超高压变质的构造附加压力与形成深度 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:王方正

出品人:

页数:212

译者:

出版时间:2004-12-1

价格:54.00元

装帧:精装(无盘)

isbn号码:9787030144324

丛书系列:

图书标签:

• 超高压变质作用
• 构造地质学
• 变质岩石学
• 大陆碰撞
• 俯冲带
• 地幔动力学
• 岩石学
• 地球化学
• 构造物理
• 深部过程

好的，这是一本关于地球深部物质组成、矿物物理性质及其在板块构造过程中的行为的专著。 书名： 《地幔深部矿物物理学导论》 内容简介： 本书旨在系统梳理和深入探讨地球内部圈层——特别是地幔——的物质组成、晶体结构、以及在极端高压和高温条件下所展现出的物理和化学性质。地幔作为地球体积最大的组成部分，其物质的演化机制直接控制着地球的动力学过程，包括板块构造、岩浆活动、以及地磁场的维持。理解地幔深处物质的行为，是揭示地球起源、演化和内部结构的关键。 本书结构清晰，内容涵盖了从地壳底部到核幔边界的物理化学过程，尤其侧重于橄榄石和尖晶石族矿物在不同压力温度条件下的相变、晶格畸变、以及对流动力学响应。 第一部分：地幔物质的组成与晶体化学基础 本部分首先建立理解地幔矿物行为的晶体化学基础。地球化学家和矿物物理学家长期以来致力于确定地幔的“标准”组成模型，即所谓的“典型地幔”模型。然而，随着高压实验技术的发展，我们逐渐认识到地幔的物质组成并非均匀一致，而是存在着显著的化学异质性，尤其是在俯冲带和地幔柱的区域。 我们将详细介绍地幔中最主要的矿物相：橄榄石（富含镁铁的硅酸盐固溶体）和辉石。讨论它们的晶体结构基础，包括硅氧四面体和八面体配位环境的几何特征。接着，深入探讨这些结构如何对外部应力（如压力和剪切）作出反应。我们将重点分析固溶体在不同压力下的溶解度、组分偏析的趋势，以及在俯冲过程中水或挥发性物质的进入对晶格稳定性的影响。 此外，本部分会概述地幔中次要但重要的相，如石榴石、尖晶石和钙钛矿结构。这些相在深部地幔的密度和粘度变化中起着决定性的作用。我们不仅关注它们的化学组分，更关注它们在不同压力下稳定存在的区间，为后续讨论相变奠定基础。 第二部分：极端环境下的矿物相变与结构演化 地球内部的压力和温度条件是地球表面无法比拟的。本书的核心部分之一便是对地幔矿物在数千兆帕斯卡（GPa）和上千开尔文（K）条件下发生的相变进行详尽的论述。 橄榄石的深度命运： 橄榄石是上地幔（约410公里深度以上）的主要矿物，但在约410公里处，它会发生一个著名的吸热相变，转化为密度更大的尖晶石结构——瓦斯利岩（Wadsleyite），随后进一步转变为林伍德石（Ringwoodite）。本书将详细分析这些相变发生的精确压力和温度条件，并讨论这些转变过程中体积的急剧变化如何影响地震波速的突然跳跃（即410公里间断面）。我们还将探讨水在这些相变中的作用——水如何通过替代晶格中的氧或硅离子来降低相变压力，从而控制着俯冲板片的水圈深度。 高压下的晶体塑性： 结构稳定性的讨论延伸至矿物的力学响应。在地幔深处，温度和压力使得岩石表现出蠕变和塑性变形。本部分将深入探讨在高压下支配矿物变形机制的位错运动、扩散蠕变和晶格旋转。我们将结合同步辐射和金刚石对顶砧（DAC）实验的结果，量化不同晶面在不同应力状态下的滑移系统激活，这对于模拟地幔的对流速率至关重要。例如，我们将探讨高压下橄榄石滑移系统从“穿过c轴”向“穿过a轴”的转变对地幔各向异性的影响。 第三部分：深部地幔与核幔边界的物理性质 本书的后半部分将焦点转移到地球深部——下地幔乃至核幔边界（CMB）附近。 下地幔的复杂性： 下地幔（约660公里以下）主要由高压钙钛矿结构（如镁原钙钛矿，Bridgmanite）组成。我们不仅要理解这些矿物的超高压稳定结构，更要研究它们的传输性质。密度、热导率和电导率是驱动深部对流和热量交换的关键参数。本书将利用第一性原理计算（DFT）和高温高压实验数据，分析这些材料在极端条件下的晶格振动（声子散射）如何影响其热扩散能力。低热导率的假说（即“热盖效应”）将作为重点讨论对象。 磁场源头与核幔边界的相互作用： 尽管本书主要关注硅酸盐地幔，但我们必须考虑与地核的界面——核幔边界（CMB）。在CMB附近，地幔物质可能受到地核的极端热流和化学作用影响，可能形成富铁的低剪切波速带（LLSVP）。我们将讨论这些异常区域的物质组成可能是什么，以及它们对地幔对流模式、热传递效率以及地磁发电机的影响。 结论与展望： 本书最后将总结当前对地幔物质理解的重大进展，并指出仍然存在的关键科学问题，例如：地幔深处的含水量究竟是多少？是否存在一个超高密度相（如“在原子尺度上”的钻石或非晶态相）？这些问题的解决将依赖于未来更高精度的高压设备和更强大的计算模拟方法。 本书适合地球物理学、岩石学、材料科学以及高压物理学领域的研究人员和高年级本科生、研究生阅读。它不仅是一部理论综述，更是对实验和计算模拟结果的综合应用指南。通过阅读本书，读者将能够建立起一个坚实的、基于原子尺度的物理化学框架，用以理解地球内部的动力学过程。

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