Geochemistry: Exploration, Environment, Analysis pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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《地质学前沿：岩石圈、圈层相互作用与地球动力学》 本书导言 本书旨在为地质学、地球科学以及相关领域的研究人员、高级本科生和研究生提供一个全面、深入的视角，探讨地球系统的核心问题：岩石圈的结构、演化，以及地幔、地壳和表层圈层之间复杂而持续的相互作用。我们不再仅仅关注某一特定学科的边界，而是致力于整合地球物理学、岩石学、构造学、同位素地球化学（非本书原书侧重的那种）以及遥感技术，以构建一个更加动态和统一的地球模型。本书强调“过程导向”的研究方法，即通过分析驱动地球表层和深部变化的物理、化学和热力学机制，来理解我们星球的当前状态及其历史演变。 第一部分：岩石圈的结构、形成与演化 本部分深入剖析了大陆和海洋岩石圈的构成、物理性质和时间尺度上的演化历史。 第一章：岩石圈的精细结构与不连续性 详细考察利用宽频带地震学和接收函数技术揭示的莫霍面（Moho）、古登堡面（Gutenberg discontinuity）以及岩石圈-软流圈边界（LAB）的精细结构。讨论岩石圈的厚度、热状态和物质成分的横向变化，重点分析大陆克拉通（Craton）根部的深部结构特征，以及大洋岩石圈随洋中脊扩张速率和年龄变化的减薄机制。探讨岩石圈物质的捕获现象及其对区域构造稳定性的影响。 第二章：地幔的物质循环与矿物物理学 本章聚焦于地幔的组分、相变和动力学。深入探讨了橄榄石、尖晶石和石榴石等主要地幔矿物的晶体结构、高压高稳态下的物理性质（如粘度、导电性）。阐述地幔对流的理论模型，包括层流模型和多尺度对流模型，并结合地幔柱研究，解释热点火山活动的驱动力。详细讨论了地幔捕获物和地幔包体（Xenoliths）所揭示的深部物质组成证据。 第三章：大陆增生与岩石圈的拼贴 本部分探讨了大陆地壳的形成和增生过程。详细分析了增生楔、岛弧岩浆作用和特大陆（Supercontinent）的形成与裂解事件，如罗迪尼亚和盘古大陆的构造演化。引入新的构造地层学概念，结合年代学数据，重建板块构造历史。重点讨论了岩石圈的拉伸、减薄和再加厚过程，尤其关注造山带（Orogeny）的形成机制，如碰撞、俯冲和走滑作用。 第二部分：圈层间的物质与能量交换 本部分关注地球系统各圈层之间物质、热量和应力传递的复杂机制。 第四章：俯冲带的地球物理与地球化学过程 俯冲带是地球上最活跃的构造单元之一。本章详细考察俯冲板块的几何形态、脱水过程及其对上覆地幔楔的流变学影响。讨论脱水反应释放的流体如何驱动弧岩浆的形成，并分析俯冲带的地震活动性，包括深源地震的机制。结合区域变质岩的压力-温度（P-T）轨迹，重建俯冲碰撞带的演化史。 第五章：火山作用的驱动力与岩浆房动力学 本章超越了传统的岩石形成分类，专注于驱动岩浆活动的深部物理机制。分析了地幔热柱（Plume）的上升动力学、俯冲带熔融的流体引发机制，以及大洋中脊的快速扩张如何导致地幔物质的快速上升。使用有限元方法模拟岩浆房的充注、演化和爆发过程，探讨岩浆房的稳定性和失稳机制。 第六章：水在地球深部循环中的作用 水（H₂O）是地球演化的关键介质。本章探讨水在地球系统中的储库分布——从海洋、沉积物到地幔矿物结构中的结合水。详细研究高压下含水矿物（如布里奇曼石和高密度水合物）的稳定性及其对地幔粘度和地震波速的影响。讨论板块俯冲过程中水的迁移路径及其对地幔熔融、板块润滑和地壳形成的重要反馈作用。 第三部分：地球动力学与构造响应 本部分将宏观尺度的地球动力学驱动力与局部的构造响应联系起来，探讨表面形变与深部过程的耦合。 第七章：板块驱动力与地幔应力场 深入分析板块运动的驱动力来源，包括俯冲拉力（Slab Pull）、拖曳力（Slab Suction）和脊推力（Ridge Push）的相对贡献。利用GPS和InSAR数据，构建高精度的现今地壳应变速率场，并将其与地幔对流模型的结果进行对比。讨论岩石圈力学模型的局限性，引入多孔介质和流体压力耦合的应力传递机制。 第八章：构造形变与地表过程的相互作用 本章侧重于构造活动如何塑造地貌。研究山脉的抬升、剥蚀和沉积平衡。使用低热年代学（如钛铁矿（U-Th)/He定年）和沉积物地球化学示踪技术，量化构造事件（如断层滑动和褶皱）对地表物质迁移和河流形态的影响。探讨气候变化和构造活动之间复杂的反馈回路。 第九章：行星对比与地球特殊性 通过与火星、金星和月球等类地行星进行对比，突显地球的独特性——特别是板块构造的存在和活跃的水循环。分析缺乏板块构造的行星（如火星）的地壳热演化模式，并探讨地球早期（冥古宙）的岩石圈性质及其对生命起源的潜在意义。比较不同行星上岩浆活动和热演化的差异，以更好地理解地球的长期热演化路径。 结论：未来研究的方向与挑战 本书最后总结了当前地球科学面临的关键未解难题，包括深部地幔流变的精确测量、俯冲带深部流体迁移的实时观测，以及构建更具预测能力的地球系统耦合模型。强调多学科交叉的重要性，呼吁地球科学家利用前沿的计算模拟和先进的实验技术，持续深化对我们这颗动态行星的理解。

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