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出版者:浙江大学出版社

作者:瓦尔特・韦德卡

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1996-09

价格:72.00

装帧:平装

isbn号码:9787308017961

丛书系列:

图书标签:

• 岩石力学
• 工程地质
• 土木工程
• 地质工程
• 岩土工程
• 断裂力学
• 应力应变
• 岩石变形
• 数值模拟
• 地下工程

《地球深处的声音：矿物晶格与地幔动力学》 简介： 这是一部深入探索地球内部奥秘的著作，它将目光投向了我们脚下数千公里的深处，揭示了地球岩石圈以下物质的复杂行为及其对地表活动的深远影响。本书并非简单地描绘地质构造或板块运动的宏观图景，而是聚焦于矿物学、物理化学以及高压低温下的材料科学如何共同塑造了地球深部的动力学过程。 核心内容与结构： 第一部分：晶格的低语——高压矿物的微观世界 本部分是全书的理论基石，详细阐述了在地幔和地核边界极端条件下，常见硅酸盐和氧化物矿物晶格结构如何发生微妙而关键的转变。 1. 橄榄石与尖晶石结构的高压相变： 深入解析了镁铁橄榄石在不同压力温度条件下，从藤石结构向尖晶石结构、再到更致密相（如后尖晶石相）的晶格重构过程。我们探讨了这些相变如何通过体积收缩和密度增加影响地幔的浮力驱动力，并详细分析了X射线衍射和高压拉曼光谱在确定相界时的应用与局限性。 2. 水和挥发分的固溶与“湿”地幔： 聚焦于矿物晶格中对氢的容纳机制。从布里奇曼石（Bridgmanite）到富铝镁铁矿（Aluminosilicate Perovskite）的晶格缺陷学研究表明，微量水分子如何以羟基形式稳定存在于晶格的空位或填隙位置。我们用详细的密度泛函理论计算（DFT）结果，解释了水含量对这些矿物弹性模量和粘滞性的显著影响，这直接关系到地幔对流的速率。 3. 铁氧化物的压力响应： 针对地幔过渡带上部和下部可能存在的富铁矿物（如磁铁矿、赤铁矿在高压下的行为），本书展示了其电子自旋态（Spin State）如何随着压力变化而发生转变（高旋态到低旋态），并阐释了这种电子结构变化对矿物导电性及热扩散率的直接影响。 第二部分：动力学的尺度效应——从晶体到对流 第二部分将微观的晶体行为与宏观的地幔对流联系起来，探讨了材料性质如何成为驱动地球构造运动的“引擎”。 1. 扩散蠕变与位错蠕变： 本章详细区分了高/中温下地幔物质主要的形变机制。我们引入了多晶体材料的经典蠕变定律，并结合高温高压实验数据，精确标定了不同矿物组合（如层流、剪切带）中的应力指数和活化体积。特别是对富含钙铁榴石和石榴石的下地幔区域，我们研究了位错运动的晶面偏好及其对地幔各向异性的贡献。 2. 粘滞性的非线性与温度依赖性： 地幔粘滞性是约束板块构造速率的关键参数。本书批判性地评估了传统阿伦尼乌斯模型在地幔深部的适用性，引入了基于自由体积理论的粘滞性模型。通过模拟地幔羽的上升过程，我们展示了即使是微小的温度梯度变化，也会因粘滞性的强指数依赖性，导致热柱的拉伸和分叉模式发生巨大差异。 3. 剪切带的形成与稳定性： 在俯冲带和走滑断层附近，岩石的快速变形形成剪切带。本书运用损伤力学和断裂韧性理论，分析了在“湿”或“干”条件下，剪切带内流变性质的变化。我们重点讨论了剪切带内局部加热导致的熔融和超塑性流动的临界条件，及其与深源地震的潜在联系。 第三部分：界面与边界——热流与物质输运 地球深部的过程并非均匀进行，界面处的物质和热量交换至关重要。 1. 核幔边界的界面物理： 探讨了地核与地幔之间复杂的化学和物理交互作用。我们分析了在超高压下，俯冲板片残余物与外核铁水的相互作用，重点研究了低渗透性外壳（“D”层）的形成机制，以及是否存在熔融硅酸盐层捕获高密度金属的现象。 2. 热流与热机效率： 建立了一个耦合了矿物热导率和辐射传输的复杂热力学模型。书中展示了高压下矿物导热率的各向异性（如通过测量热扩散系数），如何影响地幔对流的效率和地表岩浆活动的能量供给。我们量化了热量通过“冷斑”和“热柱”的有效输运速率。 3. 俯冲带的终极命运： 追踪俯冲板片（富含水和碳酸盐）进入下地幔后的物质循环。我们应用同位素地球化学和高压实验的耦合结果，推断了板片物质的解耦温度和压力，以及它们最终可能以何种形式（致密矿物集合体或熔融体）重新融入地幔循环。 本书的特色： 本书面向高等地质学、地球物理学和材料科学的研究生及专业研究人员。它超越了传统的岩石学描述，将晶体结构、相变动力学、连续介质力学以及数值模拟紧密结合，为理解地球内部的长期演化提供了微观到宏观的、高度量化的物理化学基础。书中穿插了大量原创性的实验数据解读和先进的计算模拟结果，旨在构建一个更加精确、更具预测性的地球动力学框架。读者将通过本书，学会如何“聆听”来自地球深处，由原子排列和晶格应力所发出的“声音”。

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我原本以为这是一本偏向理论推导的教科书，毕竟涉及到力学二字，总让人联想到无休止的数学演算。然而，这本书的实战应用部分着实给了我一个惊喜。它不仅仅停留在“是什么”的层面，更深入探讨了“怎么办”的问题，比如在隧道开挖过程中，如何根据围岩的类别选择最优的支护方案，文中给出的案例分析简直是教科书级别的。我记得其中一个关于边坡稳定性的章节，作者似乎是结合了某个真实的大型工程事故进行反向推导，那种对失败教训的深刻剖析，比单纯的成功案例更引人深思。他没有回避工程中常见的“不确定性”和“经验主义”，反而将它们纳入了分析框架，这一点非常务实。书中配图的质量也非常高，很多都是手绘的剖面图，线条简练却极富表现力，比那些冰冷的CAD图纸更有温度，更能激发读者的直观理解。它让我意识到，工程决策往往是理论与经验、精确计算与模糊判断之间微妙的平衡艺术。

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我是一个在设计院工作的工程师，平时工作压力很大，对阅读时间要求极高，所以对专业书籍的“检索效率”非常看重。这本书的编排在这方面做得非常出色。索引部分做得极其详尽，每一个关键术语的出现页码都标注得清清楚楚，这大大节省了我查找特定公式或图表的时间。更值得称赞的是，它在每一章的末尾都设置了“延伸思考”或者“前沿动态”的简短总结，这使得读者能够迅速抓住本章的核心并展望该领域最新的研究方向，这对我们这些需要紧跟技术发展步伐的从业人员来说，简直是效率倍增的小帮手。它不是一本只适合课堂使用的书，更像是一个放在手边的、随时可以查阅的专业工具箱。我甚至发现，一些传统教材中含糊带过的内容，在这本书里被用更现代的视角重新审视和解释了，显示出作者紧跟时代前沿的研究视野。

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这本书的学术严谨性毋庸置疑，但真正让我惊艳的是它对“不确定性”的坦诚态度。在很多工程领域，人们倾向于用完美的模型去套用复杂的现实，但这往往会导致灾难性的后果。这本书的作者显然深谙此道，他花了大量的篇幅来讨论如何量化和管理岩体工程中的随机性和非均质性。比如，在进行地质灾害评估时，书中详细介绍了蒙特卡洛模拟等统计方法在岩石力学中的应用，明确指出了这些方法的局限性以及如何根据工程经验来修正结果。这体现了一种非常成熟和负责任的科学精神，即承认我们对自然力量的认知永远是有限的。这种开放且审慎的态度，教会我的远不止是力学知识本身，更是一种严谨对待工程实践的科学素养。对于任何希望在工程领域深耕的人来说，这种对“已知与未知边界”的清晰界定，是比任何计算技巧都更宝贵的财富。

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这本书的写作风格非常独特，它不像某些学术著作那样板着脸孔，而是充满了作者对研究对象的热情与敬畏。语言流畅且富有节奏感，即使涉及到高难度的本构关系描述，作者也能找到非常巧妙的措辞来过渡。我记得有一次深夜阅读，读到关于岩石蠕变（Creep）的章节，作者用了一种近乎诗意的笔法来描述时间对物质的无声侵蚀，那种缓慢而不可逆的变形过程，被描绘得既科学又富有哲理。这种“文理兼修”的特点，使得长时间阅读也不会感到枯燥。而且，这本书的逻辑结构组织得极其严谨，章节之间的衔接如同精密齿轮般咬合，前后的知识点相互支撑，没有丝毫松垮的感觉。它不是知识点的堆砌，而是一个有机生长的知识体系，让你在不知不觉中，就完成了对整个学科框架的构建。对于需要快速进入状态，希望建立扎实基础的初学者来说，这种清晰的脉络感至关重要。

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这本书的封面设计得非常吸引人，那种粗粝的质感和沉稳的色调，一下子就把人拉进了那个充满力量与奥秘的地下世界。我是一个对地质现象充满好奇的爱好者，平时会自己去户外考察一些岩石构造，但总感觉缺乏系统性的理论支撑。这本书的内容深度恰到好处，它没有一上来就抛出那些令人望而生畏的复杂公式，而是从最基础的岩石分类、矿物组成讲起，像一位耐心十足的导师，一步步引导你认识脚下这片坚实的土地。尤其是关于应力与应变关系的阐述，作者运用了大量形象的比喻，比如将岩石比作不同弹性的橡皮泥，让我这个非专业人士也能清晰地把握住其中的力学原理。我特别喜欢其中关于现场观测记录的章节，它详尽地列举了野外工作中需要注意的每一个细节，从光照角度对颜色判断的影响，到裂隙发育程度的量化描述，这对于提升我个人的实践技能，简直是如获至宝。读完第一部分，我立刻感觉自己看山石的角度都变了，不再是单纯的“大石头”，而是充满了内部张力与历史记忆的复杂介质。

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