Mantle Plumes and their Record in Earth History pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Condie, Kent C.

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:2001-10

价格:$ 175.15

装帧:

isbn号码:9780521806046

丛书系列:

图书标签:

地幔柱
地球历史
地幔动力学
火山学
地质学
板块构造
地球化学
岩石学
深部地球
热演化

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具体描述

This 2001 book provides a comprehensive review of the origin and history of mantle plumes throughout geologic time. The book describes the exciting results of the last few years, and integrates an immense amount of material from the fields of geology, geophysics, and geochemistry that bear on mantle plumes. Included are chapters on hotspots and mantle upwelling, large igneous provinces (including examples from Mars and Venus), mantle plume generation and melting in plumes, plumes as tracers of mantle processes, plumes and continental growth, Archean mantle plumes, superplumes, mantle plume events in Earth history, and their effect on the atmosphere, oceans, and life. This book will be valuable as a textbook for advanced undergraduate and graduate courses in geophysics, geochemistry, and geology, and will also form a reference text for researchers in the Earth sciences from a variety of disciplines.

好的，这是一份关于一本不同书籍的详细介绍，该书的名称为《Mantle Plumes and their Record in Earth History》，但本简介将完全专注于描述一本不涉及地幔柱及其地球历史记录的书籍，而将介绍一本专注于以下主题的专著：《深海热液系统：地球化学、生物学与地质学前沿》导言：探寻地球的隐秘能源与生命起源之地本书深入探讨了地球上最迷人、最具活力的自然现象之一——深海热液喷口系统。这些系统位于全球洋中脊和海底火山活动区，是地球内部圈层（地幔、地壳）与海洋水圈相互作用的焦点。它们不仅是地球化学循环的关键驱动力，更是太阳系内其他星球（如木卫二、土卫二）上可能存在生命的环境模型。本书的结构旨在全面梳理从流体循环的物理化学基础，到极端微生物群落的生态学特征，再到它们对全球元素地球化学平衡的长期影响，为地质学家、海洋生物学家、地球化学家和行星科学家提供一个整合性的视角。第一部分：热液系统的地质构造与流体动力学基础本部分着重于理解热液活动的驱动机制及其物理环境。第一章：构造背景与热源识别热液活动的发生需要热源和渗透性结构。我们将详细分析不同构造环境下的热液活动模式：洋中脊（如慢速扩张脊与快速扩张脊）、洋壳岩浆房溢流区、以及弧后扩张区。重点讨论了岩浆活动的深度、冷却速率如何影响流体循环的规模和温度梯度。书中阐述了地震学和重力测量数据如何揭示地下岩浆房和断裂带的分布，这些是预测高通量热液区位的关键。第二章：地下流体循环的物理化学过程热液循环的核心是水与岩石的反应。本章细致地考察了海水在渗入地壳后，温度和压力变化如何驱动一系列复杂的化学反应。内容包括： 1. 水岩反应动力学：海水与玄武岩、辉长岩的反应速率，以及温度对矿物溶解和沉淀的影响。 2. 流体密度与浮力驱动：详细讨论了热流体（低密度、高粘度）与冷流体（高密度、低粘度）之间的密度差异如何驱动大规模的对流系统，特别是“黑烟囱”形成所需的自然对流机制。 3. 化学平衡与流体成分的演化：分析了在不同温度下，流体中 $ ext{H}_2 ext{S}$、$ ext{CH}_4$、$ ext{H}_2$、$ ext{Mn}^{2+}$ 和 $ ext{Fe}^{2+}$ 等关键还原性物质的生成途径和浓度变化，为后续的生物化学部分奠定基础。第三章：热液系统中的矿物沉积与结构形成热液流体上升至海底与冷海水混合时，溶解的金属硫化物和硅酸盐会迅速沉淀，形成标志性的热液柱和硫化物丘。本章采用高分辨率成像技术和矿物学分析，详细描绘了：硫化物矿物学：从低温的纤铁矿、黄铁矿到高温的黄铜矿、闪锌矿的垂直分带现象。硅酸盐与硫酸盐的替代作用：讨论了在热液管道壁中发生的硅化作用和在氧气接触区发生的石膏/硬石膏的形成过程。非晶质和有序结构的演变：分析了热液沉积物的微观结构，揭示了其形成速率和后期的热液蚀变对岩石学特征的改造。第二部分：深海生态系统：极端化学驱动的生命深海热液口是地球上最不依赖太阳能的生态系统。本部分集中于这些极端环境中的生物多样性、代谢机制和生态结构。第四章：化学自养作用的生物化学基础本书深入剖析了驱动热液生态系统的核心能源——化学自养作用。 1. 硫氧化细菌（Sox）：详述了厌氧和好氧条件下的硫循环途径，包括硫化物、单质硫和硫代硫酸盐的氧化过程及其能量获取效率。 2. 产甲烷菌与甲烷氧化菌：探讨了在冷流区或渗漏区发现的微生物如何利用氢气和二氧化碳合成有机物，以及共生甲烷氧化菌如何固定甲烷。 3. 新兴的能量途径：介绍了对铁、锰、或氢气进行氧化还原反应的微生物群落，这些群落可能代表了早期地球生命或外星生命存在的模式。第五章：热液群落的生态结构与生物地理学热液生态系统是高能量、高毒性的“生命绿洲”。我们分析了主要的生物群落结构：共生体：重点研究了管虫（Riftia pachyptila）、蛤类和贻贝中巨型内共生细菌的分子机制，这些细菌如何高效地氧化硫化物并将固定的碳水化合物输送给宿主。关键消费者：考察了适应高压、高毒性环境的甲壳类、蠕虫和鱼类（如盲眼虾）的生理适应机制，如血红蛋白对 $ ext{H}_2 ext{S}$ 的特异性结合。生物地理学隔离：利用分子系统发生学工具，探讨了不同洋盆间热液生物群落的遗传分化，分析了热液口作为“孤岛”在物种扩散和进化中的作用。第六章：微生物古生态学与生命起源的启示热液系统被认为是地球生命起源的候选场所之一。本章从微生物的代谢多样性出发，推演了早期地球可能存在的能量获取模式。古代代谢的残留：通过对深层地壳微生物组的研究，探讨了在缺乏光合作用的早期太古代，生命如何利用地质热能和化学能启动碳固定。氢基化学能的中心地位：强调了水岩反应产生的 $ ext{H}_2$ 和 $ ext{CH}_4$ 作为早期生命首选能量来源的重要性。第三部分：热液活动对全球地球化学循环的影响热液系统不仅是局部的热点，更是驱动全球海洋化学和地质记录的关键节点。第七章：海洋元素的通量与热液活动热液活动极大地调节了海洋中关键元素的浓度。本章量化了热液排放对以下元素的贡献：金属的输入：详细评估了 $ ext{Fe}$、$ ext{Mn}$、$ ext{Cu}$、$ ext{Zn}$ 等过渡金属输入量，以及这些输入如何影响局部海洋的营养盐供应和初级生产力。元素的去除：讨论了海水在通过热的岩石圈时， $ ext{Mg}$、$ ext{S}$ 和 $ ext{Ca}$ 的去除过程，这些过程对海水整体化学平衡（如盐度）的长期影响。第八章：热液沉积物作为地球历史的化学记录热液喷口产生的硫化物沉积物，特别是那些富含铁和锰的“棕色烟羽”沉积，为我们提供了重建过去海洋化学环境的宝贵档案。 1. 古环境指标：分析了沉积物中硫、氧和碳的同位素（$delta^{34} ext{S}$, $delta^{18} ext{O}$, $delta^{13} ext{C}$）组合，如何反映过去数百万年间海洋氧化还原状态和热液活动强度的变化。 2. 记录地球生命事件：探讨了热液沉积物记录的生物标志物和微化石，以及它们如何帮助科学家理解重大生物演化事件（如寒武纪大爆发或海洋无氧事件）与地质活动的关联性。第九章：行星科学中的类比与未来展望本书最后一部分将视角拓展至太阳系。基于对地球深海系统的理解，我们推测了冰封卫星（如木卫二欧罗巴和土卫二恩克拉多斯）地下海洋中可能存在的类似热液环境。外星热液系统的能量模型：讨论了潮汐加热如何提供驱动行星尺度热液循环的能量，并预测了这些系统可能产生的化学特征。未来探测任务的科学目标：基于本书的发现，提出了对这些冰冷世界进行探测时，应重点搜寻的关键化学信号和生物信号。本书总结了当前热液研究的前沿挑战，包括如何有效监测深海系统的长期稳定性，以及如何利用先进的同步辐射技术和基因测序技术，更精细地解析地下流体与生物圈的复杂耦合关系。