美章网 资料文库 矿物基础学论文范文

矿物基础学论文范文

矿物基础学论文

矿物基础学论文范文第1篇

关键词:锆石;年代学;地球化学特征;地质应用

随着能够显示矿物内部复杂化学分区的成像技术和高分辨率的微区原位测试技术的发展和广泛应用,研究颗粒锆石等副矿物微区的化学成分、年龄、同位素组成及其地质应用等已成为国际地质学界研究的热点[1]。锆石U2Pb法是目前应用最广泛的同位素地质年代学方法,锆石的化学成分、Hf和O同位素组成广泛应用于岩石成因、壳幔相互作用、区域地壳演化的研究等,对地球上古老锆石的化学成分和同位素的研究是追朔地球早期历史的有效工具。笔者着重综述锆石的化学成分、同位素组成特征及其在地质学中的应用。

1微区原位测试技术

锆石等副矿物在地质学中的广泛应用与近年来原位分析测试技术的快速发展密不可分。写作论文目前已广泛应用的微区原位测试技术主要有离子探针、激光探针和电子探针等。

1.1离子探针

离子探针(sensitivehighresolutionionmicro-probe,简称SHRIMP)可用于矿物稀土元素、同位素的微区原位测试。在目前所有的微区原位测试技术中,SHRIMP的灵敏度、空间分辨率最高(对U、Th含量较高的锆石测年,束斑直径可达到8μm),且对样品破坏小(束斑直径10~50μm,剥蚀深度<5μm)[2-3],是最先进、精确度最高的微区原位测年方法。其不足之处是仪器成本高,测试费用昂贵,测试时间较长(每测点约需20min)。

2000年,CamecaNanoSIMS50二次离子质谱开始用于对颗粒大小为1~2μm的副矿物进行U-Th-Pb年代学研究。写作毕业论文NanoSIMS对粒度极细小的副矿物进行定年要以降低精度为代价,且用于U-Th-Pb定年还没有进行试验,还未完全估算出其准确度和分析精度,有可能在西澳大利亚大学获得初步的成功[2,4]。

1.2激光探针

激光剥蚀微探针2感应耦合等离子体质谱仪(la-serablationmicro2probe2inductivelycoupledplas-mamassspectrometry,简称LAM2ICPMS),即激光探针技术可实现对固体样品微区点常量元素、微量元素和同位素成分的原位测定[5]。近年研制成功的多接收等离子质谱(MC-ICPMS)可同时测定同位素比值,该仪器现今已经成为Hf同位素测定的常规仪器[6]。近年来激光探针技术在原位测定含U和含Th副矿物的U-Pb、Pb-Pb年龄或Th-Pb年龄方面进展极快,在一定的条件下可获得与SHRIMP技术相媲美的准确度和精确度,且经济、快速(每个测点费时<4min,可以直接在电子探针片内进行分析[5,7-8]);但与SHRIMP相比,激光探针要求样品数量较大,对样品破坏大(分析束斑大小一般为30~60μm,剥蚀深度为10~20μm),其空间分辨率和分析精度一般低于SIMS、SHRIMP[1,9210]。

1.3电子探针、质子探针、X射线荧光探针

电子探针(electronprobeX-raymicroanalysis,简称EPMA)、质子探针(protoninducedX-rayemissionmicro-probe,简称PIXE)和X射线荧光探针(X-rayfluorescenceprobe,简称XRF)均属微区化学测年技术。其优点是可以直接在岩石探针片上进行测定,不破坏样品,保留了岩石的原始结构,样品制备方便,便于实现原地原位分析,与同位素定年相比,价格低廉,分析快速;其缺点是不能估计平行的U-Pb衰变体系的谐和性[1,11],且由于化学定年不需进行普通铅的校正,容易导致过高估计年轻独居石、锆石等矿物的年龄[12]。

电子探针测定锆石的Th-U-全Pb化学等时线年龄方法(chemicalTh2U2totalPbisochronmeth-od,简称CHIME)的优点是空间分辨率高达1~5μm,可进行年龄填图[5,8],可进行锆石和独居石、磷钇矿、斜锆石等富U或富Th副矿物年龄的测定[11,13215];缺点是因对Pb的检出限较低而导致测年精度偏低,不能用于年龄小于100Ma的独居石等矿物的定年。

质子探针是继电子探针之后发展起来的、一种新的微束分析技术,能有效地进行微区微量元素、痕量元素的分析,近年来用于测定独居石的U-Th-Pb年龄,其分析原理与电子探针相似。对EPMA无能为力的、小于100Ma的独居石年龄的测定,PIXE具有明显的优势[5,8]。

此外,近年逐步改进的X射线荧光探针在测定年轻独居石年龄方面具有较大的优势。在分析束斑为40~60μm、使用单频X射线的条件下,Pb的检出限可达10×10-6,对于年龄为数十百万年甚至是15Ma的年轻独居石,可获得与ICP-MS同位素定年相近的结果,XRF化学定年的精度和分辨率大大高于EMPA,但在相同空间分辨率的情况下,XRF化学年龄与同位素年龄测定的比较有待进一步研究。其另一优势是仪器成本较低,装置简单,易于组建和操作。但由于XRF的空间分辨率较低,因此不适于分析内部具有不均一年龄分区的、粒度小的独居石[12,16]。

尽管微区原位测试技术给出了重要的、空间上可分辨的年龄信息,但在精确度、准确度方面仍无法与传统的同位素稀释热电质谱技术(ID-TIMS)相比。写作硕士论文在副矿物不存在继承性(如对幔源岩石、陨石等中的锆石进行定年)的情况下,ID-TIMS仍得到广泛使用。

2锆石U-Th-Pb同位素年代学

2.1锆石U-Th-Pb同位素体系特征及定年进展

由于锆石具有物理、化学性质稳定,普通铅含量低,富含U、Th[w(U)、w(Th)可高达1%以上],离子扩散速率很低[17],封闭温度高等特点,因此锆石已成为U-Pb法定年的最理想对象[1]。

虽然锆石通常能较好地保持同位素体系的封闭,但在某些变质作用或无明显地质作用过程中亦可能丢失放射性成因铅,使得其t(206Pb/238U)和t(207Pb/235U)两组年龄不一致。造成锆石中铅丢失的一个最主要原因是锆石的蜕晶化作用;此外,部分重结晶作用也是导致锆石年龄不一致的又一原因[18-19]。

锆石内部经常出现复杂的分区,每一区域可能都记录了锆石所经历的结晶、变质、热液蚀变等复杂的历史过程[20-21]。因此,在微区分析前,详细研究锆石的形貌和内部结构对解释锆石的U2Pb年龄、微区化学成分和同位素组成的成因至关重要。只有对同一样品直接进行结构和年龄的同步研究,才能得到有地质意义的年龄。利用HF酸蚀刻图像、阴极发光图像(cathodoluminescence,简称CL)和背散射电子图像(back2scatteredelectronimage,简称BSE)技术可观察锆石内部复杂的结构[20]。

近年来,锆石年代学研究实现了对同一锆石颗粒内部不同成因的锆石域进行微区原位年龄分析,提供了矿物内部不同区域的形成时间,使人们能够获得一致的、清楚的、容易解释的地质年龄,目前已经能够对那些记录在锆石内部的岩浆结晶作用、变质作用、热液交代和退变质作用等多期地质事件进行年龄测定,从而建立起地质过程的精细年龄框架。

例如,变质岩中锆石的结构通常非常复杂,对具有复杂结构锆石的定年可以得到锆石不同结构区域的多组年龄,这些年龄可能分别对应于锆石寄主岩石的原岩时代、变质事件时间(一期或多期)及源区残留锆石的年龄等。对这些样品中锆石的多组年龄如何进行合理的地质解释,是目前锆石U-Pb年代学研究的重点和难点[21],而明确不同成因域的锆石与特定p-T条件下生长的、不同世代矿物组合的产状关系是合理解释的关键。吴元保等[21]的研究表明,锆石的显微结构、微量元素特征和矿物包裹体成分等可以对锆石的形成环境进行限定,从而为锆石U-Pb年龄的合理解释提供有效的制约。目前对变质岩中锆石、独居石等矿物定年的主要方法是先从岩石中分选出测年用的单矿物,然后用环氧树脂固定并抛光制成靶,再进行微形貌观察和年龄的原位测定。但这样往往破坏了待测矿物与特定地质事件的原始结构关系。为此,陈能松等[8]提出了原地原位测年的工作思路,即利用各种微区原位测试技术直接测定岩石薄片中与特定温压条件下生长的不同世代矿物组合、产状关系明确的锆石和独居石等富U-Th-Pb的副矿物在不同成因域的年龄,从而将精确的年龄结果与特定的变质事件或变质反应联系起来。

2.2锆石微区定年的示踪作用

火成岩中耐熔的继承锆石可以保持U-Pb同位素体系和稀土元素(REE)的封闭,从而包含了关于深部地壳和花岗岩源区的重要信息[22-23],可用于花岗岩物源和基底组成的示踪。写作职称论文笔者在研究江西九岭花岗岩中的锆石时,发现部分锆石边部发育典型的岩浆成因的环带,其中心具有熔融残余核(图1)。SHRIMP分析表明,这2部分的年龄组成有明显的差别,环带部分的年龄约为830Ma,而核部的年龄集中在1400~1900Ma,核部年龄可能代表花岗岩源岩的锆石组成年龄。

deleRosa等[23]通过研究葡萄牙境内欧洲Variscan造山带缝合线两侧的花岗闪长岩、星云岩中继承锆石的稀土元素和U2Pb同位素特征,发现这2组锆石无论是在年龄谱上还是在REE组成上,均存在明显差异,说明它们来源不同,即这2个地区深部地壳的物质组成(基底)不同。

近年来,随着LA-ICP-MS技术的发展,沉积岩中碎屑锆石的年龄谱分析广泛应用于沉积岩源区物质成分组成和地壳演化的研究[24-27]。通过对比盆地沉积物中锆石的U-Pb年龄谱和盆地毗邻山脉出露岩体的年龄,可以了解某一沉积时期沉积物源区的多样性及盆地不同时期物源性质的变化特征。该方法同时还可估算地层的最大沉积年龄。3锆石化学成分特征及其在岩石成因中的应用

通常,在组成锆石的总氧化物中,w(ZrO2)占67.2%、w(SiO2)占32.8%,w(HfO2)占0.5%~2.0%,P、Th、U、Y、REE常以微量组分的形式出现。由于Y、Th、U、Nb、Ta等离子半径大、价态高,写作留学生论文使得它们不能包含在许多硅酸盐造岩矿物中,趋向于在残余熔体中富集,而锆石的晶体结构可广泛容纳不同比例的稀土元素,因此锆石成为岩石中U、Th、Hf、REE的主要寄主矿物[1,28231]。稀土元素和一些微量元素是限定源岩性质和形成过程最重要的指示剂之一,锆石中的离子扩散慢,因此锆石中的稀土元素分析结果可为它们的形成过程提供重要的地球化学信息。

3.1锆石中的w(Th)、w(U)及w(Th)/w(U)比值

大量的研究[21,28]表明,不同成因的锆石有不同的w(Th)、w(U)及w(Th)/w(U)比值:岩浆锆石的w(Th)、w(U)较高,w(Th)/w(U)比值较大(一般大于014);变质锆石的w(Th)、w(U)低,w(Th)/w(U)比值小(一般小于011)。但也有例外情况,有些岩浆锆石就具有较低的w(Th)/w(U)比值(可以小于0.1),部分碳酸岩样品中的岩浆锆石则具有异常高的w(Th)/w(U)比值(可以高达10000)[21,28],所以,仅凭锆石的w(Th)/w(U)比值有时并不能有效地鉴别岩浆锆石和变质锆石。

3.2锆石微量元素、稀土元素特征及其应用

锆石的稀土元素特征研究主要用于判断其寄主岩石的成因类型,但岩浆锆石的微量元素特征是否能判断寄主岩石的类型目前还存在较大的争议[21]。而一些变质岩(如麻粒岩)中的变质锆石可以具有较高的w(Th)/w(U)比值[21]。

Hoskin等[29-30]认为,虽然幔源岩石中的锆石与壳源岩石中的锆石在REE含量及稀土配分模式上具有明显差别,但并未发现不同成因的壳源岩石中锆石的REE特征存在系统差异,它们具有非常类似的REE含量和稀土配分模式,目前对壳源锆石REE组成如此相似的原因并不清楚。

Belousova等[28,31]的研究结果表明,锆石中的稀土元素丰度对源岩的类型和结晶条件很敏感。从超基性岩→基性岩→花岗岩,锆石中的稀土元素丰度总体升高。锆石的w(REE)在金伯利岩中一般低于50×10-6,在碳酸盐岩和煌斑岩中可达600×10-6~700×10-6,在基性岩中可达2000×10-6,写作英语论文而在花岗质岩石和伟晶岩中可高达百分之几。这种趋势反映了岩浆的分异程度。

正长岩中锆石具有正Ce异常、负Eu异常和中等富集重稀土元素(HREE);花岗质岩石中锆石明显负Eu异常、无Ce异常,无明显HREE富集;碳酸岩中锆石无明显的Ce、Eu异常,轻、重稀土元素分异程度变化较大;镁铁质火山岩中锆石的轻、重稀土元素分异明显;金伯利岩中锆石无明显的Eu、Ce异常,轻、重稀土元素分异程度不明显[28,31](图2)。大部分地球岩石中锆石的HREE比LREE相对富集,显示明显的正Ce异常、小的负Eu异常;而陨石、月岩等地外岩石中锆石则具强的Eu亏损、无Ce异常[28]。Belousova等[28]建立了通过锆石的微量元素对变化图解和微量元素的质量分数来判别不同类型的岩浆锆石的统计分析树形图解。

与岩浆锆石相比,变质锆石HREE的富集程度相对LREE的变化较大。岩浆锆石具有明显的负Eu异常,形成于有熔体出现的变质锆石具有与岩浆锆石类似的特征:富U、Y、Hf、P,REE配分模式陡,正Ce异常、负Eu异常。但变质锆石的w(Th)/w(U)比值低(<0.1),这是区别于岩浆锆石的惟一的化学特征。在变质过程中,锆石是否发生了重结晶以及结晶过程中是否有流体或熔体的参与,都会显著影响锆石稀土元素组分的变化[32]。

变质增生锆石的稀土元素特征除与各个稀土元素进入锆石晶格的能力大小有关外,还与锆石同时形成的矿物种类有关(如石榴石、长石、金红石等),这些矿物的存在与否对变质作用的条件(如榴辉岩相、麻粒岩相和角闪岩相等)有重要的指示意义,锆石的REE组成可反映锆石母岩的变化,至少在某些情况下反映了锆石与其他矿物如石榴石(稀土元素总量低、亏损HREE)[32-35]或长石(负Eu异常)[32,36-37]、金红石[34]的共生情况。

变质增生锆石的微量元素特征不仅受与锆石同时形成的矿物种类的影响,而且还与其形成时环境是否封闭有关。在“封闭”的榴辉岩相的体系中,REE的供应有限,由于石榴石是榴辉岩中富集HREE的矿物,固相线下石榴石的形成会使熔体亏损HREE;而在开放环境中,石榴石的形成并不能引起局部环境HREE质量分数的改变,这种条件下与石榴石共生的锆石就不会出现HREE的相对亏损。因此,HREE的相对亏损与否并不能直接用来判别变质锆石是否与富集HREE的石榴石同时形成[21]。

锆石微区的稀土元素分析与微区定年、锆石中的包裹体研究相结合能够较好地限定锆石的形成环境,可以将锆石的形成与变质条件联系起来,从而将变质过程中的p-T-t有效地联系在一起,在造山带研究中用于追溯超高压变质岩的形成过程[21,36-38]。4锆石同位素的地质应用

4.1锆石的Lu2Hf同位素

Lu与Hf均为难熔的中等2强不相容性亲石元素,这与Sm-Nd体系类似,因此Hf同位素示踪的基本原理与Nd同位素相同。

Hf与Zr呈类质同象存在于锆石的矿物晶格中,相对其他矿物,锆石中w(Hf)高[w(HfO2)≈1%],这为获取高精度的Hf同位素比值数据提供了保障;同时其w(Lu)/w(Hf)值极低[w(176Lu)/w(177Hf)n0.01][39-40],由176Lu衰变形成的176Hf比例非常低,对锆石形成后的Hf同位素组成的影响甚微,这样锆石的Hf同位素组成基本上代表了锆石结晶时的初始Hf同位素组成。加上锆石化学性质稳定,具有很高的Hf同位素封闭温度,即使经历了麻粒岩相等高级变质作用也能很好地保留初始Hf同位素组成,因此锆石中的Hf非常适合于岩石成因的Hf同位素研究[41-42]。Lu-Hf同位素体系本身所具有的高于Sm-Nd同位素体系的封闭温度及锆石特有的抗风化能力,使得锆石成为研究太古宙早期地壳的理想研究对象。

近年来,一些作者应用锆石的Hf同位素原位测试成功地解决了太古宙早期是否存在超亏损地幔的问题。在太古宙的Sm-Nd同位素研究中,部分太古宙早期岩石(年龄约为3.8Ga)具有较高的ε(Nd)值[ε(Nd)≈+4][43-44],似乎显示当时地球发生过极大规模的壳幔分异作用,并出现地幔的极度亏损。通过锆石Lu2Hf研究发现,高ε(Nd)t值的样品并未显示高的ε(Hf)t值,同一时期不同地质单元的太古宙岩石中的锆石具有十分相近的ε(Hf)t值,这表明由Nd同位素确定的极度亏损地幔,是由于Sm-Nd同位素体系开放造成的假象[45-48]。

沉积岩中碎屑锆石的REE特征及其原位的U-Pb年龄、Hf同位素组成测定已被作为研究沉积物母岩以及地壳演化的强有力工具[25,42,49]。

在岩石由多种组分构成、而其Nd同位素数据只有一个的情况下,可以通过多组锆石的Hf同位素来认识其演化过程。

锆石微区年龄、稀土元素的测定与Hf同位素研究相结合,是示踪壳幔相互作用、研究区域大陆地壳增长的有力工具[50-51]。如郑建平等[51]对玄武岩中麻粒岩捕虏体的锆石进行了年龄、REE、Hf同位素分析,探讨了早元古代华北克拉通的形成和壳幔相互作用。

由于性质不同的岩石的Hf同位素组成可能存在一定的差别,物理条件或结晶途径也可能改变矿物的化学成分,但不会影响Hf同位素组成。如果锆石在生长过程中不仅存在化学成分和晶体形貌上的变化,而且还伴随了Hf同位素组成的变化,则说明有来源明显不同的岩浆发生了化学混合。这为研究岩浆作用过程中不同组分的混入提供了重要途径。写作工作总结对于一个由多种组分构成的岩石样品,岩浆岩中形态不同的锆石晶体及同一锆石内部不同环带均记录了不同组分的岩浆相互作用的过程,因此通过多组锆石和同一锆石颗粒内不同环带的Hf同位素研究,可追踪岩体的结晶历史,获得岩浆演化的信息。

Griffin等[52]通过对华南平潭和桐庐I型花岗岩体中锆石的Hf同位素研究,发现不同生长阶段的锆石的Hf同位素组成不同,且它们的微量元素组成也存在差异[53],揭示这2个I型花岗岩体在形成过程中有多于2种不同来源的岩浆发生了混染。虽然化学混合(mixing)使岩体中不同类型的岩石具有类似的Sr、Nd同位素组成,但锆石却像“录音机”一样记录了不同岩浆产生和相互作用的细节。

汪相等[54]利用锆石中的Hf同位素探讨了幔源岩浆对过铝花岗岩成因的制约。华南过铝花岗岩在岩相学和岩石化学上充分显示了壳源的基本特征,且在这些花岗岩体中很少见到地幔岩浆侵入形成的淬冷包体或基性岩脉,故它们的成因无法与地幔活动联系起来。锆石颗粒内部的多阶段生长的环带,记录了岩浆形成和冷凝过程中的物理化学信息。因此对颗粒内部不同环带的同位素原位分析可以直接揭示中下地壳花岗质岩浆形成过程的复杂性和岩浆性质的演化,这些现象很难在野外观察到,通过全岩同位素分析也难以检测出来,而锆石中的Hf同位素特征却可以有效地揭示幔源岩浆对花岗岩形成的贡献。

由于锆石中的Hf很难与岩石外部的Hf发生交换,因此,除Hf同位素组成本身可以作为地球化学的示踪剂外,还可通过对锆石Hf同位素的研究来解译导致锆石U2Pb年龄不一致的原因。对于重结晶的锆石,如果体系在锆石结晶前后在成分上未发生明显变化,则其锆石的同位素组成符合单体系的线性演化规律;但如果有外来Hf的加入,则会形成年轻的、Hf同位素组成明显不同的增生锆石。基于同样的原因,锆石的Hf同位素组成能够指示锆石的U-Pb体系是否、何时发生了重置,因而在解释下地壳、地幔来源的高级变质岩的锆石年龄时帮助很大[55]。

4.2锆石的氧同位素

由于地壳物质与地幔物质的氧同位素组成存在差异,因此氧同位素可以很好地示踪壳幔的相互作用。此外,氧同位素是一种敏感的、示踪地壳中的流体和固体相互作用的、依赖于温度的示踪剂,岩浆岩的氧同位素比值对那些经历了低温水2岩反应的物质混染尤其敏感,这些物质可能曾经与大气水、沉积物及与那些曾经和大气水发生蚀变的岩石发生了相互作用,因此氧同位素是示踪岩浆来源的最有效的工具之一[56]。

高温下锆石和岩浆的同位素分馏很小,锆石的氧同位素组成基本上反映了锆石形成时岩浆的氧同位素特征[57]。研究表明锆石中的氧同位素扩散很慢,氧扩散的有效封闭温度≥700°C[58-59],其氧同位素组成不像其他矿物那样易受高温变质、热液蚀变的影响而发生变化[59-60],即使岩石经历了麻粒岩相的变质作用,岩浆锆石也能在干的岩石中保留岩浆氧同位素的初始比值[57]。

正常地幔的δ(18O)约为5‰,源于地幔的岩石表现出接近该值的、均一的氧同位素比值(该值被认为是正常地幔火成岩的比值)。在高温条件下锆石与正常地幔岩石达到平衡时的δ(18O)=5.3‰±0.3‰[61]。幔源岩浆分异出的火成岩结晶的锆石δ(18O)接近正常地幔的δ(18O)[61262]。研究表明,锆石的δ(18O)是岩浆物质来源的良好示踪剂。通过锆石氧同位素分析,可以判断结晶出锆石的岩浆是直接来自地幔还是来自经过地壳循环的物质[56,60-63]。

如果岩浆的氧同位素比值低于正常地幔值,通常认为岩浆的产生是与发生了热液蚀变的地壳岩石有关,这些岩石可能是洋壳岩石与高温海水或者陆壳岩石与大气降水发生了高温热液蚀变的结果[64-66]。但如果岩浆锆石的δ(18O)明显高于正常值,则说明岩浆来源于曾经历低温水2岩交换的岩石的部分熔融或岩浆在形成过程中有表壳物质的加入[56,67-68]。

锆石的氧同位素分析为研究花岗质岩石的成因和岩浆系统的演化提供了新的方法[60-61,69]。在岩浆演化过程中,如果体系是封闭的,且同位素分馏达到平衡(此假设在大多数情况下都成立),那么从基性-酸性的岩浆结晶的锆石的δ(18O)应该相同;但如果发生了同化混染,则锆石从内到外的生长区往往记录了岩浆成分的变化。分析各组锆石或同一锆石颗粒不同区域的氧同位素,可为岩浆的同化混染、不同来源的岩浆混合的定量化研究提供信息,也有助于深入认识岩浆的期次问题。

如能对锆石的U-Pb年龄和氧同位素组成以及REE进行同步测定,就有可能把氧同位素组成特征与某阶段年龄相联系,对具有复杂地质历史的岩石的成因环境进行限定。将锆石的氧同位素与U-Pb年龄(必要时进行REE分析)原位测定相结合是锆石的氧同位素研究的发展趋势。

近年来,一些学者对澳洲JackHills地区的古老碎屑锆石进行了微区离子探针U2Pb年龄和氧同位素组成的研究,获得了目前已知的最古老的锆石单颗粒年龄(4.4Ga),其δ(18O)为7.4‰~5.0‰,比地幔值高,暗示着岩浆混染和高δ(18O)物质的重熔,这些高δ(18O)的物质可能是沉积物或低温水2岩反应的热液蚀变岩石,表明有上地壳物质参与的岩浆过程最早可追溯到4.4Ga前。这些锆石的氧同位素组成表明,地球在4.4Ga前就可能存在水圈,地球的表面温度在地核和月球形成后不到100Ma的时间里就已冷却到允许液体水存在的温度[56,67,69]。

陈道公等[65]、郑永飞等[66]分别对大别2苏鲁超高压变质岩中的锆石进行了U-Pb和氧同位素微区原位分析,发现即使在榴辉岩相高级变质作用中,锆石仍基本保存了原岩中锆石的氧同位素特征,其中原岩年龄为0.7~0.8Ga的变质岩中锆石的δ(18O)明显低于地幔平均值,表明其形成时岩浆源区明显有大气降水的加入,这可能与新元古代华南Rodinia超大陆的裂解和全球的雪球事件有关。

5结语

锆石的结构和成分记录了岩石所经历的复杂地质过程。对内部结构复杂的锆石进行同位素和化学成分的微区原位分析,必须在对其内部结构进行详细研究的基础上进行。

由于幔源锆石和壳源岩浆锆石的化学组成存在较明显的区别,因而容易区分,但利用壳源岩浆锆石的微量元素、稀土元素特征识别其寄主岩石的类型还有待于成因明确的锆石微区原位测试数据的积累,因为目前用于建立“判别树”的数据比较有限,且有些数据的来源不太明确。此外,在原始成因产状不清楚的情况下(如碎屑锆石),变质锆石和岩浆锆石的区分除利用w(Th)/w(U)比值外,能否通过其他的微量元素、稀土元素的比值或图解来有效区分,这方面的研究目前报道较少。

分别对锆石颗粒中的不同区域进行年代学、化学组成、Hf或O同位素进行原位分析,可以提供有关岩石成因的丰富信息,而这些信息的提取依赖于分析仪器和分析技术的进步。虽然现在的测试技术已实现了矿物的微区原位测试,但分析仪器的空间分辨率不够高(目前锆石REE、O、Hf同位素微区测定的束斑直径一般为20~40μm),且锆石颗粒一般较小,尤其是变质岩中变质增生或变质重结晶部分的锆石,或者是记录了几个期次岩浆活动的岩浆锆石,每一次地质作用形成的生长区域可能较小(<10μm),致使很多重要的信息无法提取。随着原位测试技术的进一步发展,对锆石内部不同结构域地球化学特征的研究将提供更多、更详细、有关岩石成因的重要信息。参考文献:

[1]PoitrassonF,HancharJM,SchalteggerU.TheCurrentStateofAccessoryMineralResearch[J].ChemicalGeology,2002,191:3-24.

[2]DavisDW,WilliamsIS,KroghTE.HistoricalDevelopmentofZirconGeochronology[J].ReviewsinMineralogy&Geochem-istry,2003,53:145-173.

[3]IrelandTR,WilliamsIS.ConsiderationsinZirconGeochronol-ogybySIMS[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,53:215-227.

[4]RasmussenB.RadiometricDatingofSedimentaryRocks:TheApplicationofDiageneticXenotimeGeochronology[J].Earth-ScienceReviews,2005,68:197-243.

[5]王勤燕,陈能松,刘嵘.U2Th2Pb副矿物的原地原位测年微束分析方法比较与微区晶体化学研究[J].地质科技情报,2005,24(1):7-13.

[6]李献华,梁细荣,韦刚健,等.锆石Hf同位素组成的LAM-MC-ICPMS精确测定[J].地球化学,2003,32(1):86-90.

[7]梁细荣,李献华,刘永康.激光探针等离子体质谱法(LAM-ICPMS)用于年轻锆石U2Pb定年[J].地球化学,2000,29(1):1-5.

[8]陈能松,孙敏,王勤燕,等.原地原位定年技术工作思路探讨———中深变质岩区精细变质年代学格架的建立[J].地质科

技情报,2003,22(2):1-5.

[9]HornI,RudnickRL,McDonoughWF.PreciseElementalandIsotopeRatioMeasurementbySimultaneousSolutionNebu-lisationandLaserAblation-ICP-MS:ApplicationtoU-PbGeo-chronology[J].ChemicalGeology,2000,164:281-301.

[10]Kos∨lerJ,SylvesterPJ.PresentTrendsandtheFutureofZir-coninGeochronology:LaserAblationICPMS[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,53:243-275.

[11]CatlosEJ,GilleyLD,HarrisonTM.InterpretationofMona-ziteAgesObtainedviainSituAnalysis[J].ChemicalGeology,2002,188:193-215.

[12]ScherrerNC,EngiM,BergerA,etal.NondestructiveChemi-calDatingofYoungMonaziteUsingXRF-:ContextSensitiveMicroanalysisandComparisonwithTh-PbLaser-AblationMassSpectrometricData[J].ChemicalGeology2002,191:243-255.

[13]GeislerT,SchleicherH.ImprovedU2Th2TotalPbDatingofZirconsbyElectronMicroprobeUsingaSimpleNewBack-groundModelingProcedureandCaasaChemicalCriterionofFluid-in-DucedU-Th-PbDiscordanceinZircon[J].ChemicalGeology,2000,163:269-285.

[14]FrenchJE,HeamanLM,ChackoT.FeasibilityofChemicalU-Th-TotalPbBaddeleyiteDatingbyElectronMicroprobe[J].ChemicalGeology,2002,188:85-104.

[15]AsamiM,SuzukiK,GrewES.ChemicalTh-U-TotalPbDat-ingbyElectronMicroprobeAnalysisofMonazite,XenotimeandZirconfromtheArcheanNapierComplex,EastAntarcti-

ca:EvidenceforUltra-High-TemperatureMetamorphismat2400Ma[J].PrecambrianResearch,2002,114:249-275.

[16]EngiM,CheburkinAK,K¨oppelV.NondestructiveChemicalDatingofYoungMonaziteUsingXRF1:DesignofaMini-Probe,AgeDataforSamplesfromtheCentralAlps,andCom-

parisontoU-Pb(TIMS)Data[J].ChemicalGeology2002,191:225-241.

[17]CherniakDJ,WatsonEB.DiffusioninZircon[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,53:112-139.

[18]MezgerK,KrogstadEJ.InterpretationofDiscordantU-PbZir-conAges:AnElevation[J].J.Metamorph.Geol.,1997,15:127-140.

[19]陈道公,李彬贤,夏群科,等1变质岩中锆石U2Pb计时问题评述———兼论大别造山带锆石定年[J].岩石学报,2001,17(1):129-138.

[20]CorfuF,HancharJM,HoskinPWO,etal.AtlasofZirconTextures[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,

53:469-495.

[21]吴元保,郑永飞.锆石成因矿物学研究及其对U-Pb年龄解释的制约[J].科学通报,2004,49(16):1589-1604.

[22]KeayS,SteeleD,CompstonW.IdentifyingGraniteSourcesbySHRIMPU-PbZirconGeochronology:AnApplicationtotheLachlanFoldbelt[J].Contrib.Mineral.Petrol.,1999,137:323-341.

[23]delaRosaJD,JennerGA,CartroA.AStudyofInheritedZir-consinGranitoidRocksfromtheSouthPortugueseandOssa-MorenaZones,IberianMassif:SupportfortheExoticOriginoftheSouthPortugueseZone[J].Tectonophysics,2002,353:245-256.

[24]BruguierO,LanceletJR.U-PbDatingonSingleDetritalZir-conGrainsfromtheTriassicSongpan-GanzeFlysch(CentralChina):ProvenanceandTectonicCorrelations[J].EPSL,

1997,152:217-231.

[25]KnudsenTL,GriffinWL,HartzEH,etal.In2situHafniumandLeadIsotopeAnalysesofDetritalZirconsfromtheDevoni-anSedimentaryBasinofNEGreenland:ARecordofRepeatedCrustalReworking[J].Contrib.Mineral.Petrol.,2001,141:83-94.

[26]FedoCM,SircombeKN,RainbirdRH.DetritalZirconAnaly-sisoftheSedimentaryRecord[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,53:277-298.

[27]李任伟,万渝生,陈振宇,等.根据碎屑锆石SHRIMPU-Pb测年恢复早侏罗世大别造山带源区特征[J].中国科学:D辑,2004,34(4):320-328.

[28]BelousovaEA,GriffinWL,O’ReillySY,etal.IgneousZir-con:TraceElementCompositionasanIndicatorofSourceRockType[J].Contrib.Mineral.Petrol.,2002,143:602-622.

[29]HoskinPWO,IrelandTR.RareEarthElementChemistryofZirconanditSavesasaProvenanceIndicator[J].Geology,2000,28:627-630.

[30]HoskinPWO,SchalteggerU.TheCompositionofZirconandIgneousandMetamorphicPetrogenesis[J].ReviewsinMiner-alogy&Geochemistry,2003,53:27-62.

[31]BelousovaEA,GriffinWL,PearsonNJ.TraceElementCom-positionandCatholuminescencePropertiesofSouthernAfRicanKimberliticZircons[J].Mineral.Mag.,1998,62:355-366.

[32]RubattoD.ZirconTraceElementGeochemistry:PartitioningwithGarnetandtheLinkBetweenU-PbAgesandMetamor-phism[J].ChemicalGeology,2002,184:123-138.

[33]SchalteggerU,FanningCM,GüntherD,etal.Growth,Annea-lingandRecrystallizationofZirconandPreservationofMona-ziteinHigh-GradeMetamorphism:ConventionalandIn-situU-PbIsotope,CathodoluminescenceandMicrochemicalEvidence[J].ContributionstoMineralogyandPetrology,1999,134:186-201.

[34]吴元保,陈道公,夏群科,等.大别山黄镇榴辉岩锆石的微区微量元素分析:榴辉岩相变质锆石的微量元素特征[J].科学通报,2002,47(11):859-863.

[35]吴元保,陈道公,夏群科,等.大别山黄土岭麻粒岩中锆石LAM-ICP-MS微区微量元素分析和Pb-Pb定年[J].中国科学:D辑,2003,33(1):20-28.

[36]LiatiA,GebauerD.ConstrainingtheProgradeandRetrogradep-T-tofEoceneHPRocksbySHRIMPDatingofDifferentZirconDomains:InferredRatesofHeating,Burial,Coolingand

ExhumationforCentralRhodope,NorthernGreece[J].Contri-butionstoMineralogyandPetrology,1999,135:340-354.

[37]RubattoD,WilliamsIS,BuickIS.ZirconandMonaziteRe-sponsetoProgradeMetamorphismintheReynoldsRange,CentralAustralia[J].ContributionstoMineralogyandPetrol-ogy,2001,140:458-468.

[38]HermannJ,RubatttoD,KorsakovA.MultipleZirconGrowthDuringFastExhumationofDiamondiferous,DeeplySubductedContinentalCrust(KokchetavMassif,Kazakhstan)[J].Contri-butionstoMineralogyandPetrology,2001,141:66-82.

[39]凌文黎,程建萍.Lu2Hf同位素体系对若干基础地质问题的新制约(之一)———地球早期演化[J].地质科技情报,1999,18(1):79-84.

[40]李献华,梁细荣,韦刚健,等.锆石Hf同位素组成的LAM-MC-ICPMS精确测定[J].地球化学,2003,32(1):86-90.

[41]AndersenT,GriffinWL,PearsonNJ.CrustalEvolutionintheSWPartoftheBalticShield:TheHfIsotopeEvidence[J].JournalofPetrology,2002,43(9):1725-1747.

[42]GriffinWL,BelousovaEA,SheeSR,etal.ArcheanCrustalEvolutionintheNorthernYilgarnCraton:U2PbandHfIso-topeEvidencefromDetrialZircons[J].PrecambrianResearch,2004,131:231-282.

[43]BennetVC,NutmanmAP,McCullochMT.NdIsotopicEvi-denceforTransient,HighlyDepletedMantleReservoirsintheEarlyHistoryoftheEarth[J].EarthPlanet.Sci.Lett.,1993,119:299-317.

[44]McCullochMT,BennetVC.ProgressiveGrowthoftheEarth’sContinentalCrustandDepletedMantle:GeochemicalCon-straints[J].Geochim.Cosmochim.Acta,1994,58:4717-4738.

[45]VervoortJD,PatchettPJ,GehrelsGE,etal.ConstraintsontheEarlyEarthDifferentiationfromHafniumandNeodymiumIsotopes[J].Nature,1996,379:624-627.

[46]VervoortJD,Blichert-ToftJ.EvolutionoftheDepletedMan-tle:HfIsotopeEvidencefromJuvenileRocksThroughTime[J].Geochim.Cosmochim.Acta,1999,63:533-556.

[47]AmelinY,LeeDC,HallidayAN,etal.NatureoftheEarth’sEarliestCrustfromHafniumIsotopesinSingleDetrialZircons[J].Nature,1999,399:252-255.

[48]AmelinY,LeeDC,HallidayAN.Early2MiddleArchenCrustalEvolutionDeducedfromLu-HfandU2PbIsotopicStudiesofSingleZirconGrains[J].Geochim.Cosmochim.Acta,2000,64:4205-4225.

[49]BodetF,Sch¨arerU.EvolutionoftheSE2AsianContinentfromU-PbandHfIsotopesinSingleGrainsofZirconandBaddeley-itefromLargeRivers[J].Geochim.Cosmochim.Acta,2000,64:2067-2091.

[50]GriffinWL,PearsonNJ,BelousovaE,etal.TheHfIsotopeCompositionofCratonicMantle:LAM2MC2ICPMSAnalysisofZirconMegacrystsinKimberlites[J].Geochim.Cosmochim.Acta,2000,64:133-147.

[51]郑建平,路凤香,余淳梅,等.汉诺坝玄武岩中麻粒岩捕虏体锆石Hf同位素、U2Pb定年和微量元素研究:华北下地壳早期演化的记录[J].科学通报,2004,49(4):375-383.

[52]GriffinWL,WangX,JacksonSE,etal.ZirconChemistryandMagmaMixing,SEChina:In-situAnalysisofHfIsotopes,TongluandPingtanIgneousComplexes[J].Lithos,2002,61:237-269.

[53]WangX,O’ReillySY,GriffinWL,etal.MorphologyandGeo-chemistryofZirconsfromLateMesozoicIgneousComplexes,SEChina[J].Mineral.Mag.,2002,66:235-251.

[54]汪相,GriffinWL,王志成,等.湖南丫江桥花岗岩中锆石的Hf同位素地球化学[J].科学通报,2003,48(4):379-382.

[55]KinnyPD,MaasR.Lu2HfandSm-NdIsotopeSystemsinZir-con[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,53:327-341.

[56]PeckWH,ValleyJW,WildeSA,etal.OxygenIsotopeRatiosandRareEarthElementsin3.3to4.4GaZircons:IonMicro-probeEvidenceforHignδ(18O)ContinentalCrustandOceansintheEarlyArchean[J].Geochem.Cosmochim.Acta,2001,65:4215-4229.

[57]KingEM,BarrieCT,ValleyJW.HydrothermalAlterationofOxygenIsotopeRatiosinQuartzPhenocrysts,KiddCreekMine,Ontario:MagmaticValuesarePreservedinZircons[J].

Geology,1997,23:1079-1082.

[58]ValleyJW,ChiarenelliJR,McLellandJM.OxygenIsotopeGeochemistryofZircon[J].EarthPlanet.Sci.Lett.,1994,126:187-206.

[59]WatsonEB,CherniakDJ.OxygenDiffusioninZircon[J].EarthPlanet.Sci.Lett.,1997,148,527-544.

[60]MonaniS,ValleyJE.OxygenIsotopeRatiosofZircon:MagmaGenesisofLowδ(18O)GranitesfromtheBritishTertiaryIg-neousProvince,WesternScotland[J].EarthPlanet.Sci.

Lett.,2001,184:377-392.

[61]ValleyJW,KinnyPD,SchulzeDJ,etal.ZirconMegacrystsFromKimbelites:OxygenIsotopeVariabilityAmongMantleMelts[J].ContributionstoMinerallogyandPetrology.,1998,133:1-11.

[62]KingEM,ValleyJW,DavisDW,etal.OxygenIsotopeRatiosinArcheanPlutonicZirconsfromGranite-GreenstoneBeltsoftheSuperiorProvince:IndicatorofMagmaticSource[J].Pre-cambrianResearch.,1998,92:365-387.

[63]BindemanIN,ValleyJW.FormationofLow2δ(18O)RhyolitesAfterCalderaCollapseatYellowstone,Wyoming,USA[J].Ge-ology,2000,28:719-722.

[64]GilliamCE,ValleyJW.Lowδ(18O)Magma,IsleofSkye,Scotland:EvidencefromZircons[J].Geochem.Cosmochim.Ac-ta,1997,61:4975-4981.

[65]陈道公,DelouleE,程昊,等.大别-苏鲁变质锆石微区氧同位素特征初探:离子探针原位分析[J].科学通报,2003,48(16):1732-1739.

[66]郑永飞,陈福坤,龚冰,等.大别-苏鲁造山带超高压变质岩原岩性质:锆石氧同位素和U-Pb年龄证据[J].科学通报,2003,48(16):110-119.

[67]MonjzsisST,HarrisonTM,PidgenRT.Oxegen-IsotopeEvi-dencefromAncientZirconsforLiquidWaterattheEarth’sSurface4300MyrAgo[J].Nature,2001,409:178-181.

矿物基础学论文范文第2篇

关键词:矿物加工工程;本科;教育

一、前言

自从2016年我国成为《华盛顿协议》正式会员以来,作为强调工科高等教育质量合格与持续提高的工程教育认证工作已陆续展开[1]。工程教育认证基于实质等效的原则,属于类似质量保证体系的一个重要环节[2]。质量合格意味着有边界,边界容许有一定弹性,适量的弹性有助于保障来自于不同生源区、不同大学相同专业的本科学生都能取得成功。所以,工程教育认证有两个基本特征,一是动态竞争,二是弹性比较。因此提高教育质量面临的最大挑战不是来自于认证本身,而是来自于包括学生、教师、市场和社会在内的相关方在不确定性的未来如何保持持续进步。这里的不确定性包括内部和外部的多重因素,内部主要因素有价值观念和行为准则随时代而变迁的学生和教师,外部主要因素有来自于社会和市场层面的对专业要求与学生素质的变迁。

二、工程教育认证的基本特征

加入《华盛顿协议》标志着我国与美、德等发达工业国家的工程教育质量保障体系具有了一致性。工程教育认证公认为属于一种专业认证,在普遍实行工程教育认证的背景下,通过与不同院校、不同教师共同探讨来保障和提高工程教育质量,保持不同院校培养特色的同时,保证所有本科毕业生在毕业时能进入矿物加工相关领域胜任专业角色,共同推动矿物加工工程专业本科教育的发展,提升矿物加工工程专业的学生质量和专业水准,获得同行与社会、企业的认可[3]。

三、矿物加工工程教育的时代变迁

认识、开发和利用矿物贯穿智慧人类的进化历程,比如碳酸钙矿物,从原始的石器到今天功能多样的活性碳酸钙,矿物的用途与应用方法在不断增加,人们对矿物的认识和利用也在不断累积和变化。早期的矿物加工工程教育专注于为毕业生提供大量的实践与操作技能培训。随着技术的逐渐进步,推动了工程教育领域对科学和数学建模等通识课程的需求。现在,矿物加工工程的过程越来越趋向于综合化、复杂化、智能化、团队化与绿色化,它们需要在众多边界条件的制约下(包括能源消耗低、环境污染少、设计与生产可持续发展)寻求低成本的技术最优,这种追求最佳折衷点的过程就是一个综合性和复杂性的过程。而在未来,创新已经被认为是国家和个人未来繁荣的最重要因素之一。越来越多的未来工程师需要具备捕捉新机会的敏感,产生创造性想法的灵感,以及把想法巧妙地转化为现实的能力。因此,社会对个体在知识宽度与知识结构的平衡方面也提出了更高要求,矿物加工工程本科学生除了需要学习科学课程与专业课程之外,非技术的专业技能正在变得越来越不可或缺,如团队合作精神、沟通能力、商务管理能力、工程伦理意识、可持续发展观,这类“科学—技术—人文”课程的组合一方面来自于学生对合理知识结构的期盼,另一方面也来自于社会与企业对融“知识-能力-经验”于一身的工程师的要求[4,5]。

四、矿物加工工程教育发展的挑战

相比之下,矿物加工工程学科的建立远远滞后于矿物加工实践,在学术层面,矿物加工工程学科的发展速度也落后于数学、物理、化学、生物等基础学科的发展。因此,矿物加工工程学科的发展一开始就面临两大学术难题,一个难题是面对研究对象的天然化与去规律化,比如金属矿、非金属矿、煤炭各自拥有显著不同的自然属性,体系庞杂,如何去发现、寻找规律;另一个难题是实践与理论融合的深度,如何借助科学理论来系统化、理论化阐述矿物实践知识,并把这些知识来指导门类繁多的矿物加工实践,比如药剂分子设计与合成、矿物资源的提取、富集与分选、矿物加工装备与控制、金属材料与矿物材料工程等多个不同维度的专业方向[6]。这些学术难题通过障碍师生学术共同体的学术进路,来削弱该专业的社会与学术影响力,从而抑制矿物加工工程本科学生创新思维和创新能力的培养,进一步影响他们的职业生涯。现在,矿物加工工程专业的本科毕业生虽然有较高的就业率,但是,伴随中国的工业化与城镇化进程,矿业等传统工科专业遇到了发展瓶颈,相比于金融、管理等市场需求多、环境好、收益高的专业,传统矿业学科毕业学生的工作条件相对艰苦,职业发展受地域限制明显。与此同时,逃离工科的选择呈现全球化的势头。在尊重学生自由选择专业的前提下,矿物加工工程本科教育的问题最终只能通过教育的方式来改进,尽管社会的评价机制、分配机制短时期内可能会影响教育价值的实现。众所周知,教育永恒的魅力,不仅在于它是一种优良的文化传统,更是一味解决社会实际问题无可替代的良方。

五、矿物加工工程教育发展的机会

矿物加工工程的专业知识结构需要优化,可以通过卓越教学、加强学术研究等多举措来解决。在专业课教学上,从以课程讲授模式为主、狭窄于技术或技术上的狭窄,借助于工程教育认证的推力,逐步过渡到基于项目的学习模式,培养理论与实践并重、素质全面的合格人才[7,8]。通过教师教学能力的提升[9],充足的硬件和财力投入保证,在教学方式上实行小班制教学与导师制。已有经验表明[10],小班教学能提供一个学生与教师共同读书、调研和切磋交流的场景,对于训练学生质疑、交流、判断、评价、合作和应变的思维能力大有裨益,使保证学生普遍合格性、控制本科教育质量合格的关键手段。在科研上,纵向是在已有基础上,做精做细,朝系统化、理论化方向延伸,横向是寻找新的科研方向,包括跨学科的交叉研究。

六、结语

在分析矿物加工工程专业本科教育发展的过程中,可以认为在某种程度上科技创新快速发展的步伐推动了矿物加工工程专业教育的发展,因此,建议矿物加工工程本科教育借助于工程教育认证的推力,在科研方向、课程体系和师生选择等方面采取一些必备举措,面向全球,以学生为中心,培养下一代矿物加工工程专业优秀人才,在与矿物加工工程专业相关的科研领域发表有全球声望的论文,推动矿物加工工程专业学科走向一流。

参考文献:

[1]林健.如何理解和解决复杂工程问题———基于《华盛顿协议》的界定和要求[J].高等工程教育研究,2016,(05):17-26.

[2]王孙禺,赵自强,雷环.中国工程教育认证制度的构建与完善———国际实质等效的认证制度建设十年回望[J].高等工程教育研究,2014,(05):23-34.

[3]彭耀丽,谢广元,陶有俊.工程教育专业认证背景下矿物加工工程专业的建设[J].教育教学论坛,2016,(14):1-2.

[4]马涛,何仁龙.高等工程教育:迎接学科交叉融合的挑战———从工业界诉求看我国高等工程教育改革的方向与策略[J].复旦教育论坛,2007,5(2):65-69.

[5]雷庆,胡文龙.工程教育应培养能造福人类的工程师———美国科罗拉多矿业学院“人道主义工程”副修计划的启示[J].清华大学教育研究,2011,32(6):94-96.

[6]邱冠周,黄圣生,胡岳华,等.矿物加工工程学科创新人才培养体系的探索与实践[J].高等工程教育研究,2002,(5):22-25.

[7]陈平.专业认证理念推进工科专业建设内涵式发展[J].中国大学教学,2014,(01):42-47.

[8]瞿振元.推动高等工程教育向更高水平迈进[J].高等工程教育研究,2017,(1):12-16.

[9]胡文龙.工程专业认证背景下的高校教师教学发展[J].高等工程教育研究,2015,(01):73-78.

矿物基础学论文范文第3篇

1研究区遥感数据及预处理

(1)ETM+和ASTER数据源ETM+是NASA(美国国家航空和航天局)于1999年4月15日成功发射的美国陆地卫星LandSat7携带的对地观测传感器,是一台8波段的多光谱扫描辐射机,工作于可见光、近红外、短波红外和热红外波段.鉴于ETM+数据具有覆盖面积广,分辨率高等特点,本次研究用ETM+遥感影像镶嵌图来进行地质构造的解译.美国Terra卫星的ASTER多光谱传感器,是美国NASA与日本METI(经济产业省)合作研制的,其单景覆盖面积达60km×60km,可以获取全球大部分地区分辨率15~30m的遥感影像数据,在可见光—热红外光谱段可获取达14个波段的光谱数据.本文所用ETM+遥感数据2景,ASTER遥感数据8景.(2)数据预处理预处理包括ETM+图像辐射定标处理、目视解译增强处理、ASTER数据的几何校正、图像去干扰和反射率转换等.ETM+图像通过增强处理后更加便于目视解译,改进相邻影像的色彩、对比度来确保拼图的色调一致性.ASTER数据预处理最重要的一步为去干扰处理,鉴于本区影响该数据提取蚀变信息最主要的干扰因素为植被、阴影和云,针对这3种干扰因素,分别做了不同的去干扰处理,得到的影像作为下一步异常信息提取的基础.

2遥感地质异常信息提取结果

2.1地质构造解译遥感图像可以直观地反映各种地质构造要素,特别是与成矿和控矿关系极为密切的断裂构造和环形构造.基于原有地质资料的基础上,利用ETM+遥感图像对区域内的断裂构造和环形构造进行了详细的遥感地质构造解译(图2).从研究区构造解译图来看(图2),北东向、北北东向断裂为早期断裂,贯穿整个研究区,断裂延伸长,大都被后期北西向、北北西向断裂所切割.在各地质历史时期,沿该方向断裂有多期岩浆侵入过程,严格控制着本区的成矿.

2.2遥感蚀变信息提取1)光谱角填图法光谱角填图法又称光谱角匹配法,是以实验室测得的标准光谱或从图像上提取的已知点的平均光谱为参考,求算图像中每个像元矢量(将像元n个波段的光谱响应作为n维空间的矢量)与参考光谱矢量之间的广义夹角,根据夹角的大小来确定光谱间的相似程度,以达到识别地物的目的[5].光谱角识别方法(又称光谱角度填图技术)是在由光谱组成的多维光谱矢量空间,利用一个角度测度函数(θ)求解参考光谱端元矢量(r)与图像像元光谱矢量(t)的相似程度。式中θ介于0和π/2之间,其值愈小二者的相似程度愈高,识别与提取的信息也就愈可靠.该方法基于整个谱形特征的相似概率的大小,能有效避免因岩石矿物光谱漂移或光谱变异而造成的单个光谱特征的不匹配,并能充分利用弱的波谱信息[6].2)蚀变信息提取方法根据研究区矿化蚀变情况,重点提取铁氧化物类(以褐铁矿为主)、泥化(高岭石、绢云母为代表)、青磐岩化类(绿泥石、碳酸盐类矿物为代表)和硅化4类有代表性的蚀变矿物信息.提取铁氧化物、泥化、青磐岩化类矿化蚀变信息,采用USGS波谱库提供的矿物波谱信息作为端元波谱,对其在ASTER可见光—近红外波段范围内进行重采样,将重采样后的矿物光谱曲线和ASTER图像上的未知矿物光谱进行夹角计算,波谱角θ取值范围为0.02~0.07,并对信息进行了合并分析,得到了铁氧化物、泥化、青磐岩化类矿化蚀变信息分布结果(图3).提取硅化蚀变信息,利用ASTER的热红外波段,通过ENVI软件包提供的α残余(AlphaResiduals)生成发射率,采用JHU波谱库中的石英波谱曲线作为端元波谱,对其在ASTER热红外波段范围内进行重采样,将重采样后的矿物光谱曲线和ASTER图像上的未知矿物光谱进行夹角计算,波谱角θ取值范围取为0.01~0.05,对硅化信息进行增强处理[7],得到了硅化的蚀变信息分布结果(图3).3)蚀变信息提取结果利用SAM遥感技术分类提取了研究区4种主要的蚀变信息,如图3所示.

2.3区域地球化学异常本区地质背景复杂,成矿地球化学场一般可以简化为区域地球化学背景场与地球化学异常场的综合.通过对该区金属元素地球化学分布与遥感提取的蚀变信息分布情况作综合比较,分析它们之间的内在关系,达到综合预测成矿的目的.由于研究区已知矿床中以Ag、Cu含量为最高,本次研究选取了全区的Ag元素(图4)、Cu元素(图5)地球化学分布图作为研究内容.

3研究区成矿靶区圈定

3.1研究区成矿规律总结利用遥感解译构造、岩性及提取的蚀变信息,结合该区地质矿产资料、化探资料和已知矿床的成矿特征分析,总结了本区主要矿床成矿规律,如表1所示.

3.2研究区成矿远景区圈定基于上述矿床成矿规律,通过综合研究遥感蚀变信息和地质成矿要素,对比地球化学分布异常图,最终圈定了研究区综合成矿远景区,如图6所示.以研究区地质条件为成矿背景,结合野外调查和前人地质资料,以遥感技术提取的矿化蚀变信息分布特征、地球化学Ag、Cu异常分布及规律为重点,在循研究区成矿规律的基础上(表1),采用地质综合信息法,对本区进行了成矿预测.从结果来看:圈定了6个成矿远景区.预测区相对较为集中,4个远景区分布在研究区中部,1个分布在研究区西北角,另1个分布在研究区东北方向.本次成矿预测结果为进一步详查指出了找矿方向.

4结论和认识

矿物基础学论文范文第4篇

结合我国高等工程教育的要求,介绍了中国矿业大学矿物加工工程专业的概况、工程需要、两次工程教育专业认证的情况和基于工程教育专业认证背景下本专业在教学理念、专业课程、教材、实践教学、实验室建设与实验教学和国际合作与交流等方面的建设情况。

关键词:

工程教育;专业认证;矿物加工工程;专业建设

近年来,我国高等工程教育发展迅速,社会对高等工程教育提出了更高要求。同时,随着经济全球化的发展,高等工程教育国际化趋势越来越清晰。自2006年教育部教高厅函[2006]5号正式启动工程教育专业认证试点工作以来,国内高校部分专业陆续开展了专业认证工作。实践证明,专业认证效果显著,在改革专业教育、改进教学行政管理、建设师资队伍、改善教学条件、增强学生创新能力等方面发挥了积极作用,提高了教育水平,保证了人才培养质量。同时也加强了教育界与工程界的联系与合作,推动了工程师注册制度的建立和发展[1]。2013年6月19日,首尔召开的国际工程联盟大会上,《华盛顿协议》全会一致通过接纳我国为该协议签约成员,标志着我国工程教育正式与国际接轨。本校矿物加工工程专业经过60多年的发展,已建成较完善的人才培养体系,专业排名连续多年全国第一,但与国家高等工程教育的要求仍有差距。通过两次专业认证,让我们认识到了本专业与认证标准尚有不足。本文重点介绍了近年来基于工程教育专业认证背景下的本专业建设情况。

一、矿物加工工程专业概况

本校矿物加工工程专业始建于1952年,为国家重点学科、“211工程”和“985优势平台”重点建设学科。矿物加工工程专业为国家特色专业、江苏省品牌专业、重点专业;1981年、1984年批准为硕士点和博士点;2012年列入教育部“专业综合改革试点”。本专业旨在培养基础宽厚扎实、工程实践能力强、适应面广、素质高,有创新意识和创新能力,从事矿物加工新工艺、新技术的开发研制、工程设计与管理等复合型高级工程技术人才和科学研究人才。本专业拥有一支以院士为学科带头人的高水平教学队伍,其中:中国工程院院士2人,部级教学名师1人,长江学者奖励计划特聘教授3人,博导15人,教授17人。部级有突出贡献的中青年专家、中国青年科技奖、江苏省十大杰出青年等省部级以上人才基金与荣誉称号获得者20余人次。本专业培养了大批优秀科技人才,连续几年在《中国大学评价》中排名第一,列入A++专业。

二、矿物加工工程专业人才的工程需求

煤炭是我国的主体能源,在今后相当长的时期内,煤炭在能源构成中的主体地位不会改变,然而,煤炭在开发利用中带来严重的环境污染。国民经济的快速发展,煤炭需求不断增加,资源和环境压力进一步加大。煤炭加工是实现我国煤炭高效利用,减少燃煤污染的重要途径。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》(2006—2020)指出:“促进煤炭的清洁高效利用,降低环境污染。……大力发展煤炭清洁、高效、安全开发和利用技术。”发改委和环保总局联合下发的《煤炭工业节能减排工作意见》中提出,到2020年原煤入洗率提高到70%。目前,选煤行业超常规、跨越式发展,带来了选煤工程技术人员的严重不足。未来矿物加工行业的工程技术人员需求在增加,仅煤炭加工行业的工程技术人员需求预计在12000人。煤炭加工事业的发展和进步,离不开高层次工程技术人才。以煤炭加工为代表的矿物加工行业的发展,为矿物加工工程专业的建设带来了新的机遇和挑战。

三、矿物加工工程专业工程教育专业认证情况

本专业是全国矿物加工工程专业中首个接受认证的,已进行了两次认证。认证专家组认为我校矿物加工专业在认证标准中“学生、培养目标、毕业要求、持续改进、课程体系、师资队伍、支持条件”七个方面达到了认证的基本要求。但专家也提出了以下意见:(1)课程体系中非煤类专业知识需进一步充实;(2)企业和行业专家参与毕业设计指导和考核工作的力度还需加强;(3)培养目标达成的软硬件条件需进一步完善和加强;(4)人才培养国际化建设进程偏慢。通过两次认证,感受到专业现状与认证标准仍存在差距,需要在专业建设上跟上工程教育专业认证的要求,与国际接轨。

四、基于工程教育专业认证的专业建设

1.转变办学理念。我国的大学一方面要实现精英教育向大众教育的转变,同时要实现知识型人才培养向工程应用型人才培养的转变,才符合时代特色和社会需求。目前我国大学的多数专业为拓宽就业面,过分强调基础,压缩专业课课时,实践环节缩水严重。经过工程专业认证,新的培养方案中调整了培养目标,要将学生培养成适应现代化建设需要的创新型高水平工程师人才,从2013年开始执行“卓越工程师培养计划”。

2.调整专业课程及课时。(1)为适应金属矿选矿方面的就业需求,增设了《非金属矿物加工工程》、《团矿与烧结》、《粉体工程》、《选矿生产实践案例分析》等;《矿物加工学》中增加化学选矿内容;将《选煤厂设计》和《选煤机械》改为《选矿厂设计》和《矿物加工机械》。(2)将专业主干课《矿物加工学》分为四部分,分别由四位教授授课,充分发挥每位教师的优势。(3)为新生开设了《矿物加工过程创新体验》、《专业概论》和《中国能源资源及其思考》等课程,让学生提前了解专业。(4)选修课中新增《煤质管理与技术检查》、《煤炭运销与管理》、《煤质化验与分析》、《选煤厂管理与技术经济》,满足毕业生在煤质分析与营销方面的需要。(5)将部分专业结合度不高的课程由必修课改为选修课。(6)强化实践教学,提高实习的学分,延长实习时间,鼓励学生在生产现场完成毕业设计(论文)。

3.更新和优化教材。对于工科专业来说,专业课和必须注意吸收科技发展的最新成果,直接关系到能否培养出适应现代工业生产的卓越工程师。近年来,用人单位普遍反映专业课程内容跟不上科技发展,总体上比较陈旧。《矿物加工机械》、《选矿厂电气设备及自动化》、《矿物加工过程信息技术》、《矿物加工过程模拟与优化》课程内容明显落后于工业界和科技界。近年来,我们组着手进行了教材更新,《选矿厂管理》已于2011年再版,《矿物加工机械》已于2012年出版,《矿物加工过程模拟与优化》已形成讲义,实习实验教材编写中。

4.强化实践教学。实践能力的培养问题是我国高等教育特别是工科教育长期存在的问题,改革开放后,实践能力培养面临更加严重的挑战[2]。第一,部分高校重理轻工,忽视了实践能力的培养;第二,由于我国的市场机制还不成熟,企业受短期利益的驱动,不欢迎学生实习;第三,扩招后学生数量增多,实践资源严重不足;第四,实践经费不足,造成实践环节严重缩水。因此,我国工程教育面临实践能力培养质量下降的窘境。本专业一直以大型煤企为基地,坚持三大实习,但近年来也面临上述问题。作为“卓越工程师教育培养计划”实施专业,2012和2013年开始建设河南煤化集团、淮北矿业集团、枣庄矿业集团三个部级实践教育中心。另外,进一步巩固神华宁煤集团、河南神火集团、中平能化神马集团、兖矿集团等实践教学基地建设。以部级实践教育中心建设经费的支持,与企业建立了更加紧密的产学研合作,建设新型的实习与实训基地;完善现有实践教学体系,进一步加大毕业设计在企业或设计单位进行的比例;完善毕业设计规范和条例,加强过程监控和考核评价,提高毕业设计质量。

5.加强实验室建设和实验教学。近年来,以“211工程”和“985优势学科平台”建设为基础,结合教育部重点实验室、国家工程技术研究中心和国家实验教学示范中心建设,多渠道筹措建设经费,不断提高实验教学装备水平。实验室开放管理,为大学生开展综合性、研究性、创新性实验提供条件。突出科研创新训练,完善国家重大项目向本科生开放的大学生科研训练计划,充分利用专业的学科平台和科研资源,全面培养和提高大学生的科研能力和创新能力。

6.加强国际合作与交流。国际化是时代赋予大学的历史使命,国际化的对象包括教学体系、科研活动、教师队伍和学生[3]。认证专家在两次认证中均指出本专业在国际化方面有着明显的差距。近年来,本专业每年选派部分教师出国进修,学习国外先进教学方式,接受专业前沿技术;引进国外教授为本科生授课、开设讲座;加大从海外高端人才的力度。继续推进本科生2+2培养模式,在已有的美国肯塔基大学、德国多特蒙德大学、澳大利亚昆士兰大学、加拿大阿尔伯特大学基础上,与更多的高校建立合作关系。同时,借助一些国际、区域项目,加强与国际名校及科研机构进行合作。

参考文献:

[1]毕家驹,陈以一,何敏娟.建立工程专业评估制度尽快提升工程教育质量[J].中国高等教育,2006,(1):728-731.

[2]朱高峰.关于中国工程教育的改革与发展问题[J].高等工程教育研究,2005,(2):1-9.

矿物基础学论文范文第5篇

通过四年级上册的科学课教学,学生对科学课的认识得到了一定提高,部分学生已学会了自己收集资料和进行课堂记录的习惯,大部分学生已会进行仔细的观察,学生在实验前已具备了提出假设,然后设计实验计划,最后进行实验验证,具备了初步的探究能力。学生小组内的合作交流也有了基础。

两个班级的学生都喜欢实验,但孩子们只是凭自己的兴趣边玩边做,导致于观察不仔细,实验无序操作,科学探究的习惯尚未养成,也常常使学习任务难已按教学计划完成,逼迫老师调整课时;而且学生在作业习惯方面较差,特别是课外布置的收集资料、观察任务大多不能自觉完成,导致期末考核评价差异较大。

本期改进措施:1、课堂常规常抓不懈,强化训练(提问、猜想、设计、验证、分析、结论)形成科学课堂教学的模式。2、强化四人小组的合作学习模式,养成良好的探究素养;3、加强每单元课堂作业与课后观察、调查作业的检查评价;促使课堂教学效率的提高。

二、教材分析:

1、本册教材主要内容特点及设计思路《科学》四年级下册包括《电》、《新的生命》、《食物》、《岩石和矿物》四个单元。

《电》单元包括用电安全事项、点亮我的小灯泡、简单电路、做个电路检测器、导体和绝缘体、做个小开关、推测4接头和6接头接线盒的电路连接方法、电池和灯泡的串联和并联等十分丰富的有关电的内容。

《新的生命》单元以观察油菜花为引子,展开了花的专题观察,从对花的构造的研究过渡到对果实和种子的研究,又从植物的繁殖方式延伸到观察动物的繁殖活动。

《食物》单元突破了学科的界限,紧紧贴近小学生的生活实际,设计了探索食物的营养成分、观察生和熟的食物、变质的食物,讨论储存食物的方法、获取食品包装袋上的信息等活动,从多个角度引导学生以食物为主题展开研究。

《岩石和矿物》单元则将培养小学生的科学探究能力作为主要目标,把对岩石和矿物的观察和描述作为基础活动,采取分类、猜测和实验的方式,引导学生认识岩石的形成和变化原因。教材总的特点仍是以活动为主线,以结构为连接,以培养小学生的科学素养为宗旨。教材的外线是活动,内线则是追求学生科学探究能力的发展。

2、本册教材在设计思路上主要体现了以下特点:

(一)、适当扩大单元规模,使学生能够在一段较长的时期内深入研究。四下教材在呈现方式上的最大特点就是采用大单元的模式,这是在尊重学生的主体地位、满足学生发展需要的前提下做出的改进。新教材理念追求的是“一英寸宽、一英里深”的探究活动,这对激发学生持续的研究兴趣、经历较为完整的探究过程,以及实现科学教育目标的多元整合都是十分有利的。大单元的设计,可以使学生在持续一个月的主题学习中学习兴趣不断得到激发,探究活动不断深入,学习活动能够向着更多、更广阔的领域拓展,获得更为全面和丰富的学习体验。所以,我们在教学中要注意活动之间的结构联系,促使学生不断产生新的问题,以问题推动探究活动的逐步深入。

(二)、更加注重科学素养的培养,探究方法不断丰富。在三年级的科学教学中,强调科学探究始于观察。确实,对于四年级的孩子来说,他们总是对周围的世界充满了极大的好奇心。科学上的发明、发现也往往正是由观察迈出的第一步。所以把观察作为进行科学探究活动的第一个重要方法加以强调是完全正确的,也符合儿童的认知规律。随着科学探究活动的逐步深入,探究的方法自然应该得到不断丰富。其中的猜想和推测,是科学研究过程中两个重要的环节。本册教材在这两方面就是有所侧重的。随着探究方法的丰富,探究的模式也跟着丰富起来:如观察-统计-比较-分析-结论、观察-假设(推测)-验证(测量、实验)-分析-结论等。

(三)、加强对学习主体的研究,构建以儿童心理发展为线索的科学探究体系。本册教材是以儿童的心理发展为基础构建的,所有的活动都在对儿童认识问题的规律和特点深入理解的基础上进行设计的。具体说,就是活动设计充分遵循了儿童认识发展的顺序,从学生们可观察到的微小变化开始,从关注学生身边的事物开始,用学生的眼光去看待事物,努力促进他们去建立自己的观点和概念。

一、教学措施:

为了较好完成本学期的教学目标,突破难点,解决重点,结合学生实际,我拟定了如下的教学措施:(老师和学生同时遵守)

1.课堂常规有序:课本、笔记本摆放在书桌角上,边边重合,文具盒摆放在自己的正前方,铃停准时上(下)课,互不侵占时间。

2、课堂中随时评价给分:加分内容(发言、倾听、猜想、敢于提出不同意见、合理的建议、创新的设计等),进行及时评价反馈,让学生即时掌握自己的平时情况。

3、实验实行评分考核:为了使每位学生的能力都得到发展,实行小组长、实验员、记录员轮流制,实验记录考核制.

4、要求学生平时多观察生活中的科学现象,并且能用所学知识解决一个或几个生活问题,最后写成科学小论文,真正实现科学的生活化。

5、实行单元一练的课堂作业,及时批改,让学生养成及时完成作业的习惯,而且作业也实施星级评定。

二、教学进度安排

周课题单元

1宣传考核评价方案(1课时)电

2《电和我们的生活》《点亮我的小灯泡》

3《让更多的灯泡亮起来》《电路出故障了》

4《导体和绝缘体》《我来做个小开关》

5《里面是怎样连接的》单元练习

6《我们选择了什么》《油菜花开了》新的生命

7《各种各样的花》《花、果实和种子》

8《豌豆荚里的豌豆》《把种子撒播到远处》

9《萌发的种子》《动物的卵》单元练习

周课题单元

10《一天的食物》《我们的身体从食物中获得什么》食物

11《吃什么和还吃什么》《生的食物和熟的食物》

12《减慢食物变质的速度》《食物包装上的信息》单元练习

13《各种各样的岩石》《进一步观察岩石》岩石和矿物

14《岩石的组成》《怎样观察、描述矿物》

15《岩石会改变模样吗》《岩石、矿物和我们》单元练习新晨

16考核评价资料整理、考核评价资料整理、总复习阶段

矿物基础学论文范文第6篇

关键词:硅酸盐矿物;复合材料;现状;综述

硅酸盐矿物共有548种,约占已知矿物总数的24%,广泛分布于岩石和土壤中。按照其结构的不同,大致分为岛状、环状、链状、层状和架状五大结构类型[1]。已知的层状硅酸盐矿物共有162种,约占硅酸盐矿物中总数的29.56%。层状硅酸盐矿物是若干由硅氧四面体和铝氧八面体按照不同规律连接起来的结构层堆垛而成,不同类型的硅酸盐矿物其硅氧四面体和铝氧四面体构成比例不一样,如蒙脱土[2-3]、白云母[4]均为2∶1型化合物,而高岭土为1∶1型化合物。硅酸盐矿物的插层复合材料主要包括离子复合材料、纳米复合材料和聚合物复合材料,主要应用于催化、防腐、吸附和阻燃等领域。根据其特有的层状结构,层状硅酸盐片层存在大量的可交换离子,可通过离子交换法将无机或有机离子插入片层空间合成离子型复合材料。纳米粒子通过插层反应插入片层化合物层间,获得的纳米复合材料不仅改善了纳米粒子易团聚的现象,同时还可以使其更加稳定[5]。层状硅酸盐与聚合物复合制备高分子复合材料不仅可以改善高分子材料的机械强度和性能差的缺点,而且可以增强耐高温、耐腐蚀的性能。本文主要综述蒙脱土、白云母、高岭土和蛭石4种常见的硅酸盐矿物的研究现状及应用前景。望能对这方面的研究工作者提供参考和指导。

1蒙脱土的研究现状及进展

蒙脱土层板不具有氧化性和耐酸碱性,其层板间仅靠层间阳离子的弱静电作用连接,其为二层硅氧四面体夹一层硅氧八面体构成2∶1型结构层,片层厚度大约为1nm,长度由30nm到几千纳米不等,这种特殊的结构赋予蒙脱土[2]许多特性,比如膨胀性、吸附性、离子交换性、分散性、悬浮性和黏结性等[6]。李玉峰[7]利用聚苯胺本身具有很好的导电性,在蒙脱土层间插入聚苯胺,得到聚苯胺-蒙脱土复合材料,将其用于金属的防腐蚀研究,研究发现聚苯胺-蒙脱土复合材料改善了聚苯胺单一作为防腐蚀材料的不足。黄春等[8]利用聚噻吩的防腐蚀性能,将改性的蒙脱土与噻吩共混,在氧化剂的作用下噻吩在蒙脱土层间发生共聚。该研究对聚噻吩-蒙拓土的结构及性能进行分析并测试该材料对钢片表面防腐性能,研究发现蒙脱土的片层结构延长了氧气和水同金属接触的路径,而另一方面体系具有一定的导电性可避免局部腐蚀。程博等[9]分析了钙基蒙脱土和有机改性的钠基蒙脱土在阻燃方面的应用,结果表明加入钙基蒙脱土的Al(OH)3乙烯-醋酸乙烯酯复合材料热释放更低,形成的碳层隔热效果更好,表现出更优异的性能,分析认为有可能钙基蒙脱土中的钙离子对燃烧成炭具有促进作用。冉诗雅等[10]利用酸碱处理蒙脱土与磷酸酯阻燃剂复配阻燃PC/ABS合金,结果表明酸碱处理的蒙脱土不仅可以改善合金的起始分解温度,还可以增加碳层的稳定性,使第二热释放峰值出现的时间延迟。

2白云母的研究现状及进展

白云母和大部分硅酸盐层状化合物一样,具有层状结构,因此改变其层间环境或层间距成为了许多国内外科研工作者的研究方向[10]。王清淼等[11]利用热处理改善白云母结构的稳定性,然后在高温条件下与LiNO3进行离子交换,改性白云母,证实可以从白云母层间置换出K+,并增大其层间距。刘德春等[12]利用双氧水为膨胀剂,采取加热的方法对白云母进行化学膨胀,使得其层间距从0.912nm增大到0.999nm,膨胀效果显著,再将十六烷基三甲基溴化铵插入层间,本身亲水性的白云母层改性为亲油性,并用XRD、FTIR和TG等对其分析,结果表明其很好的插入白云母层间,得到了小分子有机物插入白云母层间的复合材料。因此,白云母在特殊环境下改性,使得其层间距增大成为可能。改性的白云母与特定性能的材料复合,可获得具有不同功能的复合材料。韩璐[13]利用硝酸锂与白云母共融,利用Li+置换出层间的K+,得到层间距增大的白云母。然后通过离子交换将CTAB插入白云母层间,得到复合材料,用于吸附亚甲基蓝,使得其原始吸附量从3.2953mg/g升至7.0342mg/g,表明十六烷基三甲基溴化铵插入微晶白云母层间,得到的复合材料用于吸附,不仅考虑了白云母本身结构特性用于吸附有机染料,同时根据相似相溶原理,层间由于十六烷基三甲基溴化铵的存在,使原来对有机物吸附呈惰性的微晶白云母层间环境得到了改变,改善了白云母对亚甲蓝吸附性能。由于聚噻吩的共轭电子对效应,使得其具有大多数高分子不具有的导电的特性。凌英等[14]利用聚噻吩的导电性,白云母的耐蚀性,合成聚噻吩-白云母复合材料。该复合材料具有聚噻吩良好的光学、电学和环境稳定性,电导率也可以从绝缘体到良导体之间变化的特性,同时也利用了白云母具有很好的热力学、机械、耐酸碱腐蚀等优异性能。噻吩在白云母层间发生共聚,并对该复合材料对金属钢片的防腐蚀进行研究,结果表明该材料对金属钢片的防腐效果良好,是两种物质共同发挥作用的结果。针对硬质PVC普遍存在性脆、韧性差、耐热性及热稳定性差的缺陷,周世一等[15]以白云母粉体矿物为填料,硅烷偶联剂KH-550为表面修饰剂,核壳型ACR树脂为抗冲改性剂,PVC树脂为材料基体,采用熔融共混法制备了微晶白云母/ACR/PVC复合材料,研究认为该复合材料的力学性能、抗冲压性能、耐热性能,延缓老化相对单一的材料有明显的提升。袁西强等[16]以天然微晶白云母作为矿物载体,钛酸丁酯作为钛源,硝酸铜为掺杂离子,采用溶胶-凝胶法制备了复合型光催化剂。由于微晶白云母层状结构,使得其表面负载纳米TiO2颗粒可以形成多层结构,增强了对亚甲基蓝的降解效率。

3高岭土的研究现状及进展

与蒙脱土和白云母结构不同,高岭土为典型的二八面体1∶1型层状铝硅酸盐矿物,它的结构单元层由SiO4四面体和AlO6八面体沿c轴堆垛而成,单元层厚度为0.717nm,层间由氢键构成。王美荣等[17]在不同温度下对偏高岭土进行处理,用XRD和拉曼光谱(Ramanspectra)分别分析物相变化和温度对其活性的影响,结果发现在738~900℃范围内对其进行热处理,随着温度的升高,其活性逐渐增大,为进一步处理高岭土奠定了基础。张永利等[18]利用煅烧、酸浸的方法对高岭土进一步改性,并利用SEM等技术手段表征其对Cr(Ⅵ)的吸附能力研究,同时确定最优吸附条件。研究发现经过改性的高岭土对Cr(Ⅵ)的吸附能力得到增强,该方法对日益严重的环境污染具有现实应用价值。

4蛭石的研究现状及进展

蛭石与其它片层硅酸盐结构相似,具有良好的阳离子交换性、吸附性和膨胀性等特点。近年来,对蛭石及其改性的研究得到广泛的关注。吴平霄[19]利用溴化十六烷基三甲基溴化铵和溴化十六烷基吡咯改性插层蛭石对苯酚和氯苯二种非离子型环境污染物进行吸附性能研究,相比原矿对二种有机污染物的吸附能力,经过改性后的蛭石对苯酚和氯苯的吸附能力大大提高。朱建喜等[20]利用溴代十六烷基吡咯、磷酸对膨胀蛭石和未膨胀蛭石进行了改性处理,分析在不同含水量的蛭石对有机分子进入层间的难易的影响,结果发现其含水量虽然对有机分子进入层间具有影响,但由于有机分子具有较强的交换能力,对其影响不是太大。李晖等[21]对蛭石对重金属离子Cd(Ⅱ)的吸附进行了研究,将蛭石作为吸附剂装填吸附柱用于重金属离子Cd(Ⅱ)的连续吸附,结果表明该吸附剂具有吸附速度快,吸附容量大的优点,另外,用酸改性后的蛭石可以增强对重金属离子Cd(Ⅱ)的吸附能力。

5结语

本文主要综述了蒙脱土、微晶白云母、高岭土和蛭石4种层状硅酸盐矿物的研究现状及进展。(1)层状硅酸盐矿物因其独特的结构,经过国内外科研工作者对硅酸盐矿物研究,将其通过与其它化合物结合,提升了无机层状化合物在现实中的应用价值。(2)硅酸盐复合材料具有特定功能的新型材料,主要用于金属防腐,环境治理、光催化等领域。因此,对层状硅酸盐矿物的改性研究,成为当前无机材料研究的重要方向之一。

参考文献

[1]印万忠.硅酸盐矿物晶体化学特征与表面特性及可浮性关系的研究[D].沈阳:东北大学,1999.

[2]赵保林,那平,刘剑锋.改性蒙脱土的研究进展[J].化学工业与工程,2006,23(5):453-457.

[5]郭文姬,赵彦钊,王兰.蒙脱石制备插层复合材料的研究进展[J].陶瓷,2011(11):45-47.

[6]程博,李定华,杨荣杰.不同蒙脱土对EVA/ATH复合物阻燃性能和热行为的影响//全国高分子学术论文报告会[C].2015.

[7]李玉峰.聚苯胺/蒙脱土复合防腐蚀涂层的制备及性能研究[D].西安:西北师范大学,2005.

[8]黄春.聚噻吩/蒙脱土导电复合材料的制备及其性能研究[D].成都:成都理工大学,2014.

[9]冉诗雅,许远远,郭正虹,等.酸碱处理蒙脱土与磷酸酯阻燃剂复配阻燃PC/ABS合金[J].高等学校化学学报,2013,34(2):467-473.

[11]王清淼,贾菲菲,宋少先.高温及离子交换对天然白云母晶体结构的影响[J].非金属矿,2016(1):78-80.

[12]刘德春,熊小丽,黄晓英,等.白云母的化学膨胀性及插层性能研究[J].非金属矿,2009,32(3):7-9.

[13]韩璐.有机插层微晶白云母的制备及其吸附性能研究[D].成都:成都理工大学,2009.

[14]凌英.聚噻吩/微晶白云母导电矿物复合材料研究[D].成都:成都理工大学,2016.

[15]周世一.微晶白云母的表面修饰及其与核-壳型ACR共同改性PVC材料的研究[D].成都:成都理工大学,2011.

[16]袁西强.微晶白云母负载Cu2+掺杂n-TiO2光催化材料的制备及性能研究[D].成都:成都理工大学,2016.

[17]王美荣,林铁松,何培刚,等.热处理温度对偏高岭土活性的影响及其表征[J].硅酸盐通报,2010,29(2):268-271.

[18]张永利,朱佳,史册,等.高岭土的改性及其对Cr(Ⅱ)的吸附特性[J].环境科学研究,2013,26(5):561-568.

[19]吴平霄.有机插层蛭石对有机污染物苯酚和氯苯的吸附特性研究[J].矿物学报,2003,23(1):17-22.

[20]朱建喜,胡大千,何宏平.层间水含量对蛭石有机改性影响的研究[J].矿物学报,2001,21(3):464-466.

矿物基础学论文范文第7篇

本草研究的特点是依托历史遗留下来的传统药学资料进行研究,或曰是钻故纸堆的一门学问。这样的研究也能创新吗?当然能,“温故而知新”。本草研究中的创新,其成果与临床、实验研究有所不同,但判断创新的标准大抵相同。研究领域的扩展、研究方法的更新、研究角度的变换、研究深度的掘进、研究层次的提高、新史料的发掘、新理论新观点的提出,等等,只要以科学的态度进行研究,发前人之未发,都可以称得上创新。

本文之所以提出本草研究的创新问题,是因为目前已经出现了研究肤浅和低水平重复的现象。造成这些现象产生的原因,有的是由于掌握的信息不够全面和及时,也有的是属于学风问题。社会上急功近利的浮躁风气也不可避免地渗透到本草研究中来。以下拟从本草研究的几个方面作一探讨。

一、本草文献研究

本世纪在本草文献(准确他说是本草专著)难芯糠矫娉晒橙弧U夥矫孀钪匾慕故潜静莸哪柯佳а芯俊A帷断执姹静菔槁肌贰⑸兄揪取独幸┪南拙罚约白罱霭娴摹度幸酵际榱夏柯肌返仁椋旧贤瓿闪酥泄诘乇静葑ㄖ哪柯佳У鞑椤?

在本草专著的研究方面,本世纪研究得比较深入的有《神农本草经》、《新修本草》、《证类本草》、《本草纲目》、《本草品汇精要)、《植物名实图考》等主要本草。所谓深入,是指对其成书、内容及版本都有过细的研究,尤其是近20年,这方面的进展非常迅速。过去一些研究较少的本草,在这段时间内有了不同程度的研究进展,如《绍兴本草》、《履巉岩本草》、《宝庆本草折衷》、《本草原始》、《滇南本草》等。在已有研究的本草专著中,绝大多数为明以前的本草,尤其是宋代及其以前的本草研究得比较多。伴随宋以前本草文献研究的深入,其辑佚工作取得了巨大的成就。《神农本草经辑注》所取得的巨大成功,为缕清我国本草文献发展的源头作出了贡献。尚志钧先生在宋以前本草的辑佚方面做出了巨大的贡献。可以说,由于本草学者的努力,南宋以前的亡佚本草几乎全都有辑佚本。随着印刷技术的进步,许多明清稀见的本草著作也陆续影印或校点出版。正在进行中的《中国本草全书》更是志影印全部1949年以前药学文献。而进行中的《中华大典·医药卫生典、药学分典》如果能编辑成功,也将把古代本草文献的主要内容分类纂集于一书,这些进展为当今发掘中药宝库铺垫了道路。

但是,我们也必须看到,在大量以探讨医药成就为主旨的本草文献(主要是《本草纲目》)研究论文中,有新见解的越来越少。我们不是不需要这方面的论文,60年代初期以及80年代前期,的确涌现了许多高质量的探讨《本草纲目》对医药乃至整个古代科技的论文,但此后的有关论文数量剧增,质量却每况愈下。辗转抄录、选题琐屑、把书中反映的历代医药成就全部不切实际地归于李时珍等现象极为严重。《本草纲目》似乎成了撰写论文以谋晋升或参加会议等的捷径。

必须直言的是,研究本草著作的文献学内容(目录、版本、辑佚等)需要良好的获取第一手资料的条件,并非人人都能涉足并取得成就的。加之国内现存本草专著的研究已经比较广泛,并有一定的深度,因此这方面发展的空间已经比较狭窄。围着几部重要本草变看法子为之粉饰颂德,或反复讨论前人已有定论的内容,或纠缠一些目前条件不可能定论的议题(除非有出土的或新发掘的资料),我个人认为这是使本草文献研究平庸化。

当然,这并不是说本草文献的研究已经到头。事实上百年之间,我们还只不过是围着中国内地所存的汉文本草专著打转转。即便如此,有些本草我们的研究还很肤浅(如《滇南本草》多种本子究竟那一种能算是兰茂所处时代的作品?传世的《绍兴本草》抄本有没有一个祖本?等等),国内不有可能出现或出上新的本草专著,流散海外的本草著作也有不为我们所知者。最近从日本接引回归的《药性会元》、《药性要略大全》等本草,国内学者过去就从不知其底里。原以为失传已久的墨西哥传教士石铎碌(石振锋)所著的《本草补》,最近笔者才从国外获得了它的影印件。这说明本草书志的研究尚未完结。马继兴先生目前正在进行的世界中医药联合目录研究课题将把本草文献的调查推向深入,这就是一件具有创新意义的工作。此外,非本草专者的医书,乃至非医书中蕴藏着大量未被本草专著收录的药物资料,这些资料的调查、汇纂和整理,是本草文献研究者未来的用武之地。厚古薄今是过去医药历史研究的普遍现象,近现代本草文献还有待整理研究。少数民族药学文献至今罕有报道。和中国本草一脉相承的日本、朝鲜本草也很少有中国学者问津。因此,未来本草文献研究不应该故步自封,开拓新领域是创新的重要体现。

二、药物品种的本草考证

在药物品种的本草考证方面,本世纪所取得的成就最为辉煌。这一工作延续的时间很长,早期中外动、植、矿物分类学家根据我国古本草或民间沿袭的名称来确定某一物的中文名。尽管在这一过程中也包含着本草考证,但前辈并没有将其依据专门记录下来。本世纪上半叶,赵燏黄、黄胜白。钟观光等前辈学者把现代植物分类和中国本草知识相结合,有针对性地对本草药物进行考证,确定其分类学地位,从而开创了我国药物品种本草考证之先河。日本的冈西为人等也进行了这方面的工作,并授徒传道。前辈们荜路蓝缕,确定了本草中大量的药物名称。近50年来,围绕中药品种进行的研究和资源调查从来就没有停止过(包括“”期间),并取得了巨大的成就。这些成就反映在为数众多的动植物志、中药志、《药材学》、《生药学》及《药典》等书籍中。国家药典收入的中药,首先必须确定品种。一批药学界前辈把所掌握的现代分类知识与传统本草相结合,使中药品种考证工作不断深化,由此也积淀了丰富的本草考证经验,总结了一些本草考证的方法。楼之岑、谢宗万、徐国均等许多前辈为此付出了毕生的精力。除大量的药物品种本草考证论文之外,集中反映这方面成就的专著当数谢宗万先生的《中药材品种论述》(上册于1964年出版)。该书以中药混淆品种为研究对象,这一选题本身就具有创新性。中药混淆品种的产生是一种历史现象,这就要求作者除具备现代科学知识之外,必须精通古代本草的内容。谢先生正是把植物分类、实地考察和传统本草考证相结合,在药物混淆品种本草考证方面独占鳌头。80年代初,为了使本草考证更上一层楼,谢先生又参加了西学中班,补充了中医临床知识这一课,使本草考证更贴合中医用药实际。正因为谢先生的知识结构的完善,使得他在80年代出版的《中药材品种论述》(中)以及后来修订萹的上册内容更为充实。“本草考证”在书中正式作为一个专项。许多具有创新意义的考证结果直接保证了中药用药品种的准确。然而谢先生并没有从此停步,他90年代又辟蹊径,将其多年的药物品种本草考证经验上升为理论,连续出版了《中药品种理论研究》、《中药品种新理论的研究》等书籍和论文,使这一研究由散在的经验变得有规律可寻。这一理论的产生本身就是创新,其意义远胜过零散的药物本草考证。

本文用较多的笔墨介绍谢宗万先生在药物品种本草考证方面的业绩,井无忽视其他专家成就的意思,只是想借用此成功之例,说明要想在本草研究中不断创新,必须注意结合多学科的知识,注重解决实际问题;并及时将实践上升到理论,为下一轮更深入的研究开辟天地。同时也想说明这样一个问题:创新就不能安于老套路,必须根据各人自身的特点,选择适应自己创新发展的道路。可是近些年来,药物品种的本草考证低水平重复的现象非常严重。在已经发表的文章中就可以发现许多品种中早已有人考证过的,结论雷同。有些混淆品种中的常识性问题,也有人再次重复前人的劳动。至于平时审稿过程中遇到这样的情况就更多了。再者,选题基本上集中在植物,而动物、矿物方面的考证文章少而又少,这和本草记载的各类药物比例是不相称的。以矿物药为例,至今专门的论著只有王嘉荫1956年出版的《本草纲目的矿物史料》。

药物品种的本草考证与本草文献研究有所不同,前者需要有与药物基原考订相关的专业知识(如动、植、矿物分类,药材鉴别知识等)。也正为如此,散布全国的具有这方面知识的人员都可以利用自己的知识和地利之便,补习一些本草文献查找方面的基础知识,结合实际工作中遇到的药物品种混淆的实际问题,开展本草考证。至于信息来源,有志于药物品种本草考证的同道,应遵循一般搞科研的基本方法,追踪本学科最新进展。同时,在选题之前,应该检索一些与之相关的基本工具书和专著。如果《中药大词典》、《中药材品种论述》等书都不看,怎么能保证不做无用功呢?

应该说常用药物混淆品种的本草考证都已经有人做过研究了。除非有新的材料和新的见解,否则最好不要重复选题。对基层药学工作者来说,搞这方面的研究应该注意扬长避短、从生产实际中发现问题,运用本草考证去解决问题。地区药物品种的本草考证是大有作为的。例如:药物混淆是有地区特征的,有些地区药物品种混淆历史非常悠久。熟悉本地区用药品种特点,对从事本草考证有着地利之便。我曾经见新疆药学工作者考证当地用的人参品种中,有古代的押不芦,这是很有意思的事。元代押不芦传人中国内地,蒙上了一层浓厚的神奇色彩。不曾想在丝绸之路的沿途,还有应用此药的地方。广西有几位年青的药学人员,他们立足于本地用药实际,进行本草考证,提出了一些新的见解,很值得借鉴。一种药物的运用,有时可以沿袭千年。民间用药习惯有时可能解决文献记载的疑似。在古本草中,至今还有很多药物的基原是不明的。例如宋《本草图经》的外草木类的药物,有很多已成为历史悬案。有些历史上被认为很有疗效的药物,至今没有人考出其基原。例如坐拿草,从来到明,医方中都有用者。《本草图经》说:“土人用治打扑所伤,兼壮筋骨、治风痹。江西此甚易得。后因人用之有效,今颇贵重。”此药有图,江西吉州、安徽滁州是其产地,疗效也很明确,应该说是比较容易考证的。但由于其图形的粗糙,至今未有能为人信服的考证结果。要解决这个问题,寄希望于该药产地的药学工作者。如能在民间开展深入的考访,寻找到名称、疗效和形容近似的药物,是可能决这一疑难的。云南药学工作者考订《滇南本草图说》药物基原的成功经验是值得学习的。

古代本草书中,还有很多药物的基原有待考证。《本草图经》、《本草纲目拾遗》、《生草药性备要》等书此类问题最多。在考证时,除本草专著之外,应该注意充分发挥地方志等乡土文献的作用。实地考察可以弥补文献记载的缺瞩。此外,药物品种考证不是为考证而考证,这是一个与药物运用和生产紧密相关的问题。从生产实际发现问题,解决问题,就可以使研究工作充满生命力;从文献到文献,选题必然枯燥而无实际意义,这样的研究是难得有新意的。

三、药物炮制的本草考证

药物炮制是中药学非常具有中医特色的内容。在数千年的发展过程中,中药炮制积累了极为丰富的经验。不同的药物、不同的用途、不同的时代、不同的地区,都会影响到药物炮制方法。处理这些纷繁的炮制法,使之既有效又经济地为中医用药服务,光靠实验研究是不够的。我们不可能逐药逐法地去进行验证。更何况传统中药炮制与中医理论密切相关,实验研究并不能解决所有的问题。因此,本草考证有其独特的意义,它有助于缕清历史上炮制法的源流、种类及其不同的运用,为现掘、验证合理的炮制法提供符合中医用药实际的文献依据。

50年代到“”前,收集总结各地炮制经验是当时的主要工作。近二三十年以来,药物炮制的本草研究才真正蓬勃地开展起来。在这一研究中,应该特别提一下王孝涛先生的业绩。王先生本身是从事炮制研究的,他和谢宗万先生一样,接受过现代科学研究的系统训练,又具备本草考证的深厚功力,80年代他发表的有关酒制法、地黄炮制法等个案研究,丰富的史料和严谨的考证为此类的研究提供了范本。更重要的是,王先生与许多同仁经过近20年的努力,编成了《历代中药炮制资料辑要》(1965年完稿,1973年内部印行)。这是一项前无古人的工作。古代虽有少数几本炮制专著,但远不能反映历史上炮制发展的实际。这方面大量的资料散见于医方书中。汇集这些资料真正是沙里淘金。在当时计划经济体制下,依靠专家的研究激情和行政组织的推动,集合了众多的专家,低成本甚至是完全无报酬(包括不署名)地完成这个大项目。该书从167种古医方书中摘取药物炮制资料,按引书顺序排列,为此后炮制的本草考证提供了不可多得的素材。在此基础上,王孝涛等先生又以药物为单元,正式出版了《历代中药炮制法汇典》(1986年),使得药物炮制的本草源流更加系统。本草考证在炮制研究中的地位由此得以稳固建立。在从事药物炮制实验研究之前,进行与选题有关的本草考证,这已成为一定之规。

近年以药物炮制法沿革为题的文章大量涌现。可是仔细核对其原始资料,不难发现,很多文章的资料并没有超出《历代中药炮制法汇典》的引书范围。罗列史料,缺乏分析,成为某些类文章的通病。照此下去,必将使药物炮制的本草考证平庸化,成为毫无新意的文献综述(甚至是文献凑合)。本草考证之所以称之为考证,不是简单地堆砌资料,而是要从生产实际中发现问题,从古代本草资料中缕清其发展脉络,寻求其历史原因,并提出去伪存真的个人见解,这才算是真正的研究。否则,就会使人看轻了本草考证的意义和作用。

那么,是不是说有了《历代中药炮制法汇典》之类的书籍之后,单味药或单一的炮制法就没有再进行本草考证的必要了呢?否。我们反对的是依据他人已经汇集的资料,略加组织就当成考证。这样的工作毫无新意,无法为炮制的现代研究提供借鉴。但如果有更丰富的史料,更有说服力的依据,能对某些生产实际问题提供新的参考,那又另当别论。必须正视的是,《历代中药炮制法汇典》所引用的古医书才167部,而现存的医方书至少也有4000部以上。可以断言,在《历代中药炮制法汇典》所引史料之外,还有大量的炮制资料未得到发掘,再次广泛地汇集炮制资料是完全有必要的。当然在市场经济的情况下,这一工作有相当的难度。因为靠个人之力非常困难,而要想发挥专家群体优势,其成本和凝聚力都存在问题。即使有朝一日能把所有古代炮制资料集于一炉,也不等于大功告成。分析这些史料,需要现代科学和史学、社会学等多方面的知识,才会有比较正确的结论。因此,炮制的本草考证不是没有发展空间,而是需要把研究推向更深更高的层次。

另一个倾向必须注意的是,以往在炮制的本草考证方面的论著较多,但是对同样具有极为丰富内容的中药传统制剂学的本草考证却显得非常稀少。须知中药的制剂不仅种类众多,而且至今沿用不替。中成药的发展是和药剂防腐技术进步紧密相关的,但这方面的发展规律并无深入的考察。已故药学史专家朱晟先生生前曾和我讨论过大蜜丸蜡壳密封技术是什么时候发明的,这个问题到现在还不很清楚。蒸馏技术,还有秋石(性激素)制备等先进技术,均曾在世界医药科技发展史上占有领先的地位。但在中国,对中药制剂的本草考证在朱晟先生故去后,还没有见到卓有成就的后继之人。在未来的世纪中,亟盼有志于此的青年学者能做出成绩。

四、本草研究的相关问题

以上所谈的是本世纪本草研究最多的三个方面:本草文献、药物品种、炮制方法。但是,这就是本草研究的全部内容吗?当然不是。药学中最为多见的实际是药物的效用问题,而这方面的本草研究实在太少。一味药物的功效形成,决不是一句“经验所得”能概括得了的。几乎每朝每代,都有自己的热门时髦药,这些药物在历史上走马灯式的“你刚唱罢我登台”。影响药物使用的种种用药思想,是中药学一个很重要的内容。高晓山先生等的(中药药性论)在药性理论的本草研究方面已经做了很有意义的工作,为以后更深入广泛地开展此类研究趟出了一条道路。可以预见,药物效用的浮沉隐现历史的研究,将会为当代药学发展提供非常有意义的借鉴。这方面的研究是广大临床医生可以大显身手的地方。

药物发展过程中不仅品种方面存在着同名异物的问题,同时也存在同物异位(药用部位)的问题。有些药物古今用药的部位是不相同的。笔者曾对龟甲(全甲)向龟板(下板)演变的历史进行了本草考证,结果证实李时珍所说“(龟甲)古者上下甲皆用之”是完全正确的。现代实验研究也支持龟上下甲可以同等入药,因此,从1990年开始,《药典》将久已废弃的龟上甲重新作为药物;龟甲又恢复了其历史的真实面目。类似这样的例子决不只是龟甲一味,还有待更多的学者从用药实际出发,将药物同物异位的种类加以梳理研究。

在药物品种、炮制、效用、入药部位、用药分量等方面,同样尊崇《本草经》和张仲景用药的日本、朝鲜,却有很多与中国不一样的地方。例如茵陈蒿,中国讲究的是“正月茵陈二月蒿,三月茵陈当柴烧”,即使用幼嫩的苗,而日本却使用结了果实的老蒿。是什么历史原因造成其中的许多差异呢?这就是中外用药比较的本草研究课题。尽管已有许多学者注意到这一现象,但系统深入的调查和考证尚未开展起来。

道地药材的研究也是适用本草考证的重要方面。近年来,这一研究受到了重视,被列为重大课题进行攻关,有关的专著也已出版。道地药材是在历史发展过程中形成的,既有经验的总结,也有社会因素的促成。各道地药材产区的药学人员如果也能参与到这一研究,利用地利调查乡上史料、民间口传,可望使这一研究更加深入。

药物的栽培驯养在我国已有非常悠久的历史,但这方面的本草研究一般不受人重视。可是,就本人所知,栽培菌类植物茯苓至少在南宋已经开始,其方法与现代相差无几。此外,我国唐代就有驯麝取香的先例,北宋就开始淡水养珠,南宋就有人工牛黄……这些研究的意义并不在于和外国人争发明权,而是有可能为当今中医药发展提供直接的启示。人们熟知的浙八味、四大怀药等,可是又有谁肯下工夫将其栽培发展历史流理清楚呢?

还有,导致中国犀牛灭绝的原因之一是中医将此物作药,并赋予其神奇的色彩。历史上被中医用作药物的某些动、植物,乃至动物化石,已遭灭顶或行将灭顶之灾。犀牛已从中国绝迹,老虎、羚羊、穿山甲、野生人参、某些稀有的龟,都已岌岌乎危哉。现在我国政府已经注意到动植物保护的问题,但是,如果有人能运用本草考证的方法,全面探讨一下属于濒危动植物的药用历史,也许会引人深思。

矿物基础学论文范文第8篇

地质地貌学课程是高等农业院校水土保持与荒漠化防治,农业资源与环境,土地资源管理,资源环境与城乡规划管理等专业的专业基础课程,该课程重点介绍了地球的基本特性,地壳的物质组成,矿物和岩石的特征及形成,地壳运动与构造地貌,各种外力地质作用过程及相应的沉积物和地貌,地质地貌学与农业生产的关系等内容。地质地貌学是一门内容复杂、理论深,而且实践性和应用性非常强的学科[1-2],其教学目标的完成,仅通过课堂理论教学难以实现,对地质地貌学知识的理解和运用都离不开实践环节。因此,实践教学是地质地貌学教学的重要组成部分,是地质地貌学教学能否成功的关键。当前,农业院校地质地貌学课程仅仅被当作一门“课”来讲授,对实践教学重视不够,未能建立一套完整的实践教学体系来进行系统的培养和训练,且实践教学与高等农业院校相关专业联系不够,影响了地质地貌学课程的教学效果。以吉林农业大学为例,以往地质地貌学实践教学主要包括室内实验课和时间为一周的野外教学实习两部分,实验课主要是肉眼鉴定各种矿物和岩石标本,而野外教学实习只是对一些简单地质现象的观察和认识。实践教学的主要目是为理论课讲解的内容提供实物观察。教学实习地点主要安排在学校周边地区,教学资源相对匮乏。总体上存在对实践教学重视程度不够,实践教学环节不完善,实践教学管理和评价机制不健全,综合能力培养和创新能力培养欠缺等问题。根据吉林农业大学“高水平研究型大学”的办学定位和21世纪社会发展的需要,人才培养目标正逐步向培养具有“良好科学素养与发展潜力”的创新型人才方向调整,而实践能力的培养起着非常重要的作用。因此,有必要对传统的实践教学进行分析、研究和改造,探索建立符合高等农业院校学科特点、人才培养要求的实践教学体系。建立和完善实践教学体系目的在于培养专业人才的实践能力,运用知识和技能解决实际问题的能力,以及更高层次的创新能力[3]。

二、“三个系列”实践教学体系

为适应创新型人才培养的要求,吉林农业大学地质地貌学实践教学体系建设坚持“以素质培养为主线、以能力培养为先导”的实践教学理念,借鉴国内实践教学体系建设的先进经验[4-7],结合高等农业院校人才培养要求,着重进行实践教学体系的改革和完善,将实践教学设计为实验课程、课外实践、野外教学实习三个系列,设立形式多样的实践教学环节,加强实践教学体系支撑平台建设,健全实践教学管理和评价机制,实现了基础知识、综合素质和创新能力三个层面的实践教学目标。

(一)实验课程实验课程是以资源与环境学院地质地貌学实验室为依托,完成教学大纲所规定的实验教学内容。实验课程主要包括基础实验和综合实验两类。基础实验主要是矿物、岩石标本的认识与鉴定,学生在教师指导下,学习肉眼鉴定矿物和岩石的方法、主要造岩矿物的特征、岩类特征及其形成条件等。除基础实验外,我们还设计了内动力和外动力两个综合性实验,内动力综合实验主要通过某一地区地质图件的阅读,分析和判断该区地层层序、接触关系类型、地质构造、岩浆活动等,并综合分析判断该区地质发展演化历史。外动力综合实验主要通过对某一地区气候、地貌、岩石等特征的认识,分析和判断该区外动力地质作用的特点。

(二)课外实践课外实践是实验教学和野外实习的补充。课外实践主要通过两种方式进行,一是在理论教学和实验教学过程中,根据课程的进度,利用较短时间就近安排野外实习活动。二是针对学生对某些问题的特殊兴趣,建立专题研究小课题,或者由指导教师提出若干研究课题,学生根据自己的兴趣选题,完成专题研究小论文。教师的科研项目也对学生开放,学生可以参加教师的相关科研活动。

(三)野外教学实习野外实际地质现象观察和认识是实践教学体系的重要组成部分,是实验课程和课外实践无法替代的重要教学环节。野外教学实习是时间为一周左右的野外地质路线实践教学,野外实习路线以地质内容为主线,主要包括各种内、外动力地质作用过程及其产物的了解和认识,野外地质现象的观察和描述,野外基本工作方法和基本技能的训练,初步认识地质与环境、矿产、工程、水文、农业、城乡规划等人类赖以生存条件的关系等。在实验课程、课外实践和野外教学实习中应该结合农业院校的专业特点,适当选择一些与专业联系密切的教学内容。如水土保持与荒漠化防治专业应适当选择地表流水地质作用的内容,农业资源与环境专业应适当侧重地表岩石类型、风化作用和风化壳与土壤成分的联系,资源环境与城乡规划管理专业应注意地质地貌条件与人类生活和城乡建设之间的联系。

三、“三个系列”实践教学体系的定位

通过对实验课程、课外实践、野外教学实习三个实践教学系列的深入分析和讨论,明确对应基础知识、综合素质和创新能力三个层面实践教学。实验课程是配合理论教学,完成学生基本知识和基本能力的培养,内容主要包括基础实验和综合实验训练。基础实验以指导性学习为主,目的是加强学生基本功的训练。综合实验是培养学生综合运用理论知识分析问题、解决问题的能力。实验课程通过启发式、互动式教学,启发诱导学生积极思考,把讨论问题的主动权交给学生。课外实践根据学生个人兴趣,通过自主选择项目和教师辅助指导相结合的形式,因人而异地开展课外实践教学活动,目的是培养学生动手能力,提高学生的综合素质[4]。该类实验以学生自主性学习为主,在教师指导下进行,让学生主动参与发现问题、解决问题的整个实践过程。课外实践不仅巩固和加深了学生对地质理论知识的理解,而且在动手能力、分析问题和解决问题能力等诸多方面得到锻炼和提高。吉林农业大学教师科研项目对学生开放,为课外实践教学提供了必要的硬件支持和有力的学术保障。学生选择参加老师的相关研究课题,在科研活动中激发了学习兴趣,加深了对知识的理解,扩展了知识视野,初步培养了科研能力。野外教学实习是地质地貌学实践教学最重要的环节,是一种综合性的训练,目的是培养学生观察能力、分析问题和解决问题的综合实践能力以及创新能力[4]。整个野外教学实习过程包括野外地质现象的观察、描述、分析和讨论,查找相关资料或辅以一定的室内研究,进行归纳和总结,最后按照规范格式要求撰写实习报告。通过野外教学实习,能够训练和培养学生的基本专业技能与工作方法,培养学生分析问题和解决问题的综合实践能力以及创新能力,磨练意志品质,全面提高学生素质。

四、“三个系列”实践教学体系支撑平台建设

(一)地质地貌学实验室建设吉林农业大学资源与环境学院在几十年的办学过程中,积累了近200件矿物、岩石、地层、矿石标本,这些标本是实验教学中不可或缺的宝贵资源,在地质地貌学教学中发挥了重要作用。但是,由于长期教学使用,部分标本已经损坏,而且很多标本体积较小,地质现象也不够明显,这在一定程度上影响了实验课程的教学效果。近年来,学院加强了地质地貌学实验室的硬件建设,通过多种途径采集教学标本,同时购置了地质放大镜、地质罗盘、经纬仪、手持GPS等实验设备,完善了地质地貌学实验室建设,为地质地貌学实践教学打下了良好的基础。

(二)精品实习路线建设野外实习资源是否丰富,实习资源是否符合专业特点是影响野外教学实习效果的重要因素。学院通过对长春市、吉林市周边地区地质地貌学实习资源[8]的详细考察和研究,结合高等农业院校相关专业的特点,精选野外地质实习路线,并编写了路线实习指导书。这些路线包括岩石、地层、褶皱、断裂、火山地质作用、河流地质作用、风化作用、煤炭资源开发与环境保护等内容,不同专业可以根据各自的专业特点选择相关的实习路线。精品路线的建设为野外教学实习质量的提高奠定了基础。

(三)实验、实习教材的编写根据实践教学体系的改革思路,结合吉林农业大学质量工程系列教材建设,学院组织教师在多年讲课经验和资料积累的基础上,参考国内其他院校相关教材编写了《水土保持专业实验实习指导》,其中地质地貌学部分包括实验指导书和实习指导书两部分[9]。实验指导书主要介绍了相关实验课程的基本知识、基本方法和基本技能等,力求简明扼要又有利于指导学生自己动手完成实验。实习指导书详细讲解了长春地区地质概况、每条实习路线的实习内容、实习要求等。同时还介绍了野外地质工作中需要掌握的基本技能和方法,如地质罗盘仪和GPS的使用、地形地质图的阅读和应用、野外记录方法、地质实习报告编写等。

(四)师资队伍建设实践教学的师资队伍建设状况直接影响实践教学质量,实践教学要求指导教师既具有较高的专业理论水平,更要有较强的实践操作技能。要建立理论教学与实践教学相通、核心骨干稳定、团结协作的教学团队。在实践师资队伍建设方面,学院选聘水平高、经验丰富的教师担任实践教学指导,并吸引优秀人才从事实践教学活动。同时制定业务培训制度,积极创造条件,为教师提供更多的参加培训、研讨及学习考察活动的机会,提高教师的业务能力。

五、实践教学体系的规范化管理