Principles of Isotope Geology, 2nd Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley

作者:Gunter Faure

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1986-09-08

价格:USD 110.80

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471864127

丛书系列:

图书标签:

• 地质学
• 地球化学
• Isotope Geology
• Geochemistry
• Geochronology
• Earth Science
• Petrology
• Cosmochemistry
• Stable Isotopes
• Radiometric Dating
• Environmental Science
• Geology

探索地球深层秘密：同位素地质学的奥秘 本书是一部关于同位素地质学原理的详尽阐述，它深入挖掘了地球科学领域一个至关重要的分支。同位素，作为同一元素的不同质量数原子，因其独特的稳定性和放射性衰变特性，成为了揭示地球历史、地质过程以及物质来源的无价钥匙。本书旨在为读者构建一个坚实的理论基础，并展示如何运用同位素分析来解决一系列复杂的地质难题。 核心概念与原理 本书将从同位素的基本概念入手，清晰地阐释同位素与元素的关系，以及同位素在自然界中存在的规律。我们将详细探讨稳定同位素的组成比例及其在不同地质环境中的分馏机制。例如，氧、氢、碳、硫等元素的稳定同位素在水循环、碳循环、沉积环境以及生物地球化学过程中扮演着关键角色。本书将深入分析这些同位素的分配模式，以及温度、压力、化学反应等因素如何影响它们的相对丰度。 放射性同位素及其衰变系列将是本书的另一重要组成部分。我们将详细介绍放射性衰变的物理学原理，包括α、β、γ衰变，以及同位素的半衰期概念。基于这些原理，本书将系统地阐述各种放射性同位素定年系统，例如U-Pb、Rb-Sr、Sm-Nd、K-Ar、Ar-Ar等。每一个定年系统都将被详细讲解其适用的岩石类型、矿物，以及具体的实验技术和数据处理方法。读者将了解到，通过精确测量放射性同位素及其子同位素的丰度，我们可以准确地确定岩石和矿物的形成年龄，从而构建出精确的地球地质时间尺度。 同位素在不同地质领域的应用 本书的精髓在于将同位素原理的应用场景拓展至地球科学的各个分支，展现其广泛的实用性。 岩石学与矿物学： 同位素地球化学为岩石成因的研究提供了强有力的工具。通过分析火成岩、变质岩和沉积岩中主要元素的同位素组成，我们可以追溯岩浆的原始来源（地幔、地壳），区分岩浆的演化路径，判断变质反应的发生条件，以及揭示沉积物的物源信息。例如，Sr同位素比值常用于区分不同来源的岩浆，而Nd同位素则能提供关于地球早期演化和大陆地壳形成的信息。本书将提供丰富的实例，说明如何利用同位素数据来阐明岩石的形成环境、演化历史以及物质迁移过程。 地球化学循环： 同位素地球化学是理解全球物质循环的关键。本书将重点关注碳、氧、氮、硫等元素的同位素循环，以及它们在生物圈、岩石圈、水圈和大气圈之间的相互作用。例如，碳同位素（¹³C/¹²C）的变化记录了古海洋生产力和有机质埋藏的历史，对于研究古气候变化和温室效应至关重要。氧同位素（¹⁸O/¹⁶O）则广泛应用于重建古温度、古降水量以及水体来源。本书将深入探讨这些同位素循环的驱动因素和反馈机制。 构造地质学与地壳演化： 利用同位素定年技术，我们可以精确确定构造事件的时间，例如造山运动、岩浆活动、变质作用以及断裂形成的时间。结合构造地质学的证据，同位素数据能够帮助我们重建大陆地壳的形成和增生历史，理解地块的碰撞与拼贴，以及地幔柱的活动对地壳演化的影响。例如，Sm-Nd同位素常用于研究大陆地壳的平均年龄和地幔的演化。 矿床学： 同位素分析在矿床成因研究和资源勘探中具有不可替代的作用。通过分析矿石及其围岩的同位素组成，我们可以推断矿物的形成温度、流体来源（岩浆水、大气水、变质水、海水），以及成矿物质的搬运和富集机制。例如，铅同位素（²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb, ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb）常用于追踪矿产资源的来源和探讨成矿流体的演化。 古气候学与古环境学： 同位素地球化学是重建过去气候和环境的最有力工具之一。冰芯、海洋沉积物、湖泊沉积物、珊瑚、树木年轮等载体中记录的稳定同位素（如¹⁸O/¹⁶O, ²H/¹H, ¹³C/¹²C）信号，能够被用来反演过去的温度、降水模式、海平面变化、植被类型以及大气成分。本书将详细介绍不同古气候载体的采样、分析方法，以及如何解读其中的同位素信号来重构古气候图景。 行星科学： 同位素地球化学的研究范畴也延伸至太阳系的其他天体。通过分析陨石、月球岩石以及其他行星探测器采集的样本，我们可以追溯太阳系的形成和演化历史，理解不同天体的物质组成和形成过程。例如，陨石的同位素组成是理解太阳系早期物质分布和行星形成过程的重要线索。 方法论与技术 本书不仅关注理论和应用，还将深入介绍同位素分析的具体技术和方法。我们将探讨质谱仪（包括热电离质谱仪-TIMS, 气态质谱仪-GMS, 等离子体质谱仪-ICP-MS）在同位素测量中的原理和应用。此外，还将介绍样品前处理、化学分离、仪器校准以及数据质量控制等关键环节。读者将了解到，精确可靠的同位素数据是得出科学结论的基础。 展望未来 本书的最后部分将对同位素地质学的未来发展进行展望。随着科技的进步，新的同位素体系和更精确的分析技术将不断涌现，为我们解决更复杂的地质问题提供新的可能。例如，原位同位素分析技术（如离子探针、激光烧蚀）的发展，使得我们可以对微小样品进行高精度的同位素分析，揭示更精细的地质过程。同时，多同位素体系的耦合分析将提供更全面的信息，进一步提升我们对地球系统复杂性的理解。 总而言之，本书是一次深入同位素地质学核心领域的探索之旅。它将为地质学、地球化学、环境科学、古生物学以及相关领域的学生和研究人员提供一本不可或缺的参考书，帮助他们理解和运用同位素这一强大的工具，以期更深刻地认识我们所居住的地球，以及它波澜壮阔的过去。

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这本书的第二部分，关于放射性同位素定年体系的论述，简直是一部教科书级别的典范。我特别欣赏作者在阐述不同定年系统时所采取的“系统对比法”。例如，当介绍U-Pb定年法时，作者不仅详细解释了铀的衰变链和铅的测量，还立刻将其与Rb-Sr或Sm-Nd体系进行对比，指出了它们各自的优势、局限性，以及在特定岩石类型或地质事件中的适用性。这种横向比较极大地深化了我对“时间轴”构建的理解。最让我印象深刻的是对“等时线法”的精妙解读，作者用图形和简洁的代数语言，彻底剖析了等时线不共线的可能地质意义——究竟是慢速的Pb丢失，还是继承了混合源？这种对不确定性的坦诚，是真正科学著作的体现。此外，作者在讨论如何处理“不完美”数据时的技巧，提供了很多实用的、基于实践的建议。这些建议并非教科书上标准的理想模型，而是反映了真实实验室数据所面临的挑战，例如矿物中的微量包裹体、慢速变质过程中的慢速扩散等。对于我这种正在尝试独立解释一些复杂变质岩中定年数据的研究者来说，这些“实战经验”的价值无可估量。它教会我如何像一个真正的地球化学家那样去思考，而不是仅仅套用公式。

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读完关于稳定同位素（如氧、氢、碳、硫）的章节后，我的感受是，作者成功地将原本看似脱离“年龄”概念的同位素地球化学，重新锚定在了地球物理和气候变化研究的前沿。特别是对氧同位素分馏在水-岩相互作用中的应用，描述得极为细致。书中并未停留在基本的“温度计”概念上，而是深入探讨了动力学分馏在快速反应体系中的作用，这对于理解热液系统和浅部地壳流体循环至关重要。我尤其欣赏作者对“分馏因子”随温度变化的敏感性分析，这使得读者能够更好地评估温度不确定性对最终地质结论的影响。关于氢同位素（δD）的部分，它与水循环的联系被描绘得淋漓尽致，从大气水汽的凝结过程到地下水与岩石的平衡，每一个环节的同位素信号变化都被清晰地勾勒出来。这部分内容对我理解古气候重建工作提供了关键的理论框架。与前两部分相比，稳定同位素的讨论更侧重于“过程示踪”而非“时间标记”，展现了该学科在追踪物质迁移和环境演化方面的强大能力。作者在总结时，对现代地球科学中如何结合稳定同位素与放射性同位素来解决多变量问题的展望，极具启发性，让人对跨学科研究充满信心。

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本书的编排风格非常注重读者的“心智负荷”。尽管内容涉及极深的物理化学原理，但作者似乎时刻都在提醒我们，这些原理最终是为了服务于具体的地球科学问题。例如，在讨论Sm-Nd体系时，作者并没有直接跳到“地球Nd同位素演化模型”，而是先用简洁的图示解释了“岩浆分异如何改变Nd同位素比值”，这比单纯讲解Nd的衰变路径更直观。这种循序渐进、注重“为什么”而非仅“是什么”的讲解方式，极大地降低了学习曲线的陡峭程度。此外，版式设计和图表质量也是一流的。那些复杂的同位素数据图，例如多同位素比值图和示踪图，线条清晰，标注详尽，完全不需要读者自行在脑海中重建信息。我特别留意了书中对一些经典案例的研究——比如对格陵兰岛和南极洲冰芯记录的同位素解析，这些案例被用来巩固理论知识，使得抽象的数字变得有血有肉，极大地提升了阅读的参与感。总的来说，这本教材在“知识的深度”和“知识的可获得性”之间找到了一个近乎完美的平衡点，这使得它不仅适合高年级本科生，更对研究生和科研人员具有极高的参考价值。

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最让我感到惊喜的是，这本第二版在保持其经典核心内容的同时，对近年来新兴的、高精尖的同位素技术进行了充分的更新。尤其是在时钟定年方面，诸如磷灰石（U-Th）/（He）定年法（Apatite (U-Th)/He dating）以及更前沿的锆石（U-Pb）/（He）的细节处理，都有相当篇幅的介绍。作者没有简单地罗列这些方法，而是深刻剖析了它们作为“低留温定年计”（Low-Temperature Thermochronometers）的物理基础——即所谓的“封闭温度”（Closure Temperature）概念是如何被精确定义的，以及扩散方程在这些低温体系中如何表现出与高温体系的显著差异。这部分内容极大地拓宽了我对时间尺度判读的视野，从十亿年的地质年代到数十万年的构造抬升历史，都有相应的工具支撑。对于材料科学和构造地质学的交叉研究人员来说，这部分内容是价值最高的。全书的最后总结部分，对未来同位素地球化学的发展趋势进行了富有远见的预测，包括对微区分析技术（如SIMS和LA-ICP-MS的迭代改进）的依赖性增强，以及对地外物质（如陨石学）中同位素信息解读的展望。这本书无疑是一部活着的、与时俱进的参考书，而非一本静止的理论汇编。

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初捧《Principles of Isotope Geology, 2nd Edition》时，我对于它是否能真正深入浅出地阐述这个复杂领域抱持着一丝疑虑。毕竟，同位素地球化学本就以其高深的理论基础和繁复的实验技术著称，想要将其系统化并清晰地呈现给不同背景的读者，绝非易事。然而，这本书在导论部分便展现出了非凡的功力。它没有一上来就抛出复杂的数学模型或令人望而生畏的质谱图谱，而是巧妙地从地质学的基本问题切入，比如“我们如何知道岩石的年龄？”、“地球内部的物质是如何混合与演化的？”。这种以问题驱动的叙事方式，极大地激发了我的求知欲。作者对基本概念的解释极其到位，例如稳定同位素分馏的动力学和热力学控制因素，以及放射性衰变定律的物理图像，都被描绘得栩栩如生。特别是关于早期地球同位素记录的讨论，那些关于地幔柱与地壳循环的争论，作者的处理方式显得既权威又不失严谨的批判性。阅读过程中，我仿佛置身于一个知识的迷宫，但每一步都有清晰的指引。特别是对于一些关键实验技术的背景介绍，比如高精度质谱仪的工作原理，它不再是冷冰冰的设备描述，而是与我们试图解决的地质学难题紧密相连，这使得技术的学习不再是负担，而成为解决问题的利器。这本书的结构安排非常合理，从宏观的地球系统演化，到微观的矿物成因判读，逻辑链条清晰可见，为后续深入研究打下了坚实的基础。

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