放射性物质的危害 对于放射性，大家并不陌生，这是由于自然界中某些元素的原子核不稳定，能自行蜕变并放射出 α 、 β 、 γ 射线，同时释放出能量，然后转变为另一种同位素。例如，铀、钍、镭等都具有较强的放射性。目前，我们已知的自然界中大约有 50 种天然放射性同位素和 1000 多种人工放射性同位素。 放射性物质少剂量的辐射对人体没有什么危害，但是超过一定范围之后就具有强大的杀伤力。这是因为，放射性物质发出的射线可以破坏人体内的各种组织，引起皮肤损伤、造血障碍、白细胞减少等多种症状。国际上用物理单位戈瑞来衡量由电离辐射导致的能量吸收剂量，每千克物质吸收了 1 焦耳的辐射能量即为 1 戈瑞。研究发现，当吸收剂量为 1 戈瑞时，有 20% ～ 25% 人会出现呕吐症状，如果吸收剂量达到 5 戈瑞， 1 ～ 2 小时内会出现恶心、呕吐等症状，一星期后出现体温上升、迅速消瘦等症状，第二个星期就会死亡，死亡率 100% 。 历史上曾经发生过放射性物质泄露的恐慌事件。 1987 年 9 月的一天，在巴西中部戈亚尼亚市，两名年轻人在一家搬迁后的医疗研究所建筑内捡到了一个精美的金属罐，可是他们无论如何也打不开。后来，他们就把它当作废铁卖给了市中心的一家废品收购站。聪明能干的老板终于想办法打开了这个罐子，没想到，这就像是 “ 潘多拉魔盒 ” 一样，给大家带来的只有厄运 —— 这里面装的一块蓝色石头和一些闪闪发出蓝光的粉末竟然是放射性物质！结果导致受到过度照射的 4 个人在短短 5 天之内就去世了，周围居民也难逃此劫，在大批专家和技术人员的努力之下，才控制住恐怖的局面，最终导致约 112000 人接受监测， 249 人发现受到污染。直到 1989 年 3 月，该市才恢复正常秩序。 矿物的放射性 大家还记得张艺谋导演的电影《山楂树之恋》吗？在这个感人的故事中，主人公老三为何会得了白血病呢？原因很简单，他是一位地质勘探员，有一次将采集到的岩石送往省城化验，竟然不幸遭到了辐射。 电影中没有详细说明究竟是哪种矿物造成了辐射，但毋庸置疑，矿物的放射性在自然界中十分常见。目前已知地球上的矿物约有 4000 多种，但是具有放射性的只占极少数，最主要的有以下 22 种： 第一类， 9 种含铀矿物：晶质铀矿、沥青铀矿、铀黑、钛铀矿、铜铀云母、钙铀云母、钒钙铀矿、钒钾铀矿、硅钙铀矿；第二类， 6 种稀土矿物：铌钇矿、磷钇矿、硅铍钇矿、褐钇铌矿、铌钙矿、复稀金矿；第三类，以 “ 石 ” 相称的 7 种稀土矿物：方钍石、独居石、褐帘石、钍石、凤凰石、易解石、烧绿石。 地质学家研究发现，地球上的这些含有放射性元素的矿物在地球演化和分异过程中主要集中在地壳及上地幔顶部，在大陆地壳上部酸性岩浆岩中最为富集。最常见的就是花岗岩，它是一种优质建筑石料，许多建筑的屋顶、石柱、地板都有它的身影。但是，花岗岩中易于富集多种矿产，如钨、锡、钼、铋、铌、钽、铍等以及放射性元素，所以用作建材的花岗岩都必须经过严格检验，必须符合《天然石材产品放射防护分类控制标准》等国家相关规范的要求。 宝石的放射性 宝石是由矿物组成，但并非所有的矿物都能成为宝石。自然界中的矿物能形成宝石的也就只有几十种而已，比如最受人们欢迎的钻石，其成分主要是碳；祖母绿是由绿柱石矿物组成的；红宝石和蓝宝石的成分均为刚玉；紫晶是石英的一种，成分是二氧化硅；碧玺主要成分为环状结构硅酸盐矿物；黄玉是一种含氟的硅酸盐矿物；绿松石是一种由铜、铝和水组成的磷酸盐矿物等。 按照目前国际上通用的分类方法，宝石一般包括三大类：天然宝石、有机宝石和人工宝石。天然宝石就是自然产出的矿物或矿物集合体，比如非洲南部金伯利岩矿出产的钻石；有些宝石来自于动、植物，比如产自于贝壳体内的珍珠、大象的象牙，这些为有机宝石；还有些是人工利用现代科技制造的宝石，即为人工宝石。宝石所含矿物成分特定，矿物种类有限，具有放射性的矿物种类及含量极少。 无论是哪种宝石，都必须具有瑰丽、稀有、耐久三个条件，越是纯净无暇、稀少、坚硬耐磨的宝石就越显得珍贵。有种说法认为 “ 宝石之所以具有绚丽的色彩，主要是因为它在几百万年的地质运动中，接受了地壳低放射线的影响 ” ，所以不少人认为宝石是有放射性的，甚至还有人提出 “ 越是名贵的宝石放射性越强 ” 的观点，这是十分荒谬的。宝石的颜色之所以绚丽多彩，有些是由于自身的矿物成分引起的，这叫 “ 自色 ” ；有些是由于矿物中混入了其他微量物质引起的，叫做 “ 他色 ” ；而有些则是由于光的干涉、衍射等物理光学过程引起的，是一种 “ 假色 ” 。 在天然宝石的生长过程中混入一些其他元素，甚至包括放射性矿物都是不可避免的事情。比如祖母绿，它们大多为浅绿色，但是当它们含有铬元素的时候，就会呈现出鲜艳的翠绿色。又如刚玉，当这种矿物中含有微量的铬时，会呈现出红色，就是红宝石；如果刚玉中含有微量的铁和钛，就会显示为绿色或深蓝色，即为蓝宝石。有一种经过切割后的宝石很像钻石，名为锆石，在它的原石材料生长过程中可能就会混入一些铀、钍成分，从而会带有一定的放射性。 但是，进入市场卖得高价的宝石不仅仅是要求其具有特殊的矿物成分，还要求满足一定的外观设计、造型切工等。宝石进入市场时有着严格的检验程序，那些对人体有害的放射性矿物几乎不可能流入宝石市场。 不过，有一种情况值得注意，在某些国家，珠宝商为了让宝石更加光彩夺目，可能会采用人工的方法进行处理。比如，对无色托帕石（黄玉）进行中子或电子束辐照处理，可以将其变成漂亮的天蓝色。但是，经过辐射改色的黄玉能产生长时间持续性的辐射，用作饰用宝石会造成人体造血机能障碍及神经系统障碍等多种疾病。所以，我们在购买时一定要慎重选择，确认哪些是天然宝石，哪些是人造宝石，哪些是经过人工辐射处理的宝石。 因此，从这个角度来说，正规市场上的宝石饰品是没有放射性危害的，若是自己从山里捡到的或者小市场淘来的就需要格外小心了。 反过来讲，佩带宝石对身体有益吗？俗话说的 “ 玉养人，人养玉 ” 有没有科学道理？ 很遗憾，我们现在还难以找到确切的证据。不可否认，某些矿物确实具有特殊的物理性质，比如电场、磁场、发射远红外线等。可能正是基于这样的科学依据，一些商家宣称：某某宝石饰品具有强大的天然磁场、电场，可以消毒杀菌、治病强身，等等。其实，它们的功能被严重夸大了，我们仅仅依靠佩戴几克或几十克重的小小挂件，就想达到强身健体、提高免疫力的目的，未免有些可笑。很多时候，我们只是受到了佩带宝石之后所产生的幸福感和荣耀感等心理作用的影响。（文 / 马志飞，原载于《科学画报》2014年10期）（图片来源于互联网） 钻石 祖母绿 红宝石 蓝宝石 碧玺 黄玉 橄榄石 绿松石 石榴石 紫晶 烟晶 青金石

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[转载]博文第五次入选中考语文模拟试题

热度 3 pony1984621 2014-9-10 11:21

2014年邢台市初中毕业生升学第一次模拟考试 语 文 试 卷 博文链接： http://blog.sciencenet.cn/blog-258217-688526.html

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石榴石的“火彩”之谜

热度 3 pony1984621 2014-8-27 16:13

石榴石的“火彩”之谜 启明之石——石榴石 《圣经》中记载着这样一段故事：在世界末日到来的时候，为了拯救地球上的万千生命，一个叫诺亚的人打造了一艘巨大的方舟，载着幸存的人和其他动物，行驶在漆黑的茫茫大海中。为了驱逐黑暗，诺亚手持一个石榴石做的灯笼，指挥方舟前行。 石榴石，又叫石榴子石，也有人称之为紫牙乌，原名来自于拉丁语，意思是“粒状、像种子一样”，无论是它红润的颜色，还是颗粒均匀共生在一起的形状，都恰似诱人的石榴子，故而得名。在西方国家，它是代表是一月的生辰石，象征着忠实、坚贞和友爱，人们相信佩戴石榴石可以招来忠贞的爱情与永恒的幸福。 在不同的历史时期、不同的宗教背景下，石榴石都备受尊崇。历史学家研究发现，人们将石榴石当做宝石和饰品佩戴的历史十分久远，早在公元前4000年的青铜器时代石榴石就已经成为十分普遍的宝石，当时位于非洲东北部的古埃及人也喜欢用石榴石作为饰品佩戴，考古学家还发现了公元前4世纪古希腊时代的人们用石榴石制作的手镯。更让人觉得奇怪的是，探险家、旅行家和战争中的骑士都喜欢佩戴石榴石，将其作为护身符。世界历史上著名的十字军东征，发生在1096-1291年间，在罗马天主教教皇的准许下，西欧的封建领主和骑士对地中海东岸的国家发动了持续近200年的宗教性战争，为了保住生命，十字军战士们就把石榴石镶嵌在自己的盔甲上，他们相信宝石的保护力量会保佑他们平安无事。 但是，诺亚为什么要用石榴石做灯笼呢？因为在古时候，人们还相信石榴石可以驱逐黑暗、照亮黑夜。比如，古代的挪威人死时通常会用石榴石陪葬，他们相信在他们去世以后石榴石可以照亮他们的道路，在穆斯林宗教里，人们相信石榴石能够照亮天堂。传说不一定科学，但现在的科学研究表明，石榴石确实有着非同寻常的光彩。 世界上最耀眼的宝石 从矿物学的角度来说，石榴石是一种复杂的硅酸盐矿物，其化学式为 A 3 B 2 （SiO 4 ） 3 ，其中A是二价阳离子铁、钙、镁、锰等，B是三价阳离子铝、铁、钛、铬等，根据化学成分的不同，可以分为镁铝榴石、铁铝榴石、锰铝榴石、钙铝榴石、钙铁榴石、钙铬榴石等众多种类，统称为石榴子石族矿物。正因为其成分多样，其颜色也十分丰富，目前常见的有血红、暗红、褐红、褐色、黄褐色、鲜绿色、黄色、黑色等颜色，但大致可以划分为红色系列、黄色系列和绿色系列三大类。作为宝石级的石榴石，通常要求达到颜色浓艳、透明无裂、颗粒较粗等特点，所以在国际市场上，翠绿色、血红色和无色透明者最为珍贵。 研究发现，当钙铁榴石中的部分铁被铬替代的时候，就会显现出惊人的翠绿色，这样的钙铁榴石被称为翠榴石，它能够显示出很强的“火彩”，也就是说，它能反射出五光十色、光怪陆离的彩光。 所谓的火彩，是某些宝石所具有的特殊物理性质。我们知道，折射是当某种波长的光从一种介质进入另一种具不同光密度的介质时，其传播方向会发生变化（除非入射光线与界面呈90°交角），此时，入射角的正弦与折射角的正弦之比为一个常数，这个值称为“折射率”。阳光由七种基本色组成，照射出来的是其组合后的光，即“白光”，可是白光中不同颜色的光具有不同的波长，射入刻面宝石以后，经反射或透射出 宝石 时，会具有不同的折射率，从而使白光分解，呈现出一系带颜色的色谱，这种现象叫做色散效应。比如，光彩夺目的钻石就具有很强的色散能力，某些切工较好的钻石在转动时，观测者、光源和宝石三者之间的相对位置发生了变动，这种奇特的光芒还会闪烁不定，这种现象叫做宝石的闪烁效应。有学者指出，火彩其实就是色散效应和闪光效应的综合表现，并且指出， 火彩的产生必须满足两个条件：首先 宝石 材料必须有足够高的“色散”值；其次该 宝石 材料在加工中必须被精心设计，面的多少、面与面间的角度都必须遵循该宝石的光学性质，只有这样才能充分展现其内部火彩。 石榴石就具有优异的折射率和色散值，钙铁榴石的色散能力比钻石还强，它的折射率是1.888，色散值达到了0.057，而钻石的折射率是2.417，色散值是0.044，所以，这种宝石 被人们称为是世界上最耀眼的宝石。传说中的诺亚手持的宝石灯笼，应该就是 钙铁榴石这种 宝石，这并不难理解。 著名的产地和珍品 20 世纪中叶，人们在非洲东部的乞力马扎罗山附近发现了一种新的石榴石，它原本是钙铝榴石，因含有微量的铬和钒元素，而呈现出娇艳欲滴的翠绿色，令人叹为观止，因它产自肯尼亚的沙弗地区，所以被称为沙弗来石。这种宝石极为稀少，重量超过两克拉的都十分罕见，近85%的原材料加工成的宝石均在1克拉以下，所以国际售价也很高，通常在每克拉4000到6000美元不等。 世界上的石榴石储量丰富，一般产于变质岩和岩浆岩矿床中，而且常常与其他矿物共生，如镁铝榴石，常产于金伯利岩中与金刚石共生，人们利用这个特点，便将其作为寻找金刚石的标志。宝石级的石榴石仅来自南非、美国、印度、俄罗斯、巴西、马达加斯加、澳大利亚等国家，我国则在湖北、山东、四川、河北、内蒙、陕西等地有产出。 目前，在美国国家自然历史博物馆中珍藏着世界上最好的一颗褐黄色透明的石榴石（钙铝榴石），重61.5克拉，被雕刻成精美的基督头像，色泽鲜艳，做工精致，可谓是无价之宝。1996年，一位大学生在澳 大利亚中部发现了一块长度超过30米、重量达数千吨的巨大石榴石晶体，这被认为是迄今为止世界上发现最大的石榴石晶体。 在工业上，石榴石具有很重要的用途，特别是硬度较大的铁铝榴石和钙铁榴石，用途最广。首先，它硬度大（莫氏硬度为6.5～7.5），熔点高（（1180°～ 1200°），粒度均匀，是很好的天然研磨材料，可用于研磨光学仪器、电子元件、玻璃、陶瓷制品等；其次，利用其抗风化能力强的特点，可以用于建造机场跑道、高速公路的防滑路面，在石油工业领域，还可以被用来清洁石油钻井用的钻管和 套管。（ 文/马志飞，图片来源于互联网） 暗红色石榴石原石 石榴石晶体 茶晶+石榴石 产于中国福建省莆田市的锰铝榴石 石榴石、云母、水晶共生（产自福建） 翠绿色的翠榴石 石 榴 石 石 榴 石 石榴石 手链 暗红色的石榴石手链 石榴石 石榴石 石榴石做成的手链 铁铝榴石 铁铝榴石 镶嵌有沙弗来石的戒指 镶嵌有石榴石的戒指，在石榴石的周围还镶嵌有钻石 由钙铬榴石制作的坠饰，上面镶嵌了一个罕见的翠绿色石榴石。 在美国国家自然历史博物馆展出的钙铝榴石。

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“短命”的小岛

热度 1 pony1984621 2014-5-28 18:12

“ 短命”的小岛 2013年9月24日，我国西南邻国巴基斯坦遭遇了一场7.7 级的大地震，造成大量人员伤亡。可是在地震之后，这里竟然出现了一件怪事：该国海岸线附近原本平静的大海上竟然冒出了一座小岛！ 其实，这样的怪事不止一次地出现过，仅在巴基斯坦附近，1945年、1968年、1999年和2010年都曾在大地震后出现类似的岛屿。2010年11月26日，从海上归来的巴基斯坦渔民向大家报告说：海洋中出现了一个新的岛屿。此后不久，在2011年1月11日，美国宇航局的一颗卫星拍下了它的照片，而在此前，2010年2月11日拍摄的同一位置的照片中还没有该岛屿。 更为奇特的是，这样的岛屿总是“短命鬼”，过不了多久就又消失在大海中了，这是为什么呢？ 学者研究发现，类似的小岛规模一般都很小，虽然有时候会达到100米左右的高度，但大部分都只有 1～2米高。走近它，就会看到，这些小岛不仅形状像山，而且中间还有小口，在不断地向外喷出泥浆，想想看，这是不是有点像火山喷发的样子啊？ 不错！虽然大家称之为小岛，但实际上它就是一座火山而已，只不过它喷发出来的并不是高温炽热的岩浆，而是由黏土、岩屑等混合成的泥浆，堆积成小山的样子，所以正确的名称应为“泥火山”。 火山与地震就像是一对亲兄弟，总是形影不离。发生在巴基斯坦的地震，是板块构造运动的结果，这里的泥火山也是如此。阿拉伯板块，驮着阿拉伯海，正以每年大约4厘米的速度俯冲于欧亚板块之下。由于受到高压的作用，阿拉伯板块增温，沉积物之下的岩石融化成岩浆。火山气体和岩浆加热了地下水，使其成为一种高温酸性水，能够将岩石溶解为泥浆。这些泥浆和气体通过断层，最终冲出地表，于是泥火山就像小岛一样就浮出了水面。 泥火山之所以“短命”，正是因为它是泥做的骨肉，在海浪的不断冲击下会逐渐消失，从2011年1月11日拍摄的照片我们就能看到，从该火山向西正有一股淡棕色的沉淀物随着水流而流动，这表明，它已经受到了侵蚀。（ 文 / 马志飞， 图片来源于互联网） 正在喷发的泥火山 位于阿塞拜疆哥布斯坦的泥火山 位于台湾高雄市燕巢区的泥火山 位于罗马尼亚布泽乌县油田地带的泥火山。 印度尼西亚一座泥火山爆发，结果造成附近的村庄都成了一片泥潭 图1：拍摄于2011年1月11日的卫星图片（泥火山出现之后） 图2：拍摄于2010年2月11日的卫星图片（泥火山出现之前）

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祖母绿身价之谜

热度 6 pony1984621 2014-5-27 18:06

祖母绿身价之谜 比钻石还要昂贵的宝石 在 1600 年，南美洲的哥伦比亚首都以北大约 200 公里 的地方遭遇了一场洪灾。洪水过后，有人在黑色的污泥中发现了翠绿色闪闪发光的东西，他们从中挑选了最美丽的颗粒，制成了精美的项链，然后送给了当地的公主。它历经四百多年，几经辗转，传承至今已价值连城。原来，这些翠绿色的晶体就是珍贵的祖母绿。 从字面上看，很多人都会觉得这应该是一种老年女性比较喜欢的宝石。其实，祖母绿和祖母之间并没有什么特殊的关系，只是它的名称源于古波斯语“ Zumurud” ，后来被音译成“子母绿”、“祖母绿”等。要说祖母绿的身价有多贵，我们听几个故事便可知晓一二。 1993 年，在北京国际贸易博览会上，一位美国富豪看上了一条精美的项链，上面镶嵌了多块精美的祖母绿宝石。不料，当他给出了高达两亿美元的天价想要购买时，竟然还是遭到了项链主人的拒绝。由此，我们可以想象祖母绿宝石在国际市场上的行情。 2012 年的新闻媒体报道，我国一位收藏家在 8 年前从巴西珠宝商手中购得一颗 19.6 克拉的祖母绿宝石，当时对方开价 400 万人民币，他便把北京一套四合院卖掉换回了这块宝石。谁曾料想，在短短的几年之后，这块宝石的在市场上居然至少可以卖到 8000 万人民币，也就是说， 8 年之间价钱翻了 20 倍，比钻石的价钱还要高，真可谓是“疯狂的石头”！ 当之无愧 的“绿宝石之王” 与钻石的纯洁无暇相比，很多人更喜欢祖母绿那种青翠欲滴的绿色。因为翠绿色象征着生命和春天，也象征着传美丽和永恒的爱。传说，祖母绿是爱神维纳斯喜爱的宝石，所以在西方的珠宝文化史上，人们一直认为佩戴它会给人带来一生的平安，并选取祖母绿作为 5 月的幸运石，同时也结婚 55 周年的纪念石。 早在公元前 3000 ～ 3500 年间，最早的祖母绿就已经在埃及红海附近被发现并开采，并成为当时埃及女王钟爱的宝石。到了公元前 2000 年左右，祖母绿成为埃及贵族必备的装饰珍品。在我国，祖母绿也一直享有盛名，清代以前其知名度远远大于钻石，《红楼梦》里面就多次提到过这类宝石。清朝末年嘉庆皇帝查抄贪官和珅的家产时，在大量的珠宝中就发现有多块祖母绿宝石，它们都是来自于国外。 虽然近代我国的云南也有少量产出，但颜色多为黄绿色，质量不高。目前世界上主要的产地在哥伦比亚、赞比亚、巴西、津巴布韦、马达加斯加等国家和地区。这种宝石主要产于绿柱石花岗伟晶岩及其相应的砂矿中。在地球上，铍、铝、硅和氧元素普遍存在，但是通常情况下这些元素聚集在不同的地方，是不会混合在一起的，所以严格来说，祖母绿也许就不应该存在，但频繁的地质构造运动改变了这一现象，大陆漂移、板块碰撞、火山喷发等最终导致 大陆地壳失去了它最初的纯度，使得多种元素相互混合并重新结晶。 祖母绿宝石的形成，不仅是多种元素的“机缘巧合”，更是千百万年时间凝聚的精华。研究发现，最古老的祖母绿来自津巴布韦，它们距今已经 26 亿年，而来自巴基斯坦的一些“年轻”的祖母绿，距今也已经有了 9 百万年的历史。正是 因为稀少，所以倍显珍贵。 在宝石交易中，评价祖母绿的经济价值主要是考虑从颜色、净度、重量和切工四个方面。从化学矿物学的角度来看，祖母绿其实是铍铝硅酸盐，属于绿柱石家族，它们大多为浅绿色，但是当它们含有铬的时候，就会表现出鲜艳的翠绿色，质量上乘的祖母绿要求颜色纯正、浓艳，其中以翠绿、微带蓝的翠绿色最佳，内部要求纯净无暇，块度要求越大越好，切工要求对称、抛光度好。如果切割合适，并有恰当的光照，我们就可以看到祖母绿宝石中会出现一条明亮的光带，转动宝石，光带也随之闪动，人们称这种闪光为“活光”，就像是黑夜之中的猫眼一样，闪出一丝亮光。这种奇特的光学现象在宝石学中叫做猫眼效应。 由于受到商业利益的驱动，目前市场上出现了很多人造祖母绿，外观逼近天然品，一般人仅凭肉眼甚至放大镜都无法准确区别，但专业的仪器仍然可以辨别真伪。祖母绿硬度很好，但由于它生性较脆，内部还有许多细小裂纹，使得切割十分困难，通常几十克的一块原料只能磨得 2 ～ 3 克拉的少许成品，重量在 2 克拉以上的优质祖母绿已经十分罕见，超过 5 克拉以上的更是难得的珍品，大于 0.5 克拉的祖母绿其价值就已经明显高于同重量的钻石。 祖母绿内部常见的是一种直线状丝纹，就像“蝉翼”一样，叫做绵。这其实是一种内部暗伤裂纹，没有贯通表面。正是由于这种绵纹的存在，可以帮助我们很好地鉴别真假祖母绿。人造赝品不易产生这种裂纹，即使有也是近圆形或同心圆形的，而不是天然宝石中的平行直线纹。正是存在这种人工合成的困难，才使得天然祖母绿显得更加珍贵。 目前世界上最大的一颗祖母绿宝石之一名叫“莫卧儿祖母绿”，发现于 1695 年，重达 217.80 克拉，高度达 10 厘米， 2001 年 9 月 28 日在伦敦拍卖时被一位不明身份的买家以 220 万美元的高价买走。 后来，人们在巴西发现了一块更大的祖母绿宝石，在印度进行切割处理后仍然重达 57500 克拉（约 11.5 公斤），可谓是“全球最大的切割祖母绿”，取名为“上帝的礼物”。但是，有鉴定专家发现这块祖母绿有遭受过人工染色处理的痕迹，如此一来，就大大降低了其市场价值，实在是令人感到惋惜。 祖母绿的工业妙用 在普通百姓的眼中，祖母绿是价值连城的珍贵宝石，可是在科学家的眼中，它还有更大的魅力。 在 18 世纪末，法国矿物学家阿羽伊在乎研究祖母绿和绿柱石这两种矿物时，发现它们晶体的几何结构完全相同。于是，他怀疑这两种物质应该是同一种矿物，但是为了保证推断结果的准确性，他请求化学家沃克朗帮忙鉴定。鉴定结果表明，祖母绿和绿柱石的化学组成确实是完全相同的，祖母绿实际上就是绿柱石的一种。更令人震惊的发现在于，当化学家沃克朗在鉴定过程中，意外地发现了在在绿柱石中，除了含已知的硅和氧化铝外，还有一种新物质。 1798 年 2 月，沃克朗宣布了自己的这一发现，并给它取名“铍”。可是由于技术限制，把铍提纯出来十分困难，直到 30 年之后的 1828 年，科学家们才将金属铍从化合物中分离出来。 “铍”这种物质不仅是最轻的碱土金属元素，比重比铝轻三分之一，强度跟钢差不多，而且还具有显著的抗腐蚀性，加少量铍于铜中，可制成既耐腐蚀又极坚韧的合金，倘若用于制造飞机零件，将会大大减轻飞机的质量，提高飞机的灵活机动性，所以被广泛应用于航空工业。有一种使用了金属铍而设计的超音速战斗机，飞行速度可达每小时四千公里，相当于声速的三倍多。 此外，铍是金属中的良好导体，传热本领是钢的三倍，鉴于这种特性， 许多超音速飞机的制动装置中用到了铍，“刹车”制动时产生的热量很快就会散失。同样道理，如果用 铍来制造宇宙飞船的外层材料，当它高速穿越大气层的时候，机体与空气分子摩擦产生的高温就能很快传导出去，保障飞行安全。 所以，富含铍元素的祖母绿不仅是百姓眼中的稀有珍品，更是科学家和工业上的重要原料，自然而然也就价值不菲了。 （ 文 / 马志飞，图片来源于互联网） 祖母绿晶体 祖母绿晶体 祖母绿晶体 哥伦比亚的祖母绿晶体 生长在方解石基岩中的祖母绿宝石 祖母绿.产地.云南 带着基岩的祖母绿晶体，发现于赞比亚中北部卡格姆祖母绿矿山 产于哥伦比亚的祖母绿矿石 典型的低质量的祖母绿 英国伦敦维多利亚和艾伯特博物馆展出的祖母绿和黄金吊坠 世界上最大的祖母绿宝石之一——高加拉祖母绿，858克拉，1967年发现于哥伦比亚，现存于美国华盛顿斯密森博物馆。 一枚胸针，包含一颗含75克拉的方形切割祖母绿 从左往右：印度祖母绿项链、高加拉祖母绿、麦凯祖母绿项链（中心的祖母绿宝石为167克拉）

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红宝石的红色从哪里来

热度 5 pony1984621 2014-5-6 19:22

红宝石的红色从哪里来 文/马志飞 2001 年，一位中国摄影师进入缅甸的佤邦地区，用自己的亲身经历记录下了一种宝石的产出过程。这里防卫森严，矿工辛苦劳作，在矿洞里面工作的时候平均每挖矿工都要配一个监工，而且每次出矿洞的时候都必须经过严格的检查。尽管如此艰辛，大家的的收获也积极微小，通常每开采500吨的矿石才能得到1克拉这种宝石。感慨于这种红色宝石的来之不易，这位摄影师称之为“血钻”， 寓意为这里的每一粒宝石都是辛苦的矿工用血汗甚至生命换来的。 这，就是珍贵的红宝石。 宝石之后 红宝石的颜色鲜红似火焰， 英文名称为Ruby, 其名称来源于拉丁文Ruber，原意是红色。象征着激情、热情，也象征着美好忠贞的爱情，被人们誉为“爱情之石”。在欧洲贵族的生活圈里，红宝石一直都是婚姻的见证。现在，西方国家还把结婚的第四十周年称为红宝石婚，用于赞美永恒的爱情。 从矿物学的角度来说，红宝石其实就是刚玉，其主要成分是氧化铝 (Al 2 O 3 ) 。刚玉，是目前已知最耐久的一种结晶氧化铝，有时含微量铁、钛或铬等，它的硬度很大，仅次于钻石的矿物成分金刚石。1812年，由德国矿物学家莫斯首先提出了一种表示矿物硬度的一种标准，即莫氏硬度，分别用1到10来表示以下十种矿物的硬度大小：滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石。这里的硬度值并非绝对硬度值，而是按硬度的顺序表示的值。从莫氏硬度值中我们可以看出，金刚石的硬度为10，刚玉的硬度为9，紧随其后，也就是说，只有钻石才能在其表面刻划。也正因为如此，有人这么评价红宝石：如果说钻石是“宝石之王”，那红宝石就是“宝石之后”。 在过去，有矿工认为，颜色暗淡的红宝石如果埋在地下，最终将变成鲜红色，并认为红宝石是刚玉族中发育最成熟的成员。虽然他们的认识不正确，但颜色越红其价值越高倒是一点不假。血红色的红宝石最受人们珍爱，俗称“鸽血红”。这种红宝石因产量稀少，比金刚石还贵重，2克拉以上即很珍贵，世界上最大的一颗鸽血红也只有55克拉。一枚产自缅甸的15.97克拉的“鸽血红宝石”， 在日内瓦拍卖会上的成交价是每克拉227万美元！这是迄今为止拍卖单价最高的红宝石。 现代的科学研究发现，红宝石并不像过去人们想象的那样如同果实一般慢慢成熟、变红，而是由于矿物刚玉中混入了其他元素造成的。纯净的刚玉是无色的，但其中会含有少量的铬、铁、钛、锰、钒等，这些含量极微的物质改变了刚玉的颜色。含铬元素者，主要为Cr 2 O 3 ，含量可达1%以上，会造成刚玉呈现出红色，即为红宝石，含铁和钛者可呈现出蓝色，含镍者为黄色，含锰者为玫瑰色。 所以，红宝石之所以鲜红艳丽，得益于其中的铬元素，在一定程度上讲，刚玉中铬的含量越高，其 颜色 就越鲜艳。 铬，让宝石绚烂多彩 说起铬元素，大家并不会感到陌生，因为在我们日常使用的不锈钢菜刀、汽车零件等器具中都采用了这种物质，它号称是最硬的金属，在元素周期表中，它排名24，表面带有银色光泽，熔点高，质地坚硬、耐磨、耐高温、抗腐蚀，用它制作不锈钢，不仅强度大大提高，而且耐热性加大，还可以防止生锈，被广泛应于冶金工业和化学工业中。 有意思的是，铬的英文名称源自希腊语，原来的意思是“颜色”，因为许多铬的化合物都具有多种多样的颜色。比如：三氧化二铬（Cr 2 O 3 ）为深绿色、铬酸酐 （ CrO3 ） 为橙色、重铬酸钾（K 2 Cr 2 O 7 ）为橙色、重铬酸铵（(NH4) 2 Cr 2 O 7 ）为橙红色 、 铬酸钠（Na 2 CrO 4 ）黄色……几乎它的每种化合物都有自己特殊的颜色，所以，它就像“变色龙”一样，它的存在让化学物质的世界变得绚丽多彩。 那铬元素为什么会将无色的刚玉变成鲜艳的红色呢？ 我们首先需要明白两个问题：第一，什么是宝石的颜色？所谓宝石的颜色，其实就是它对不同波长的可见光选择性吸收的结果，当不同波长的白色光照射到宝石上时, 它吸收了一部分光子，反射或透射另一部分光子，这种被我们眼睛观察到的颜色其实就是反射或透射出来的光子的颜色，那些被吸收掉的光子的颜色已经不见了。第二，矿物学领域有个术语叫“类质同象”，顾名思义就是指不同的物质可以表现出同样的外观，严谨的说就是指在矿物晶体结构中某种质点（原子、离子或分子）被其他一些类似的质点所代替，但是矿物的结构形式并不发生变化，能否发生这种现象不仅要取决于质点本身的性质，也取决于外部温度、压力等物理条件。 在刚玉这种矿物中，合适的外界环境条件下，外来的铬原子（Cr 3+ ）就以类质同象的形式代替了部分铝原子（Al 3+ ）。有学者对红宝石进行光谱分析的结果显示：它对可见光强度最大的吸收峰出现在420纳米处（对应于紫色光的波长）和550纳米、570纳米处（对应于绿色和黄绿色光的波长），虽然对其他波段颜色也有吸收,但强度都较小，因此红宝石呈现的颜色为紫、绿、黄色的补色的混和色, 即主要为红色。从理论上解释，铬原子有3个价电子，这3个价电子能够自由地改变能级，当受到可见光照射时，电子吸收光能量，吸收的能量足以保证电子从一个基态能级跃迁到另外两个能级，其中，跃迁到这两个不同能级所吸收的能量分别相当于紫光和黄绿光，此后，被吸收后的白光残余部分就形成了红色，故而成了红宝石。 可能那些喜欢研究宝石的读者会发现另一个奇怪的问题；宝石祖母绿具有鲜脆欲滴的绿色，它的成因也是因为含有铬元素，为什么铬的存在让一种宝石变成红色，另一种却变成了绿色呢？其实这是由于，在宝石祖母绿中，虽然也是铬原子（Cr 3+ ）以类质同象的形式代替了部分铝原子（Al 3+ ），但祖母绿中多了铍（Be 2+ ）和硅（Si 4+ ）两种离子，从而使得其周围配位电场强度减弱，相对于刚玉而言其能级降低了，也就是说，电子从一个基态能级跃迁到另外一个能级，只需要吸收相对较少的能量就可以保证激发，这个能量对应的恰恰是红色光波段，即红光被大量吸收，从而残余的混合色就成了祖母绿的绿色。 你从哪里来 物以稀为贵。红宝石之所以价值不菲，最重要的原因还是由于它们十分稀有。红宝石的产地比较少，主要分布于缅甸、泰国、越南、印度、中国等地。红宝石有一个“亲姊妹”—— 蓝宝石，它们的物理性质、化学成分、晶体结构都一样，而且通常共生在一起。 红宝石的颜色鲜红似火焰，易于辨认，但是蓝宝石不太好区分，因为并非所有的蓝宝石都是蓝色的。几个世纪以来，关于蓝宝石的定义一直存在分歧。目前，国际上统一的意见是：因含铬而呈现出红色者称为红宝石，除红宝石之外的其他所有色调的宝石级刚玉都被称为蓝宝石。所以，蓝宝石的颜色可以是蓝色、蓝绿、绿、黄、紫、黑、灰甚至无色。随着刚玉中铬的含量不断增加，蓝宝石中的粉色会逐渐加深，逐渐过渡为红色的红宝石。 红宝石主要来自砂矿，由各种原生红宝石经风化作用富集而成，主要成因都与火山活动有关。 当富含氧化铝的岩浆侵入距火山口有一定距离的地壳浅部岩石，由于岩浆冷却速度快，便会形成很多裂隙和气孔，其中的易挥发物形成一些晶洞，然后在这些晶洞中就会形成结晶较好的刚玉晶体。 原生 刚玉晶体 开采十分困难，通常情况下都是将砂矿淘洗后用手挑选。 随着现代科技的发展，红宝石已经可以人工制造，但人工制品不能用作宝石，只在工业上广泛使用。我国早在1958年即已正式生产人造红宝石，这种人造矿物硬度很高，常被用来制造钟表的轴承，或者制造激光发生器等。 红 宝 石 红宝石晶体 红宝石 分布于闪锌矿之上的红宝石 红 宝 石 红宝石晶体，长2厘米 几种刚玉晶体，主要颜色为棕色至灰色, 偶见红、蓝、白、黄色. 卡门•露西亚红宝石，重达23.1克拉 六龙三凤冠，1957年出土于北京昌平，为明代孝端皇后的凤冠，整个凤冠，共嵌红宝石71块、蓝宝石57块，装饰珍珠5449颗。 在光线照射下，弧面形宝石表面呈现出两条或两条以上交叉亮线，犹如夜空闪烁的星星，称为星光效应。这样的红宝石称为星光红宝石。 钻镶红宝石的胸针 1960年5月15日，美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼设计和建造了一台小型的激光发生器。他将闪光灯线圈缠绕在指尖大小的红宝石棒上，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使这一点达到比太阳还高的温度 ，激光时代由此开启。

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离岛海岸 2011-12-21 08:18

taodeng 2014-2-23 13:45

香港 新界 鸭洲 离岛是除香港岛之外的262个岛屿，它们由不同时代的岩石构成，在受海浪侵蚀的岸线上可以清楚地看到缤纷的地貌。香港最古老的岩石是约4亿年前泥盆纪由聚积在河口三角洲的沉积物所形成，现在因受到挤压而变成近乎直立的形态。最年轻的岩石也有5500万年历史，由层层平叠的粉砂岩构成，形态非常独特，犹如千层糕，十分有趣。

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闹中取静 2011-12-15 00:00

taodeng 2014-2-23 13:45

香港 西贡 万宜 香港并不都是繁华喧嚣的都市，除了有山脉岛屿，许多地方还是植被茂密的自然林地。更令人难以相信的是，香港面积的44%都是称作郊野公园的自然保护区，而西贡也还像是一个安静的渔村。香港地质公园就位于其中，它拥有世界一流的酸性火山岩柱，所占范围为100平方公里，平均直径1.2米，不论就规模和岩石特征皆堪称世界罕见。

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赤城丹霞 2008-10-18 07:40

热度 1 taodeng 2014-2-7 23:45

河北 赤城 后城 远望滴水崖的时候，还真有些看见艾尔斯巨石的感觉，它被形容为高可百仞、光滑如砥、色泽丹褐、气势逼人，白河环绕而过。滴水崖有“幽燕第一峰”之称，我想赤城县应该得名于此。宏伟的自然奇观总被认为具有神秘的力量，就像澳洲土著绘满岩画表达对艾尔斯巨石的敬畏一样，滴水崖下也有始建于明代嘉靖年间的朝阳观供信众膜拜。

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荒野奇葩 2008-09-13 23:19

taodeng 2014-2-7 23:37

山西 大同 马军营 大同盆地的火山群很有名，主要由玄武岩组成，但那只是第四纪的产物。大同周围还分布着古老得多的岩石，比如太古代的花岗岩和片麻岩。这些坚硬的岩石似乎给人冰冷荒凉的印象，然而并非如此，在岩石的缝隙中是顽强生长的植物。虽然秋天已经过半，我仍然在这里见到了许多美丽的花朵，点缀在原野间，明亮着渐寒的山色。

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俯瞰大峡谷 2007-10-25 06:37

taodeng 2014-2-5 23:58

美国 亚利桑那 科罗拉多河 大峡谷 任何人都不可能一眼看遍大峡谷的全貌，只有从高空俯瞰，才有可能完整地欣赏这条大地的裂缝。真正身临其境的人，只能从峡谷南缘或者北缘欣赏大峡谷的一部分。缪尔在1890年的感想至今仍然真实：“不管你走过多少路，看过多少名山大川，你都会觉得大峡谷仿佛只能存在于另一个世界，另一个星球”。

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奇怪的摩拉基大圆石

热度 9 pony1984621 2013-11-27 22:07

奇怪的摩拉基大圆石 在幽静的新西兰南岛，东海岸边上有个叫摩拉基的地方，清爽的海风、美丽的沙滩以及那清澈碧绿的海水吸引了大量的游客前来休闲度假。但真正使这里闻名世界的，确实那50多个奇怪的大圆石，每当海水退潮时，它们就会显现在人们面前，仿佛我们小时候玩的弹珠被放大了好多倍，散落在海滩上。 难道它们是恐龙蛋的化石？是外星人留下的信物？或是古代人埋藏下的文物？ 地质学家仔细研究了这种岩石，发现它们几乎都呈圆形或近圆形，而且统计结果表明，其中的三分之一直径为0.5～1.0米，另外的三分之二直径为1.5～2.2米。从岩石矿物学角度来说，它们属于泥岩，矿物成分主要是细砂和粘土，由方解石（成分为碳酸钙）胶结而成，但是巨石的不同部位，胶结程度略有不同，外侧边缘部分胶结较为密实，越往内部越松散，甚至还有个别巨石是中空的。 依据这些特征，地质学家判定，这样的巨石是一种结核。结核一词源于拉丁文，原意是“在一起”，人们对于结核的正确认识开始于18世纪，在此之前，好奇的人们赋予了它很多神奇的色彩，认为它们可能是恐龙蛋、动物或植物的化石、甚至是外星碎片甚至人类文物。实际上，结核就是在沉积岩中形成的某种矿物质团块，通常是在周围的泥沙胶结形成岩石之前，它已经先行变成了岩石，也就是说，在沉积过程中，海水中的某些矿物质围绕着贝壳、鱼齿、珊瑚碎片等物质为核心层层凝聚，所以最终的形态有球状、卵状及各种不规则状，大小不一，小的可以是直径几厘米至数十厘米，最大者达几米。 当然，结核的形成过程十分复杂，需要适当的地理环境和物理化学条件。按照地质学家的估算，摩拉基直径2米左右的圆石，至少需要400到550万年的时间才能够形成，而且当时在海底大约要覆盖10到50米厚的海泥，才足以提供充分的矿物质。等结核形成以后，如若长时间暴露于水面之上则会出现脱水收缩，结果导致圆石表面产生网状裂隙，这些裂隙后来又被方解石、白云石和石英等其他矿物所填充，会形成龟甲一样的花纹，称为龟背石。 其实，摩拉基大圆石并不是世界上唯一的，地质学家已经在其他地方也发现了类似的现象。比如，新西兰北岛赫基昂加港的沙滩上也有，最大的直径足足有3米；美国北达科他州的坎农博尔河沿岸，这样大型的球形结核，最大的直径也有3米，犹他州东北部和怀俄明州中部发现的球形结核直径则达到了4米至6米，十分惊人。（ 文/马志飞 ， 图片来源于互联网 ）

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“水怪”探秘

热度 1 pony1984621 2013-9-10 16:36

“水怪”探秘 文/马志飞 水怪，是人们对那些生长在湖水里的未知神秘生物的称呼，无论是英国的尼斯湖，还是我国的青海湖、新疆喀纳斯湖都有过报道，细心的人总结下就会发现，那些引发人们猜测并一传十、十传百、越传越神秘的所谓水怪都有两个基本的共性：第一，通常都出现在封闭的湖泊中；第二，没有确切的照片或影像资料，更不用说抓到真实的怪物。 之所以水怪让人们觉得好奇，是因为湖泊不同于大海，这里具有独立的循环的生态系统，是一片几乎封闭的区域，与浩瀚的大海相比，湖泊中营养含量低，体型巨大的水怪靠什么生存和繁衍？如若不是怪兽，那它们又是什么东西呢？这一直是令人疑惑的未解之谜，尽管关于水怪的传说数不胜数，但大同小异，大多数人都认为它们是体型很大的生物。可是，最近关于水怪的说法又有了新的解释。 水怪的传统面目：罕见的大型鱼类 2005 年6月7日 ，一群来自北京的游客在喀纳斯湖面上乘船游览，突然，游客发现在距离游船200米左右的水面上激起了1米多高的浪花，两个不明生物跃出水面，立即又钻入水中…… 争论多年的喀纳斯湖水怪又一次引起了大家的广泛关注。喀纳斯湖位于新疆北部阿勒泰山脉的喀纳斯自然保护区，北邻哈萨克斯坦和俄罗斯，东连蒙古国，这里湖面海拔1374米，南北长24公里，平均宽约1.9公里，湖水最深196米，面积45.73平方公里。在蒙古语中，喀纳斯的意思是“美丽而神秘的湖”，历史上一直传说湖中有巨型水怪，常常将在湖边饮水的马匹拖入水中。后来的学者经过长期研究，认为湖中的水怪应该是一种叫做“哲罗鲑”的鱼类，一般长3～5米，整个喀纳斯湖可能有数百条。 哲罗鲑俗称大红鱼，因其身体在一定条件下呈现红色而得名，是一种冷水性的淡水食肉鱼，生性凶猛，体型较大，成年体最大的重量在50公斤左右，长达2米左右，曾经还发现过长达4米，重达90公斤的个体，口腔内上、下颌均排列有尖锐的利齿，背部生有肉鳍，捕食鱼类及在依水生活的蛙类、蛇类、鼠类、鸟类等。由于喀纳斯湖是一个冰川湖，所谓冰川湖，就 是由冰川挖蚀形成的坑洼和冰 碛物堵塞冰川槽谷积水而成的湖泊， 里面的营养含量非常低，要养活体型巨大的哲罗鲑，的确匪夷所思，这里特殊的生物链值得进一步研究。 类似喀纳斯湖的这种情况其实有很多，比如我国吉林的长白山天池，是一个火山喷发后火山口积水而成的湖泊，也有很多关于水怪的目击报告，最近的水怪目击照片和录像显示，水怪有打转的习惯，它还可以越出水面，专家认为，这极可能是一种大型大洋性鱼类——翻车鱼。河南省驻马店市平舆县西洋店乡西洋潭 村附近的汝河古道的一个深潭中，传说这里有水怪，时常将水面搅起非常大的旋涡，吓得村中的农妇都不敢再到潭水中洗衣服，可是终有一天水怪之谜被揭开了，一位名叫冯德全的村民在钓鱼时成功捕获到一条长1.5米、重达105斤的大青鱼，原来所谓的水怪竟然是大青鱼在作怪！ 如果这样的巨型鱼类出现在河水中，就不会那么神秘了。2012年8月，我国四川省金堂县某村庄遭遇长江支流沱江的洪水侵袭，待大水退后，人们在河滩上发现了一条体型庞大的怪物，该怪物体长2.05m，体重达120斤，后经当地水务局渔政科的专家辨识，原来它只不过是一条普通鲟鱼。在长江中发现这样的鱼类，并不是什么稀奇的事情，当地还有村民人工养殖这种鱼类。 当然，所谓的水怪也不完全就是鱼类。2008年，云南滇池传出一则消息，说这里出现了一只水怪，把游客和市民都吓跑了。后来，有人将其捕捉。刚开始，有人分析认为，既然水怪是从滇池里出来的，就应该是云南本地的动物，可是人们查遍了云南的动物又查遍了中国西部的动物，都没有发现水怪的模样。最后，专家们终于确定了水怪的身份，原来它是一种生长在北美和中美洲的淡水龟，名叫鳄龟。令我们感到疑惑的是，它是怎么远渡重洋出现在了滇池之中呢？后经调查发现附近的市场上有出售的小鳄龟，一般是作为宠物来供人们饲养的，专家推测可能是有人将它放生到滇池中的。可不要小看了这种鳄龟，它在滇池中没有天敌，生长速度很快，逐渐就会成为水中一霸。这种现象其实是一种外来物种入侵。来自美洲的鳄龟对于滇池来说就是一种外来物种，它原来并不属于这里，可是当它来了之后就会侵占其他物种的生活领地，破坏生态平衡，后果十分严重。 水怪新面目：特殊的地质结构造成的水体变化 尼斯湖，是一个位于苏格兰高地的细长淡水湖，向西南方延伸，长37公里，宽1.5公里。尼斯湖水怪，可谓是世界上最著名的的水怪了， 美丽的尼斯湖也因此而成为地球上最神秘的地方之一。迄今为止，有关尼斯水怪的目击事件已经超过3500多例，早在公元690年的一本古老传记中都有着详细的记载。到了近代，人们的目击事件更是层出不穷。有的人说拍摄到了水怪的照片，如上世纪30年代，英国伦敦一位名叫肯尼思·威尔逊的外科医生拍摄到一张可以看到水怪的头和脖子的照片，可是后来被证实这只是一个骗局。有的人还拍摄到了水怪游动的录像，2007年5月26日，英国约克郡的戈登·赫尔姆斯先生用摄像机拍摄到了一个长约13米、形如喷气式飞机的庞大生。还有的人说在卫星图片上发现了水怪的踪影，2009年8月，英国一位名叫杰森·库克的男子声称通过“谷歌地球”软件查看尼斯湖一带的卫星地图时，震惊地发现尼斯湖中竟有一只巨大的神秘生物在水中游弋。遗憾的是，尽管人们多年来一直在寻找这个水怪，包括采用绑在海豚身上的摄像机、微型潜艇等多种手段，但都一无所获。 尼斯湖水怪究竟是什么，依然众说纷纭。2013年7月，意大利一位地质学家提出了新的观点。路易吉·皮卡迪，就职于意大利佛罗伦萨市国家研究委员会，他研究发现，尼斯湖水怪现身的时间都与地震活动的时间相吻合，当人们描绘尼斯湖水怪现身时，都会提及到地下的震动。进一步的研究发现，在尼斯湖的湖底，有条断层带穿过，名为苏格兰大峡谷断层，该断层绵延超过62英里，将苏格兰高地分成南北两半，尼斯湖在很大程度上就是由这种平移断层造成的。当苏格兰大峡谷断层处于地质活跃期时，会向上冒出少量气泡，甚至在水面形成漩涡，不明真相的人便会误以为是水怪现身了。也就是说：所谓的“尼斯湖水怪”，根本就不是大型生物在活动，更不是很多人想象的史前生物蛇颈龙，它只不过是从湖底冒出的气泡忽悠了我们人类而已。 路易吉·皮卡迪研究发现，尽管苏格兰不是公认的地震高发区，但恰恰尼斯湖那里的断层经常活动，多次发生3至4级里氏规模的地震，这就造成了水怪频频现身的假象。 其实，类似于这样的解释并不算新鲜。我国河南登封水怪事件，早以前就有专家学者给出过类似的答案。2004年夏天，登封市君召乡陈窑村的村民在水库边纳凉，突然发现水库上空出现一股高约一两长的水柱，转瞬即逝。此后，这种事件在短短几年中发生过10多次，一般情况都是先在水面上激起涟漪，然后出现高约60～80厘米的浪花，令人不解的是，此时的水库上并没有风。后来当地国土部门的专家给出了解释，陈窑水库处于太古宙、元古宙、古生代、中生代和新生代“五代同堂”的地层剖面，水库周围及水下地质情况复杂多变，水下出现一些地质变动造成水面动荡变化并不稀奇。 在我们的地球上，还有典型的例子可以证明这种猜想。 在中美洲加勒比海的美丽岛国——特立尼达和多巴哥共和国， 有一个非常怪异的湖泊，这里几乎没有水，当然更不会有水怪，但是有一点可以帮助我们理解尼斯湖水怪的真实面目。 该湖泊名为彼奇湖，奇怪的是，它居然可以自动喷涌沥青。湖面上到处是黑乎乎、硬巴巴的，只有湖中央是一块很软很软的地方，在那里，源源不断地涌出沥青来，并有伴随有气体冒出。这是什么原因造成的呢？大家知道，石油是远古海洋或湖泊中的生物遗体经过漫长的演化形成的混合物，由于这些混合物比附近的岩石轻，它们向上渗透到附近的岩层中，直到无法渗透的岩层时便会聚集在一起形成油田。如果遇到断层，沉积在深层的油气就有可能被挤压上来涌溢而出，研究发现， 彼奇湖就位于两个断层的交界地带， 岩层断裂，地下的石油和天然气涌出挥发，残渣沥青同时上涌也就成了顺理成章的事情。按照地质学家 路易吉·皮卡迪的观点，尼斯湖水下的地质结构应该和彼奇湖类似，所以才有了人云亦云的“水怪”。 虽然每种假说的提出总会受到质疑，但我们不得不承认，新的假说总会给我们的思路打开又一扇窗，当大家始终将目光盯在水怪本身上时，不妨换个思路，从地质学的角度寻找一下答案，或许可以真的解开谜底。（图片来源于互联网） 2009年8月， 英国一位名叫杰森•库克的男子声称通过“谷歌地球”软件查看尼斯湖一带的卫星地图时，震惊地发现尼斯湖中竟有一只巨大的神秘生物在水中游弋 传说中尼斯湖的蛇颈龙 传说中尼斯湖的蛇颈龙 传说中尼斯湖的蛇颈龙 河南省驻马店市平舆县西洋店乡西洋潭村附近的汝河古道的一个深潭中钓出的大青鱼 河南省驻马店市平舆县西洋店乡西洋潭村附近的汝河古道的一个深潭中钓出的大青鱼

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地球的一天

热度 1 pony1984621 2013-8-29 17:14

地球的一天 文/马志飞 地球，是我们人类与动植物共同的家园，是浩瀚无垠的宇宙中一颗最美丽、最有生机和活力的蓝色星球。在长达 46 亿年的沧桑巨变里，地球不仅创造了江河湖海、山川沟壑、高原盆地，而且滋养和哺育了万千生灵。这一切，都是如何演化的呢？ 为了更直观地理解地球的演化历史，法国科学家里夫把 46 亿年的时间压缩成了一天：这一天的前 1/4 时间，地球上是一片死寂；等到了清早 6 点钟的时候，最低级的藻类开始在海洋中出现，它们持续的时间最长；一直到了晚上 8 点钟，软体动物才开始在海洋与湖沼中活动；晚上 11 点半，恐龙出现，但只 “ 露脸”了 仅仅 10 分钟便匆匆离去；最后 20 分钟里，哺乳动物出现，并迅速地分化； 11 点 50 分，灵长类的祖先登台，最后两分钟的时间里，它们的大脑扩大了 3 倍，成为人类。 里夫的描绘就好比是一场演出，将各类生物比作舞台上的演员，它们依次登台，你方唱罢我登场，演绎了一场隆重的精彩晚会。接来下，就让我们仔细欣赏一下这台晚会吧。 前6个小时：一片死寂 晚会开始，我们可以先休息一阵儿，因为，这 前 6 个小 时都是静悄悄的，还没有演员登场，后台正在紧锣密鼓地准备着。 这个准备过程，其实就是地球的诞生过程。 在整个宇宙中，我们的地球仿佛只是一粒尘埃，地球的诞生只是 150 亿年前那场宇宙大爆炸的结果。简单地说，地球的诞生经历了 3 个步骤：首 先，大量的星际物质相互吸引、聚积形成一个物质均匀的原始地球；然后，形成原始的大气圈和水圈；最后，诞生了生命。 在地球诞生之后的很长一段时间里，都是一片死寂。虽然这时候还没有生命；但地球母亲正在为孕育生命而创造各种条件，那就是原始地球内部物质的分化。在重力的作用下，一些较重的物质开始慢慢向地心下沉，比如铁、镍等，形成地核；另外一些较轻的物质逐渐上浮，就组成了地幔；地幔的表层慢慢散热冷却，变成了坚硬的外壳，也就是原始地壳。相对于岩石而言，大气和水是比重最轻的，它们也是来源于地球内部，在“重者下沉，轻者上浮”的总体趋势下，大气和水移动到了地球的最外层。大气中的水遇冷凝结，降落到地表，在低洼地带汇聚，于是形成了海洋，这里才是原始生命的诞生地。 实际上，这一过程从未停止，一直持续到现在。 清早6点钟：藻类出现 美丽的早晨，意味着新的开始。在早上 的 6 点钟，地球上才开始出现生命。原始的岩石圈、水圈和大气圈在地球表面逐渐形成，也就给生命的诞生做好了充分的准备。 根据目前的推理，地球上最早的生命应该是始于 38 亿年前。科学家在南非巴布顿地区发现了单细胞细菌状化石，经测定，距今是 38 亿年；而在澳大利亚西部发现的类似化石，则距今 35 亿年 。这些是迄今为止人类所发现的最古老的生物化石，它们不仅揭示了原始生命出现的时间，而且展现了原始生命的形态，即单细胞生命。这种最低等的原始生命不需要氧气即可生存，但它们不能制造食物，必须依靠原始海洋中的有机物来获得养料。 晚上8点钟：软体动物活动 软体动物，属于无脊椎动物的一类，虽然它们的形态结构变异较大；但基本结构是相同的，身体柔软，具有坚硬的外壳，身体藏在壳中，藉以获得保护，由于硬壳会妨碍活动，所以它们的行动都相当缓慢。 地球上软体动物的首次爆发是在距 今 6 亿年前后，发生在澳大利亚的伊迪卡拉山；但是，该动物群延续不久就整体灭绝了。归根结底应该是演化方式失败了。而在 5.4 亿年前的寒武纪时代，我国云南昆明附近澄江地区的生物大爆发演化成功，出现了大量的腔肠动物（水母）、节肢动物（三叶虫）和环节动物（蠕虫）和其他一些门类。到寒武纪晚期，海洋中出现了一类种类繁多的软体动物——鹦鹉螺类，其身体被一层硬壳包裹着，头从壳体宽大的一端伸出，靠触手在海底爬行觅食，到了奥陶纪时代，极为兴盛，分布十分广泛。 海洋，一直是生命发展和繁盛的美好家园。随着地壳运动，海域逐渐收缩，大陆迅速增长。在大约 4 亿年前的时候 ，一些藻类开始适应陆地的生活，逐渐演化成为原始陆生植物，实现了从“水生”到“陆生”的重大飞跃。此时，海洋中开始繁盛最古老的的脊椎动物——鱼类，它们统治着几乎整个泥盆纪时代，故而被称为“鱼类时代”。到了 3.7 亿年前，有一种能生活在沙漠环境水域中的古老鳍鱼类在经常遭受周期性枯水的压力下，逐渐演变为两栖类动物。 然而，在距今约 2.5 亿年的二叠纪末期，地球上发生了一次最严重的生态灾难，约 95% 的海洋 生物物种 和 75% 的 陆地生物物种灭绝。这逼迫大量的两栖类动物蕨类植物被更高级的爬行动物和裸子植物所取代。 晚上11点半：恐龙出现 恐龙，身躯庞大，体态各异，是地球历史上最庞大的生物之一，曾统治整个地球，它们不仅横行于大陆，而且占领了天空和水域，是当之无愧的霸主。这一时代，是裸子植物时代和爬行动物时代。 按照法国科学家里夫的说法，恐龙出现于“晚上 11 点半”，也就是距今大约 1 亿 年前；但现在的研究结果发现，最早的恐龙生活 在 2.3 亿年前。我国四川盆地发现的一种素食蜥脚类恐龙 —— 马门溪龙，身长 22 米 ，体重大约 30 ~ 40 吨，距今有 1.6 亿年的时间。这足以表明，恐龙的登场应该稍早于“晚上 11 点半”。 遗憾的是，相比于藻类和软体动物这些低等生物而言，恐龙的“登台时间”很短暂，在距今 6500 万年的时候，就匆匆退场了。它们统治地球大约 1.6 亿年的时间。关于恐龙的灭绝有种种假说，主流的观点认为，恐龙 的灭绝与小行星撞击地球有关。当时的激烈相撞引起温度升高，草木枯竭，恐龙失去足够的食物而最终覆灭。虽然恐龙已经灭绝，但是恐龙的后代——鸟类存活了下来，并繁衍至今。 最后20分钟：哺乳动物繁盛 在这一天 24 小时的最后 20 分钟里，是最热闹的时刻。也就是说， 6500 万 年前至今，恐龙灭绝之后，为被子植物和哺乳动物时代，各种食草和食肉的哺乳动物空前繁盛。 哺乳动物是一类恒温、脊椎动物，大部分都是胎生，并由乳腺哺育后代，它们是动物发展史上最高级的阶段，也是与人类关系最密切的一个类群。哺乳动物的出现并非是在恐龙灭绝之后。根据英国《自然》杂志的报道，哺乳动物多样性通过两个重要阶段逐渐形成， 在大约 9300 万年前经历了首次多样化大爆发，第二次多样化发生在大约 3500 万年前，此时距 恐龙的衰落已经过了漫长的岁月。有位美国学者这样形容哺乳动物：它们在恐龙灭绝之后前来参加聚会，但只是在附近徘徊，而它们的远亲过得很快乐。在恐龙灭绝以后，哺乳动物才逐渐接管了它们的地盘，并繁衍成非常庞大的家族。 最后两分钟：人类登场 其实，依据科学家最新的研究成果，人类登场的时间还不 足 1 分钟，也就是距今只有 250 万年的时间。以 180 万年前的印尼爪哇直立人化石、 50 万 年前的北京周口店直立人化石等为代表的典型证据，充分证明了由猿到人的科学事实。人类的出现，是地球演化史上最隆重的一次伟大事件，标志着生物圈中最高级的智能圈开始形成。 虽然，法国科学家里夫把地球演化的 46 亿年 时间压缩成一天并不是十分准确；却十分生动地展现了生命出现的先后次序。纵贯整个地球历史，我们会发现，人类历史何其短暂，然而就在这短短的几百万年之中，我们人类依靠双手大大改变了地球的模样，让我们美丽的地球变得更加生机勃勃。

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九山顶摄影（3）岩石波痕：2013傻拍（42）

热度 1 zlyang 2013-7-10 09:39

九山顶摄影（3）岩石波痕：2013傻拍（42） 2013-07-06~07，党员活动。天津市蓟县九山顶。 7日上午登山，阴天有雾。近处拍摄的“波痕”岩石，除缩小外，未做其它后期调整。 感谢您的技术指点！ （1） （2） （3） 有两幅清晰的“波痕”岩石资料大图 ，可以索要。 波痕(ripple mark)： 是沉积物或沉积岩层面上有规律的波状起伏的痕迹。它是由于流体作用在非粘质沉积物表面形成的一种波状起伏的层面构造,多见于砂岩、粉砂岩和颗粒灰岩的层面上。波痕在剖面上为起伏相间的峰和谷,在平面上则由一系列互相平行或分叉的波峰或波谷组成。 http://www.geology.com.cn/wiki/doc-view-16324.html 两幅岩石。什么岩？ （4） （5）

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摇摇欲坠的奇迹石

热度 17 pony1984621 2013-5-19 11:37

摇摇欲坠的奇迹石 文/马志飞 在挪威的西南部，有一座著名的山峰名叫谢拉格山，由于这里濒临美丽的海湾——里瑟峡湾，两岸壁立千仞，巨岩耸立，形成了很多壮观的景象，吸引着来自世界各地的游客。其中，最著名的当属那块夹在两山之间摇摇欲坠的“ 谢拉格伯顿石 ”。 谢拉格伯顿石，大小只有5立方米左右，仅可供三四个人拥挤站立，像一把楔子恰好镶嵌在两山之间，从远处观望，它只是一个夹在山崖裂缝中的小圆点，但它历经了数千万年的风霜雨雪而巍然屹立，以它独特的姿态诠释了大自然的鬼斧神工，所以人们又称其为“奇迹石”。 沿着山路，游客可以步行走近谢拉格伯顿石，大胆的人还可以勇敢地站在上面拍照留念，将谷底的无限风光尽收眼底，但是胆小的旅行者一定要注意了，可千万不能往下看，因为这块体积狭小的岩石下面就是984米深的峡谷，稍不留意滑落下去那就会粉身碎骨。正因为如此惊险，才吸引了越开越多的游客前来一睹它的风采，更有甚者，还有杂技演员专门来到这里进行表演，更加惊心动魄，扣人心弦。如今，这里已经成为跳伞爱好者最理想的起跳点。 奇迹石，恐怕是任何艺术家都无法完成的杰作，只有大自然的力量才能创造这样的奇观，从地质学的角度来讲，它的形成是岩石风化的结果。冰河时代结束以后，全球气候逐渐回暖，被冰雪覆盖的挪威每年都会有一部分冰雪融化，雪水渗入岩石，当冬天来临，岩石的孔隙和裂隙中的水又冻结成冰，体积膨大，使岩石裂隙加深加宽，然后雪水沿着扩大的裂隙更深入地渗入岩石的内部，这样一年又一年周而复始的冻结、融化，使裂隙不断扩大，最终导致大量的岩石崩裂成为岩屑。这种作用叫作冰劈作用，又称冻融风化，属于物理风化的一种。所以， 谢拉格山到处 像是被斧头一层层劈开一样，极其陡峻， 奇迹石的形成，恰恰就是冰劈作用造成岩石崩裂遗留下的结果。 风化作用一刻不停，壮观的奇迹石也就始终面临着消失的威胁。或许，在未来的某个时候，奇迹石就会突然跌落，如果大家有机会，一定不要错过这样的地理奇观。（图片来源于互联网）

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天然矿物能治病吗

热度 10 pony1984621 2013-5-10 14:42

天然矿物能治病吗 马志飞 1900 年，考古学家在埃及挖掘一个墓葬时，发现了古埃及皇后的木乃伊，在木乃伊的手臂上佩戴着 4 只黄金手镯，上面镶嵌了很多不透明的蓝绿色宝石，历经几千年之久依然光彩 夺目，令人惊讶不已。后来的研究发现，这些宝石是绿松石。绿松石属于贵重宝石之一，自古以来就在许多国家备受推崇，古人相信佩戴绿松石饰品可以得到神灵的护佑，古波斯人、古埃及人、古印第安人等都把它们当作辟邪的护身符。 除了绿松石之外，还有很多宝石被人们赋予了传奇的色彩。 古埃及人相信， 托帕石（宝石级的黄玉）由于 吸收了太阳神的金色光芒，从而具有强大的能量，可以保护人体免受伤害；而古希腊人则认为， 托帕石 具有超自然的力量，在危急时刻可以增强佩戴者的能力，能使人隐身，躲过敌人的眼睛。 这些都在某种程度上反映了一个现象：人们之所以喜欢佩戴宝石，不仅是因为它们的精美，而且因为很多人都相信宝石具有某种神奇的力量 。 事实真的如此吗？且不要着急下定论。 宝石有神效 据说，在 1703 年 的荷兰阿姆斯特丹，航海者带回来一些漂亮的彩色石头给小孩子们玩。有个小孩发现，在阳光的照射下，这些石头居然可以吸引灰尘和草屑。这个奇怪的现象引起了人们的好奇，但是还不能给予科学解释，后来的人们就把它叫做吸灰石。 后来的科学研究终于揭开了这个秘密，原来，所谓的吸灰石就是电气石，制成宝石就是碧玺。这种石头被加热后，可以带电，一端为正电荷，另一端是负电荷。这种现象被称为热电性；而当晶体表面受力发生压缩、拉伸等形变时，也会发生带电现象，这种 现象则被称为压电性。 在医疗卫生领域，科学家们积极探索电气石的新用途。研究发现，电气石既能发射远红外线，还可以释放负离子。远红外线可以温暖细胞，改善血液循环，负离子则可以活化细胞、净化血液。 日本一家公司将电气石粉加入到人造纤维中，结果发现，用该纤维制成的纺织品的确能够促进血液循环，增强人体生理机能。 可能正是基于这样的科学依据，一些商家打出这样的广告： 某某宝石饰品具有强大天然磁场，可以消毒杀菌、治病强身，等等。从科学的角度来讲，我们不否认某些天然矿物确实具有磁场、电场甚至放射性；但这种功能被严重的夸大了：仅仅依靠佩戴几克或几十克重的小小挂件，就妄想达到保护身体的目的，未免有些可笑。 矿物为何能治病 事实上，某些天然矿物确实具备治病救人的神奇功效；但这种功效并非来自于佩戴某种宝石饰品，而是作为药物成分服用。 我们大家都知道，地球上的元素种类繁多，为了研究的方便， 地质学家将地球上的元素分成了 6 大类型：主量元素，是那些在岩石中含量大于 1% 的元素，如氧、硅、铝、铁等；微量元素，是那些在岩石中含量低于 0.1% 的元素，如 铯、铷等；硫和卤族元素氟、氯、溴、碘、砹等；金属成矿元素金、银、铅、锌、铜等；放射性元素铀、钋、镭等；此外，还有一类是组成水圈、大气圈和生物圈的主要成分，对生命的活动具有重要作用的亲生物元素，如碳、氢、氧、氮、磷、硼等。 科学研究发现了一个很奇怪的现象：人体内的元素组成和地壳岩石中 元素的平均组成十分相似。这就不仅说明，人类演化起源于地壳的演化；而且证明，人体不断地从地质环境中吸取各种化学元素。当我们人体长期缺少或者过多摄入某种元素时，就会表现某种疾病。这是因为，我们人体内也存在着复杂的生物化学平衡。譬如，铁是人体内重要的微量元素，成年人体内大约含 铁 4 ～ 5 克， 它是血红蛋白、酶等的重要成分，也是血红蛋白中氧的携带者。如果人体内缺铁，就会造成贫血；而如果摄入量过剩，则会造成呕吐、胃肠道出血、心脏衰竭或死亡。 最常见的例子就是我国某些地方出现的“地方病”，如我国某些山地及丘陵地区的人们易患地方性甲状腺肿，也就是俗称的“大脖子病”。其实，这是因为人体缺碘或过量摄入碘造成的，这两种病被分别称为缺碘性甲状腺肿和高碘性甲状腺肿。而我国黑龙江、吉林、辽宁、山西等地出现的克山病及大骨节病，则往往是由于人体内缺少硒元素引起的。 所以，如果想彻底治疗这些特殊的病症，就必须对症下药：缺什么，补什么。我们生活中吃的加碘盐就称得上是一剂治疗和预防甲状腺肿的良药。由此可见， 利用矿物来补充人体所需缺乏的微量元素,调节体内的生物化学平衡,是具有科学依据的。 事实上， 矿物类药是中药的重要来源之一。 从自然界中寻求这种天然产出的矿物入药，自古以来就有深入研究。我国历代的医药典籍中共收 录 2600 多种药物，其中，地质药物占到 15% 以上，约 400 多种，其中包括古生物的化 石、天 然矿物、天然岩石等。有着“医圣”之称的东汉末年著名医学家张仲景所著《伤寒杂病论》一书中，就记载着所用矿物类 药物 21 味，含矿物类药方共计 58 方。 常见药用矿物有哪些 辰砂：俗称“朱砂”、“丹砂”，因过去以湖南辰州（今沅陵） 境内 所产最为著名，所以得名辰砂。辰砂的主要成分是 HgS ， 是炼汞（水银）的最主要矿物原料。古代人试图用辰砂来炼制可以让人长生不老的仙丹，结果适得其反，很多人因为汞中毒而丧命。药用朱砂味甘，微寒，有安神、镇静之功效，可用于治疗精神恍惚、口吐白沫等病症，常见的药物“小儿清热片”、“牛黄千金散”中都含有少许辰砂。我国湖南沅陵县、陕西旬阳县、贵州铜仁市等地均有产出。 硼砂：属于硼酸盐矿物，主要产于干旱地区盐湖的化学沉积产物中，是提取硼和硼化物的主要矿物原料，常常与石盐、天然碱、石膏等伴生，我国的西藏班戈湖和杜佳里湖为主要产地。硼砂带有甜涩味，性凉，无毒，具有清热解毒、消痰止咳之功效，可用于治疗咽喉肿痛、口疮等。常见药物“西瓜霜”中就含有少许硼砂。 阳起石：又称阳石、起阳石。药用阳起石是一种透闪石，味咸，微温，具有补肾壮阳的功能，可用于治疗肾气虚寒、阳痿不举、遗精早泄及手足冰冷腰酸膝软等。主要产于陕西洛南县、甘肃甘南藏族自治州等地。 磁石：又名慈石、吸铁石等，矿物成分主要是磁铁矿，在自然界中分布十分广泛，是一种炼铁的重要矿物原料。药用磁石味辛、寒，主治头晕目眩、耳鸣耳聋等病症。河北邯郸市、湖北大冶市、辽宁鞍山市、河北迁安市都有产出。常见的药物“耳聋通窍丸”中就含有少许磁石。 石膏:主要成分是硫酸钙，主要用来生产水泥及其他建筑材料，或者用作农业肥料，给土壤提供钙和硫等化学成分。药用石膏味辛，大寒，具有清热、泻火、解毒等功效，主要治疗高烧不退、肺热咳嗽、气喘等，产地在湖北应城市。常见的药物“小儿咳喘灵颗粒”、“牛黄解毒丸”中都含有少许石膏。 芒硝：又称朴硝，主要成分是硫酸钠，是干涸盐湖中化学沉积的产物，也见于热泉中。用于制造玻璃、苏打及洗衣粉等。味微苦，微咸，可用于治疗消化不良、大便秘结等，主要产地有内蒙古乌兰察布盟、山西运城市等地。 白矾：又称明矾、矾石，天然产出者为钾明矾，经过水溶、过滤、蒸发可成药用白矾。味酸，寒，具有杀菌、消毒、止血、止泻、祛痰的功能，用于治疗反胃呕吐、传染性肝炎、腹泻等，产地有浙江义乌市等地。 雄黄和雌黄：它们都是提取砷的主要矿物原料，通常共生在一起，所以有“矿物鸳鸯”的说法。雄黄俗称鸡冠石，味苦，具有解毒、杀虫、除恶疮的功效，可治疗疮痛、蛇虫咬伤、疟疾寒热等病症。雌黄也可用于杀虫、解毒、消肿等，古时候常用做中药，但现代医药学中使用较少。这两种矿物的产地主要有湖南石门县、浏阳市、陕西宁陕县、云南南华县等。

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陨石的威胁

热度 3 pony1984621 2013-4-17 13:24

陨石的威胁 文/马志飞 莫斯科时间2013年1月15日上午，俄罗斯发生一起震惊世界的陨石侵袭事件，一块陨石划过天空，在车里雅宾斯克州切巴尔库利湖地区上空爆炸，大片区域内降下火球，导致约1200人受伤，4000多座建筑物受损，经济损失约10亿卢布。更令人惊讶的是，切巴尔库利湖竟然被陨石砸出一个直径约8米的冰窟窿！ 而在地球的另一边，位于美洲的古巴，在当地时间14日晚上也发生了一起陨石坠落事件。随后，北京时间16日凌晨，一颗编号为“2012DA14”的小行星近距离掠过地球，几乎与之相撞。 在短短的几天时间里，“天外来客”频繁造访地球，不断引发了人们的关注和思考：我们的地球安全吗？陨石会对我们的地球产生哪些威胁呢？ 陨石是什么 在浩瀚广阔的茫茫宇宙中，数以亿计的恒星、行星、小行星及其他太空碎片都在各自的轨道上运行着，但仍然有不少星体“不守规矩”，偏离运行轨道，甚至撞击其他星体。与其他星体不同的是，我们的地球有着厚厚的大气层作为保护伞，当外来物质高速进入大气层时，通常在145～110公里的高空便与大气发生摩擦而燃烧发光，我们常常看到的天空中那一条条转瞬而逝的亮线即是这样的陨星，名曰“流星”。一般情况下，陨星在下落至80公里的高空即已耗尽，但是也有少数较大块的陨星剩余少许残片坠落到地面，这就是我们常说的陨石。 从化学成分上讲，陨石显得很普通，只不过是矿物的集合体而已。目前，我们在陨石中已发现的矿物有80多种，绝大多数矿物在地球岩石中都有，仅有几种是陨石特有的，如铁纹石、镍纹石等。陨石矿物大多是镁铁硅酸盐，并且普遍含有少量的石墨，个别陨石中有金刚石。按照其成分和结构分类，陨石可以分为铁陨石（几乎全由铁镍合金组成）、石陨石（主要由铁镁硅酸盐）和石铁陨石（含铁镍合金50%和硅酸盐50%）。比如，现存于新疆乌鲁木齐市展览馆的一块铁陨石，是世界上发现的第三个大陨铁，体积为3.5立方米，重达30吨，其主要成分就是铁，占88.67%，其次为镍，另有少量钴、磷、硅、硫、铜等化学元素。 陨石的破坏之一：砸下陨石坑 细数历史上曾经发生的陨石撞击地球事件，我们依然能够想象得出地球曾经遭受过枪林弹雨般的袭击。陨石撞击地球，最直接的表现就是会破坏地表环境，形成巨大的陨石坑。尽管这些外来天体在地球表面留下的痕迹，可能会被各种地质活动等自然因素抹去、抚平，但我们还能看到昔日“天外来客”冲撞地球留下的一些印记。 大家都知道，陨石从遥远的外部星体经过长时间的飞行来到地球，其速度大得惊人，即使是很小的陨石也能造成巨大的破坏。如意大利科学家在埃及西南地区发现的一个保存完好的小型陨石坑，直径为45米，深度16米，经过计算，当时撞击的陨石的直径仅仅只有1.2米左右，不过，其速度却达到了12874公里/小时，该速度相当于空气中声速的十倍以上！当这样的超高速物体通过介质时，就会形成高压瞬态压缩波，即冲击波，能够造成介质的压力、温度、密度和速度都将发生激烈的变化，从而使岩石物质熔化、气化，矿物变化和强烈变形甚至变质，并在地球上形成一个巨大的圆形坑，有些陨石坑内还会积水，形成一片湖泊。 目前，科学家们已经在世界各地确认了176个陨石坑，分布在32个国家的土地上，形成时期远至数亿年前，近至几千年前，直径由几米到近百公里不等，比较著名的有美国亚利桑那州的巴林格陨石坑、哈萨克斯坦的切利陨石坑、印度的洛纳尔陨石坑等。其中，巴林格陨石坑是世界上第一个被科学家确认的陨石坑，直径为1280米，深度为175米。根据计算，它的形成是由一块重量约100万吨的陨石撞击而成，产生的能量约可相当于3000万吨级的氢弹爆炸能量！ 2009 年，我国也发现并证实了境内第一个陨石撞击坑，即岫岩坑，位于辽宁省鞍山市岫岩满族自治县苏子沟镇古龙村，该坑呈圆形，就像是一个口朝上的大碗，直径1800米，坑深约150米，研究表明这是一颗直径约80米的地外天体撞击地球的结果。 陨石的破坏之二：毁屋伤人 倘若陨石正好坠落在人群聚集区，它就可能会毁坏建筑物，伤及人类，这也是最直接的威胁。陨石的坠落，通常不只是一块整体下落，而是在它进入地球大气圈时与大气发生撞击、摩擦、燃烧、发光，并在高空发生爆炸形成碎块，向四面八方迸射的碎片会像下雨般地散落到一个面积非常广大的区域，这种现象称为“陨石雨”。1976年我国就曾经出现过这样一场震惊世界的陨石雨。那年的3月8日15时1分，吉林的天空上出现了一个大火球，伴随着巨大的声响，陨石不断爆炸分散，最后散落于东西长约72公里，南北宽约8.5公里的狭长地带。事后，相关部门共收集到完整陨石200多块，总重达2700 公斤，其中最大的一块为1770公斤，是迄今为止所见最大的石陨石。 可实际上，被陨石碎片直接击中的可能性很小。此次俄罗斯陨石坠落事件之后，俄当局也只找到了50多块体积很小的碎片，针对俄罗斯一些网民在网上出售的陨石碎片，学者指出都是假货，毕竟坠落陨石的残骸的确十分稀少。有关学者指出，此次俄罗斯陨石造成的房屋损坏和人员受伤，其元凶是冲击波，直径约15米，重7000吨的陨石，在距离地面大约20至25公里的高空发生爆炸，爆炸释放的强大冲击波导致建筑物倒塌及玻璃破碎将人割伤。 陨石的破坏之三：灭绝生物 陨石坠落可能会造成生物灭绝事件，这是我们能想象到的最严重的现象，当然，这在漫长的地质历史时期里也是属于十分罕见的偶然现象。有学者认为，恐龙的灭绝就与陨石撞击地球有关，当时的陨石或小行星撞击地球，在全球产生了一股毁灭性的冲击波，不仅在地球上扬起灰尘遮挡阳光，引发一系列的连锁反应，改变气候条件，还可能穿透了地壳，引起火山大爆发，在扬尘和火山双重作用的打击之下，恐龙最终灭绝了。 根据这个理论，我国学者就太湖的成因还进行过争论，位于江苏省南部的美丽太湖，湖的西岸和南岸呈现出规则的圆弧形，特殊的地貌形态使得学者对它的成因莫衷一是。有人认为是古河道出口淤塞、泄水不畅形成的，有人认为是构造运动使得地面下陷形成的。南京大学地球科学系的几位教授于1990年在太湖的三山岛发现了冲击变质作用的特有产物——击变岩，其中含有柯石英存在的痕迹，后来的进一步研究发现，太湖沉积淤泥中的多种岩石都保留有冲击震碎和熔融的痕迹，于是，他们提出了这样的观点：太湖是陨石砸出来的，而且推断太湖冲击坑的形成应该小于1万年。反对者认为，要砸出太湖这么大的“坑”，至少需要直径约2千米的小行星撞击，它所产生的威力超过1000万颗1945年在日本广岛爆炸的原子弹，这样的结果必然会造成我国江浙地区甚至全球性的生物灭绝灾难，可实际上这里没有发生这样的生物灭绝事件。所以，至今争议仍在持续。 如何抵御陨石侵袭？ 研究发现，每年到达地球附近的质量大于100公斤的陨星体有1500颗，但到达地面上时大部分质量残留不过10公斤左右，发现率不过4～5块/年。这表明，大块陨石撞击地球的其实几率很小，并且长期以来是保持稳定的。此外，我们的地球70%以上的面积被海洋覆盖，全世界的人口集中在不足30%的陆地之上，这说明，即使陨石真的撞击地球，击中陆地的概率还不到三分之一，相对来说，居住在陆地上的人类比海洋生物更安全一些。 话虽这么说，但是哪怕有一丝的威胁存在着，都会引起很多人的不安。大气层对我们的保护不是万能的，如何才能消除那些潜在的威胁成为当前空间科技的一个研究方向。如今，很多国家对小行星都有监测系统，美、英、法、德、日、俄等国家联手建立了近地天体国际监测网，先后发现了近千颗具有潜在威胁的近地小行星，美国宇航局的“太空卫士”的项目，现在已经定位地球周边93%左右、直径不小于1公里的小行星运行轨道，并计算出了它们是否对地球构成潜在危险。 但是，对于陨石这样的流星体，目前我们人类还无法做到全面观测，即使发现了，也无法做到及时拦截。未来的研究思路是：第一是继续监测，对近地小天体建立空间警戒网，进行严密的空间搜索和有效监视，第二是主动出击，发现危险星体采用导弹拦截、航天器引力牵引等方式改变它们的运行轨道，或者导弹轰击直接摧毁它们，以便化险为夷。这需要世界各个国家一致努力，携手抵御外侵，才能保护我们共同的家园。（图片来源于互联网） 陨石撞击地球 陨石撞击地球模拟图 哈萨克斯坦的切利陨石坑 美国亚利桑纳州的巴林格陨石坑 美国亚利桑纳州的巴林格陨石坑 切巴尔库利湖竟然被陨石砸出一个直径约8米的冰窟窿 太湖 卫星图拍摄的太湖外貌 岫岩陨石坑 印度洛纳尔陨石坑 印度洛纳尔陨石坑

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装扮成人的石头

热度 10 Majorite 2013-2-6 07:54

装扮成人的石头 嵇少丞新浪博客： http://blog.sina.com.cn/majorite 老头的侧面像 尼采曾在大街上猛喊： 上帝已死，我就是上帝。别看我长得这模样、穿得这模样，但是我就是上帝装扮成这样的。 地球上的石头无论其长成什么模样， 或像人，或像动物、或像人身体某个部位，终究都不是真的。所以， 无论导游给你讲什么神话故事、无路古书上给你写什么传说，都不要相信。 山脉与石头按照自身的规律演化，其内界性质，外加某些特定的物理化学环境，于是风化剥蚀成特定的形状，这种形态被善于联想的人类想象成什么物体，真是纯属偶然， 连石头自己都不会这么认为的。 侧睡的美女 卧睡的男子 （加拿大东海岸） 仰睡的美女 仰睡的长发女人（日本熊本县阿苏地区的山链）。 阿苏火山位于她的肚脐下面。 我们背后的就是阿苏火山，正冒着气. 当年我们考察完，走好15分钟，它就爆发了一次。 美国的林肯山 (部分照片来自网络）

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启明之石——石榴石

热度 5 pony1984621 2013-2-1 09:38

启明之石——石榴石 文 / 马志飞 《圣经》中记载着这样一段故事：为拯救世界万千生命，一个叫诺亚的人打造了一艘巨大的方舟，载着世界末日幸存的人和其他动物，行驶在漆黑的茫茫大海中。为了驱逐黑，诺亚手持一个石榴石做的灯笼，指挥方舟前行。 诺亚为什么要用石榴石做灯笼呢？因为在古时候，人们相信石榴石可以驱逐黑暗。在古埃及、古希腊和古罗马时代，探险家和旅行家都喜欢佩戴石榴石，将其作为护身符。传说不一定科学，但现在的科学研究表明，石榴石确实有着非同寻常的光彩，这得益于它具有很高的折射率。 石榴石，又叫石榴子石，原名来自于拉丁语，意思是“粒状、像种子一样”，无论是它红润的颜色，还是颗粒均匀共生在一起的形状，都恰似诱人的石榴子，故而得名。在西方国家，它是代表是一月的生辰石，象征着忠实、坚贞和友爱。人们相信佩戴石榴石可以招来忠贞的爱情与永恒的幸福。 从矿物学的角度来说，石榴石是一种复杂的硅酸盐矿物，根据化学成分的不同，可以分为镁铝榴石、铁铝榴石、锰铝榴石、钙铝榴石、钙铁榴石、钙铬榴石等众多种类，统称为石榴子石族矿物。正因为其成分多样，其颜色也十分丰富，目前常见的有血红、暗红、褐红、褐色、黄褐色、鲜绿色、黄色、黑色等颜色，而作为宝石级的石榴石，通常要求达到颜色浓艳、透明无裂、颗粒较粗等特点，所以在国际市场上，翠绿色、血红色和无色透明者最为珍贵。 研究发现，当钙铁榴石中的部分铁被铬替代的时候，就会显现出惊人的翠绿色，这样的钙铁榴石被称为翠榴石，这种宝石具有优异的折射率和光泽，色散能力比钻石还强，能显示出很强的“火彩”，也就是说，它能反射出五光十色、光怪陆离的彩光，当白光射入刻面宝石后，经反射或透射出宝石时，因组成白光的每种波长以不同角度折射使光分解，而呈现出五颜六色的光芒，所以，这种宝石 被人们称为是世界上最耀眼的宝石。传说中的诺亚手持的宝石灯笼，想必就应该是这种宝石吧。 20 世纪中叶，人们在非洲东部的乞力马扎罗山附近发现了一种新的石榴石，它原本是钙铝榴石，因含有微量的铬和钒元素，而呈现出娇艳欲滴的翠绿色，令人叹为观止，因它产自肯尼亚的沙弗地区，所以被称为沙弗来石。这种宝石极为稀少，重量超过两克拉的都十分罕见，所以国际售价也很高，通常在每克拉 4000 到 6000 美元不等。 世界上的石榴石储量丰富，一般产于变质岩和岩浆岩矿床中，而且常常与其他矿物共生，如镁铝榴石，常产于金伯利岩中与金刚石共生，人们利用这个特点，便将其作为寻找金刚石的标志。宝石级的石榴石仅来自南非、美国、印度、俄罗斯、巴西、马达加斯加、澳大利亚等国家，我国则在湖北、山东、四川、河北、内蒙、陕西等地有产出。 目前，在美国国家自然历史博物馆中珍藏着世界上最好的一颗褐黄色透明的石榴石（钙铝榴石），重 61.5 克拉，被雕刻成精美的基督头像，色泽鲜艳，做工精致，可谓是无价之宝。 1996 年，一位大学生在澳 大利亚中部发现了一块长度超过 30 米、重量达数千吨的巨大石榴石晶体，这被认为是迄今为止世界上发现最大的石榴石晶体。 在工业上，石榴石具有很重要的用途，特别是硬度较大的铁铝榴石和钙铁榴石，用途最广。首先，它硬度大（莫氏硬度为 6.5 ～ 7.5 ），熔点高（（ 1180 °～ 1200 °），粒度均匀，是很好的天然研磨材料，可用于研磨光学仪器、电子元件、玻璃、陶瓷制品等；其次，利用其抗风化能力强的特点，可以用于建造机场跑道、高速公路的防滑路面，在石油工业领域，还可以被用来清洁石油钻井用的钻管和套管。（图片来源于互联网） 石榴石 石榴石 石榴石 石榴石晶体 石榴石、云母、水晶共生（产自福建） 铁铝榴石 铁铝榴石 茶晶+石榴石 翠绿色的翠榴石 石 榴 石，很像石榴子吧 石榴石 手链 石榴石 手链 石榴石 手链 石榴石 手链 石榴石吊坠 镶嵌有沙弗来石的戒指 镶嵌有石榴石的戒指，在石榴石的周围还镶嵌有钻石 由钙铬榴石制作的坠饰，上面镶嵌了一个罕见的翠绿色石榴石。 在美国国家自然历史博物馆展出的钙铝榴石。

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成功之石——绿松石

热度 1 pony1984621 2013-1-6 10:55

成功之石——绿松石 文 / 马志飞 1900 年，考古学家在埃及挖掘一个墓葬时，发现了古埃及皇后的木乃伊，在木乃伊的手臂上，佩戴着 4 只黄金手镯，上面镶嵌了很多不透明的蓝绿色宝石，历经几千年之久依然光彩夺目，令人惊讶不已。 后来的研究发现，这些宝石是绿松石，这 4 只手镯也被认为是最古老珍贵的绿松石制品。 绿松石，名称来源于法文，原意为土耳其石，早在 5000 多年前，古埃及人就在连接非洲和亚洲的西奈半岛上开采这种宝石，大部分经土耳其运进欧洲，故得名。据说，为了获得这种宝石，埃及国王专门成立了一支两千多人的矿工组织，由军队护送经过长途跋涉来到西奈半岛，这些矿工辛苦工作，每三年才能回家一次，就以这样的方式一直开采了 2000 年。尽管如此，绿松石的产量也不高，根据历史统计，一年的产量大约只有 400 千克。正因为稀少，所以倍显珍贵。 绿松石属于贵重宝石之一，在许多国家都备受推崇。在西方宝石文化中，绿松石代表十二月的诞生石，他们认为佩戴绿松石饰品可以得到神灵的护佑，可以给远征的人带来成功和好运。在现今发掘的墓葬中，发现了许多绿松石饰物，比如古埃及著名的图坦卡门王黄金面具上，就使用了大量的绿松石镶嵌。 17 世纪的俄国，人们在宝剑的剑鞘上镶嵌绿松石，期望获得宝石的庇护。古波斯人、古埃及人、古印第安人等都把它们当作辟邪的护身符。 公元前 12 世纪的我国商代，人们也已经开始选用绿松石作为贵重装饰品。通常情况下，优质的绿松石都是用来制作高档首饰、手镯等，但也可以用作工艺雕刻材料， 1977 年，河南安阳殷墟五号墓就曾出土了 1000 多件绿松石制成的蝉、蛙工艺品。 由于其“形似松球，色近松绿”，所以在译成中文时取名绿松石。因为含铜，绿松石的基本色呈现出蓝绿色。从矿物成分上来看，绿松石是一种由水和铜、铝组成的磷酸盐矿物，通常还会含有铁、锌等，正是由于矿物成分中铁的含量变化，才有了绿松石不同的颜色，随着铁含量的增加，其颜色会逐渐由灰蓝变成天蓝，然后变成蓝绿、绿、土黄色。 绿松石的形成是地表的含铜水溶液与含铝、磷的岩石互相作用的产物，在自然界中，一些含铝的矿物如长石，和一些含磷矿物如磷灰石等，当它们遇到含铜的水溶液时，会发生复杂的化学反应，从而在岩石的裂隙中沉淀形成绿松石。 美国是当今世界上最大的绿松石生产国，在科罗拉多州、亚利桑那州、内华达州、新墨西哥州等都有产出，但质量最好的绿松石是伊朗生产的，此外，在澳大利亚、智利、秘鲁、埃及和中国有少量产出。 我国的绿松石主要产处于湖北、河南与陕西的交界地带，其中以湖北郧县的绿松石最为著名，它与是指新疆的“和田玉”、河南南阳的“独山玉”及辽宁岫岩的“岫玉”合称为我国四大名玉。其次在湖北竹山县喇叭山、陕西白河县月儿潭、河南淅川县刘家坪也有产出。 古时候的人们赋予了绿松石许多神秘的色彩，有些人认为佩戴绿松石之后，当主任在遇到危险或身体生病的时候，绿松石的颜色会发生变化，代表着一种警示。这毕竟只是传说而已，但不可否认的是，绿松石确实会变色。科学研究表明，绿松石在加热或阳光直射情况下会使之褪色。这是因为绿松石在 100 ℃时会失去吸附水，颜色变浅，温度继续升高甚至会导致其内部晶体结构被破坏，颜色会更浅。而且，由于绿松石的硬度仅为 5 ～ 6 ，较为脆弱，这样的装饰品需要小心呵护。所以，如果你佩戴有绿松石装饰品，要尽量远离火炉、远离日光暴晒，防止磕碰，还要与化妆品、香水等物品分开，以免被腐蚀。（图片来源于互联网） 未经处理的绿松石 25毫米长的卵状绿松石 不同颜色的绿松石 绿松石吊坠 绿松石吊坠 美国内华达州的绿松石 蓝色的绿松石 公元前300年，中国东周时代的青铜衣钩上面镶满了绿松石 古埃及著名的图坦卡门（前1325年）黄金面具使用了大量的绿松石镶嵌 17世纪俄国的宝剑剑鞘上镶嵌了大量的绿松石

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岩石的演化

MitchGeng 2012-12-13 01:18

Keith Gordon Cox、J.D. Bell和R.J.Pankhurst在他们1979年的《The Interpretation of Igneous Rocks》提到Norman Bowen（1887-1956）的工作时说到：“岩浆岩最明显的特征就是他们不论从矿物学还是化学成分上都有很大差别。这一特点让岩石学家们自然地想到岩浆岩是否也想生物学中一样存在有某种自然演化现象。但是没有明显的直接证据可以证明无生命的物质有演化的能力。” 在1928年出版的Norman Bowen的《岩浆岩的演化》一书中，Bowen对他20多年的岩石学研究做了一个总结。Bowen仔细记录了一般造岩矿物的熔融温度来反映矿物的种类是如何随着温度的变化而变化的。他希望借此来了解不同的岩浆岩是在地壳和地幔中如何生成的。他1909年在麻省理工（MIT）的研究生导师就是加拿大地质学家Reginald A. Daly(1871-1957)。 在19世纪末，一些岩浆岩的研究学者认为地球上存在有多种不同的岩浆类型，从而形成了不同类型的岩浆岩。不同于沉积岩和变质岩这种在现有岩石的基础上经历次生过程而形成岩石，岩浆岩是由岩浆冷却固结而形成的原生产物。Daly假设地球内部只有一个母岩浆源，就是冷却形成大洋玄武岩的岩浆源。他认为其他的岩浆都是由玄武质岩浆演化而来的。只不过其他岩浆是如何从玄武质岩浆演化形成的过程还很不清楚。 之后Daly在Harvard转向了与Percy Bridgman的高压研究中，并且与华盛顿卡内基研究院地球物理实验室的研究人员保持着密切的合作关系，以研究矿物和岩石在极高温度下的性质。Daly在他1914年出版的《岩浆岩及其起源》的一书中写道：“这个行星在本质是由结晶的和为结晶的岩浆岩物质组成的球体，有关地球历史的答案最终将在岩浆岩岩石学中揭开。土壤中的盐、河流与海洋中的水、生物圈的有机物质以及大气即使不是全部，也有大部分是由熔融状态的岩石物质在某些过程分离出来的。”而想要证实这一想法，Daly则面临着许多的不确定与可能性需要被确定。 他发现与他密切合作的华盛顿卡内基研究院地球物理实验室的地球化学家Arthur L. Day和E. T. Allen在1905年的工作在斜长石的热性质的研究中十分领先。Bowen通过测试不同化学物质的相平衡，学会了如何控制并生成将固体熔融或液体结晶的环境的技术，而结晶过程就可以研究岩浆熔体如何形成矿物。他的工作中发现了主要的成岩矿物在不同温度结晶，这一过程被称为分离结晶。这意味着随着晶体的析出，岩浆的成分将会变得与原始岩浆不同。继续降温冷却，岩浆将会结晶出不同的矿物晶体。Bowen将他关于岩浆岩的后期演化的论文发表在了1915年的Journal of Geology上，论文中他列出了岩浆的结晶序列。他的工作时的岩石学家们对岩浆的演化有了新的理解。从母岩浆中先结晶出的矿物形成大洋地壳，随着这些矿物结晶析出，岩浆的成分发生了改变，之后结晶出了较轻的大陆地壳。 在1998年，华盛顿卡内基研究院地球物理实验室荣誉主任Hatten Yoder（1921-2003）将Bowen称作20世纪最伟大的岩石学家。他这一表达十分谦虚，如果Bowen是20世纪最伟大的岩石学家，而Bowen的贡献主要集中在前半个世纪，Yoder在后半个世纪也做出了同样重要的贡献。Bowen的愿望就是建立起一个能够解释岩浆岩和变质岩多样性的实验和理论基础框架。 在其1928年的书中，Bowen列出了解决岩石学问题的六个步骤： 1.通过野外观察确定岩石的模式和相互关系。 2.建立能重现形成观察出的模式的实验条件。 3.仔细清晰的完成实验。 4.寻找实验结果与野外观察的不一致。 5.增加新的野外观测结果与实验理论进行比较。 6.重复上述步骤，建立新的实验和新的观察直到预测理论与观察一致为止。 这些过程使得地质学家能够在实验室中使用通用的方法来检测他们对自然的理论解释。“Norman Levi Bowen的伟大之处源于他对物理化学准则的清晰阐述，和这些准则在主要的复杂的地质问题中的应用。”Yoder曾写道，“半个世纪之后，即使在需要更多细节来解释的今天Bowen的研究思路依然是十分正确的。”

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友谊之石——托帕石

热度 1 pony1984621 2012-12-4 09:11

友谊之石——托帕石 文 / 马志飞 传说，在 1725 年的巴西，有三个服刑的犯人在 米纳斯吉拉斯寻找金矿，偶然中发现了一块近乎无色的宝石，为了祈求赦免奴役之苦，他们将其交给了当时正统治巴西的殖民者葡萄牙总督，而后，这块宝石又被献给了葡萄牙女王，并以当时的摄政王姓命名为“布拉岗扎钻石”。然后，后来经过权威的鉴定发现，这块重达 1640 克拉的宝石并非真的是价值连城的钻石，而是另外一种宝石——黄玉。 黄玉，又名黄晶，并非就是黄色的玉石，为了防止混淆，国际珠宝界用“托帕石”一词来标注宝石级的黄玉，其名称来源于英文“ Topaz ”一词，通常为透明或半透明状，常见的有无色、淡蓝、蓝、黄、粉、粉红、褐红、绿色等多种颜色。自古以来，托帕石就是一种珍贵的宝石，许多古老的民族都把它当作护身符。相传， 古埃及人认为 托帕石 吸收了太阳神的金色光芒，这使得它具有强大的能量，可以保护人体免受伤害；古希腊人则认为， 托帕石 具有超自然的力量，可以在危急时刻增强佩戴者的能力，能使他隐身，躲过敌人的眼睛。 当然，美丽的传说不一定真实，但人们对托帕石的尊崇可见一斑，直到现在，在西方国家，人们还认为托帕石 象征着友情、友谊和友爱，所以称之为“友谊之石”，国际上许多国家还把它作为“十一月生辰石”。实际上，这种宝石 并非十分稀有，价钱也远在钻石之下， 通常可以在每克拉不足 6 美元（约合人民币 40 元）的价钱买到， 属于一种中低档宝石，常被用来制作耳环、手链、项链等饰品。 从矿物成分来看，托帕石是一种含氟的硅酸盐矿物，硬度较大，莫氏硬度为 8 ，仅次于刚玉（红宝石和蓝宝石的主要成分），不溶于酸，但内部节理发育，易脆， 一般产于伟晶岩、花岗岩之类的火成岩中，也常见于砂矿中，由于它经常与锡矿石伴生在一起，因此可作为寻找锡矿石的标志。世界上主要的产地包括巴西、美国、斯里兰卡、缅甸、澳大利亚、日本、 墨西哥、德国等，我国广东、新疆、内蒙古以及云南的高黎贡山也有产出。纯净的托帕石为无色透明，但通常含有杂质，如锂、铍、铬等，从而表现出多种颜色。 在国际市场中，纯正的红色和粉红色黄玉品质最佳，价格昂贵，其次为蓝色和黄色，无色者价值最低。 自然产出的 红色和 粉红色黄玉非常罕见， 只见于巴西、巴基斯坦、俄罗斯等国家， 国际市场上看到的绝大多数 红色和 粉红色黄玉都是黄色、橙色托帕石经过热处理改变而成的。更有甚者，还有一些商人把水晶（石英）加热以改变颜色从而冒充黄玉。 在某些国家，珠宝商对无色托帕石进行中子或电子束辐照处理，可以将其变成漂亮的天蓝色，有时还可以减弱其内部瑕疵的可见度，但是，经过辐射改色的黄玉能产生长时间持续性的辐射 , 用作饰用宝石会造成人体造血机能障碍及神经系统障碍等多种疾病，所以我们在购买时一定要选择那些经过权威检测没有辐射的产品。 当前，有一种 十分稀缺 的名贵托帕石名为“帝王托帕石”，颜色为黄色、黄橙色或带有红、橙、粉的橙黄色， 重要的产地是巴西的米纳斯吉拉斯州， 享誉世界的名为“美国黄金黄玉”的宝石，就是产自这里。“美国黄金黄玉”现存于华盛顿自然历史博物馆，是 20 世纪八十年代一位宝石工匠花了两年多的时间从一块 11.8 千克 的黄玉晶体中切割出来的。它重达 22892.5 克拉（ 4.5785 千克），是世界上最大的切割黄玉，拥有 172 个面，光泽艳丽，形状十分完美。 在工业上的，黄玉主要用来制作研磨材料，在加工金属或非金属材料时，利用黄玉与之相互挤压和摩擦，从而去除表面少量材质，可以达到抛光效果。此外，黄玉还可以用于制造精密仪器轴承等。（图片来源于互联网） 巴基斯坦的宝石级黄玉 巴西的黄玉晶体，透明。 产在流纹岩基质上的黄玉晶体，来自美国犹他州 产自巴基斯坦的黄玉 产自巴西的金黄色黄玉——帝王黄玉 产自俄罗斯的黄色黄玉晶体 产自津巴布韦的 天蓝色黄玉晶体 产自美国犹他州的黄玉晶体 产自墨西哥的红褐色黄玉晶体 产自纳米比亚的蓝色黄玉 产自越南无色透明的黄玉 发现于纳米比亚的宝石级黄玉，内部完美无瑕。 美国黄金黄玉，现存于华盛顿自然历史博物馆， 重达22892.5克拉 尼日利亚的宝石级黄玉，重达107.4克 产自美国犹他州的金黄色黄玉——帝王黄玉 尼日利亚的宝石级黄玉，重达107.4克 细长的蓝绿色黄玉晶体，内部透明，产自巴西 天蓝色黄玉 镶嵌了蓝黄玉的纯金蝴蝶形项链 镶嵌了蓝黄玉的挂饰 镶嵌了天然蓝黄玉的纯金挂饰 镶嵌了天然蓝黄玉的纯金项链

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彩虹宝石——碧玺

热度 4 pony1984621 2012-11-18 09:36

彩虹宝石——碧玺 文 / 马志飞 埃及流传着一个古老的传说：有一种宝石，在它诞生的时候，从地心到地表经历了一段漫长的旅程，还穿过了一道美丽的彩虹，于是，它的身上就带有了彩虹的所有颜色。这就是碧玺，直到今天还被人们称为“彩虹宝石”。 碧玺，英文名称是“ Tourmaline ”，原名来源于 南亚的斯里兰卡，意为“混合了多种颜色的石头”，它丰富的颜色无可比拟，几乎涵盖了所有的色系。当然，这 种颜色不是被彩虹染的，而是来源于它内部极微量的锂、镁、铁、钠等物质。 从矿物学角度来看，碧玺就是电气石，这是一种化学成分很复杂的环状结构硅酸盐矿物，十分坚硬，莫氏硬度为 7 ～ 7.5 ，按照成分的不同可以分为四个系列：锂电气石、镁电气石、黑电气石和钠锰电气石。正是由于电气石成分复杂多变，所以才会五颜六色，富含锂、锰和铯者呈玫瑰色或淡蓝色，富镁者呈褐色或黄色，富铬者呈深绿色，富含铁者呈黑色。通常情况下，只有那些色泽美丽、晶莹透亮的才可作为宝石原料。在国际宝石界，碧玺最好的颜色是玫瑰红和紫红色，并且红的越纯，碧玺的价值就越高。 有时候，在同一个碧玺晶体的两端，会有两种或多种颜色出现，这就是名贵的双色碧玺或多色碧玺；还有的晶体中心与外围颜色不同，内部为粉红色，外围是鲜嫩的绿色，酷似西瓜的模样，所以人们称这样的珍品为“西瓜碧玺”。想象力丰富的雕刻艺人们可以巧妙的利用这种天然搭配，将其雕成各种精美逼真的艺术品。 在中文里，碧是绿色之意，寓意为永久长青，玺为皇帝的印鉴，是皇权的象征，所以我国古代的皇权贵族都十分喜爱这种宝石。在一千多年前的唐贞观十八年，即公元 644 年，唐太宗在征西时就曾用这种宝石刻成玉玺印章。在 20 世纪初，美国的加利福尼亚州是世界上最大的碧玺生产地，满清王朝的慈禧太后十分喜爱这种宝石，在她生命的最后几年里，几乎每年都要从加利福尼亚州圣迭戈县大量的进口。据史料记载，在慈禧太后的陪葬品中，就有一枚重达一公斤多的碧玺莲花，当时的估值约 75 万两白银，是一件绝世罕见的珍品。 碧玺通常形成于花岗岩和花岗伟晶岩中，它们是因火山作用形成的岩石，在一些变质岩中也偶尔会发现。世界上许多国家都盛产这种宝石，如巴西、斯里兰卡、缅甸、俄罗斯、坦桑尼亚，尼日利亚，肯尼亚，美国等，我国新疆的阿尔泰山和天山、内蒙古乌拉特中旗角力格太、云南高黎贡山北端及哀牢山南端也有产出。 碧玺中的王者，当属巴西的帕拉伊巴碧玺，这是一种在 1987 年才被发现的珍宝，颜色主要为绿色到蓝色的各种色调，有的恰似祖母绿的翠绿，有的如同蓝宝石的亮蓝，独特的色泽给人以耳目一新的新鲜感，这种颜色来源于其内部含有的铜元素，在此之前铜元素还从未发现在任何碧玺中。目前质量最高的帕拉伊巴碧玺售价约为每克拉 2 万美元，远远高于普通钻石的售价。 不只是收藏家们喜欢碧玺，科学家们也十分钟爱它们，因为它们有着十分惊人的物理性质。 据说，十八世纪之初，在荷兰的阿姆斯特丹，航海者带回来一些漂亮的彩色石头给小孩子们玩，有个小孩发现，在阳光的照射下，这些石头居然可以吸引灰尘和草屑这样的轻微物体。这个奇怪的现象引起了人们的好奇，但在当时还不能给予科学的解释，人们就把它叫做吸灰石。 后来的科学研究终于揭开了这个秘密，原来，所谓的吸灰石就是电气石，当它们被加热的时候可以带电，而且是一端带有正电荷，另一端是负电荷，这样的物理性质叫做热电性。而且，当晶体的表面受力而发生压缩、拉伸等形变时也会有这 样的现象，这叫压电性。利用电气石的这些特殊性质，可以在现代国防、电子工业中制作成许多高精度的电子元件，如无线电工业中的波长调整器、偏光仪中的偏光片、测量空气和水冲压力的压电计等。 在医疗卫生领域，科学家们也在积极探索电气石的新用途。研究发现，电气石能够发射远红外线，还可以释放负离子。远红外线可以温暖细胞，改善血液循环，负离子则可以活化细胞、净化血液。因此，利用电气石可以研制保健材料，如人造纤维等，将有助于增强人体生理机能。此外，电气石具有自发极化性，就像磁铁一样，有自发的磁性存在，所以，它对电磁波具有一定程度的反射和吸收，从而起到屏蔽作用，用它来制造电磁屏蔽材料，可以减少电磁波辐射对我们人体的危害。（图片来源于互联网） 绚丽多彩的碧玺 碧玺 碧玺原石 产自马达加斯加的黑色电气石 电气石，石英 电气石，石英 电气石，石英 电气石，石英 电气石，石英 电气石，石英 电气石，烟晶 电气石 电气石 电气石 电气石 电气石 电气石 多色碧玺 多色碧玺 多色碧玺晶体标本 钙锂电气石 铬碧玺裸石 罕见的红色碧玺珠串项链 黄碧玺 绿色碧玺 帕拉依巴碧玺 帕拉依巴碧玺 深绿色的铬碧玺 纯净的桃红色碧玺戒指 双色碧玺晶体，长2厘米 西瓜碧玺 西瓜碧玺

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世界上最白的沙滩

热度 1 pony1984621 2012-11-18 09:26

世界上最白的沙滩 在炎热的夏季里，凉风习习的海滩一定是你最想去的地方。在我们的印象里，海滩都是灰灰的、略显发黄的颜色。你是否知道，世界上还有一处与众不同的沙滩，整个沙滩都呈现出纯洁无暇的白色，宛如一片雪地。这就是澳大利亚的海姆斯海滩。 海姆斯海滩位于澳大利亚新南威尔士州南部海岸的杰维斯湾，距离该国最大的城市悉尼只有 3 个小时的车程。虽然这里只是一个生活着一百多位常住居民的小村庄，但每年会有成千上万的游客前来观光旅游。这里环境优美，是理想的垂钓、游泳和潜水场所，但给人们留下印象最深刻的还是白色的沙滩。 这片海滩因其洁白无暇，被人们称为“世界上最白的海滩”，并被收录于《吉尼斯世界纪录大全》中。从高空俯瞰，海姆斯海滩仿佛是漂浮在天空里的一片白云，在蔚蓝色的海水相衬之下，显得格外美丽。 白色象征着纯洁、忠贞和神圣，容不得一丝尘埃，这片土地仿佛被赋予了如同白色婚纱一般特殊的含义，所以，这里就成了最受人们欢迎的婚礼举办地，每年都会有几千对新婚夫妇在拍婚纱，办婚礼，度蜜月，感受大自然赋予他们的浪漫和圣洁。 这里的白沙滩是如何形成的呢？大家应该都知道， 海滩上的砂子其实就是细小的岩石碎屑，是海边的岩石经海水、雨水和风的侵蚀作用形成的，主要成分为石英、长石和云母等矿物，有时候还会含有一些海洋里的微生物遗体碎片。海水的不断摩擦使得砂子越来越细，直径只有 0.1~2 毫米 ，所以踩在脚下是滑滑的 感觉 。 如果 岩石因其矿物成分不同呈现出不同的颜色，其碎屑的颜色也会不同，在显微镜下观察这些砂子，我们就会发现它们其实是五颜六色的。 但是，当海边的岩石是白色的、富含石英时，海浪的巨大能量不断破坏岩石，就会将白色的岩石打碎成质纯的石英砂，因石英常为无色透明、乳白色等，年复一年、日复一日的冲刷，就缔造了美丽的白沙滩。 然而，在美丽的背后也隐藏着危险。因为白色能最大程度地反射太阳光，所以，如果你也想到海姆斯海滩亲自感受白沙之美，一定不要忘记戴上太阳镜，擦上防晒霜，而且避开中午太阳高照的时刻，以防紫外线伤害皮肤。（ 文 / 马志飞，图片来源于互联网） 图1：图片中是被扩大了30—300倍的砂粒，这就是普通海滩中的砂子，这些砂粒的直径一般只有0.1至2毫米之间。 图2：普通海滩中的砂子中包含了多种岩石的碎屑，呈现出多种颜色，混合起来，我们看到的普通海滩就是灰灰的、略显发黄的颜色。 图3：洁白无暇的海姆斯海滩 图4：洁白无暇的海姆斯海滩 图5：在白沙滩的对比下，海水显得更蓝、 更清澈 图6：在蓝天白云的映衬下，蔚蓝色的海水和洁白色的沙滩更显美丽。 : 图7：在蓝天白云的映衬下，蔚蓝色的海水和洁白色的沙滩更显美丽。

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烟台养马岛的岩石

热度 7 wangxh 2012-10-6 09:31

说起烟台牟平的养马岛，还有一段传说： 相传公元前219年的秋天，秦始皇东巡，经芝罘岛沿海岸东进。一天，当皇家大队人马行至牟平城北时，已是烈日当空，人困马乏，秦始皇下令在此稍微休息片刻。骄阳似火，人们口干舌燥，大汗淋漓。忽然一阵海风吹来了浓润的芳草香，秦始皇及众将官好生奇怪，抬头四下寻找，他们登上高坡向北望去，只见远处的海面上峰岭巍峨起伏，绿树成荫，草沃泉碧，空中祥云缭绕，凤翔鹤鸣，一群群宝马良驹在欢腾跳跃，或低头牧青，或追逐嬉戏。在这晚秋季节，竟出现这般奇景，秦始皇不禁喜出望外，连声叫好，他兴奋地说：好一片养马宝岛！并立即下令将此岛作为皇家养马基地，随后秦始皇又封此地为皇家养马岛，每年从各地挑选良马、马师爷和健壮的骑手进岛受训，专为皇家养马和培训骑兵。从此，养马岛的名声便流传下来。 上学时虽然学的属于地学，但工作却没去研究岩石矿物。但无论走到哪里，看见它们却感到无比亲切，拍点照片，以资纪念。

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三大类岩石的比较

fengjian1000 2012-9-19 16:30

矿物学是地质学的基础；岩石学是地质学的重要组成部分；构造运动部分是地质学的理论基础；地史学是贯穿地质学的线索。学习岩石学要注意比较三大岩石的异同点。 岩浆岩 沉积岩 变质岩 分类及代表岩石 1.依SiO2含量分:a.超基性岩： 橄榄岩 . 苦橄玢岩 .金伯利岩b.基性岩： 辉长岩 . 辉绿岩. 玄武岩.c.中性岩： 闪长岩. 闪长玢岩 .安山岩； 正长岩 . 正长玢岩. 粗面岩.d:酸性岩： 花岗岩 . 花岗斑岩 .流纹岩。（ 注 ：标 红色 的为深成岩. 蓝色 为浅成岩，其余为喷出岩） 2.依产状分：深成岩.浅成岩.喷出岩 1.沉积碎屑岩：砾岩. 角砾岩.砂岩.粉砂岩.粘土岩（含页岩.泥岩） 2.火山碎屑岩：火山集块岩.火山角砾岩.凝辉岩. 3.化学岩及生物化学岩：硅质岩.白云岩.石灰岩.铝土岩.铁质岩.锰质岩等 4.特殊沉积岩：风暴岩.浊积岩(了解） 1.动力变质作用形成：构造角砾岩-碎裂岩-糜棱-千糜岩. 2.接触变质作用形成：石英砂岩（沉积岩）——石英岩；石灰岩——大理岩.泥岩（沉积岩）——角岩；矽卡岩 3.区域变质作用形成：板岩——千枚岩——片岩——片麻岩——变粒岩——麻粒岩——榴辉岩；角闪岩 4.混合岩化作用形成：角砾状混合岩.条状.网状.肠状…..混合岩 结构 1.依结晶程度分：全晶质.半晶质.玻璃质. 2.依晶粒大小：显晶质（粗粒.中粒.细粒）；隐晶质 3. 依晶粒相对大小：等粒结构；斑状结构；似斑状结构. 4.晶粒形状：自形晶.半形.他形 1.碎屑结构：砾.砂（粗砂.中砂.细砂）；粉砂；泥质 2.化学结构与生物结构 1.变晶结构：粒状变晶；斑状变晶；鳞片状变晶；角岩结构. 2.碎裂结构 3.变余结构 构造 1.块状构造 2.流纹构造 3.流动构造（流线.流面） 4.气孔构造 5.杏仁构造 1.层理构造：水平层理.波状层理.斜层理.交错层理 2.层面构造：波痕.干裂.印痕.雨痕.生物痕迹 3.结核：原生结核.后生结核 4.生物化石 1.片理构造：片麻构造.片状构造.千枚构造.板状构造.条带状构造 2.块状构造 3.变余构造：变余气孔.变余杏仁.变余流纹.变余层状.变余泥裂……

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帮忙鉴定下面绿色石头的岩石名称

热度 5 tangang 2012-7-19 08:09

请各位老师帮忙鉴定以下下面这块“绿色”的石头，说出它的岩石名称： 这块石头来自天津蓟县，具体地址不详。 经初步鉴定，该石头能被小刀刻动，无解理，岩石表面的发白色的为碳酸盐岩矿物，本人认为可能是蛇纹石或者绿泥石什么的，蛇纹石的可能性较大。 请各位老师指点!

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幸福之石——橄榄石

热度 4 pony1984621 2012-6-25 17:22

幸福之石——橄榄石 文 / 马志飞 传说，在地中海里有一个小岛，海盗团伙众多，又总是相互发生冲突。有一天，海盗们从地下挖掘出大量宝石，兴奋和喜悦竟然让大家忘记了仇恨，在欢呼声中互相拥抱、握手言和。于是，海盗首领根据《圣经》鸽子衔回橄榄枝的故事，将这种恰似橄榄枝颜色的宝石称为橄榄石。绿色的橄榄枝象征着和平、美好和幸福，橄榄石也就被赋予了同样的寓意。 虽然传说故事不一定可信，但不可否认的是，在很久以前，橄榄石就已经成为珍贵的宝石了。早为公元前 1500 年，人们就在埃及的圣约翰岛上发现并开采橄榄石，古罗马人称它为“太阳的宝石”，并用做护身符，相信它拥有太阳的力量可以驱妖除魔。当各个部族之间发生战争时，人们还常常互赠橄榄石，以传达“化干戈为玉帛”之意。 现如今，橄榄石依然在珠宝王国中占据重要地位，被誉为“八月生辰石”和“夫妻幸福”的象征。或许正是因为橄榄石不像祖母绿鲜脆欲滴那般青涩，也不像红宝石那样鲜红火热，恰恰是这种平凡的黄绿色象征着人生旅途上携手同行的中年夫妇平淡、恒久的幸福生活。 但是，仅从外观上来看，橄榄石还是很容易被误认为是祖母绿或绿宝石。经过专门的鉴定后我们就会发现，很多宝石的色泽都是来自于其中所含的杂质，如祖母绿是由于含有微量的铬元素才呈现出美艳的翠绿色，而橄榄石的颜色却是其矿物质天然成分的一部分。 橄榄石主要成分是镁铁硅酸盐，奇怪的是，在这种矿物晶体中存在一种特殊的现象，叫类质同象。也就是说，在橄榄石晶体中，本来完全可以由镁离子占据的位置，部分地由性质类似的铁离子所占据﹐共同形成均匀的﹑单一相的混合晶体。随着镁离子被替换的多少变化，橄榄石的颜色也会变化，从白色、淡黄色、黄绿色、橄榄绿色、绿色到绿黑色等，其成分中铁含量越多，则颜色就越深。 其实，橄榄石并不罕见，它是一种相当常见的造岩矿物，也是 岩浆 结晶时最早形成的矿物之一， 地壳 中与地幔物质有关的各种喷出岩中都含有大量的橄榄石。位于美国夏威夷岛的最南部的著名景观——夏威夷帕帕科立的绿色沙滩，因其沙粒颜色呈现出碧玉般的绿色而闻名，蓝色的海洋衬托着绿色的沙滩，显得十分美丽，这里的绿沙主要就是橄榄石，自火山口喷出后经风化、剥蚀而成。 埃及把橄榄石选为“国石”，不仅是因为这里是盛产地，更重要的象征意义在于：经历过火山岩浆的锻造，才造就了珍贵的橄榄石；作为一个国家，也只有经得起磨难，才能成为人们的幸福家园。 除了夏威夷、埃及之外，橄榄石主要的产地还有缅甸、美国的亚利桑那州和新墨西哥州、巴西、澳大利亚、肯尼亚、中国等。 我国的橄榄石产出于河北、山西、内蒙古等地，其中以河北张家口的宝石级橄榄石最为著名，被誉为“张家口一宝”，在这里曾发现了我国最大的一颗橄榄石，重达 236.5 克拉，有着“华北之星”之美称。 在国际市场上，人们通常是按照颜色、净度、重量三个方面来评价橄榄石。在颜色方面，以绿色的橄榄石为最佳品种，黄色色调越少、绿色越纯的价值越高；在净度方面，要求完全透明，即使有很小的肉眼可见的包裹体，也不能成为宝石；在重量方面，超过 10 克拉就异常宝贵，目前在美国史密斯博物馆陈列有世界上最大的一颗橄榄石，竟然重达 310 克拉，实属罕见。 然而，橄榄石有一个缺点，它们的莫氏硬度为 6.5 至 7.0 ，相对较软，比较容易受到破坏。所以，并非所有的橄榄石都可以成为宝石的，但非宝石级的橄榄石是一种重要的工业原料，可以用作耐火材料、或是用于提炼金属镁和镁化合物，还可以与磷矿石一起烧制钙镁磷肥。 值得大家注意的是，地球上最稀有的橄榄石其实是来自外层空间的。因为橄榄石也是石陨石的主要组成矿物，同时还是目前在陨石中发现的唯一一种宝石。 1749 年，一颗重达 700 公斤的陨石坠落在俄罗斯东西伯利亚最大城市克拉斯诺亚尔斯克南部， 1772 年，一位德国博物学家将其出土并进行研究，从而在人类历史上第一次发现来自外太空的橄榄石，这也有助于人们研究外太空的物质组成。 橄榄石 宝石级橄榄石 宝石级橄榄石 宝石级橄榄石 橄榄石首饰 黄绿色橄榄石 镶嵌橄榄石的戒指 岩浆岩里的橄榄石

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神秘的“地下水晶宫”

热度 4 pony1984621 2012-6-25 17:16

神秘的“地下水晶宫” 文 / 夕诚 在北美洲的墨西哥，有一个矿区名叫奈卡矿，它之所以闻名世界，不是因为它盛产金、银、锌、铅等，而是因为这里有一个神秘的“地下水晶宫”。 2000 年 4 月，两位矿工在地下 300 米深处挖掘巷道时，突然发现一个巨大的洞穴，洞穴里长满了半透明的柱状物，长的有几米，短则几十厘米，仿佛一把把水晶制作的利剑，错落有致，蔚为壮观，置身其中就像是走进了一座水晶宫殿。这两位工人急忙告知了主管工程师，主管意识到他们发现了一个天然宝库，为了防止洞穴被破坏，立即决定改变巷道方向，并在洞口安装铁门，禁止大家进入。尽管如此，还是阻挡不了洞穴对人们的诱惑，有一个工人偷偷钻进了洞里，但遗憾的是没过几分钟，他就失去了知觉，等到后来被发现时已经被“烤”死了。 原来，这里虽然景观壮美，但不适宜人类长久滞留。因为洞里非常炎热，气温高达至 58 ° C ，如果没有适当的保护，人只能忍受大约 10 分钟的时间，所以每一次进洞参观都有中暑的风险。 洞里的“利剑”其实都是石膏晶体，主要成分是硫酸钙。我们对石膏并不陌生，它是一种常见的工业材料和建筑材料，很多雕塑和模型就是用这种东西做成的，但长这个样子的却极其罕见。据科考人员测量，这里的晶体最大的重达 55 吨，长度为 11 米，直径 4 米，距今大约已经几百万年的时间了。 它们怎么会长得这么大呢？ 研究发现，奈卡矿附近地下有古老的断层，地下岩浆的高温将周边的地下水加热，顺着断层向上涌出，溶解了岩石中大量的钙和硫酸盐矿物，本来就是中空的洞穴里面充满了这种富含矿物质的热水。随着温度的不断降低，在 54 ° C 左右，热水中的矿物质开始沉淀并结晶，虽然结晶生长的速度积极缓慢，每一百年才能增长一根头发丝的宽度，但经过数百万年的时间，能变得如此巨大也就顺理成章了。 如今，这些晶体已经停止了生长，因为采矿抽水，洞里失去了晶体生长所需的矿物质，而且长期暴露在空气中，有些晶体已经被腐蚀甚至产生裂纹。倘若停止抽水，洞穴将会被再次淹没，晶体继续生长。究竟是应该作为旅游景区开发出来供游客参观，还是淹没洞穴让其自然生长，当地居民也正在犹豫。 走进地下宫殿 比人体还大的晶体 穿着特殊装备的科考人员 刚开始生长的细小晶体 科考人员走进“地下水晶宫” 透明如冰块的晶体，尺寸：18×14×13厘米，重量2.6公斤。 由于附近存在一个温泉，导致洞内温度极高，地质学家最长只能在洞内停留10分钟 在巨大石膏晶体面前，人类显得相当渺小 长达数米的石膏晶体 一块小型晶体标本，22.6×2.6×1.6厘米，如同一把短剑

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爱情之石——红宝石

热度 1 pony1984621 2012-6-25 17:07

爱情之石——红宝石 文 / 马志飞 在美国国家自然历史博物馆，保存着一枚名贵宝石，更让人觉得珍贵的，其实是它背后那段可歌可泣的爱情故事。 20 世纪七十年代，一位出生于巴西的姑娘卡门·露西亚到美国留学，结识了美国富翁皮特·巴克，并与之结婚。这位姑娘十分喜爱宝石，她听说世上竟然有一枚重达 23.1 克拉的红宝石，就希望能亲眼目睹它的光芒。然而，故事并不完美， 2003 年， 52 岁的卡门·露西亚因病去世，却始终未能见到那枚美丽的红宝石。此后，为了帮助妻子完成遗愿，皮特·巴克决定捐出一大笔钱给美国国家自然历史博物馆，让其收购和展出这枚红宝石，并用妻子的名字命名，作为永远的怀念。这就是著名的卡门·露西亚红宝石。 红宝石，是七月的生辰石，英文名称为 Ruby, 其名称来源于拉丁文 Ruber ，原意是红色。红宝石鲜艳的红色象征着激情、热情，也象征着美好忠贞的爱情，被人们誉为“爱情之石”。在欧洲贵族的生活圈里，红宝石一直都是婚姻的见证。 现在，西方国家还把结婚的第四十周年称为红宝石婚，用于赞美永恒的爱情。 红宝石不仅在国外受到贵族的青睐，在我国同样备受尊崇。喜欢看清代宫廷戏的人应该注意到这样一个现象：不同级别的官员穿衣带帽都是不一样的，因为“顶戴花翎”是显示和区别清代官员身份地位的重要标志之一，官员品级不同，帽子上的顶珠就不相同，其中一品大员官帽上的顶珠都是红宝石，由此可见红宝石的珍贵。 从矿物学的角度来说，红宝石其实就是刚玉，其主要成分是氧化铝。刚玉，是目前已知最耐久的一种结晶氧化铝，有时含微量铁、钛或铬等。如果是透明的含有微量的铬从而表现出红色者，就是红宝石；透明且含钛从而呈现蓝色者，即为蓝宝石。 刚玉的硬度很大 , 仅次于钻石的矿物成分金刚石。 1812 年，由德国矿物学家莫斯首先提出了一种表示矿物硬度的一种标准，即莫氏硬度，分别用 1 到 10 来表示以下十种矿物的硬度大小：滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石。这里的硬度值并非绝对硬度值，而是按硬度的顺序表示的值。从莫氏硬度值中我们可以看出，金刚石的硬度为 10 ，刚玉的硬度为 9 ，紧随其后，也就是说，只有钻石才能在其表面刻划。也正因为如此，有人这么评价红宝石：如果说钻石是宝石之王，那红宝石就是宝石之后。 在过去，有矿工认为，颜色暗淡的红宝石如果埋在地下，最终将变成鲜红色，并认为红宝石是刚玉族中发育最成熟的成员。虽然他们的认识不正确，但颜色越红其价值越高倒是一点不假。刚玉中铬的含量越高，其 颜色 就越鲜艳。血红色的红宝石最受人们珍爱，俗称“鸽血红”。这种红宝石因产量稀少，比金刚石还贵重， 2 克拉以上即很珍贵，世界上最大的一颗鸽血红也只有 55 克拉。一枚产自缅甸的 15.97 克拉的“鸽血红宝石”， 在日内瓦拍卖会上的成交价是每克拉 227 万美元！这是迄今为止拍卖单价最高的红宝石。 红宝石的产地比较少，主要分布于缅甸、泰国、越南、印度、中国等地。它们主要来自砂矿，由各种原生红宝石经风化作用富集而成，主要成因都与火山活动有关。原生矿开采十分困难，通常情况下都是将砂矿淘洗后用手选出红宝石。 2001 年，一位中国摄影师进入缅甸的佤邦地区，用自己的亲身经历记录下了红宝石的产出过程，感慨于红宝石的来之不易而称其为“血钻”，因为这里的每一粒宝石都是辛苦的矿工用血汗甚至生命换来的。为了防止工人私自带走宝石，在矿洞里面工作的时候平均每挖矿工都要配一个监工，而且每次出矿洞的时候都必须经过严格的检查。即使是这样艰辛的工作，其产量也极其微小，通常每开采 500 吨的矿石才能得到 1 克拉的红宝石。 随着现代科技的发展，红宝石已经可以人工制造，但人工制品不能用作宝石，只在工业上广泛使用。我国早在 1958 年即已正式生产人造红宝石，这种人造矿物硬度很高，常被用来制造钟表的轴承，或者制造激光发生器等。 红宝石晶体 红宝石晶体，长2厘米 分布于闪锌矿之上的红宝石 红宝石晶体 红宝石晶体 几种刚玉晶体，主要颜色为棕色至灰色, 偶见红、蓝、白、黄色 卡门•露西亚红宝石，重达23.1克拉 六龙三凤冠，1957年出土于北京昌平，为明代孝端皇后的凤冠，整个凤冠，共嵌红宝石71块、蓝宝石57块，装饰珍珠5449颗。 在光线照射下，弧面形宝石表面呈现出两条或两条以上交叉亮线，犹如夜空闪烁的星星，称为星光效应。这样的红宝石称为星光红宝石。 钻镶红宝石的胸针 1960年5月15日，美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼设计和建造了一台小型的激光发生器。他将闪光灯线圈缠绕在指尖大小的红宝石棒上，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使这一点达到比太阳还高的温度 ，激光时代由此开启。

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绿宝石之王——祖母绿

热度 2 pony1984621 2012-5-16 21:48

绿宝石之王——祖母绿 文 / 马志飞 1993 年，在北京国际贸易博览会上，一位美国富豪看上了一条精美的项链，不料，当他给出了高达两亿美元的天价想要购买时，竟然还是遭到了项链主人的拒绝！这到底是什么样的项链，为何如此贵重呢？ 让我们回溯历史，看看它的来历吧。在 1600 年，南美洲的哥伦比亚首都以北大约 200 公里的地方遭遇了一场洪灾。洪水过后，有人在黑色的污泥中发现了翠绿色闪闪发光的东西，他们从中挑选了最美丽的颗粒，制成了精美的项链，然后送给了当地的公主。它历经四百多年，几经辗转，传承至今已价值连城。原来，这就是上面说的那条项链，由一颗颗绿宝石之王——祖母绿串起来的。 祖母绿，从字面上看，很多人都会觉得这应该是一种老年女性比较喜欢的宝石。其实，祖母绿和祖母之间并没有什么特殊的关系，只是它的名称源于古波斯语“ ZUMURUD ” ，后来被音译成“子母绿”、“祖母绿”等。从化学矿物学的角度来看，祖母绿其实是铍铝硅酸盐 ，属于绿柱石家族。由于含有微量的铬元素，而呈现出美艳的翠绿色。 翠绿色象征着生命和春天，也象征着美丽和永恒的爱。传说，祖母绿是爱神维纳斯所喜爱的宝石，所以在西方的珠宝文化史上，人们一直认为佩戴它会给人带来一生的平安，并选取祖母绿作为 5 月的幸运石，同时也是结婚 55 周年的纪念石。 人们发现祖母绿的历史十分久远。早在公元前 3000 之间，最早的祖母绿就已经在埃及红海附近被发现并开采。这种宝石主要产于绿柱石矿物中。在地球上，铬、铍、铝、硅和氧元素普遍存在，但是通常情况下这些元素分布在不同的地方，是不会混合在一起的，所以严格来说，祖母绿也许就不应该存在，但频繁的地质构造运动改变了这一现象，大陆漂移、板块碰撞、火山喷发等最终导致大陆地壳失去了它最初的纯度，使得多种元素相互混合并重新结晶。地球上最古老的祖母绿来自津巴布韦，它们距今已经 26 亿年，而来自巴基斯坦的一些“年轻”的祖母绿，距今只有短短的 9 百万年。 最好的祖母绿产地是在哥伦比亚，大约有 150 处矿藏，因其开采时间早、储量大、颜色纯正而闻名全球。此外，赞比亚、巴西、津巴布韦、马达加斯加、巴基斯坦、印度、阿富汗和俄罗斯等国都有产出。我国的祖母绿主要产于云南，但颜色多为黄绿色，质量不如哥伦比亚祖母绿。尽管如此，祖母绿在我国却一直享有盛名，在清代以前，其知名度远远大于钻石，《红楼梦》里面就多次提到过这类宝石。 祖母绿硬度很好，且不易受腐蚀，但是由于它生性较脆，内部还有许多细小裂纹，使得切割十分困难。祖母绿内部常见的是一种直线状丝纹，就像“蝉翼”一样，叫做绵。这其实是一种内部暗伤裂纹，没有贯通表面。正是由于这种绵纹的存在，可以帮助我们很好地鉴别真假祖母绿。人造赝品不易产生这种裂纹，即使有也是近圆形或同心圆形的，而不是天然宝石中的平行直线纹。 在宝石交易中，评价祖母绿的经济价值主要是考虑从颜色、净度、重量和切工四个方面。颜色要求纯正、浓艳，其中以翠绿、微带蓝的翠绿色最佳；内部要求纯净无暇；块度要求越大越好；切工要求对称、抛光度好。如果切割合适，并有恰当的光照，我们就可以看到祖母绿宝石中会出现一条明亮的光带，转动宝石，光带也随之闪动，人们称这种闪光为“活光”，就像是黑夜之中的猫眼一样，闪出一丝亮光。这种奇特的光学现象在宝石学中叫做猫眼效应。 祖母绿在世界上的产量极为稀少，比钻石还要少。曾经有人估计，每 100 万颗绿柱石矿物中仅有一颗是祖母绿，因此祖母绿俗称绿宝石之王。 在上世纪 20 年代以前，人们只把绿柱石当作宝石，后来人们发现它还有更重要的用途，因为绿柱石里面含有稀有元素铍，这种物质不仅非常轻，而且不易被腐蚀，倘若用于制造飞机零件，将会大大减轻飞机的质量，提高飞机的灵活机动性，所以被广泛应用于航空工业。 祖母绿 祖母绿 祖母绿 祖母绿 哥伦比亚的祖母绿晶体 产自哥伦比亚的祖母绿矿石 生长在方解石基岩中的祖母绿宝石 5克拉的祖母绿 一枚胸针，包含一颗含75克拉的方形切割祖母绿 祖母绿戒指，包含一颗37克拉的祖母绿 世界上最大的祖母绿宝石之一——高加拉祖母绿，858克拉，1967年发现于哥伦比亚，现存于美国华盛顿斯密森博物馆。 从左往右：印度祖母绿项链、高加拉祖母绿、麦凯祖母绿项链（中心的祖母绿宝石为167克拉） 带着基岩的祖母绿晶体，发现于赞比亚中北部卡格姆祖母绿矿山 英国伦敦维多利亚和艾伯特博物馆展出的祖母绿和黄金吊坠

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宝石之王——钻石

热度 2 pony1984621 2012-5-16 21:21

宝石之王——钻石 文 / 马志飞 在法国卢浮宫阿波罗艺术馆，陈列着一块有着三百多年历史的珍贵宝石。这块宝石历经了无数次战争，辗转多人之手，伴随着一次又一次的灾难与噩运，最终才落户这里。 1701 年时，印度的一位奴隶发现了这块宝石，为了掩人耳目将其带出矿山，不惜割破大腿，将宝石藏于皮肉之中，忍痛逃离矿区。当他求助于一位英国船长帮他逃离这个国家时，吐露了这个宝石的秘密，可惜，狠心的船长背信弃义抢走了宝石，并将这位奴隶投进了大海。 为何这块宝石如此珍贵，值得用生命去换取？原来，它就是钻石，被誉为“宝石之王”。 钻石，在希腊语中的意思是“坚硬不可侵犯的物质”，实际上，它确实是目前已知最硬的矿物，即金刚石，经过琢磨和精加工而成。 工业上正是利用它硬度极高，制作精密的切割刀具和磨刀工具。但它很脆，用锤子用力敲击甚至跌撞都能使钻石碎裂。 虽说钻石号称“硬度之王”，但其成份却和我们常见的煤炭、铅笔芯的成份基本相同，都是碳元素组成的。实验发现，在温度为 850 ～ 1000 摄氏度的空气中，金刚石就可以燃烧。而在绝氧、不加压的真空条件下，金刚石加热到 1800 ～ 1900 摄氏度，就可以变成铅笔芯一样的石墨了。 钻石之所以如此坚硬，与它复杂的形成条件是分不开的。首先，碳元素在地壳深部大约 150 公里的地方，经过 1000 摄氏度左右的高温和 4 万至 6 万个标准大气压的高压环境，历经上亿年的漫长时间，才结晶成为金刚石；然后，如果火山喷发，熔岩流将含有钻石的岩浆带至地球近地表处，在风吹日晒雨淋等外力风化作用下，便会有部分岩石被带到不同地方。曾经有人在南非的河流冲积物中发现了金刚石颗粒，便顺流而上，最后发现了金刚石矿。 所以，单纯地从矿物成分上来说， 钻石并无什么奇特之处，但它 将宝石的三大要素——美丽、稀有和经久不变发挥到了极致，成为当之无愧的“宝石之王”。 钻石的美丽不用多说，既然是饰品，其外形特征自然是极其重要的。目前国际上评价钻石的标准就是主要依据四个方面：颜色、净度、切工和克拉重量。优质矿石经过细致的切磨能够使光线在钻石里充分折射和反射，显示出异常夺目的光彩。为了达到最好的加工效果，有时候仅设计就需要花费几个月甚至几年时间。世界上最大的钻石原矿“库利南”原重 3106 克拉（ 1 克拉 =0.2 克 ），由三名技术精湛的工匠耗时八个月才完成切割，其中最大的一块“库利南1 号”重达 530.2 克拉，镶嵌在象征英王权势的权杖上，这块巨钻有 74 个折射面，闪闪发光，气势非凡。 因为稀少，所以珍贵。钻石主要产于金伯利岩和钾镁煌斑岩以及一些砂矿床中，产地很少，产量也低。目前的主产地是非洲、俄罗斯、澳大利亚、加拿大、印度及中国的山东、辽宁、贵州等地。据粗略估算，要得到 1 克拉重的钻石，至少要开采处理 250 吨的矿石。可想而知，要得到一枚美丽的钻石饰品，从它的勘探、开采、分选、加工、分级、销售，凝结了多少人的心血啊！难怪，历史上的人们为了得到一块钻石，不惜一切代价拼命争夺。还有件有趣的事情，据说有人曾在鸭嗉子里面发现了金刚石，消息传出之后，结果在短短的一天之内，全城的鸭子都被杀光了。 钻石能保持经久不变，这与它的晶体结构有关。在金刚石晶体中，碳原子是按照四面体的结构互相连接的，每一个碳原子都与周围四个碳原子相连，原子之间组成无限的三维骨架，是一个强有力的整体，这就决定了金刚石具有极高的硬度和化学稳定性。 好在随着科技发展，人造钻石，已经于上世纪五十年代研制成功。现在， 2/3 的工业用钻石使用人造钻石。但与天然钻石相比，人造钻石的结晶时间过于短暂，可能会出现一些晶格缺陷或者被其他原子所替代的现象， 所以，做宝石饰品的话，就没有那么耀眼夺目了。 钻 石 镶嵌在戒指上的钻石 各式各样的钻石 “摄政王”钻石 常林钻石重约158.8克拉，长17.3毫米，颜色呈淡黄色。1977年12月21日，山东省临沂市临沭县岌山镇常林村农民魏振芳在田间松散的沙土中翻地时发现该钻石，后来以发现地点常林村给其命名为常林钻石。 “库利南1号”钻石，为水滴型，74切割面，被镶嵌至英国国王的权杖上。 金刚石的晶体结构 “和平”钻石矿坑位于俄罗斯西伯利亚永久冻土带雅库蒂亚市附近，坑口直径约1600米，深度达533米，被称为是世界上最大的“人造洞穴”。 南非的金伯利市是世界上最早发现金伯利岩型金刚石原生矿床的地方，目前仍保存着世界上最深的一个钻石坑，该钻石坑周长500米、深800米，令人惊讶的是，该钻石坑竟然是五万名工人用铁锹手工凿出的！ 南非的金伯利钻石坑 人造钻石

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谁在岩石上留下的“足迹”？

热度 5 Carboniferous 2012-4-5 22:30

岩石那么坚硬，会留下生物的“足迹”吗？肯定会有人回答道：会留下，是足迹化石！ 没错，地质历史时期的生物在松软的沉积物中由于生命活动会留下很多遗迹，这些遗迹被泥沙掩埋后并固结成岩，最终就会形成遗迹化石，足迹化石就是遗迹化石中的一类，大家最熟悉或最感兴趣的足迹化石可能就是恐龙足迹了，如下图，摄于中国地质大学逸夫博物馆。 那么已经固结成岩的沉积物上会不会留下现生生物的“足迹”呢？ 下面就举一个我们在野外见到的现象，初步判断是现在生物在岩石上留下的“足迹”，欢迎各位专家参与讨论！以下照片均由北京化石爱好者 wxwxwx668899 拍摄，特此感谢！ 这一类型的遗迹曾被我国的古生物学者定为一种节肢动物的遗迹化石，并命名为棋盘山迹（Qipanshanichnus），最初发现于我国云南下寒武统的钙质页岩上，下图为定名的模式标本图片（引自罗惠麟等，1994）。 最近几年，根据各地化石爱好者提供的信息，在我国安徽北部、河北唐山及北京等地都有发现。这些是北京发现的标本。 从上面这几张图片也许分辨不出是遗迹化石还是现在生物的遗迹，再来看看这张图片（下图） 野外照片，遗迹与岩层面垂直 该类型的遗迹四种常见的保存形态，与岩层面的关系复杂多样 这个保存在岩石的垂直面上（岩石为泥质灰岩，可以看到明显的岩石层理），而不是保存在岩层层面上的，这个说它是成岩之前形成的恐怕很难说通吧。在遗迹化石中有一类是垂直层面的，常俗称为潜穴，但是这种潜穴不仅垂直层面，还与岩层走向相互垂直（下图是一种垂直层面和岩层走向的遗迹化石）。 而上述的遗迹仅与岩层层面垂直，与岩层走向却是一致的，这点也很难解释，另外，潜穴通常都有回填构造，上述的标本上也看不到。在野外我们见到不仅有这种形态的（与岩层层面垂直，与岩层走向一致），还有一些是岩石的所有暴露面上都有这种遗迹，与岩层层面各种相交关系的都有，这更难用遗迹化石来解释了。 这样的话，就只剩下一种可能了，就是现生（或成岩后的）生物造成的遗迹，岩石这么坚硬（很多是保存在泥灰岩上的），是怎样造成的呢？ 从遗迹的形态来看，这种应是节肢动物的爬痕。泥灰岩在水较充足的情况下（土壤中水就足够了），其中的钙质成分会流失，最后在泥灰岩表面仅剩下泥质成分，泥质在长期水分充足的条件下硬度会大大降低，这时一些节肢动物沿着岩石与土壤的接触面爬行或钻洞时就会在岩石表面留下痕迹，当岩石再次暴露在外时，表面水分被蒸发，岩石又会变得坚硬，这些痕迹也就留在坚硬的石头上了。由于成岩后的各种地质构造运动，岩石层面可以与土壤面（或现在的水平面）任意角度相交，因此这种遗迹也就会与岩层层面有各种相交关系了。至于这种遗迹是具体什么时候形成的就难说了，可能是一万年前、可能是秦朝，也可能是解放前，但肯定是岩石成岩之后形成的。（个人推测，欢迎批评指正！） 看来生物在坚硬的石头上留下遗迹并不是不可能，现在的植物根系可以穿透砂岩、泥岩，一些水边的岩石上甚至能够看到现生动物的钻孔，少林寺练功房的地板上会留下武僧的“脚窝”！只要条件允许，水可以把石滴穿，生物也可以在坚硬的岩石上留下“足迹”！

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[转载]细数全球最奇异的岩层

热度 1 pony1984621 2012-4-5 21:42

精致拱门（美国 犹他州） 精致拱门位于美国犹他州的拱门国家公园内，是一个独立的拱门，如今已经成为犹他州的象征。 卡尔鲁卡尔鲁或魔鬼的弹珠（澳大利亚） 这些椭圆或圆形的大圆石位于澳大利亚的沃可普，当地土著人认为这是彩虹蛇（相当于中国的龙）的蛋，也是他们的部落圣地，据说这里是世界最古老的宗教圣地之一。 尖峰石阵（澳大利亚） 漂亮的尖峰石阵位于西澳的南堡国家公园内，全部由石灰石组成。其周围的沙子因为不断流动，常常滤出石灰石；另外一些沙丘则经过雨水冲刷，最终也形成了石灰石。 波浪岩（澳大利亚） 这座高15米，长110米的岩石层位于西澳，因其形状酷似波浪而得名。岩石独特的形状是由于其表面垂直分布有大量藻类形成的暗色条纹和能够在干燥天气里变成棕色的黑斑。 波浪（美国 亚利桑那州） 这座砂岩位于亚利桑那州的土狼丘斜坡上。总长约3英里（4.8公里），高约350英尺（107米） 奇斯灵突岩（英国） 位于康沃尔郡的博德名原野，由一堆花岗岩堆砌而成，形状酷似一个奶酪压制机，因此而得名。 蘑菇岩（堪萨斯州，美国） 位于烟雾山的蘑菇石国家公园内。该岩石是由一块较硬的岩石在一块较软的岩石上受到侵蚀而形成蘑菇形状的。这里有两座蘑菇岩和一座巨型鞋岩（形状很像鞋子），另外还有其它形状的石岩。 Brimham岩（英格兰，英国） 这座仅仅靠一块小石头支撑起来的300米高的岩石位于约克郡的Brimham 荒原上，是当地的奇景。 伊克斯坦岩石（德国） 这些高达40多米的岩石群包括一些高矮和宽度不一的岩石柱，位于德国的伊克斯坦公园内。 皮尔斯山岩（加拿大） 世界最大的自然拱形岩之一，位于圣劳伦斯湾内，长433米，宽90米，最高点有88米。该岩石得名于其朝海尽头位置内一高15米的拱形岩。 马尔他十字岩（南非） 位于南非的西开普省境内。 詹姆斯邦德岛（泰国） 这是一座著名的针形石灰岩，位于泰国普吉岛（攀牙湾）国家公园内 。007电影《金枪人》曾在此拍摄。 望夫石（香港，中国） 位于香港沙田西北部的狮子石国家公园内，高近15米，因形状酷似一背着孩子的母亲站在山顶上翘首以待远方的丈夫而得名。站在这里，可以望见整个沙田区，如今它已经成为香港的著名旅游景点之一。 魔鬼之塔（怀俄明州，美国） 它的另外一个名字是熊塔，位于怀俄明州境内。是一块完整的侵入岩，也是火山岩的颈部。高386米，最高点超过海平面1558米。看过电影《第三类接触》的人应该对其很熟悉，在影片里，它是美国军方用来联系外星人的基地。 布莱斯峡谷国家公园 （美国 犹他州） 该峡谷是世界上最有名的岩石之一。名字说是峡谷公园，其实上是一个因侵蚀而形成的巨型天然露天剧场，内有各色岩柱构成岩柱群。

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漂亮的野外地质现象

热度 13 Carboniferous 2012-3-5 22:01

经常出野外会遇到很多漂亮的地质现象，贴几张亲自在野外拍的图片和大家分享 。 图1 北京十渡风景区内的背斜山 图2 安徽萧县境内的向斜山 图3 北京周口店前寒武纪的叠层石 图4 北京周口店房山岩体边缘的捕掳体 图5 皖北地区上寒武统地层中的竹叶状灰岩 图6 新疆克拉玛依附近的枕状玄武岩 图7 灰岩中的缝合线构造 图8 灰岩中的缝合线构造 更多请点击： http://www.fossillis.com/thread-65-1-1.html

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石头亦“断肠”

热度 14 Majorite 2012-2-25 05:27

石头亦“断肠” 嵇少丞 构造地质学科普系列之四 断肠石 图片1。 拉断的是长英质的岩脉，周围是花岗片麻岩 　　 枯藤老树昏鸦， 　　小桥流水人家， 　　古道西风瘦马。 夕阳西下， 断肠人在天涯。 　 元代马致远这首《天净沙·秋思》写尽天下伤心人的愁思，相见不成，欲爱不能。一位漂泊天涯的孤独游子，在残阳夕照的荒凉古道，牵着一匹瘦马，迎着凄苦的秋风，信步漫游，愁肠绞断，却不知自己的前途与爱在何方，既怀才不遇，又凄凉寂寞，怅然泪下。 闹市偏有断肠人，深山还藏断肠石。 心中有苦说不出，坚强磐岩亦断肠。 地壳中互层的岩石在构造变形过程中，不同强度的岩石变形程度不同，软岩层拖着硬岩层走，硬岩层跟不上周围软岩层的步伐，只好痛苦地被拉断或无奈地被剪断。断开之前虽然已积累一定的韧性变形，岩层发生细颈化。拉断的岩层在剖面上就像用线串起来的一节节香肠，或项链。所以，地质学家把断肠石称之为石香肠、香肠构造或布丁构造（Boudinage）。随着变形量的进一步增加，相邻石香肠节之间的距离逐渐增加，甚至分开很远。 有诗云： 月朦朦朦月色昏黄， 云烟烟烟云罩山谷。 冷清清石头山中坐， 寒凄凄雨打露头面。 呼啸啸千根垂杨柳， 草青青几枝秋海棠。 构造力加身遭变形， 硬石头无奈亦断肠。 国际上，地质学家写石香肠的SCI文章就有上百篇。利用石香肠构造,我们可以确定岩石的有限应变量、应变类型（共轴或非共轴变形）、剪切旋向等，进一步认识造山过程和大陆运移的规律。 断肠岩： 角闪岩被拉断，周围长英质岩石塑性流动，挤进角闪岩“香肠”之间的空间。 角闪岩石香肠 这是能吃的香肠 这香肠我喜欢，上山野外地质考察，每天中午我都吃它，不放冰箱也不会坏。 扫描镜下显微断肠石（非对称），像一只小鸟。 一串石香肠 一串石香肠（黑色的角闪岩） 一串石香肠（白色的淡色花岗岩） 一节石香肠（五花肉：伟晶岩） 角闪岩的石香肠 巨大的角闪岩石香肠。谁说坚石不断肠，只因不到难过处。 脆性破裂里充填了方解石 石香肠中巨无霸，淡色花岗石，非对称，右旋转剪切而成。 部分熔融岩浆充填到角闪岩石香肠之间的空隙。 ( 部分照片自网络收集，来源不详，仅供地质教学和科普之用,特此致谢图片的原作者)

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美丽而奇特的梦娜湖

热度 29 xiaoxiongshen 2011-12-30 14:20

梦娜湖（ Mono Lake ） 有 超过百万年的历史，是北美最古老的湖泊之一。它的 奇特表现在以下几个方面： 1 ． 地理环境很奇特 这座湖本身所处的地理是火山口洼地，旁边围绕的是沙漠火山地形，是 几百万年前火山形成的内陆湖 ，湖的面积 相当大，有 65 平方英哩。 2 ． 含盐的浓度是海洋的两倍半 湖水来自周围高山春季融雪形成的暂时性小溪流，水流进了湖内，一路上带来了少量的盐和其他矿物质，这些也都进了湖里。不过这湖没有其他河流出口，所以湖水基本上是只进不出，蒸发是唯一的出路。水被蒸发掉，盐和矿物质却不断累积，百万年来浓度愈来愈高。含盐的浓度是海洋的两倍半，而碱性物质含量更是海洋的八十倍。 所以人要是不小心掉进水里，应该可以轻易的浮在水面上。 3. 独特的湖内生态系 梦娜湖是个鱼生存不了的地方，湖 里有一种独特的生物小虾（ Brine Shrimp ），另外加上湖面上另一种独特生物蝇虫（ Alkali Fly) ， 虾和苍蝇吃这儿的海藻，海藻又吃被分解的 水鸟 尸体， 湖周围有许多季节迁移性水鸟，都是靠这两种生物过活 ，于是乎形成单一又脆弱的食物炼， 支撑了整个生态系。 4 ．美丽的湖中岩石 最具特色的則是矗立在湖中的各種 岩石柱， 也形成了特异的地质景观。数千年来 含钙丰富的淡水涌出，遇到含碳酸盐的湖水，便形成一座座凝灰岩 石柱。 由于自然环境的破坏，到 1982 年时 梦娜湖 已经比 1941 年减少了将近三分之一的面积。原本沉在水面下的 岩 石柱 就冒出水面，有些甚至变成在陆地上。水位下降造成地形和生态系的改变，经由许多团体的努力，从 1994 年以后湖面高度终于开始缓慢但稳定的上升。 1. 先看一下 梦娜湖的卫星地貌图 2. 湖面如镜。 3.各種岩石柱美不胜收. 5. 这里的日出和日落更是让人流连忘返。 6. 7. 8.水位下降造成地形和生态系的改变，岩石柱甚至变成在陆地上。 9. 盐水湖在寒冷的冬天也不结冰，可是附近的淡水湖早已冰冻三尺。 10. 在湖的不远处，有著名的滑雪场。 11. 山中空气清新，夜间星光灿烂。这是我深夜拍摄的星光轨迹。各种星体似乎都在围绕北极星旋转，形成一圏一圈的同心圆轨迹。如果用超广角镜拍会更好。 祝各位新年快乐！ 点击下面的地址欣赏 苏德辰 老师的博文： 梦中的仙境——梦娜湖（Mono Lake）

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简论岩石的非均匀性

热度 3 qsqhopeiggcas 2011-11-30 21:30

在京等一个从成都来的朋友吃饭，因飞机晚点，闲着也是闲着，就写篇博文。 岩石具有非均匀性、各向异性等特点，从材料特性而言，非均匀性是非线性的物质根源。非均匀性的存在，使得对岩石力学性质的描述极为困难，如难以建立较为准确的本构模型、获得可靠的力学参数等。但这种非均匀性的存在，使得对强震、崩塌、滑坡、岩爆的预测成为可能。因为有非均匀性的存在，岩石才能在宏观破裂前产生微破裂丛集现象，才能有丰富多彩的前兆出现，才能被人类目前的监测技术识别。 如果岩石类似于玻璃材料，是完全均匀的，虽然其力学性质完全可知，但却不能预测其宏观断裂。因为在宏观断裂发生前，没有可识别的任何前兆现象出现。实际上，在上世纪 50 年代，物理学家就是根据玻璃的力学试验，得出地震不能预测结论的。 任何一件事情，都有利有弊，关键是我们怎样扬长避短，短为我用。 PS：博文写完了，朋友也到了，正好，吃饭去也。

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部分熔融岩石流变学

热度 3 Majorite 2011-11-25 06:40

【综述文章】 部分熔融岩石流变学 邵同宾*, 嵇少丞, 王茜 《地质论评》， 第57卷，第6期， 851-869， 2011. 第一作者简介：邵同宾，男，1988年生，硕士研究生。主要从事实验岩石流变学研究。 部分熔融及其熔体的萃取、聚集、迁移和演化是造成地球成分演化形成层圈构造的重要地质过程，而且对深部地壳和上地幔的物理性质, 如电导率、滞弹性、弹性波速度、和流变性等皆具有非常重要的影响。洋中脊之下的上地幔的部分熔融的程度直接影响海底扩张和洋壳形成的速率，岛弧火山活动是俯冲板块之上地幔楔内部部分熔融的产物，是造山带内大量花岗岩的形成与地壳增厚、深部热能增加导致岩石部分熔融的结果。天然的部分熔融物质作为一种多相材料，其中的熔体相不仅刚度为零而且体积模量一般都较低，以致固-液相之间巨大的力学反差使得整个体系的流变学性质变化极大。再说，无论在共轴挤压还是在简单剪切变形的条件下，熔体含量及其分布对部分熔融岩石的力学性质的影响是巨大的。因此，有关部分熔融岩石流变学性质的研究成果对于深刻理解地球各圈层的变形、地幔对流、板块构造运移、造山带形成和地壳隧道流等地质过程至关重要。 在过去特别是近三十年来，部分熔融岩石流变学领域的实验和理论研究皆取得了长足的进步，加深了人们对部分熔融橄榄岩和花岗岩流变学性质的理解，现已达成许多共识。这篇文章系统地总结静态与动态条件下部分熔融岩石中熔体的形态及其分布 (拓扑结构) 的特征，着重阐述部分熔融对橄榄岩和花岗岩流变学性质的影响，为解决当前地学界非常关心的有关地球动力学的疑难问题提供新的思路。 要点： 1. Urai (1983) 与Urai et al. (1986) 发现，在岩盐-盐水体系的塑性变形过程中，流体湿润几乎所有的颗粒边界，这样的显微构造加快了颗粒边界迁移即动态重结晶作用。但当差应力撤除之后，流体又会重返静态时的分布样式。Jin Zhenminget al. (1994) 报道，在中等围压 (~ 1.5 GPa) 的变形条件下，含低熔体分数的部分熔融橄榄岩具有与上述岩盐-盐水体系类似的显微构造，他们认为差应力导致玄武岩熔体润湿几乎所有的橄榄石的颗粒边界，因而导致强烈的弱化，但是并没有查明熔体润湿颗粒边界以及弱化的具体的物理化学机制，也没有观察到变形后长时间 (~40 h) 的静态退火对熔体分布的显著影响。值得注意的是，在与Jin Zhenming et al. (1994) 的实验相同的温度、位移速率和熔体分数、但围压较低的条件下对与之组分类似的尖晶石二辉橄榄岩的实验观察仅见到极少量的沿颗粒边界分布的熔体薄膜 (Kohlstedt and Zimmerman, 1996; Daines and Kohlstedt, 1997; Zimmerman and Kohlstedt, 2004)。迄今为止，Jin Zhenminget al. (1994) 的实验结果与Kohlstedt团队 (Kohlstedt and Zimmerman, 1996; Daines and Kohlstedt, 1997; Kohlstedt, 2002; Zimmerman and Kohlstedt, 2004) 的实验结论之间差异的原因不详，值得探究。此外，美国的洋中脊MELT地震研究计划 (The MELT Seismic Team, Science, 1998) 的集成性成果亦证明洋中脊以及两侧上地幔中的部分熔融是呈不均匀分布的，故导致测量到的地震波各向异性和剪切波分裂 (Wolfe and Solomon, 1998)。 2. Kohlstedt (2002) 重申了Cooper and Kohlstedt (1986) 和Cooper et al. (1989) 的熔体平衡的理论模式 (即，CK模型)，该模式认为，在扩散蠕变域，部分熔融之所以能促进变形是因为物质在熔体中的迁移扩散速率远比在固体中要大。而在位错蠕变域，熔体依靠造成局部应力集中来促进塑性变形。无论上述哪一种变形机制，低程度的部分熔融对以橄榄石为主要造岩矿物的地幔岩的流变强度的影响都不会太大，因为此时熔体还主要分布在颗粒三连点及粒棱，并没有润湿全部的颗粒边界 (Karato, 2010)，上述结论与Jin Zhenminget al. (1994) 的截然不同，得到了学界的普遍认同。 3. Yoshino et al. (2009) 在围压 ≥ 3.0 GPa、温度 ≥ 1750 K的静压实验中发现玄武岩熔体润湿较大部分橄榄岩的颗粒边界，二面角小于5°。因为是静压实验，他们无从了解熔体润湿颗粒边界对整体岩石流变强度的影响。他们的实验不同于Jin Zhenming et al. (1994) 在围压等于1.5 GPa、温度1475~1500 K的共轴挤压的差应力变形的实验结果，但是却意外地报道了相同的熔体分布结构。Yoshino et al. (2009) 的结论是，温度特别是压力的增加是造成熔体二面角减小的关键因素；而Jin et al. (1994) 的结论却是，变形使得熔体在岩石中作均匀分布，熔体二面角变为零是变形的结果，而不受温压条件的制约。Jin Zhenminget al. (1994) 还报道，只要有3~4 vol% 的部分熔融就能使得橄榄岩的流变强度发生巨大的降低，并将之归因于变形过程中全部的颗粒边界都遭到熔体的润湿。其实，Jin Zhenminget al. (1994) 实验使用的Griggs装置对应力测量相当的不敏感 (±50 MPa, Karato and Weidner, 2008)，加之高压胞中试样的具体形状未知以及温度极其不均匀，所以，无法准确地估计Griggs装置内变形试样的流变强度。 4. 熔体二面角 (Dihedral angle) θ=0时，熔体呈薄层或薄膜形式沿颗粒边界分布，形成三维的熔体网络。即使在二维的切片或薄片上确实观察到沿颗粒边界分布的熔体薄层或薄膜 (Jin Zhenming et al., 1994), 也不能据此断言熔体布满了所有的晶面 (图1d)，因为在晶体与晶体的接触点或接触面上依然没有熔体。 小结： 在静态条件下，熔体二面角除了与温压条件、晶体形态、固-固相以及固-液相的界面自由能等因素相关外，还强烈取决于熔体的化学组分。例如，在盐-水体系中，熔体二面角就非常小，几乎为零 (Urai, 1983; Urai et al., 1986)，因此，不能盲目的将盐-水体系的研究结论直接应用于由铝硅酸盐或硅酸盐矿物组成的上地幔岩石或地壳岩石。橄榄岩中的熔体二面角随着静水压力的升高也会有所减小 (Yoshino et al., 2007, 2009)。熔体一般会优先润湿造岩矿物的低指数晶面 (Waff and Faul, 1992; Faul et al., 1994)。在有差应力存在的动态条件下，熔体二面角往往还受变形的化学环境 (如，氧逸度) 的影响。一般原则是，在静态条件下，熔体迁移的主要驱动力是熔体表面张力；而在动态条件下，熔体的几何形态与分布既会受到化学扩散又会受到差应力的控制，因而具各向异性的特征。 从上世纪80年代起，许多学者对含熔体的主要造岩矿物多晶集合体进行了大量的流变学研究，其中对部分熔融橄榄岩的低压 (500 MPa) 实验研究 (Hirth and Kohlstedt, 1995a, b; Kohlstedt and Zimmerman, 1996; Zimmerman, 1999; Mei et al., 2002; Scott and Kohlstedt, 2006) 与理论研究(Cooper and Kohlstedt, 1986; Cooper et al., 1989; Takei and Holtzman, 2009a, b, c) 都表明，在低熔体分数 (＜~ 5%) 时，部分熔融对橄榄岩只具中等的弱化效应。然而，据Jin et al. (1994) 报道，在低的熔体分数和中等围压 (~ 1.5 GPa) 条件下，差应力导致熔体几乎完全润湿橄榄石的颗粒边界，导致强烈的弱化。Mibe et al. (1999) 和最近Yoshino et al. (2007) 的静态高压 (2.0 GPa) 实验证明, 流体的二面角会随着压力的升高而减小，在~7.5 GPa时他们发现橄榄石颗粒边界被流体完全润湿 (Yoshino et al., 2007)。但是， 他们的实验是在静水压力的条件下进行的， 因而无法查明该体系流变学强度随熔体二面角的变化规律。在有差应力和大变形的条件下，熔体的拓扑结构从受界面张力控制转化成由应力控制，流变弱化更加显著。随着熔体分数的增加，熔体会分离出来，汇聚到伸展剪切带，造成熔体在岩石中形成优选定向 (MPO, Holtzman et al., 2003a; Scott and Kohlstedt, 2006; Holtzman and Kohlstedt, 2007)，与此同时，固体岩石的主导变形机制往往由位错蠕变转变成扩散蠕变 (嵇少丞, 1988; Hirth and Kohlstedt, 1995a, b; Daines and Kohlstedt, 1997)。

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[毛宁波]海洋地球物理---岩石的变形

热度 1 毛宁波 2011-10-7 19:23

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地球深部岩石处于高温、高压状态吗？

热度 3 qsqhopeiggcas 2011-8-19 20:37

同工程岩石力学相比较 , 高温高压岩石力学 的研究对象在以下几方面具有其自身的特殊性： ( l) 高温 参照地球内部的温度一深度梯度 , 可大致将温度作如下的划分 : 常温 (N o r m a l t e m p e r a t u r e ) , 10 ~50 ° C , 浅表地壳； 中温 (M e d i u m t e m p e r a t u r e ) , 50~10 0 ° C , 热泉； 次高温 ( S u b -h i g h t e m p e r a t u r e ) , 1 00 ~50 0 ℃ , 中、上地壳； 高温 (H ig h t e m p e r a t u r e ) , 5 0 0 一 10 0 0 ° C , 中、下地壳； 甚高温 (Ve r y-h i g h t e m p e r a t u r e ) , 1 0 0 0 ~15 0 0 ° C , 岩石圈底层和软流圈； 超高温 (U l t r a-h i g h t e m p e r a t u r e ) , 150 0 ℃ , 地球深部。 温度的升高 , 导致岩石和流体介质的活化 , 促成岩石变形破坏机制发生变化 , 使其易于塑性流动 (2) 高围压 根据地球内部的压力一深度梯度 , 并参考 J.A.Corell ( 1965) 建议的压力分级，可将压力划分为 : 低压 (L o w p r e s s u r e ) ， 0 . 1 ~3. 0 M P a ，浅表地壳； 中压 (Me d i u m p r e s s u r e ) ， 3. 0 ~1 0 0 M P a ，浅层地壳； 次高压 (S u b -h i g h p r e s s u r e ) ， 10 0 ~3 0 0 M P a ，上地壳； 高压 (Hi g h p r e s s u r e ) ， 0 . 3~l .0 G P a , 中、下地壳； 甚高压 (Ve r y -h igh p r e s s u r e ) ， 1.0~3.0G p a ， 岩石圈底层和软流圈； 超高压 (Ul t r a -h i g h p re s s u r e ) , 3 . 0 G P a , 地球深部。 围压的增高对岩石变形起着抑制张裂和强化摩擦的作用，从而从另一侧面为岩石介质的变形活化提供条件。 如果随深度的增加，岩石的温度和压力是升高的（地核外），则岩石的变形性质将由脆性向延性转变，将处于塑性流动状态，不会发生脆性破坏（没有应力降），就不会有强震的发生。显然，这与地震学观测到的事实不符。观测表明，地球在浅源（ 70km ）、中源（ 70~300km ）与深源（ 300km ）都会发生强烈地震。 根据我们的研究，浅源与中源强震的发生是断层中锁固体发生脆性破裂的结果，并已得到了大量强震实例的证实。 根据上述分析，容易质疑“随深度的增加，岩石的温度和压力是升高的（地核外），还是到一定深度后，温度和压力是不变的？”对此问题，我已经思考了数月还未得其解，由于目前还无法通过深部钻探获得真实的观测资料，希望和有关人士共同探讨这一科学问题。 参考文献 王绳祖， 1995 ，高温高压岩石力学一 - 历史、现状、展望。地球物理学进展。第 10 卷第 4 期， 1-31. .

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西部游——拱门国家公园(Arches National Park)

热度 9 xuyingxiao 2011-8-6 09:07

目标科罗拉多大峡谷，时间太有限，路上众多国家公园中挑了拱门国家公园(Arches National Park)。一车不管多少人都是10美元门票，可以自由出入玩7天，和国内的景点门票相比真是太便宜了。可惜我们时间太紧只能玩几个小时。 这里是世界上最大的自然沙岩拱门集中地之一，有两千多座拱门，还有众多的奇石。三亿年前，这里是海洋，海水退却后盐层与各种杂物经过数百万年的作用形成岩石，但盐床底部经不住上方的压力而破碎，经天然风化形成拱门。至今仍有新拱门在形成、老拱门在坍塌。 没进公园已经到处可见红黄色、造型各异的岩石，感慨还没到夕阳照过来已经色彩非常艳丽了。 进得公园，让人想起黄山。虽不及黄山山峰那么高大壮美，但它的造型和色泽更胜于黄山的奇峰，走进了看尤其感觉壮丽，每个景的震撼不输于看黄山。尤其 方便的是，公园里来回近80公里的景观道路把所有景点都连起来了，不需要耗费任何力气，一路上各色美景绵延不断地端送到你的面前，数也数不完，每个停车的 地方就是最佳的观景点。也不像国内人满为患，这里见不到多少人，整个自驾游也不需要付任何停车费。 公园占地309.7平方公里，Y形的公路边开边停玩过去，看过经典的、犹他州的主要地标之一“精致拱门Delicate Arch“后，剩下的一条公路拱门最多，但离公园入口也最远，我们开了一半发现实在是来不及赶路，只得放弃。更来不及等黄昏看夕阳照射的深橙色岩石了。 带上一瓶水，徒步出发去精美拱门。看着不远，就在前面这个小山头。看上去也没有什么美景。来回要4.8公里，有人甚至带着氧气过去。 简陋的房屋。 时间紧迫，略微带点小跑，发觉这种地方跑步是会要命的，整个喉咙都蒸干了。太阳很晒，但由于气候很干，人在野外几乎不出汗。翻过两个小山包，快到达山脚下了。 最后看一眼，山上已经隐约可见蠕动的人影，但我不跑步是肯定来不及赶路，大热天跑步爬山则肯定要精力耗尽，后面连续七八个小时的开车肯定撑不住。仔细权衡，最终决定放弃。那时我还不知道这个精致拱门是世界知名，是必去之地。 开车沿着公路来到远看精致拱门的地方，停车后有两条小路，一个就走十来步的样子，很远地看着，但可以看到上面的景致了，真是沙漠风光。但心里也有点疑惑：就这么一个门，值得前面让人来回徒步4.8公里吗? 我决定走另一个更远一点的步行道，爬到一个小山头稍近些看拱门。更大了些，可惜我的相机只有三倍变焦，拉不近。 不留意看着这个精致拱门感觉它似乎不大，但如果留意拱门下蚂蚁大的游客，则就可以体会到其壮观了。如果我之前徒步时再多点时间，我就也是这些蚂蚁的一员了。

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加强加载速率对岩石非均匀性影响的研究

热度 1 qsqhopeiggcas 2011-7-23 19:09

加载速率对岩石的模量、强度与非均匀性有较大的影响。前人的工作多集中于加载速率对岩石模量、强度的影响研究，对加载速率与岩石非均匀性的关系研究较少。实际上岩石的非均匀性对其破裂前兆和破坏模式影响较大，对理解地震与滑坡的孕育机理有重要作用，显然开展该方面的深入研究意义较大。 室内岩石力学试验可得出岩石的非均匀性指标（ Weibull 分布模型）为 1~8 之间，而地壳岩石的非均匀性指标显然与室内岩样不同，因地壳岩石的加载速率非常缓慢，已有试验结果表明，加载速率越低，非均匀性指标越小。地壳岩石的非均匀性指标大概是在什么范围呢？有必要通过室内试验研究确定。 对地壳岩石的力学性能，室内实验已经可以模拟复杂应力状态、高温高压作用、流体作用对其变形破坏行为的影响。但要模拟极其低的加载速率（ 10 -9~15 /s ）对岩石非均匀性的影响，则比较困难，主要是目前的试验设备和相关测试技术难以满足要求。 建议研制相关试验设备，尽快开展加载速率对岩石非均匀性影响的系统研究。

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如果地壳岩石是高度均匀的，强震还能预测吗？

qsqhopeiggcas 2011-7-1 11:48

如果地壳岩石像玻璃一样，研究其力学性质会很简单，本构方程采用虎克定律就可以了。然而果真如此，那么强震就真的不能预测了。如果地壳岩石是高度均匀的，在达到其峰值强度前，将不会有任何破裂现象，也即不会有任何前兆，如果这样则强震完全不能预测。世界上早期的某些力学专家是根据玻璃的力学试验，得出“强震不能预测”结论的。 然而，岩石完全不同于玻璃材料，岩石是非均质和各向异性的。非均质和各向异性的存在，使得岩石在主破裂前有中小破裂发生、有震群事件发生，即在宏观破裂前有丰富的前兆，既然有前兆，就能预测强震。 岩石非均质和各向异性的存在，虽然导致研究其力学行为的难度增大，但对于地质体破坏的预测来说，无疑是一件大好事，是“上帝”给我们的礼物。呵呵，感谢上帝吧！

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2009年创刊的《岩石圈》被SCI收录

wanyuehua 2011-6-11 07:03

2009 年创刊的 Lithosphere 《岩石圈》， ISSN:1941-8264 ，双月刊，美国地质学会（ GEOLOGICAL SOC AMER, INC, PO BOX 9140, BOULDER, CO 80301-9140 USA ）出版， 2011 年入选 Web of Science 的 Science Citation Index Expanded ，目前在 SCI 数据库可以检索到该期刊 2009 年的第 1 卷第 1 期到 2011 年第 3 卷第 2 期共 80 篇论文。 80 篇文章包括学术论文 78 篇、更正 1 篇、社论 1 篇。 80 篇文章的作者涉及 29 个国家与地区，主要国家与地区分布：美国 53 篇，意大利 8 篇，法国 6 篇，澳大利亚 5 篇，加拿大、印度、印度、新西兰各 4 篇，中国、墨西哥各 3 篇等。 80 篇文章的作者单位涉及 141 个研究机构，在该刊发表论文最多的研究机构为亚利桑那大学（ UNIV ARIZONA ） 6 篇、威斯康星大学（ UNIV WISCONSIN ） 5 篇、新墨西哥矿业及科技学院（ NEW MEXICO INST MIN TECHNOL ） 4 篇、佛罗里达大学（ UNIV FLORIDA ） 4 篇、南加利福尼亚大学（ UNIV SO CALIF ） 4 篇。 80 篇文章共被引用 115 次（其中 2009 年被引用 10 次、 2010 年被引用 55 次、 2011 年被引用 50 次），平均引用 1.44 次， H 指数为 5 （有 5 篇文章每篇最少被引用 5 次以上）。 Lithosphere 《岩石圈》投稿指南： 此刊专注于岩石圈表层至底层影响地壳和上地幔的所有构造过程，研究地表、地壳和地幔如何在时间和空间范围内相互作用去形成岩石圈的物理与化学演化。该刊经常刊登跨学科、多学科的论文。特别鼓励解决如何在固体地球复杂系统的运作及系统之间的耦合发生的论文。 网址： http://lithosphere.gsapubs.org/ 编委会： http://www.geosociety.org/pubs/lithosphere/edBoard.htm 作者指南： http://www.geosociety.org/pubs/lithosphere/ 在线投稿： http://www.editorialmanager.com/lithosphere/ Lithosphere 《岩石圈》热点论文： 1. 标题 : Miocene structural reorganization of the South Tibetan detachment, eastern Himalaya: Implications for continental collision 作者 : Kellett DA, Grujic D, Erdmann S 来源出版物 : LITHOSPHERE 卷 : 1 期 : 5 页 : 259-281 出版年 : OCT 2009 被引频次 : 15 2. 标题 : A fluid factory in solid Earth 作者 : Santosh M, Maruyama S, Omori S 来源出版物 : LITHOSPHERE 卷 : 1 期 : 1 页 : 29-33 出版年 : FEB 2009 被引频次 : 11 3. 标题 : Late Holocene surface ruptures on the southern Wairarapa fault, New Zealand: Link between earthquakes and the uplifting of beach ridges on a rocky coast 作者 : Little TA, Van Dissen R, Schermer E, et al. 来源出版物 : LITHOSPHERE 卷 : 1 期 : 1 页 : 4-28 出版年 : FEB 2009 被引频次 : 7 4. 标题 : Subducted oceanic asthenosphere and upper mantle flow beneath the Juan de Fuca slab 作者 : Russo RM 来源出版物 : LITHOSPHERE 卷 : 1 期 : 4 页 : 195-205 出版年 : AUG 2009 被引频次 : 6 5. 标题 : Spatial and temporal variations in denudation of the Wasatch Mountains, Utah, USA 作者 : Stock GM, Frankel KL, Ehlers TA, et al. 来源出版物 : LITHOSPHERE 卷 : 1 期 : 1 页 : 34-40 出版年 : FEB 2009 被引频次 : 5 6. 标题 : Deep geometry and rheology of an orogenic wedge developing above a continental subduction zone: Seismological evidence from the northern-central Apennines (Italy) 作者 : Chiarabba C, De Gori P, Speranza F 来源出版物 : LITHOSPHERE 卷 : 1 期 : 2 页 : 95-104 出版年 : APR 2009 被引频次 : 5 7. 标题 : Influence of dynamic topography on sea level and its rate of change 作者 : Conrad CP, Husson L 来源出版物 : LITHOSPHERE 卷 : 1 期 : 2 页 : 110-120 出版年 : APR 2009 被引频次 : 5 8. 标题 : On the relation between trench migration, seafloor age, and the strength of the subducting lithosphere 作者 : Di Giuseppe E, Faccenna C, Funiciello F, et al. 来源出版物 : LITHOSPHERE 卷 : 1 期 : 2 页 : 121-128 出版年 : APR 2009 被引频次 : 5

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有关岩土的弹塑性模型

Lianhuama 2011-6-1 17:03

请问学岩土 工程 的 朋友 ，一般岩石的率无关的弹塑性 模型 有哪些？ 也就是如何描述岩石的弹塑性 应力 应变 关系.（率无关） 对金属材料来说，率无关的弹塑性模型主要由 理想弹塑性，双线性弹塑性，指数硬化弹塑性，多段线性弹塑性模型等。 对岩石来说，有没有类似金属的指数硬化弹塑性模型？就是岩石达到屈服后，按指数关系硬化。 谢谢。

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不朽才是永恒，是袈裟还是岩石？（岩石组图）

wangxh 2010-11-20 16:57

学了地质干了没有几年，但对岩石还是情有独钟的。偶尔发现了一些石头，觉得很有趣，拍下来上课用，还可以做个留念。不过有些不认识，请行家里手教俺一教哦。 1. 看看这两块，是袈裟还是岩石，叫啥名？ 2. 这叫什么岩石？还是化石？ 3. 从哪来的？不知道，但知道在哪里看到的，请看： 4. 在地质之角的北端，发现了七石之阵，什么意思、什么含义俺统统不知道，更参不透。但看到了两块石上刻着字，又教育了俺一把。 A hundred times every day I remind myself that my inner and outer live are based on the labors of other men, living and dead and that I must exert myself in order to give in that same measure as I have received and am still receiving.

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鲁东地区下古生界寒武统野外露头（一）

陈中红 2010-10-22 15:40

此次观察的是山东新汶地区马头崖路线。 马头崖路线位于刘杜镇南流泉村，由南流泉向东约1000m至马头崖南麓，观察路线主要位于马头崖南坡。发育的地层主要为太古界、下寒武统馒头组、毛庄组、徐庄组及张夏组。 太古界泰山群是本区最古老的地层（山脚下路边沟里），由各种片麻岩组成，易风化，冲沟发育，形成低矮的山丘及陡坎。 馒头组下段厚层块状灰岩 馒头组中段页岩灰岩互层 馒头组中段土黄色页岩夹灰岩 馒头组灰岩里的哦风化及压实不均衡现象 馒头组下段上部含燧石结核灰岩 馒头组上段泥质条带状灰岩

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几多时光，雕刻地球之（5）

songshuhui 2010-7-8 17:35

Ent 发表于 2010-07-08 11:51 19世纪晚期，开尔文勋爵利用地热梯度公式推断，地球的年龄大约只有几千万年，而佩利的反驳则没有引发注意。但是随着20世纪的到来，物理学揭开了新篇章，地球年龄的探索又会走向何方呢？ 五：物理时代（下） 历史真是充满讽刺。就在汤姆生（开尔文勋爵）1897年对地球年龄下最后论断时，另一个也叫汤姆生的家伙（J. J. Thomson）在同年4月份皇家学会上宣读了一篇论文，宣告电子的正式发现。没人能想到，叩开原子的大门之后，里面是怎样的珍宝。真可谓成也汤姆生，败也汤姆生。 J. J. Thomson (1856-1940)。多正太的眼神啊这家伙虽然名气不如开尔文勋爵，但也很牛啦，自己拿了诺贝尔奖不说，还有足足七个助手也先后拿了诺奖，甚至还把自己的儿子也培养成了诺奖得主 这么好的老板上哪找啊！后来他也封了爵，可惜只是最低级的爵士，不世袭。 原子的放射性是法国人贝克勒尔（Henri Becquerel）1896年1月在研究磷光时意外发现的。在当时很多人看来，物理学已经发展得几乎尽善尽美，就要走到终点了；剩下的不过是一点小问题，或者用开尔文勋爵的话说，是天边的两朵乌云。这个背景下，放射性这一全新现象的发现本来这应该立即成为焦点不幸的是，就在上个月，伦琴发现了X射线。（好吧，其实贝克勒尔就是看了伦琴的实验之后才受到启发的。）X射线是高频电磁波，仍然处在传统物理学的解释范围之内，但是它表现出的穿透性很是神奇，把人们的注意力都抢光了，结果是大家都误以为这个新的放射性和X射线差不多。实际上，就连贝克勒尔本人对此也很快失去了兴趣。反倒是一位叫做玛丽斯可洛多夫斯卡的女士在寻找博士论文题目时看中了这个领域。她希望能在一个全新的领域里工作，能够在实验室里自由发挥而不是整天泡图书馆的故纸堆，而她的物理学家丈夫也在自己任职的学校里为她开辟出一间实验室，到后来他甚至放弃了自己的晶体学研究，加入了妻子的领域不兜圈子了，我说的其实就是居里夫妇啦。 居里夫妇在实验室那一张照片实在太常见了，咱换一张不常见的。想不到吧，他俩都是自行车的狂热爱好者当年自行车还算是个新鲜玩意。他们新婚第一天就是在骑自行车郊游野餐中度过的~ 早在十多年前，皮埃尔居里和他的哥哥雅克就发现了压电效应，就是说给石英晶体施加压力让它变形的话它会自动积累电荷，而如果给它通电的话它又会自动发生形状改变。现在的石英钟就是利用这个原理，不过他们当时只想到这一效应可以用来测静电，由此发明了石英晶体压电静电计。而玛丽斯可洛多夫斯卡居里注意到放射性能使空气电离，那么恰好可以借用丈夫的静电计来间接衡量放射性的强度。由此她做出一项重大发现，放射性的强度只和其中的放射性原子数量和种类有关，和它的化学形式、所处的温度压力什么的完全无关。这表明放射性是来自原子内部的。 她的发现很快引发了同行对放射性领域的关注，其中最著名的无疑是英国人卢瑟福（Ernest Rutherford）（讽刺的是，他本人根本不相信原子核的能量可以被提取出来利用）。他的实验室发现，原子发出放射线之后自己也会衰变，并测量出衰变遵循一个固定的速度，但是不是每秒几个原子，而是每秒百分之几。换言之，每一刻每一个原子的衰变可能性都是相同的。这样一来，衰变所需的时间就和初始量无关：每经过一个固定的时间（这个数被称为半衰期），放射性原子就衰变一半。再经过同样长的时间，再衰变一半，只剩四分之一。所谓一尺之棰，日取其半，万世不竭，恰好可以用来描述衰变。 大名鼎鼎的卢瑟福(1871-1937)，原子物理之父，1908年诺贝尔化学奖得主（虽然他自己更想要物理奖）。我一直觉得他是那一辈人里最帅的一个，而且和我心目中的福尔摩斯同学非常像/_\\ 他后来也受封为男爵(1st Baron Rutherford of Nelson)，但是因为没有儿子，所以这个爵位没传下来。右边是半衰期的图解。 一种现象，速度保持恒定、不受任何外界环境干扰，这俨然是完美的尺子啊。因此很多人都想到了利用放射性测年的可能性。最早提出这一猜想的似乎是John Joly，就是提出根据海水盐度计算年龄的那一位。这时恰逢卢瑟福的合作者索迪（Frederick Soddy）等人测出了铀衰变释放粒子的速度，卢瑟福于是假设氦核全部被周围的岩石困住变成氦气，那么可以通过测量氦气总量来计算年龄。当然测得的衰变速度其实并不精确，氦气也不可能没有逃逸，但毕竟是第一步嘛。结果出乎意料，随手挑了一块铀矿石就测出了四千万年的数值。开尔文勋爵1897年估计地球年龄的上限也才四千万年而已啊，而且岩石的年龄肯定比地球要年轻不少。 这下可捅了马蜂窝了。那时开尔文已年届80，俨然是物理学界半神级的人物，之前说过，他的地位就跟晚年的爱因斯坦差不多，皮埃尔居里曾拿到开尔文的一封推荐信，结果是35岁博士毕业（那时候博士制度没现在这么严谨，所以很多人拖得很久）立刻升为教授，年薪六千法郎。相比之下，玛丽在巴黎求学期间仅靠每年折合两百多法郎的波兰奖学金就过得还可以了。（我们熟知的玛丽居里的艰苦生活是在她拿到这笔奖学金之前的两年。）卢瑟福虽然也已算是名人，怎么也不能和开尔文过不去啊。 还好，放射性还有其它的作用。皮埃尔居里在1903年证实放射性会产生大量的热，他发现镭的放射性足以在一小时之内融化同等质量的一块冰。物理学家立即反应过来，这一下使得之前所有基于热量计算的地球年龄都需要重新校正。George Darwin和John Joly两人首先指出这一点，部分原因可能是他俩的自己算法并不依赖于热量~ 因此就有了以下这段著名的描写，卢瑟福自述他和开尔文勋爵的一次狭路相逢： 我走进灯光昏暗的屋子，立即看到了听众席上的开尔文勋爵，意识到我有麻烦了我的演讲最后一部分关于地球年龄的部分和他的观点相矛盾。还好他睡的正香，让我大为欣慰。然而正当我讲到关键部分时，这老鸟突然坐起来，张开一只眼睛，向我投来一束凶恶的目光！恰在这时我灵机一动，说道：开尔文勋爵曾经限制过地球的年龄，前提是没有发现新的热源。这一充满前瞻性眼光的预言，所指的正是我们今晚讨论的物质，镭！瞧，那老顽童立刻转怒为喜了。 实际上，这大概只是卢瑟福用来哄开尔文他老人家开心的小把戏。后来较为严格的计算表明，放射性产热虽然总热量确实不小，但是由于热源分散在整个地球内部，而开尔文的计算是基于地热梯度，因此对原来的结论并不产生很大的影响；真正的错误还是如Perry所言，用错了地球物理模型。不过Perry已经被遗忘，而卢瑟福的这个故事流传太广，放射性产热看起来是那么有说服力（毕竟开尔文自己都说过新热源的可能性），而一项新发现既推翻了原有的假说又能找到新的方法替代，这一切看起来都太完美了。因此，很多人都误以为是卢瑟福藉助放射性产热推翻了开尔文的论证。达尔文的第三子，植物学家Francis Darwin说过，科学中的荣耀归于说服了世界的那个人，而非首先想到的那个人。大概就可以描述这件事。不管怎么说，最后计算出新的年龄这一功劳还是要归给核物理学的。 氦气是不靠谱的，要找一种不会逃跑的元素才行。这时我们终于见到美国人出场了：耶鲁毕业的Bertram B. Boltwood。他自己先前已经做过一些放射性研究，在1904年听了卢瑟福的一场讲座之后更是激动万分。他发现镭衰变到铅就稳定下来不动了，进而注意到不同地层的岩石中镭/铅比例不同。越古老的岩石，铅越多，镭越少；而且衰变速率是可以测定的。这样一来根据两种元素的比例就可以计算出岩石年龄。他手头很多岩石测出上亿年的数据，远远超过开尔文勋爵的估计。只可惜他的论文发表在地质学刊物上，而当时的地质学家对于放射性这种新鲜玩意不太感冒（50年后历史重演洛伦兹关于混沌的论文发表在大气物理的刊物上，同样无人问津）。后来Boltwood专心研究放射元素衰变序列，把测年法抛诸脑后；直到1927年因抑郁症发作而自杀。要我说他也是有点活该，这家伙居然对我们敬爱的居里夫人口出狂言，认为她不过是个女人而已，她的工作只是苦力活，没有创造性；可要是没有居里夫人的工作，他自己的整个领域是否存在都是问题呢那个时期女科学家的境遇其实非常糟糕。啊，女科学家的事情以后再说，我们先回到正题。 最后完善测年法的人是英国人Arthur Holmes，他后来因此而获得了渥拉斯顿奖章记得吗？就是史密斯得过的那个地质学最高奖。还在读本科时，他正确地选择了铀铅测年的路线并给出了首个严格的测年（Boltwood的测定方法很不精确）；不过同位素测年方法相当繁琐，刚开始很多人并不太认同，因此他1910年本科毕业之后没有专注于测年技术而是去莫桑比克探矿，结果得了疟疾差一点死掉，死亡通知书都寄到家了，他却居然又活转过来。返英拿到博士学位之后他在1920年又跑到缅甸给一家石油公司当首席地质学家，结果1924年公司破产让他身无分文地回到英国，而他的三岁儿子又在他临返程时因患痢疾而夭折真是悲剧啊。 Arthur Holmes(1890-1965)。不，你猜错了，他不是Arthur Conan Doyle 和Sherlock Holmes的合体 但是我们老师总是说，搞地质和当侦探差不多，都是从现有的蛛丝马迹推断过去的真相。上面的这本讲显生宙尺子的书就是题献给他的。 不过，所谓大难不死必有后福，他回英之后很快就获得了一个教职，因为三年前放射性元素测年法在国际会议上已经得到了承认，顺带让开尔文勋爵的估算彻底破产还好，开尔文1907年逝世了。物理学家普朗克说过一句很辛酸的话：一种新学说战胜其反对者，不是靠说服他们，而是等他们全死光。虽然大概不是指的这件事，但是单个人的保守思想可见一斑由此更让我们意识到科学家只有作为一个不断更新的群体才能前进。 到现在，常用的测年放射性原子已经达到十几种，各自有其适用场合，过去的全部地质资料都得到了放射性测年的重新标定。我们熟悉的碳十四测年也是其中一种，只不过由于碳十四半衰期比较短，只能测定几百年到五万年的范围，超出去就不准确了，因此更多地用于考古领域。总之地质学家终于可以放心地说，这块岩石的绝对年龄是多少多少。 于是地球的年龄问题转了一圈又回到地质学家手里，只不过这一回，他们的任务变成了找到最古老的岩石。 几多时光，雕刻地球（1） 几多时光，雕刻地球（2） 几多时光，雕刻地球（3） 几多时光，雕刻地球（4）

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《脚下有路，行者无疆》之33：中国地质博物馆物华天宝

pony1984621 2010-5-23 00:00

摄影时间：2010年05月22日 摄影地点：中国地质博物馆 摄影：马志飞 参观博物馆时看到国家领导人写给地质行业的很多幅题字，他们对地质和矿产资源行业的大力支持给予了我们很好的发展机遇，是我们工作的精神动力和奋斗前进的指南针 更令人惊讶的是，这次参观居然还见到了我们温家宝总理当年从事地质工作时所用的地质包、野外记录薄、罗盘、放大镜等工具。总理作为地质前辈，当年严谨的工作态度和艰苦奋斗的优良作风都值得我们年轻人努力学习，是我们工作和学习的榜样，鼓舞着我们一步步前进

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[转载]唐春安：另辟蹊径“破”岩石

wangdeyong 2010-5-20 00:28

唐春安：另辟蹊径“破”岩石 唐春安， 1958 年３月生于 湖南 省 黔阳县 。 1982 年毕业于 中南工业大学 ， 1984 年和 1988 年分别获得 东北大学 硕士和博士学位。现任东北大学长江学者特聘教授、博士生导师。 中国科学院 力学所非线性力学国家重点实验室特邀研究员。 大连理工大学土木水利学院教授，大连大学材料破坏力学数值试验研究中心主任，博士生导师。国务院第五届学科评议组成员；中国岩石力学与工程学会副理事长；国际岩石力学学会中国国家小组主席；《 International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 》、《 GeoMechanics and GeoEngineering 》、《岩石力学与工程学报》等杂志编委。国家教育部长江学者特聘教授。 　　 1995 年创建东北大学岩石破裂与失稳研究中心，主要从事岩石破裂过程失稳的基础和应用基础性理论研究，研究领域涉及地下工程和边坡稳定性、岩层移动、岩爆、地震机制等。研究开发了 “ 极具前景的数值模拟新方法 ” 。出版《岩石破裂过程中的灾变》等学术专著 2 部。 　　 1988 年以来，先后主持国家自然科学基金和部委级基础性研究课题 10 余项，参与国家重点基础研究 973 项目，获辽宁省自然科学和科技进步二等奖 5 次。分别于 1994 年和 1995 年获得国家教委 “ 跨世纪优秀人才培养计划 ” 和 “ 国家杰出青年科学基金 ” 的资助，并首批入选 “ 国家百千万人才工程计划 ” 。 　　主要学术论著 　　孔隙水压力对岩石裂纹扩展影响的数值模拟 　　脆性材料破坏过程分析的数值试验方法 　　矿柱破坏过程及其声发射规律的数值模拟 　　石门揭煤突出过程的数值模拟研究 　　 Numerical investigation of particle breakage as applied to mechanical crushing-Part II Interparticle breakage 　　含瓦斯 “ 试样 ” 突出现象的 RFPA ～ 2D 数值模拟 　　东北矿区资源开采诱发的工程地质灾害与环境损伤特征 　　材料破坏过程中应力分布的数值光弹图 　　非均匀性对岩石介质中裂纹扩展模式的影响 　　新型全长多点楔胀式管缝锚杆竹节式锚杆的试验研究 　　岩石介质中多裂纹扩展相互作用及其贯通机制的数值模拟 　　短纤维增强复合材料破坏过程的数值模拟 采访唐春安的前一天，我收到一封他发来的电子邮件。标题是 “ 春节祝福 ” ，一边诧异一边打开，顿觉新奇 —— 附件内容是 “ 唐家的 2007 年度回顾 ” 。 “2007 年对于唐家来说，是一个多事之年，有许多高兴事，也有不如人意之事。 ” 简短的开场白，在不无骄傲地介绍了 7 月份两个儿子顺利毕业和工作的情况后，他历数了 2007 年去香港、瑞士的学术访问、学生的博士论文被国际岩石力学学会授予 “ 罗哈奖 ” 、他对龟裂及其玄武岩柱形成机理的业余自由研究、到各大高校作学术报告、成功参与申报 973 项目等等，还有他的学生、他的力软公司、他的学术朋友 …… 　　这份 2000 多字的 “ 回顾 ” 胜过了我能找到的任何一篇关于他的资料。 搞研究，目标锁定数值试验 唐春安是湖南人。文革后恢复高考那一年，他考入了中南矿冶学院（现中南大学）矿山系采矿工程专业， 1982 年之后的 6 年时间里，他在东北大学攻读采矿工程专业硕士和博士学位， 1988 年毕业后，便留在东北大学任教，一干就是 20 多年。其间，他在英国帝国理工学院岩石工程研究室完成了博士后研究。离家求学和北上工作的 30 多年，已经磨灭了他的乡音。 　　在岩石力学领域，防止破坏是一个意义重大的研究方向。然而，岩石、建筑、山体等的破坏却是一个十分复杂的过程。在过去的实验教学中，学生在实验室观察受压的岩石如何变形和破裂，只能看到表面那些裂缝的形成过程，对于岩石内部的破裂变化却无从知晓。这个难题如何解决？ “ 建立材料破坏力学数值试验室是一个重要的方法。 ” 唐春安是这样说的，也是这样做的。目前国内两个基于高性能计算机的 “ 材料破坏力学数值试验研究中心 ” 就是唐春安一手在东北大学和大连大学建立的。 此后，唐春安多次在国内高校讲学，倡导数值试验概念，推广数值试验室建设。经过努力，目前国内已有近 20 所高校建立了基于 PC 机的岩石或材料破坏力学数值试验室，大大加快了数值试验技术在教学、科研和实际工程中的应用。 办公司，自主品牌“力”不“软” 岩石力学领域的数值试验，需要专门的软件分析工具。然而，在 2005 年底唐春安决定开自己的力学软件公司时，国内还没有一款有品牌效应的岩石破坏力学分析商品化软件，各大高校用来进行分析的软件主要来自国外。 业内人士都知道，岩石力学界国际著名技术机构 Itasca 的数值计算软件一直以来被誉为国际岩土工程界覆盖范围最广、应用最普遍的岩土工程专业软件。 2005 年 10 月， I 鄄 tasca 派高级代表团到中国访问，在与唐春安交流时，他们提出要使公司的力学软件全面进入中国的设想。这让唐春安想到了几年前一位澳大利亚教授对他说的话： “ 你可以向国外专家那样将学术研究成果软件商品化， I 鄄 tasca 刚起步的时候，他们的软件水平还不如你们的软件成熟呢 ” 。他决定不再犹豫。 经过筹备， 2005 年 11 月，一家名为 “ 力软 ” 的计算力学软件公司落户大连开发区。公司的英文名是 Mechsoft ，即 “ 力 ” 与 “ 软件 ” 英文单词的结合，读音与微软公司的 Microsoft 接近，也显示了他们研究开发具有自主知识产权的专业力学分析软件的决心。 2006 年，瑞士的一所大学提出要购买力软的软件产品。于是便有了 “ 力软 ” 的第一笔出口订单。公司第一年就实现利税 10 万元，第二年达到 50 多万元，在业内的影响不断扩大。 在国际上，数值试验概念并没有完全成熟的定义。但唐春安带领自己的团队，给自己指定了 “ 数值试验软件 ” 的基本标准：易学易用、全过程分析及可视化。 软件发展要有核心竞争力。 “ 软件并不是编程，大型专业软件的背后都有强大的理论支持 ” 。唐春安凭借自己从博士至今 20 多年的理论研究积累，带领团队，根据他们制定的数值试验软件标准，编制出能够分析岩石破坏过程的力学计算软件，并且实现了破坏过程分析的可视化，被学界誉为 “ 极具前景的数值模拟方法 ” 。 “ 现在是第一步。 ” 唐春安的力学计算软件在高校推广，不仅有助于教学试验质量的提高，更是科学研究的一种新的手段。 “ 将数值计算方法作为继解析理论和实验方法之后的第三种研究手段，已越来越得到国际同行的共识。 ” 唐春安如是说。截至 2007 年 2 月，有关岩石破裂过程数值试验相关论文的引用率达到 1700 多次。他相信，随着计算机技术的不断提高，在岩土、边坡隧道、采矿和地铁建设等多种领域，材料破坏分析软件及其数值试验方法更可以大展鸿图。 重交流，出国就要“扛资料” 在 “ 唐家的 2007 年度回顾 ” 里，唐春安多次提到他的国际学术交流活动。自从 1992 年从英国完成博士后研究回国后，立足国内、注重国际交流与国际间对等合作，一直是唐春安所坚持的科研之路。这不，直到采访唐春安的腊月二十八那天，他们夫妇才刚刚从香港访问回来，又在忙着安排下个学期与韩国、印度等亚洲国家相关研究机构的学术互访。 说起国际合作的优势， “ 获得更大的学术自由度 ” 是他感受最深的一点。 “ 在国际合作中，由于有多个合作方，经费相对容易获得。只要合作方对我们提出的研究课题感兴趣，一般总能从各种渠道获得经费支持。这样，我们以国家自然科学基金为主，配合广泛的国际合作研究，两者相辅相成，使我们多年来得以始终保持了主题方向的研究。 ” 而在唐春安夫人杨欣的记忆里，与丈夫共同出国学术交流的印象总是与一箱箱往回扛的资料分不开，特别是在前些年国内互联网尚不普及的时候，唐春安每次出国都不忘成箱成箱地往回带资料。 “ 科学研究要想与国际接轨，必须掌握国际上最新的研究动态。发达国家或地区的研究机构在图书馆资料的投资方面力度比较大，研究人员从图书馆和网上能够迅速获得当今世界研究的最新信息。所以，很久以来，我的研究小组就立下一个规定，派出国的研究人员必须帮助同事们广泛收集资料，及时提供给国内的研究组。 ” 唐春安说。 “ 我也给合作方提出了一个特殊要求。一旦需要查询国内得不到的资料，只要通过 E-mail 将要求提给合作方，他们就有义务尽快把相应的资料寄过来。 ” 就这样，唐春安和他的研究小组不出国门就可以获得最新的科技资料，及时掌握国际同行的研究动态。 　　 当导师， QQ指导改论文 　　 繁忙的出国访问、国内四处讲学，但唐春安的学生们从没有因此找不到导师。每到一个地方，唐春安必然第一时间连上互联网，用聊天软件与网上的学生交流。他的学生常说，只要做到计算机旁，就能看到唐老师的头像。 　　 2007 年 7 月，他的学生梁正召的博士论文《三维条件下的岩石破裂过程分析及其数值试验研究》获得了 2007 年度国际岩石力学学会罗哈奖（ RochaMedal ），这是自国际岩石力学学会设立罗哈奖 17 年以来，中国青年岩石力学工作者第一次获得该项奖励。可有谁能够想到，唐春安是用 QQ 对学生进行的指导呢！ 　　 “ 十几年来，我指导学生的聊天记录，至少能打印出上千张 A4 纸了。 ” 我和唐春安的第一次交谈也是在聊天软件上，那时他在香港，我诧异他用这种方式与人交流，而这句话让我明白了这就是他习以为常的工作方式之一。 　　唐春安不忘给学生提供出国学术交流的机会。 1998 年以来，他先后派出硕士生、博士生 17 人次访问瑞典、香港，每次时间不少于 3 个月。 “ 送学生出去是为了让他们经过锻炼、开阔眼界以后，再返回国内更好地开展研究。 ” 这样做，不仅使他的学生获得了在国际环境下成长的机会，提高了研究水平，还吸引了更多的优秀学生加盟他的研究组。 唐春安和他的科研小组在岩石破裂失稳及其数值试验方法研究方面，取得了令国内外同行关注的成果。国际知名的岩石力学专家，如国际岩石力学学会主席 C.Fairhurst 教授，国际岩石力学学会副主席 P.K.Kaiser 教授，以及《国际岩石力学与采矿科学杂志》主编 J.A.Hudson 教授等，都在出版物上对这些研究成果有过公开的赞扬性评价。 在唐春安一份课堂演示报告的最后一页上，他放了一张自己的旅行照片。他站在一个大裂缝前，旁边是一个英文的警示牌，上面写着 “ 禁止跨越 ” ，而在裂缝的另一侧，却有着如织的人群。 “ 我只是想告诉学生，当一条路走不通的时候，就要想办法绕道走，开辟新路，这就是创新。 ” 岩石力学 研究岩石在外界因素 ( 如荷载、水流、温度变化等 ) 作用下的应力、应变、破坏、稳定性及加固的学科。又称岩体力学，是力学的一个分支。研究目的在于解决水利、土木工程等建设中的岩石工程问题。它是一门新兴的 , 与有关学科相互交叉的工程学科，需要应用数学、固体力学、流体力学、地质学、土力学、土木工程学等知识，并与这些学科相互渗透。在岩石力学领域，防止破坏是一个意义重大的研究方向。 人物档案 唐春安，大连理工大学土木水利学院教授，博士生导师。国务院第五届学科评议组成员；中国岩石力学与工程学会副理事长；国际岩石力学学会中国国家小组主席；国家教育部长江学者特聘教授。主要从事岩石破坏机理及其矿山动力灾害的应用基础性研究工作，研究领域涉及矿山岩爆、突水、瓦斯突出、矿震、岩层移动以及岩土工程结构或边坡稳定性分析等。近年来，与合作者在国内外多种学术刊物和会议上发表各类学术论文 400 余篇（其中 SCI 收录 88 篇， EI 收录 190 多篇。国内外 “ 他人引用 ” 达 1700 余次）。第一作者出版《岩石破裂过程中的灾变》、《岩石破裂过程数值试验》等学术专著 5 部。 1988 年以来，先后主持国家自然科学基金和部委级基础性研究课题 10 余项。分别于 1994 年和 1995 年获得国家教委 “ 跨世纪优秀人才培养计划 ” 和 “ 国家杰出青年科学基金 ” 的资助。第一排名获得国家科技进步二等奖一次，其他省部级二等以上科技成果奖励 5 次。曾荣获第四届中国青年科技奖、辽宁省青年五四奖章、宝钢教育基金优秀教师奖，并首批入选 “ 国家百千万人才工程计划 ” 。 代表性著作、论文 1. 唐春安 ，岩石破裂过程声发射的数值模拟研究， 岩石力学与工程学报 ， 16 （ 4 ） , 1997 2. 唐春安 、傅宇方，赵文，震源孕育模式的数值模拟研究， 地震学报 , 19 （ 4 ） , 1997 3. Tang C.A . , Numerical Simulation on Progressive Failure Leading to Collapse and Associated Seismicity, Int. J. Rock Mech. Min. Sci . , 34 （ 2 ）， 1997 4. Tang C.A . , Chen Z.H. Li C., A theoritcal model for Kaiser Effect in rock, Pure and Applied Geophysics . 150 （ 4 ） , 1997 5. Sun J.Z. Tang C.A., Ellipse area and precursor law of fault earthquake, Int. J. Earthquake Predication Research , 6 （ 2 ）， 1997 6. Chen Z.H., Tang C.A. Huang R.Q., A Double Rock Sample Model for Rock Bursts ， Int. J. Rock Mech. Min. Sci. . 34 （ 6 ） , 1997. 7. Tang C.A . , Kou S. Lindqvist P.A., Numerical simulation of loading inhomogeneous rocks, Int. J. Rock Mech. Min. Sci . , 35 （ 7 ）， 1998 8. Tang C.A . Kou S.Q., Crack propagation and coalescence in brittle materials, Engineering Fracture Mechanics , 61 （ 3/4 ） , 1998 9. Tang C.A ., A New Approach to Numerical Method of Modeling Geological Processes and Rock Engineering Problems, Engineering Geology , 49 （ 3/4 ） , 1998 10.Tang C.A . Kaiser P.K., Numerical Simulation of Cumulative Damage and Seismic Energy Release in Unstable Failure of Brittle Rock--PartI. Fundamentals. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 35 （ 2 ） , 1998 11.Kaiser P.K. Tang C.A . , Numerical Simulation of Cumulative Damage and Seismic Energy Release in Unstable Failure of Brittle Rock--Part II. Rib Pillar Collapse, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 35 （ 2 ） , 1998 12.唐春安 ，脆性材料破坏过程分析的数值试验方法， 力学与实践 ， 21 （ 2 ）， 1999 13.唐春安 ，矿柱破坏过程的数值模拟研究， 煤炭学报 ， 23 （ 3 ）， 1999 14.唐春安 、傅宇方、徐小荷，界面性质对颗粒增强复合材料破坏模式影响的数值模拟分析， 复合材料学报 ， 16 （ 3 ）， 1999 15. 唐春安 、傅宇方、林鹏，高强度颗粒增强复合材料基体破坏过程的数值模拟分析， 复合材料学报 ， 16 （ 4 ）， 1999 工作思路： 1. 作为国家重点基础研究 973 项目《大陆强震机理与预测》子课题“大陆强震机理与预测的综合研究”的主要承担单位，将负责完成其中有关地震机制数值模拟软件 Earthquake 2D 的研究与开发；在参与完成国家九五攻关项目子课题“矿岩高压辊磨技术设备研制”的基础上，将积极争取参与国家十五攻关等高水平科研项目的研究。积极争取在国家自然科学基金会立项，开展“采矿诱发岩爆”重点项目的研究。 2. 在本学科学术梯队的建设中发挥积极作用。目前本学科有 45 岁以下的教授 4 人，全部具有博士学位。其中三人均有两年以上国外工作经验，对于本学科的梯队建设十分有利； 3. 带领本学科在前沿领域赶超或保持国际先进水平。 东北大学采矿工程学科是国家重点学科，是东北大学 211 工程重点建设的四个学科之一，其中将投资 500 万元建设的“岩石失稳与控制实验室”，主要将用于深部开采诱发岩爆等岩石破裂过程失稳的研究。本人进入特聘教授岗位以后，作为“东北大学岩石破裂与失稳研究中心”的创建人（ 95 年创建），将继续加强该中心学术队伍的建设；继续发挥该中心在采矿诱发岩爆等岩石失稳破坏研究方面的特色，充分利用由 211 工程投资建设的“岩石失稳与控制实验室”，开展具有高起点的地下工程稳定性及开采诱发岩石破裂过程失稳机制的研究工作，努力使东北大学采矿重点学科继续保持国内领先地位，并在岩石破裂过程失稳研究领域保持国际先进水平； 4. 积极开展国际学术交流与合作。在原有与加拿大 Laurentian 大学地质力学研究中心（已签署四年合作协议）、瑞典 Lulea 大学岩石工程研究室（已签署四年合作协议）和香港理工大学土木工程系（已派出两名学生进行合作研究）进行合作的基础上，继续开展更加广泛的国际学术交流与合作，为使本学科的研究保持国际先进水平提供重要的保证。 主要研究内容 以深部开采中的岩石地下工程为依托，对高地应力和坚硬岩石条件下，因开采作业等因素诱发的岩爆（矿震）灾害机制进行创新性研究。包括 ：深部岩石介质的力学性质、深部地下工程结构性质以及深部地应力性质等对岩体变形破坏过程中变形场、应力场以及微破裂活动时空规律的影响；岩爆的监测与防治理论，以及研究开发具有中国自主版权的岩爆分析软件系统。 随着我国对自然资源需求的日益增加，地表资源已日趋短缺，造成露天开采陆续转为地下开采，地下矿山也向深部矿床伸展，深部开采必将是我国未来采矿发展的趋势。目前，国际上开采深度超过 1000 米 的矿山已达到 80 多座，许多深部开采矿井已进入 3000 米 以下。南非的金矿开采则计划在 21 世纪进入 4500-5000 米 的深度。国内矿山开采深度亦在不断增加，许多矿山开采深度已接近 1000 米 。而辽宁省红透山铜矿和安徽省冬瓜山铜矿的开采或开拓深度已超过 1000 米 ，其中红透山铜矿第六系统投产后的开采深度将达到 1337 米 ，是全国金属矿山中开采最深的矿山。又如辽宁省的抚顺矿务局龙凤矿、老虎台矿，开采深度也达到 800 米 左右，北票矿务局台吉矿，开采深度已超过 1000 米 ，是我国煤矿开采最深的矿山之一。 在深部开采条件下，即使极其稳固的岩石，也极易诱发巷道、采空区或矿柱周边岩石的失稳破坏，即岩爆。随着地下矿山开采深度的不断加大，各类地下工程建设的不断发展，地下洞室“长、大、深、群”的特点将愈加明显，因而岩爆问题将日益突出。岩爆不仅破坏地下工程结构，损坏生产设备，而且严重威胁人身安全，是地下工程特别是深部开采中的一大地质灾害。因此，它是我国未来深部开采技术中的一大瓶颈问题之一，并作为“工程减灾研究”内容，被列入国家自然科学基金材料与工程科学“九五”优先资助领域（见《国家自然科学基金“九五”优先资助领域》第 58 页）。此外，由于岩爆问题实际上是非稳定条件下的岩石破裂过程问题，涉及岩石介质（材料中的脆性介质类）在宏、细观层次上的变形、损伤、破坏的全过程，它也是被列入国家自然科学基金数理科学“九五”优先资助领域的重要研究内容之一（见《国家自然科学基金“九五”优先资助领域》第 36 页）。因此，开展深部开采中岩爆机制及其预测预报理论的研究，对于推动我国 21 世纪的深部开采技术发展，防治深部开采诱发的地质灾害，保证深部开采中的安全生产，具有重要的理论与实际意义。 在未来三至五年内，将围绕采矿工程学科中的岩爆等岩石破裂失稳问题，进行如下内容的系统性研究： (1 ） 岩石的非均匀性和非连续性问题。 岩石是一种本质上非均匀的材料。在较小的尺度上，岩石常含有各种不同的矿物颗粒、胶结物、孔隙等缺陷等；在较大的尺度上，则含有层理、裂隙等缺陷；在更大的尺度上，则有断层等结构面。当对工程结构进行应力分析时，有时将岩石简化成均匀材料是可接受的。但当考察岩体的破坏过程时（如研究岩爆问题），忽略岩石介质的非均匀性影响，可能会掩盖岩石变形与破裂过程中的许多与非均匀性有关的特殊现象，包括声发射或微震模式、岩桥或雁行断裂现象等等。 (2 ） 多裂纹扩展的相互作用问题 。岩爆实际就是受变形局部化影响，大量裂纹在短时间内受强相互作用而贯通引起的岩体突然破坏过程。 因此，岩爆的研究不仅仅要研究单个或有限个裂纹的扩展，而且是要研究大量裂纹群的扩展、相互作用和贯通形式，包括这些裂纹群的最初萌生机制； (3) 岩石与其周围环境的相互作用问题 。相互作用是失稳现象的灵魂。岩石与其周围环境的相互作用，带来失稳现象的高度复杂性。相同的岩石，当其周围环境介质的性质有差异时，很可能表现出极其不同的破坏序列特征，从而得到不同的破坏模式。研究发现，对于岩爆这种灾难性的破坏而言，促使岩体破坏的真正能源主要来自破坏体周围介质的弹性能释放。因此，深入进行岩石与其周围环境的相互作用问题研究，可能会给岩爆的预测预报理论研究带来新的增长点； (4 ） 岩石的声发射与失稳前兆信息问题 。地下工程如巷道的变形与破坏过程主要是通过岩石的声发射技术来监测。因为岩石的声发射，是岩石微破裂产生时所释放的一种弹性能，它反映的是具有脆性特征的岩石微破裂信息。但迄今为止，由于岩石材料的非均匀性，还没有一种解析方法和数值计算方法能对地下工程变形与破坏过程的声发射现象进行模拟。只有一种能够充分反映岩石介质非均匀性、非连续性的数值模拟方法，才有可能对岩爆的研究给出与实际比较吻合的结果； (5 ） 制订规范工程设计的《中国岩爆支护手册》 。由于岩爆现象的复杂性，目前的研究还不可能提供一个可靠的预测预报方法，防与治仍然是减轻岩爆灾害影响的主要手段。例如，我们的合作伙伴，加拿大 Laurentian 大学地质力学研究中心，在加拿大政府有关机构的一个五年计划支持下，通过五年的研究，完成了《加拿大岩爆支护手册》，对矿山岩爆的防治起到了积极的作用。因此，在充分分析国内外已有成果的基础上，考虑我国的具体国情，在三至五年时间内，在充分调研、研究和征求意见的基础上，初步制订规范工程设计的《中国岩爆支护手册》，对于规范和指导矿山岩爆防治工作，具有重要实际意义，而作为我国采矿工程领域的国家重点学科，完成这一工作是义不容辞的责任和义务。 (6 ） 继续加强岩石破裂过程分析系统软件的开发 。 目前候选人已领导课题组初步研究开发出一个具有中国自主版权的“岩石破裂过程分析 RFPA 系统（国家版权局计算机软件著作权登记号： 990111 ”。并在国内外十余所高校或研究机构的相关领域中得到应用。下一步的工作是全面发展 RFPA 2D 的各种版本，其中主要包括“岩爆分析版 Rockburst 2D ”、“岩层移动分析版 Strata 2D ”、“地震机理分析版 Earthquake 2D （已得到国家重点基础研究 973 项目的支持（获第一期拨款 20 万元）”、“边破分析版 Slope 2D ”和“混凝土破裂过程分析版 Concrete 2D ”。并在此基础上，发展 RFPA 3D ，使其在国际同类软件中具有越来越重要的影响。 项目： 1. 岩爆及采矿诱发岩体失稳过程的研究 国家杰出青年科学基金 60 万 1996–1998 2. 岩石失稳破裂与地震机制 国家教委跨世纪人才基金 30 万 1995–1997 3. 用灾变理论研究岩石破裂的失稳过程 国家自然科学基金 2.5 万 1992–1994 4. 非平衡条件下岩石变 形系统失稳特性研究 国家自然科学基金 7 万 1995–1997 5. 岩石破裂失稳过程中的几个问题的研究 国家教委留学回国人员启动基金 4 万 1993 –1995 6. 硬岩巷道表面岩爆机制的研究 辽宁省自然科学基金基金 4 万 1993 –1995 7. 岩石非线性变形与声发射规律的数值模拟 中科院力学所非线性力学实验室开放基金 2 万 1997–1999 8. 两岩体相互作用失稳破裂声发射规律研究 地质灾害防治国家专业实验室开放基金 1 万 1996–1997 9. 国家九五攻关项目子课题 矿岩高压辊磨技术与设备研制 75 万 1995-1999 10. 大陆强震机理及其预测的综合研究子课题 国家重点基础研究 973 项目 80 万 1999–2000 （获经费 20 万）

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[转载]不同地质年代岩石“大团圆”

pony1984621 2010-5-15 21:33

不同地质年代岩石大团圆 时间： 2010-05-15 00:16:03　来源： 京华时报 易靖 　　 发表评论 关键词： 岩石 地质年代 博物馆 大团圆 地壳运动 内容摘要: 博物馆第一展厅内，５个由多层岩石排列堆积而成的大石柱矗立其间，分别是太古柱、元古柱、古生柱、中生柱和新生柱，代表地质历史中太古代、元古代、古生代、中生代、新生代５个时代。博物馆的第二大厅通过岩石演化、构造演化、生物演化三条主线，展现我们所居住的星球曾经历的数次沧桑变迁和惊心动魄的地壳运动。 展览中的地史演化和星球变迁。本报记者周民摄 　　本报讯（记者易靖）昨天，房山世界地质公园博物馆首次对媒体开放。5个不同地质年代的岩石首次齐聚，展示40亿年以来华北地区的地质沉积历史。本周六，博物馆将正式对外开放。 　　博物馆第一展厅内，５个由多层岩石排列堆积而成的大石柱矗立其间，分别是太古柱、元古柱、古生柱、中生柱和新生柱，代表地质历史中太古代、元古代、古生代、中生代、新生代５个时代。 　　北京市地质研究所有关专家介绍，这些不同地质年代的岩石经过地壳运动后，在不同的地区呈现在地面，能反映北京乃至华北地区的地质沉积历史。将它们集中到一起展示，在北京尚属首次。 　　置身博物馆，还能感受地史演化历程。博物馆的第二大厅通过岩石演化、构造演化、生物演化三条主线，展现我们所居住的星球曾经历的数次沧桑变迁和惊心动魄的地壳运动。 房山世界地质公园5月15日正式开园(组图) http://www.sina.com.cn 2010年05月14日02:34 新京报 展览中的地史演化和星球变迁。记者周民摄 5月13日，房山世界地质公园，石花洞溶洞群观光区。 　　昨日，房山世界地质公园，石花洞溶洞群观光区。周六，房山世界地质公园将正式开园。本报记者 浦峰 摄 　　本报讯 (记者林文龙)房山世界地质公园将于5月15日开园，这是全球第一个首都城市世界地质公园。作为世界地质公园的重要组成部分房山世界地质公园博物馆也将于5月15日开馆。 　　房山世界地质公园2006年正式被联合国教科文组织批准并授牌。共分为周口店北京人遗址科普区、石花洞溶洞群观光区、十渡岩溶峡谷综合旅游区等八大园区。 　　将在15日开门迎客的公园博物馆有开篇厅、地史演化厅、八大园区厅等六大展厅。这里将展出40亿年前至今，北京地区形成的所有岩石，据悉，这是北京岩石首次集体亮相。 　　■ 探访 　　5根岩石柱展北京地质史 　　走入房山世界地质公园博物馆第一展厅，5根耸立的岩石柱扑面而来，它们分别代表北京地质历史中太古代、元古代、古生代、中生代、新生代五个时代，时间从距今40亿年前至现在。 　　从这5根柱子上，大家能看到北京地区形成的所有岩石。负责这个项目的是北京市地质研究所，一位专家介绍，一年多来在北京山区搜寻到了120种岩石。这些岩石采集到后，还要进行加工，打磨成条块状，然后砌起来，形成岩石柱。这位专家说，陈展的岩石柱上，不同的岩石按形成时代的先后顺序从下往上排列。 　　50人17天微缩十渡景观 　　十渡的蝙蝠山、石花洞的月奶石在房山世界地质公园博物馆的第三展厅，游客可以看到浓缩的八大园区景观。实际上，它们都是雕塑家们造出来的仿真山水。 　　走入第三展厅的十渡园区，迎面而来的是壮观的冲蚀峰丛，可以清晰地看到山体中的岩石都是呈接近水平的层状岩石。 　　所有的外观都100%仿真。房山世界地质公园管理处规划建设科科长李连柱介绍，他们先到实地拍照，再按照照片刻画。为了达到逼真的效果，专门搞雕塑的艺术家，一刀一刀地刻画，十渡园区，大约50人同时雕刻，也花了17天。

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岩石声发射

wangdeyong 2010-5-9 19:47

岩石声发射 岩石声发射活动主要是由岩石内部裂纹的产生、扩展及断裂产生的。 岩石破裂失稳问题一直是国内外岩石力学工作者研究的热点和难点。由于诸多岩体工程灾害的发生 ( 如岩爆、岩质边坡失稳等 ) 均和岩石破裂失稳过程有关，因而如何采取有效的研究手段和研究方法，系统地研究岩石破裂失稳过程中其内部裂纹的演化过程，这对进一步理解岩石破裂失稳机制无疑是十分有意义的工作。随着科技的进步，目前对岩石失稳机制的研究手段也在逐步地得到改善，如利用电镜扫描技术、红外遥感技术、 CT(computerizedtomography) 方法及数值模拟等手段，研究岩石破裂失稳全过程并分析各个加载阶段的力学特征，这方面已取得了许多进展。 L.X.Wu 等对岩石破裂过程进行了大量的红外热像研究，但其试验的岩样尺寸相对较小，试验条件相对较苛刻；赵永红等将 SEM 和 CT 等运用到岩石力学试验上，对岩石破裂过程进行了细观试验研究，着重阐明微缺陷对岩石破坏失稳的控制作用；刘冬梅等应用激光全息干涉法对岩石裂纹扩展变形过程进行动态计量，但其不适用于岩石大变形测量，并且岩石局部变形超出全息干涉范围时，只能采用分段记录；唐春安等应用数值模拟研究了各种条件下岩石裂纹演化过程及裂纹相互作用机制，但未能从试验角度出发加以验证。 岩石材料受外力或内力作用时，由于其本身的弹性形变、裂纹扩展，造成脆性材料内局部因能量的快速释放而发出的瞬态弹性波现象，称为声发射 (acoustic emission ， AE) ，亦被称为弹性波发射。声发射是研究脆性材料失稳破裂演化过程的一个良好工具，能连续、实时地监测载荷作用下脆性材料内部微裂纹的产生和扩展，并实现对其破坏位置的定位，这是其他任何试验方法都不具有的特点，已被广泛应用于研究岩石、混凝土等材料的破裂失稳机制研究。目前，国内外许多岩石力学工作者，利用声发射系统研究岩石的失稳破坏，并获得了大量的研究成果。 K.Mogi 通过研究地震现象讨论了岩石破裂过程中弹性振动的声发射活动；刘新平探讨了岩石破裂过程的声发射谱；李庶林等研究了单轴加载条件下岩石声发射的活动特征。这些研究成果促进了声发射技术在岩石力学中的应用，同时也探讨了不同加载阶段其声发射的活动特性，但这些研究成果未能反映整个加载过程中岩石内部微裂纹孕育、萌生、扩展、成核和贯通的三维空间演化过程。 声发射技术 材料或构件在受力过程中产生变形或裂纹时，以弹性波形式释放出应变能的现象，称为声发射。利用接收声发射信号 , 对材料或构件进行动态无损检测的技术 , 称为声发射技术。 最简单的声发射仪器是单通道声发射仪。其工作原理和主要组成部分如图所示。由压电晶体制成的传感器耦合在待检测试件上，它接收声发射信号后，将微弱的机械振动转变为电信号，经前置放大器放大，再用滤波器除去机械噪声，然后由主放大器将信号进一步放大，以便进行信号处理。处理声发射信号时，常用脉冲计数法。单位时间的脉冲数，称为声发射计数率；脉冲的总数，称为声发射总数。门槛和整形器对声发射信号设置门槛电压，输出越过门槛的振铃脉冲，并整形为方波脉冲，供计数率计和计数计测量，再将声发射计数率和声发射总数转换为直流电压的信号，由 X-Y 记录仪记录下来。对大型构件进行强度考核试验时，常采用多通道声发射源定位系统，配合电子计算机进行数据处理，可实时确定裂纹等缺陷的位置。 　　声发射技术已成为实验应力分析的一种有力工具，例如在断裂试验中，可用来检测裂纹和研究腐蚀断裂过程，以及监视构件的疲劳断裂扩展等。声发射技术还可以用于评价构件的完整性，判断结构的危险程度。 什么是声发射？ 声发射就是材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象，有时也称为应力波发射。材料在应力作用下的变形与裂纹扩展，是结构失效的重要机制。这种直接与变形和断裂机制有关的源，被称为声发射源。近年来，流体泄漏、摩擦、撞击、燃烧等与变形和断裂机制无直接关系的另一类弹性波源，被称为其它或二次声发射源。 声发射是一种常见的物理现象，各种材料声发射信号的频率范围很宽，从几 Hz 的次声频、 20 Hz ～ 20K Hz 的声频到数 MHz 的超声频；声发射信号幅度的变化范围也很大，从 10m 的微观位错运动到 1m 量级的地震波。如果声发射释放的应变能足够大，就可产生人耳听得见的声音。大多数材料变形和断裂时有声发射发生，但许多材料的声发射信号强度很弱，人耳不能直接听见，需要藉助灵敏的电子仪器才能检测出来。用仪器探测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射技术，人们将声发射仪器形象地称为材料的听诊器。 声发射的来源及发展 声发射和微震动都是自然界中随时发生的自然现象，尽管无法考证人们何时首次听到声发射，但逐如折断树技、岩石破碎和折断骨头等的断裂过程无疑是人们最早听到的声发射信号。可以十分肯定地推断锡呜是人们首次观察到的金属中的声发射现象，因为纯锡在塑性形变期间机械栾晶产生可听得到的声发射，而铜和锡的冶炼可追朔到公元前 3700 年。 现代的声发射技术的开始以 Kaiser 五十年代初在德国所作的研究 工作 为标志。他观察到铜、锌、铝、铅、锡、黄铜、铸铁和钢等金属和合金在形变过程中都有声发射现象。他最有意义的发现是材料形变声发射的不可逆效应即：材料被重新加载期间，在应力值达到上次加载最大应力之前不产生声发射信号。现在人们称材料的这种不可逆现象为 Kaiser 效应。 Kaiser 同时提出了连续型和突发型声发射信号的概念。 二十世纪五十年代末，美国人 Schofield 和 Tatro 经大量研究发现金属塑性形变的声发射主要由大量位错的运动所引起 , 而且还得到一个重要的结论 , 即声发射主要是体积效应而不是表面效应。 Tatro 进行了导致声发射现象的物理机制方面的研究 工作 , 首次提出声发射可以作为研究工程材料行为疑难问题的工具 , 并预言声发射在无损检测方面具有独特的潜在优势。 二十世纪六十年代初， Green 等人首先开始了声发射技术在无损检测领域方面的应用 , Dunegan 首次将声发射技术应用于压力容器方面的研究。在整个六十年代 , 美国和日本开始广泛地进行声发射的研究 工作 , 人们除开展声发射现象的基础研究外 , 还将这一技术应用于材料工程和无损检测领域。美国于 1967 年成立了声发射 工作 组，日本于 1969 年成立了声发射协会。 二十世纪七十年代初 , Dunegan 等人于开展了现代声发射仪器的研制，他们把实验频率提高到 100KHz-1MHz 的范围内 , 这是声发射实验技术的重大进展 , 现代声发射仪器的研制成功为声发射技术从实验室的材料研究阶段走向在生产现场用于监视大型构件的结构完整性创造了条件。 随着现代声发射仪器的出现，整个七十年代和八十年代初人们从声发射源机制、波的传播到声发射信号分析方面开展了广泛和系统的深入研究 工作 。在生产现场也得到了广泛的应用，尤其在化工容器、核容器和焊接过程的控制方面取得了成功。 Drouillard 于 1979 年统计出版了 1979 年以前世界上发表的声发射论文目录 , 据他的统计 , 到 1986 年底世界上发表有关声发射的论文总数已超过 5000 篇。 二十世纪八十年代初，美国 PAC 公司将现代微处理计算机技术引入声发射检测系统 , 设计出了体积和重量较小的第二代源定位声发射检测仪器 , 并开发了一系列多功能高级检测和数据分析软件 , 通过微处理计算机控制 , 可以对被检测构件进行实时声发射源定位监测和数据分析显示。由于第二代声发射仪器体积和重量小易携带，从而推动了八十年代声发射技术进行现场检测的广泛应用，另一方面，由于采用 286 及更高级的微处理机和多功能检测分析软件，仪器采集和处理声发射信号的速度大幅度提高，仪器的信息存储量巨大，从而提高了声发射检测技术的声发射源定位功能和缺陷检测准确率。 进入九十年代，美国 PAC 公司、美国 DW 公司、德国 Vallen Systeme 公司和中国的声华兴业公司先后分别开发生产了计算机化程度更高、体积和重量更小的第三代数字化多通道声发射检测分析系统，这些系统除能进行声发射参数实时测量和声发射源定位外，还可直接进行声发射波形的观察、显示、记录和频谱分析。 中国于二十世纪七十年代初首先开展了金属和复合材料的声发射特性研究，八十年代中期声发射技术在压力容器和金属结构的检测方面得到应用。发射检测仪已在制造、信号处理、金属材料、复合材料、磁声发射、岩石、过程监测、压力容器、飞机等领域开展了广泛的应用。 中国于 1978 年在中国无损检测学会成立了声发射专业委员会，并于 1979 年在黄山召开了第一届全国声发射学术会议，近年来已固定每两年召开一次学术会议，到目前为止已召开了十一届。 声发射的基本原理 声发射检测的原理，从声发射源发射的弹性波最终传播到达材料的表面，引起可以用声发射传感器探测的表面位移，这些探测器将材料的机械振动转换为电信号，然后再被放大、处理和记录。固体材料中内应力的变化产生声发射信号 , 在材料加工、处理和使用过程中有很多因素能引起内应力的变化，如位错运动、孪生、裂纹萌生与扩展、断裂、无扩散型相变、磁畴壁运动、热胀冷缩、外加负荷的变化等等。人们根据观察到的声发射信号进行分析与推断以了解材料产生声发射的机制。 声发射检测的主要目的是：①确定声发射源的部位；②分析声发射源的性质；③确定声发射发生的时间或载荷；④评定声发射源的严重性。一般而言，对超标声发射源，要用其它无损检测方法进行局部复检，以精确确定缺陷的性质与大小。 声发射技术的特点 声发射检测方法在许多方面不同于其它常规无损检测方法，其优点主要表现为： (1) 声发射是一种动态检验方法，声发射探测到的能量来自被测试物体本身，而不是象超声或射线探伤方法一样由无损检测仪器提供； (2) 声发射检测方法对线性缺陷较为敏感，它能探测到在外加结构应力下这些缺陷的活动情况，稳定的缺陷不产生声发射信号； (3) 在一次试验过程中，声发射检验能够整体探测和评价整个结构中缺陷的状态； (4) 可提供缺陷随载荷、时间、温度等外变量而变化的实时或连续信息，因而适用于工业过程在线监控及早期或临近破坏预报； (5) 由于对被检件的接近要求不高，而适于其它方法难于或不能接近环境下的检测，如高低温、核辐射、易燃、易爆及极毒等环境； (6) 对于在役压力容器的定期检验，声发射检验方法可以缩短检验的停产时间或者不需要停产； (7) 对于压力容器的耐压试验，声发射检验方法可以预防由未知不连续缺陷引起系统的灾难性失效和限定系统的最高 工作 压力； (8) 由于对构件的几何形状不敏感，而适于检测其它方法受到限制的形状复杂的构件。 由于声发射检测是一种动态检测方法，而且探测的是机械波，因此具有如下的特点： (1) 声发射特性对材料甚为敏感，又易受到机电噪声的干扰，因而，对数据的正确解释要有更为丰富的数据库和现场检测经验； (2) 声发射检测，一般需要适当的加载程序。多数情况下，可利用现成的加载条件，但有时，还需要特作准备； (3) 声发射检测目前只能给出声发射源的部位、活性和强度，不能给出声发射源内缺陷的性质和大小，仍需依赖于其它无损检测方法进行复验。 声发射的应用 前人们已将声发射技术广泛应用于许多领域，主要包括以下方面： 声发射检测应用在高压储氢罐检测上 (1) 石油化工工业：低温容器、球形容器、柱型容器、高温反应器、塔器、换热器和管线的检测和结构完整性评价，常压贮罐的底部泄漏检测，阀门的泄漏检测，埋地管道的泄漏检测，腐蚀状态的实事探测，海洋平台的结构完整性监测和海岸管道内部存在砂子的探测。 (2) 电力工业：变压器局部放电的检测，蒸汽管道的检测和连续监测，阀门蒸汽损失的定量测试，高压容器和汽包的检测，蒸汽管线的连续泄漏监测，锅炉泄漏的监测，汽轮机叶片的检测，汽轮机轴承运行状况的监测。 (3) 材料试验：复合材料、增强塑料、陶瓷材料和金属材料等的性能测试，材料的断裂试验，金属和合金材料的疲劳试验及腐蚀监测，高强钢的氢脆监测，材料的摩擦测试 , 铁磁性材料的磁声发射测试等。 (4) 民用工程：楼房、桥梁、起重机、隧道、大坝的检测，水泥结构裂纹开裂和扩展的连续监视等。 (5) 航天和航空工业：航空器的时效试验，航空器新型材料的进货检验，完整结构或航空器的疲劳试验，机翼蒙皮下的腐蚀探测，飞机起落架的原位监测，发动机叶片和直升机叶片的检测，航空器的在线连续监测，飞机壳体的断裂探测，航空器的验证性试验，直升机齿轮箱变速的过程监测，航天飞机燃料箱和爆炸螺栓的检测，航天火箭发射架结构的验证性试验。 (6) 金属加工：工具磨损和断裂的探测，打磨轮或整形装置与工件接触的探测，修理整形的验证，金属加工过程的质量控制，焊接过程监测，振动探测，锻压测试，加工过程的碰撞探测和预防。 (7) 交通运输业：长管拖车、公路和铁路槽车的检测和缺陷定位，铁路材料和结构的裂纹探测，桥梁和隧道的结构完整性检测，卡车和火车滚珠轴承和轴颈轴承的状态监测，火车车轮和轴承的断裂探测。 (8) 其他：硬盘的干扰探测，带压瓶的完整性检测，庄稼和树木的干旱应力监测，磨损摩擦监测，岩石探测，地质和地震上的应用，发动机的状态监测，转动机械的在线过程监测，钢轧辊的裂纹探测，汽车轴承强化过程的监测，铸造过程监测， Li/MnO2 电池的充放电监测，人骨头的摩擦、受力和破坏特性试验，骨关节状况的监测。 声发射人员和仪器 据估计，中国目前约有 60 多个科研院所、大专院校和专业检验单位在各个部门和领域从事声发射技术的研究、检测应用、仪器开发、制造和销售 工作 ，从业人员 200 多人。在人员 培训 方面，已有 5 人以上以声发射检测技术的有关研究内容为论文题目获得博士学位，有 50 多人获得硕士学位。在检测人员资格认可方面，航天工业无损检测人员资格考试委员会自九十年代末至今已 培训 II 级检验人员 30 多人，国家质量监督检验检疫总局锅炉、压力容器、压力管道和特种设备无损检测人员资格考试委员会于 2002 年已 培训 II 级检验人员 80 多人。 在仪器制造和销售方面，国内主要有北京声华兴业公司、科海恒生公司和沈阳电子所等，科海恒生公司制造和销售 2 32 通道 CFAE-2001 系列的参数式多通道声发射仪器，北京声华兴业公司制造和销售 2 100 通道 SDAES 及 SAEU2S 系列的数字化全波形多通道声发射仪，沈阳电子所主要制造和销售 2 8 通道的多通道声发射仪。另外一些单位针对具体设备的工程检测，基于声发射技术的原理研制出具有单一功能的专用检测仪器，这些仪器主要包括轴承故障检测仪、阀门泄漏检测仪（沈阳电子所）、高压变压器局部放电检测仪（沈阳变压器厂和北京电力科学研究院）、摩擦声发射检测仪（北京航空航天大学）、岩石状态监测仪（北京声华兴业公司）、声发射燃条燃速测试仪（航天总公司 44 所）、高精度声发射对刀装置（国防科技大学）以及刀具破损监测仪等。 在现有声发射仪器设备的保有量方面，截止到 2003 年年底有 32 通道及以上的仪器 20 多台， 8 到 24 通道的仪器 40 多台， 1 到 4 通道的仪器 100 多台。到 2008 年底保有量最大的主要仪器机型为北京声华兴业公司的 SDAES 及 SAEU2S 系列、美国 PAC 公司的 LOCAN 、 SPARTAN 和 MISTRAS 系列，德国 VALLEN 公司的 AMSY 系列。 声发射检测技术是一种动态的检测技术，可提供缺陷随荷载、时间、温度等外变量而变化的实时或连续信息，适合于在线 监控 及早期或临近破坏预报。可解决常规无损检测方法所不能解决的问题。通过 水利 水电工程上的应用实例证明，声发射检测技术是水利水电工程金属 结构 、机电 设备 在线监控和安全评估的有效手段。 　　材料中由于能量从局部源快速释放而产生瞬态弹性波的现象称为声发射（ acoustic emission ，简称 AE ）。声发射是一种常见的物理现象，如地震波、岩石破碎、金属开裂和折断铅芯等。各种材料声发射信号的频率范围很宽，声发射信号幅度的变化范围也很大，以致于有些声发射信号人耳可以听到，而有些声发射信号人耳听不到。许多材料的声发射信号强度很弱，需要借助专门的检测仪器才能检测出来。材料在应力作用下的变形与开裂是结构失效的重要机制。这种直接与变形和断裂机制有关的源，称为声发射源。用仪器探测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射检测（ acoustic emission testing 简称 AET ）技术。 　　 AET 技术在五十年代就开始应用于材料研究。在六十年代开始应用于无损检测领域。我国则于七十年代开始应用 AET 技术。 AET 技术已应用的领域有：材料及力学方面的研究；汽车工业（汽车所有部件）；土木工程（ 桥 梁、岩石、混凝土及水工 建筑 物安全性检测等）；航空航天（机身各部件、引擎、卫星太阳能板等）；大型变压器局部放电检测；环境试验；核反应堆；模态测试；一般工业（管路、轴承、压力容器、球罐等）；焊接质量检测与监控；吊车等空架结构检测；质量管理（配合自动化生产线进行在线质量控制）等。 AET 技术作为无损检测的一种手段，其主要目的是： ① 确定声发射源的部位； ② 分析声发射源的性质； ③ 确定声发射发生的时间或载荷； ④ 按照有关的声发射标准评定声发射源的严重性。另一方面，声发射检测技术也有一定的缺点和不足：声发射检测需要在特定荷载条件下进行，声发射检测目前只能给出声发射源的部位、活度和强度，不能给出声发射源处缺陷的性质和大小，对超标声发射源，需要使用其它常规无损检测方法（如：超声检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测等）进行局部复检，以精确确定缺陷的性质、位置和大小。 　　现行标准、规范中规定的产品质量（尤其是内部质量）要求，在很多情况下是根据常规无损检测方法确定的。按常规无损检测方法，只能检测、显示静态的宏观缺陷 。现行的一般做法是，按照标准、规范和标书文件的要求，对检出的缺陷进行定位、定量、定性（定性的方法目前尚不成熟，超声检测定性尤差）和等级评定，以确定是否合格和验收。这种静态的检测评定方法更多评价的是产品制造工艺和质量控制的水平，而对于产品的安全性和可靠性往往没有多少直接关系；事实上，只有扩展的、尺寸增大的和最终导致破坏的不完整性（如裂纹的萌生和扩展）才认为是危险的。 　　 AET 技术具有以下特点（优点），在很多情况下与其它无损检测方法相比这些特点表明了它的优越性。 　　 1. 声发射法适用于实时动态监控检测，且只显示和记录扩展的缺陷，这意味着与缺陷尺寸无关。而是显示正在扩展的最危险缺陷。这样，应用声发射检验方法时可以对缺陷不按尺寸分类，而按其危险程度分类。按这样分类，构件在承载时可能出现工件中应力较小的部位尺寸大的缺陷不划为危险缺陷，而应力集中的部位按规范和标准要求允许存在的缺陷因扩展而被判为危险缺陷。声发射法的这一特点原则上可以按新的方式确定缺陷的危险性。因此，在压力管道、压力容器、起重机械等产品的荷载试验工程中，若使用声发射检测仪器进行实时监控检测，既可弥补常规无损检测方法的不足，也可提高试验的安全性和可靠性。同时利用分析软件可对以后的运行安全做出评估。 　　 2.AET 技术对扩展的缺陷具有很高的灵敏度。其灵敏度大大高于其它方法，例如，声发射法能在工作条件下检测出零点几毫米数量级的裂纹增量，而传统的无损检测方法则无法实现。 　　 3. 声发射法的特点是整体性。用一个或若干个固定安装在物体表面上的声发射传感器可以检验整个物体。缺陷定位时不需要使传感器在被检物体表面扫描（而是利用软件分析获得），因此，检验及其结果与表面状态和加工质量无关。假如难以接触被检物体表面或不可能完全接触时，整体性特别有用。例如：绝热管道、容器、蜗壳；埋入地下的物体和形状复杂的构件；检验大型的和较长物体的焊缝时（如：桥机梁、高架门机等），这种特性更明显。 　　 4. 声发射法一个重要特性是能进行不同工艺过程和材料性能及状态变化过程的检测。声发射法还提供了讨论有关物体材料的应力 应变状态的变化。所以， AET 技术是探测焊接接头焊后延迟裂纹的一种理想手段。同样，象引水压力钢管的凑合节环焊缝，由于拘束度很大，在焊后冷却过程中，焊接造成的拉应力和冷缩产生的拉应力，可能会使应力集中系数较大的缺陷（如：未融合、不规则的夹渣、咬边等）萌生裂纹，这是不允许存在的。为了找出和避免这种隐患，用 AET 监测也是比较理想的手段。 5. 对于大多数无损检测方法来说，缺陷的形状和大小、所处位置和方向都是很重要的，因为这些缺陷特性参数直接关系到缺陷漏检率。而对声发射法来说，缺陷所处位置和方向并不重要，换句话说，缺陷所处位置和方向并不影响声发射的检测效果。 　　 6. 声发射法受材料的性能和组织的影响要小些。例如：材料的不均匀性对射线照相和超声波检测影响很大，而对声发射法则无关紧要。因此，声发射法的使用范围较宽（按材料）。例如，可以成功地用以检测复合材料，而用其它无损检测方法则很困难或者不可能。 　　 7. 使用声发射法比较简单，现场声发射检测 监控 与试验同步进行，不会因使用了声发射检测而延长试验工期。检测费用也较低，特别是对于大型构件整体检测，其检测费用远低于射线或超声检测费用。且可以实时地进行检测和结果评定。 　　声发射法可以检测缺陷、确定缺陷位置和评价 结构 的危险程度（安全性）。与其它常规无损检测方法相结合，使用声发射法将会取得最佳效果。 　　我国的 水利 水电工程金属结构、机电 设备 方面也已开始应用声发射检测技术，并取得良好效果。如： 1999 年水利部质检中心对湘江大源渡航电枢纽工程的液压启闭机油缸荷载试验进行了声发射监控检测和安全评定，对油缸缸底吊耳和活塞杆吊耳采用 ZG310-570 材料制造的可行性和安全性进行了比较科学的实验鉴定。在 2001 年 1 月和 3 月，水利部质检中心受中国长江三峡工程开发总公司的委托，由质检中心无损检测专业室和清华大学无损检测技术工程中心的技术人员组成检测组，先后对三峡水利枢纽工程左岸厂房 1# 、 3# 水轮发电机组座环和蜗壳在充水升压和保压阶段进行了声发射监控检测， 1# 水轮发电机组座环和蜗壳声发射传感器布置示意图见图 1 。监控检测取得了良好的效果。特别是 1# 水轮发电机组座环和蜗壳，通过声发射实时监测，发现了蜗壳 03 管节与大舌板对接焊缝的咬边在充水升压和保压阶段萌生、扩展的裂纹，该缺陷的声发射波形图见图 2 。这是常规无损检测方法所不能发现的。该裂纹做的磁粉检测显示的磁痕见照片 1 。 　　可以预计，在我国水利水电工程上，使用声发射检测技术对金属结构、机电设备进行检测和安全评定将得到进一步的推广应用，所发挥的社会经济效益将愈来愈显著。

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一篇地质文章的翻译

qianlivan 2010-4-13 22:20

因为某个原因，和一篇地质文章有缘。我没有学过地质，对地质没有什么了解，但是我很有兴趣，依靠搜索引擎，找了些资料，我尽力把文章翻译了一下。当然，我知道错误会很多。但是没有关系，我会继续了解地质的知识，以后会逐渐改正这些错误。 今天就算开个头，把译完的文章放在这里。 Geothermobarometry of UHP and HP eclogites and sch 翻译稿

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中国地质大学(武汉)之“逸夫博物馆”

ldz824 2010-3-29 19:00

刚来武汉地大是就注意到了门口旁的球形建筑，觉得很有意思。后来打听才知道那是个博物馆，叫“逸夫博物馆”，不用说了.....对！就是那位媒体大亨捐助的。一直想进去参观，一晃眼两年半过去了却没进去看看。一天下午突然想到:眼看就要毕业，要是没去看看说不定会遗憾，于是一股脑冲了进去。地质大学的博物馆，里面展览的自然也就是地大特色的东西罗，各种化石、岩石、矿物标本、宝石...... 由于相机坏了，于是乎就拿着手机拍了。不过只拍了一小部分化石和宝改天再进去拍点补充下。 进门后第一眼看到的，菊花石。不是化石，是矿物集合体。是由天青石或方解石矿物组成花瓣，花瓣中心由近似圆形的燧石构成花蕊，活似怒放盛开的菊花，故名“菊花石”。 生物进化厅入口大超大化石——海百合。棘皮动物门(Echinodermata)海百合纲(Crinoidea)海生无脊椎动物的统称，成体以柄固着于海底而生活。柄上有鳞茎状的身体和羽状分枝形似蕨叶的触手(腕)，整个动物外形似植物。保存得如此完好，可能是海底的一次突发性滑塌将他们凝固在了死亡的瞬间。 这家伙恐怕大家都认识了！生活在恐龙时代的末期，白垩纪！也许它看到了6500万年前那颗巨大的陨石坠落的场景。看到它想起“博物馆奇妙夜”，可千万别活过来啊...... 腕龙，脖子太长了！拍不到全部骨架。三层楼高！不过应该不是当时最高的吧。1亿4500万-1亿5600万年前， 侏罗纪 晚期。 珊瑚（珠光宝气.....）

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文科大楼里的理科生005：遇见岩石

kingstar 2010-3-29 13:04

现在是信息社会了，常带一个数码相机在身边真的很重要，即使这次出门是为了放风，是为了赏春光，但是作为理科生的本能，还是会让相机有更重要的任务，除却记录山山水水，花花草草，我们眼前，脚下，无不有一些平时忽视的重要信息。昨日的东钱湖之行，在岳王庙前拍得几幅照片，也无不闪现科学元素，以下几张我之所以单独成文，是因为，他们实在太特殊了： 1、 2、 3、 4、 它们都是谁呢？ 课堂上基本都是手标本的天下，地质课上多见的又是岩石薄片，在自然界中要么是巨大的山体和奇峰怪石，要么就是应用到生活中的石板石桥，你还能认识它们吗？

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崖壁上的秋色

lixuekuan 2010-1-2 18:05

在山下看大地已经是秋末的景色（ 秋末的草原 ），而且阴雨绵绵。可到了喀纳斯湖竟然雨过天晴，白云飘飘，现在终于理解诗人口里的气象万千的含义。 在喀纳斯湖周围的岩壁还是郁郁葱葱，大片的冷杉保持着墨绿的色彩。在这些几乎90的岩壁上我努力地寻找秋天的踪影，突然发现有星星点点的红色装点着优美的景色，这就是秋色，她预示着秋天不远了。这是什么树？色彩那么漂亮？

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《脚下有路，行者无疆》之24：岩石和构造边走边拍

pony1984621 2009-12-20 18:07

摄影时间：2009年12月04日-18日 摄影地点：北京市门头沟区 摄影：马志飞 野外前行途中，还发现了很多幽默的标语，一并发上来，仅供娱乐，切莫较真 冲途？商和气？如此朴实的语言，如此幽默的恳求 中文博大精深，一个半专业教育了我们做人一定要谦逊

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岩石的韵格

liangjin 2009-12-19 05:54

《咏石诗》 南北朝 阴铿 天汉支机罢。 仙岭博棊余。 零陵旧是燕。 昆池本学鱼。 云移莲势出。 苔驳锦纹疏。 还当榖城下。 别自解兵书。 分享幻灯片（ZZ）下载： Rocks 相依 圆润 神奇 OK 争雄 孤傲 双乐 妩媚 偏激 跨越 叠念 丛愿 风流 沟通 顽皮 憨鞠 牵挂 （所有图片摘自转载的幻灯片Rocks，无商业用途）

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《岩石世界》之一：铁矿石

pony1984621 2009-11-11 20:51

资料整理： 马志飞（ Beijing Institute of Geology ） 铁矿石是什么？ 铁约占地壳总质量的 5 ％，纯铁呈黑色或银灰色，它是一种非常被动的元素，很容易被氧化（生锈）。在一些土壤和岩石中看到的红色、橙色和黄色的矿物可能就是铁的氧化物。而且铁是自然存在的三大磁性元素之一，其余为钴、镍，铁是这三个中磁性最强的一种。地球上最重要的铁矿石 分 布在沉积岩中，它们是铁和氧在海洋和淡水水域中发生化学反应结合而成，其中最重要的两种矿物质是：赤铁矿和磁铁矿 。 由铁矿石冶炼而成的钢铁已经被应用于我们生活中的方方面面从小小的文件夹到汽车、摩天大楼的钢梁。 赤铁矿成份为 Fe 2 O 3 ，呈暗红色，比重大 约为 5.26 ，含 Fe70 ％， O 30 ％，是最主要的铁矿石。由其本身结构状况的不同又可分成很多类别，如赤色赤铁矿、镜铁矿、云母铁矿、粘土质赤铁。磁铁矿主要成份为 Fe 3 O 4 ，是 Fe 2 O 3 和 FeO 的复合物，呈黑灰色，比重大约 5.15 左右，含 Fe 72.4 ％， O 27.6 ％，具有磁性，经过长期风化作用即变成赤铁矿。 图 1 ：鲕状赤铁矿标本，长约 2 英寸 （ 5 厘米 ） 铁矿石是如何形成的？ 地球上几乎所有的铁矿石都形成于 18 亿年前。那时候，海洋中含有丰富的溶解铁，但基本不含溶解氧，当具备光合作用能力的生物开始往水域中释放氧气的时候，铁矿床才开始逐渐形成，水中的氧气很快与溶解铁结合产生赤铁矿或磁铁矿，由于沉积量非常大，就慢慢形成了如今被称为的条带状铁矿床，之所以形成的矿床是条带状的，是因为，在铁矿沉积时，是铁、硅交替进行，有时候还夹有其他一些页岩沉积物。这可能是由于生物活动的季节性变化造成的。 图 2 ：条带状铁矿，该标本约 一英尺 宽，赤铁矿（银白色）的碧玉交替（红色） 铁矿石有什么用途？ 铁是动植物生命和健康所必不可少的元素，人体重量的 0.006 ％为铁，其中大多数在血液中，富含铁的血细胞携带氧气从肺部送到身体的各个部位。铁的缺乏同时也会降低对感染的抵抗能力。 铁矿石是生铁的原料，而生铁则是炼钢的主要原料之一。现今世界上开采铁矿石的约 50 个国家，其中 7 个最大的生产国约占世界总产量的四分之三。平均而言，钢、铁是目前世界上最便宜的金属，但由于生铁本身并不是特别坚硬，因此，冶炼时常常在生铁中加入其它金属原料如钨、锰、镍、钒、铬等以强化它的某些性质，用以获得所需要的专用合金。钢用来制造汽车、船舶、建筑构架、家具、回形针等工具，以及数以千计的其他物品。虽然铁没有替代品，但铁矿石也并不是冶炼刚所需要的唯一原材料，尽管人们会很少回收废铁，但废钢却大量被回收，从而实现重复利用，节约资源。 图 3 ：铁矿的矿场 图 4 ：大部分铁矿石是用来制造不锈钢 参考文献： http://geology.com/ http://www.choudhery.com/

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“听岩”帮助研究人员更好地了解地震

pony1984621 2009-8-19 22:41

ScienceDaily (Aug. 17, 2009) 编译 / 马志飞（ Beijing Institute of Geology ） 希腊传说中，福里吉亚有位国王叫 迈达斯。后来 迈达斯隐退乡村，成为了畜牧之神潘的追随者。迈达斯被命令判断潘的箫或阿波罗的竖琴哪个能演奏甜美的音乐，最终他决定支持潘。为了惩罚迈达斯，阿波罗给了他一对驴耳朵。他努力藏起耳朵以免妻子发现，但是他的理发师却发现了它们。理发师没能够保守秘密，他 挖了一个洞， 对着地洞小声低语迈达斯有一对驴耳朵！然后又把洞给填埋上。可是从洞里面发芽的植物知道了这个秘密，于是将迈达斯的秘密告诉风。风又将秘密散布到各个角落。 事实上，地球还有更多的秘密在泄露。无论是惊涛拍岸的海浪声，还是轰隆隆的雷声，或是轻柔的树叶沙沙作响，都表明地球并不是一个安静的行星。可如何倾听始终存在的环境噪声呢？ 伊利诺伊大学的地震学家宋晓东和研究生 Zhen J. Xu 已成为很好的听众，尤其是对我们脚下的声音。 通过一种称为 环境噪声相关性 的方法，徐和宋看到了因三次大地震造成的地球地壳的显着变化。 这些发现对于了解深源地震的震后后果非常重要， 宋说， 同时对于了解岩石如何恢复并再次为未来地震积累应力和应变，也非常重要。 他们的发现发表在《美国国家科学院院刊》，并刊登在该杂志的网站上。 先前，就曾有科学家利用环境噪声研究地球内部情况，并监测活火山附近的地震波速度。徐和宋用这种技术，研究因地震引起的围岩变化而导致的地震台站之间的表面波（从环境噪声中提取）随时间的变化。 他们不是测量地震波从震中传向地震站所花费的时间，而是测量面波从一个地震站旅行到另一个所花费的时间。由于站与站之间的距离是固定的，该技术使研究人员能够发现地震波速度的微小变化。 这个发现不仅让我们能够了解地表发生的变化，而且能看到一定深度下的变化。同时，不仅可以知道它是如何影响破裂区域的，而且可以知道它如何影响其周围区域。 徐说。 在该研究中，研究人员观测了 3 次最大和最近发生在印尼苏门答腊的地震。这三次地震分别发生在 2004 年 12 月 26 日， 2005 年 3 月 28 日和 2007 年 9 月 12 日。 地震都发生在苏门答腊俯冲带，在这里 印度板块俯冲向欧亚板块下方。 2007 年地震造成的断层破裂带长度为 450 公里， 2004 年的地震断层破裂带长 1200 公里。 我们观测到，每一次地震之后，很大面积范围内的表面波波速都有一个非常明显的变化。 徐说。 在一组测量结果中，例如，面波在两个特定的地震台之间传输通常需要 600 秒才能走完全程，继 2005 年地震，这一时间变化了 1.44 秒，这是一个非常重大的变化。 但是，在任何情况下，地震速度恢复到正常水平都需要 2 至 3 个月，这才表明围岩的弹性已逐渐康复。 对于这种 时间变化 ，研究人员写道，似乎最合理的解释是，应力的增加和紧邻破裂区的地壳的松弛，这还包括靠近断裂带的广大领域。使用环境噪声相关性，研究人员可以观察震源区几百公里范围的应力变化。 在 2004 年印尼地震的前一个月，研究人员还观察到一个不寻常的 时间改变 。但是，还需要更多的数据，才能得出结论并确定它是否是一场大地震的前兆信号。 为此，徐和宋正在研究去年在中国西南部汶川县发生的破坏性地震。中国的地震学家在 近 300 个地震台站记录了丰富的数据。分析各自的 时间变化 ，将有助于研究人员更好地了解地震之前和之后的破裂带和围岩的变化。 我们需要更加密集的监测网络 ，宋说， 有了这个全天候的天然来源和地震台站之间足够多的传播路径，我们看到的就不仅仅是时间的变化，还有空间的变化。所以，我们就可以搞清楚大地震之前和之后在时间和空间上都发生了哪些变化。 该研究工作由美国国家科学基金会和空军研究实验室资助。 改编自伊利诺伊大学厄本那 香槟分校提供的材料。

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岩石奇观

baodezhou 2009-8-19 18:42

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典型蒸发岩烃类物质响应(地质学报)

热度 1 陈中红 2009-4-10 15:21

典型蒸发岩与泥岩共生沉积体系中元素及烃类物质响应 以 东营凹陷 沙四段为例 陈中红 , 等。地质学报， 2009 ， 83 （ 3 ）： 435-445 内容提要：东营凹陷沙四段中、下亚段是中国东部典型的新生代第三系蒸发岩与烃源岩共生沉积体系。对 其中两口深层井（郝科 1 井、丰深 2 井）沙四段含盐层段进行了较密集的取心，对其中无机元素组成特征、碳同位素及有机质丰度、成熟度、生烃指标等进行了测试及分析，分析结果显示： 不同元素响应差异明显，铝及锰、钡含量为低值响应，钠、钙、镁含量为高值响应，锶含量显示异常高值；特征元素比值分布上也有明显响应， V/Ni 、（ Fe+Al ） /(Ca+Mg) 出现低值响应， Sr/Ba 、 Fe/Mn 、 Sr/Ca 均出现高值响应； 元素分布离散性和波动性比较明显，无机元素在蒸发岩中亏损，而在相邻泥岩中相对富集（钠除外，钠在蒸发岩中富集）； 不同族组分和正构烷烃单体烃 碳同位素值分别分布于 -28~-21 和 -32~-18 ， 有机质 族组分间碳同位素分馏效应相对小 (-2) ，正构烷烃单体烃碳同位素曲线上， C 17 、 C 18 的 13 C 值相对较高而 变化显著；热演化和 TSR 反应造成对烃源岩中残留烃类碳同位素 13 C 值 的增重作用；所检测 含盐 井段具有良好的生、排烃能力，有机质组分中腐泥组占绝对优势，有机质类型为 Ⅰ型和Ⅱ 1 型，烃源岩原始生烃潜量及排烃量可分别达到 40 mg/g 和 20 mg/g ，排烃效率基本在 60% 以上，但它在平面上和剖面上均具有较强的非均质性 。 与蒸发岩共生的的泥岩有机质丰度、成熟度及生、排烃各项指标要高于蒸发岩，高热演化可导致其残余生排烃能力下降。 关键词：无机元素；碳同位素；生、排烃潜力；蒸发岩；东营凹陷 Response of M ineral Elements, C arbon Isotope and Hydrocarbon in Typical Co-Sedimentary System of Evaporates and Mud in Lacustrine Basin: A Case Study from the Dongying Sag, Bohai Bay Basin CHEN Zhonghong, et al. ACTA GEOLOGICA SINICA, 2009 ， 83 （ 3 ）： 435-445 China University of Petroleum, Dongying, Shandong, 257061 The middle and lower parts of 4 th Member of Shahejie Formation in Dongying sag were the representative co-sedimentary system of evaporates and mud rocks in the Eastern of China. To investigate the response of mineral elements , carbon isotope and hydrocarbon generation of co-sedimentary system of evaporates and mud rocks t he saline formation of two deep wells (Haoke-1 well and Fengshen-2 well) in the sag were intensively cored, tested and dissected. The results demonstrate that: there were remarkable response of formation water field and the content of total salinity and chloride ion was very high, and the type water of CaCl 2 was dominated, which displayed the favorable conditions of sealing and conservation; different minerals have various response, t he content of Al, Mn, Ba and the parameter of V/Ni, (Fe+Al)/(Ca+Mg) have low value responses, and t he content of Na, Ca, Mg and the parameter of Sr/Ba, Fe/Mn, Sr/Ca were highly responded, especially the content of Sr displayed remarkable high value. The distribution of mineral elements had obvious characteristics of discretion and fluctuation, and the mineral elements are discrepancy in the saline deposits and enriched in the adjacent mud (except for Na, and Na enriched in the saline deposits); the value 13 C of different group compositions and composition of n-alkane was respectively ranged from -28~-21 and -18 ~-32 , the fractionation of 13 C between group compositions was no more than -2,and there was marked fluctuation in C 17 、 C 18 . The value of 13 C of carbon isotope of residual hydrocarbon from source rocks was increased by thermal evolution and TSR reaction. The co-sedimentary system of evaporates and mud had potential capacity of hydrocarbon generation and expulsion. The tested samples were type Ⅰ and type Ⅱ 1 of organic matter, and their original potential capacity of hydrocarbon generation and expulsion can reached 40 mg/g and 20 mg/g, and the efficiency of hydrocarbon expulsion attained 60%, but t he distribution of organic matter and its potency of hydrocarbon generation and expulsion had stronger heterogeneity. The content and maturity of organic matter and its potency of hydrocarbon generation and expulsion from the mud were higher than the evaporatess in the co-sedimentary systems. Key words: mineral element; carbon isotope; evaporates; potency of hydrocarbon generation and expulsion; Dongying sag

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矿物岩石之投石问路

moxj 2008-11-27 21:12

（地质大学博物馆） 昨天有个大学同学知道了我的博客，建议我科普一点大学里学过的地质知识．看过前面几篇博客的朋友因该都知道我在上学期间一直是个调皮捣蛋，成绩没有一点可圈可点的孩子． 虽然我一直没有勇气向大家介绍地质大学教给我们的知识．但仍然不能掩盖这所优秀大学的光华．正是这所大学，在八年前，像妈妈一样，启蒙我这个 桀骜不驯的乡村小男孩走进地学的殿堂，也正是从这所大学，我学会关注身边这个社会，关注城市和人类的发展．．． 手头没有留下任何资料，也许地质大学现在留在我身上最明显的就是思维的方式和做人的品格．下面仅搜索几块岩石及矿物图片做抛砖引玉的介绍．如果有朋友关心相关知识，我会继续努力．更欢迎相关专业的老师为大家做介绍．（首页里有我大学母校的链接，欢迎光临 中国地质大学 ） 除我们听说过的水银、蛋白石等少数外，一般矿物都为固体，有的为单质，如自然金、银等；有的为化合物，如我们看到长石、云母、和一些水晶等．而岩石是一些矿物的集合体，传统的分类为：岩浆岩、变质岩、沉积岩 这张图片上的网址里有三大岩石的介绍 饭后的一点时间　也写不了关于这个话题的什么内容，搜索的图片也不够有代表性，因为是投石问路，就尽量简单． 但从图片可以看到，相关岩石和矿物的东西即使整个比赛的时间也只能写点简介．硅化木有点想让大家联想到地质历史上的化石和生物；矿石想让大家联想一点生产和社会；同是碳单质的钻石和石墨有一种可能是想让有些对宝石学有兴趣的人关注．．．． 最后介绍一位优秀比赛博主－ 刘玉平 ．大家有感兴趣的地质问题去请教他．

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