EXTENSIONAL TECTONICS:REGIONAL-SCALE pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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isbn号码:9781862391147

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• 地质学
• 构造地质学
• 伸展构造
• 区域构造
• 板块构造
• 地壳变形
• 断裂构造
• 地质构造
• 地球物理学
• 地质学研究

岩石圈形变与地球动力学：深层过程与构造响应 本书聚焦于地球深部过程如何驱动和塑造地表构造特征，特别是岩石圈的宏观尺度形变与流变学行为。内容将深入探讨地幔对流、板块运动的驱动机制，以及这些深层活动如何在不同时间尺度上影响地壳的构造演化、地震活动和火山作用。 --- 第一部分：岩石圈的流变学基础与尺度效应 本书的开篇将奠定理解构造形变物理基础的理论框架。我们将超越经典的脆性-韧性变形二元对立模型，深入探讨岩石圈在不同应力、温度和应变速率条件下表现出的复杂流变行为。 1.1 矿物微观结构与宏观粘滞性： 详细考察岩石形成过程中晶格重排、亚晶粒回转和扩散蠕变等微观机制。重点分析不同岩性（如辉长岩、橄榄岩、花岗岩）在高温高压下的本构关系，并引入粘塑性模型来精确描述从弹性响应到稳态蠕变的过渡区。讨论水的存在如何显著降低岩石的粘滞性，从而影响深部俯冲带和热柱上升区的动力学。 1.2 温度、压力与应力场耦合： 探讨地热梯度和地幔热柱对岩石圈热结构的影响。引入有限元方法（FEM）和离散元方法（DEM）在模拟温度场和应力场相互作用中的应用。特别关注冷却的岩石圈在密度差异驱动下的向下弯沉（Bending and Flexure）过程，及其在深层俯冲过程中引发的应力集中和断裂。 1.3 构造形变的尺度依赖性： 分析从断层带（Fault Zone）的毫米级观察到大型俯冲带（Subduction Zone）的数千公里尺度构造单元之间的尺度无关性（Scale Invariance）与尺度依赖性。讨论如何通过地幔物质的对流模式来解释地表地幔楔（Mantle Wedge）的流动，以及这种流动如何控制上覆地壳的拉张或挤压模式。 --- 第二部分：地幔驱动与板块构造的动力学建模 本章将深入到驱动地球表面板块运动的深层力量，构建和评估当前主流的地球动力学模型。 2.1 板块的驱动力分解： 详细解析“拖曳力”（Slab Pull）、“脊推力”（Ridge Push）和“拖拽力”（Basal Drag）的相对贡献。基于新的热力学数据和粘滞性参数，重新评估俯冲板片密度和深部摩擦力在驱动板块运动中的主导作用。引入非牛顿流体动力学来解释中速和高速板块运动的差异性。 2.2 全球尺度的地幔对流模拟： 考察层流（Layered Convection）与整体流（Whole Mantle Convection）模型的证据与局限性。结合地震层析成像（Seismic Tomography）数据，重建地幔柱（Plume）的上升轨迹及其与地幔过渡带（Mantle Transition Zone）的相互作用。分析热柱对上覆岩石圈的加热和减薄效应，以及由此导致的裂谷形成（Rifting）。 2.3 俯冲带的深部几何与动力学反馈： 重点研究俯冲板片的折叠、断离（Detachment）与再循环。探讨俯冲板片在特定深度（如660 km间断面）的行为，以及它如何影响地幔的物质输运。分析俯冲带的摩擦力、板片-地幔的耦合作用如何决定俯冲带的地震偶极子（Seismic Couples）和后撤速度。 --- 第三部分：岩石圈形变在区域构造中的体现 本部分将前述的深部动力学概念应用于具体的区域构造演化案例，强调深部驱动如何转化为可观测的构造单元。 3.1 区域应力场的重建与古地磁耦合： 介绍利用断层滑移数据、古地应力指示矿物（如石英、角闪石的压力影子）和裂变径迹（Fission Track）数据来重建历史应力场的方法。对比不同构造单元（如走滑带、碰撞带）的古应力场特征，并将其与全球板块运动模型进行时间序列的匹配。 3.2 碰撞带的物质平衡与地壳缩短： 考察大型造山带（Orogeny）的根部剥蚀（Root Exhumation）和地壳增厚机制。分析双向挤压、侧向逃逸（Lateral Extrusion）和地壳流变学在解释地壳厚度与地形高度之间的关系中的作用。讨论岩石圈地幔（Lithospheric Mantle）的并入（Accretion）或撤离（Delamination）对地表构造单元抬升与沉降的长期影响。 3.3 裂谷与拉张系统的动力学： 区别均匀拉张模型（如均变模型）与聚焦的应力集中模型（如剪切带模型）在描述大陆裂谷形成中的适用性。研究岩石圈的韧性拉伸如何导致地壳的断裂和岩浆上涌，从而形成被动大陆边缘（Passive Margins）。重点分析热流和幔源物质注入在控制裂谷地貌演化中的关键角色。 --- 第四部分：地幔过程与地表灾害的耦合 本书的最后一部分将构建深部地球物理信号与地表构造灾害之间的桥梁。 4.1 深源地震的机制与岩石圈形变： 分析俯冲板片内部（Intraslab）地震的分布，探讨其与水饱和度、相变和岩石脆性破裂的关系。探讨地幔楔内剪切带的形成与地震活动的关联，特别是针对那些不位于板块边界的深源地震群。 4.2 长期构造稳定性与地幔活动的关系： 考察古老克拉通（Craton）的稳定性机制，讨论克拉通根部（Cratonic Roots）的热力学状态和化学组成如何使其抵抗地幔对流的侵蚀。分析幔源热物质在长时间尺度上对地壳韧性的调制，以及这如何影响地壳的长期构造响应能力。 4.3 构造形变与火山活动的协同作用： 将岩浆动力学纳入到构造模型中。研究拉张应力场如何促进地幔物质的减压熔融，并控制裂谷火山岩（Rift Volcanism）的喷发速率和岩浆房的几何形态。对比俯冲带岩浆的形成机制（脱水熔融）与洋中脊岩浆的形成机制（直接熔融）在区域构造演化中的差异性贡献。 本书旨在为研究人员和高级学生提供一个将深部地球物理观测与宏观构造地质学相结合的综合性框架，强调地球动力学过程在所有时间与空间尺度上对行星地貌的塑造作用。

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这本书的写作风格异常的冷静和客观，几乎没有使用任何煽动性的语言，所有的论断都建立在坚实的数据和无可辩驳的数学逻辑之上。这种严谨性在讨论“区域应力场反演”的章节中体现得淋漓尽致。作者并未简单罗列各地震波速异常数据，而是详细阐述了如何从有限的、往往充满噪声的观测数据中，通过特定的最小二乘优化算法，反演出最有可能的现今地壳应力状态。其中穿插的几个经典案例分析，比如对特定转换断层带的应力剖面重建，展示了如何识别出深部岩石圈地幔的脆-韧性转换深度。对我这种更偏向于地球物理观测的背景来说，这本书提供了必要的“桥梁”——它帮助我理解了构造地质学家是如何将我们测得的地球内部结构信息，转化为对地壳变形机制的深刻理解。它要求读者具备批判性思维，不断去质疑数据的局限性，而非盲目接受模型结果。

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我发现这本书在处理“板块边界的演化历史与未来预测”这一宏大议题时，表现出一种独特的、既尊重过去又审慎展望未来的态度。它并没有陷入那种过于线性的、对未来地质过程的简单外推。相反，作者花费了大量篇幅来讨论在气候变化和海平面升降等外部因素影响下，构造活动可能会经历的“突变点”（Tipping Points）。这种对非线性动力学在地球科学中的应用的强调，是我在其他侧重于纯粹构造构造史的书籍中很少见到的。它暗示了地质过程并非总是平滑渐变的，而是可能在特定条件下发生快速、剧烈的状态转变。这种洞察力让整本书的价值得到了升华，它不再仅仅是回顾过去，而是为我们理解地球系统在时间长河中的潜在不稳定性和演化方向提供了深层次的理论框架。这无疑是一部需要反复研读、并且会随着读者自身经验的积累而不断展现出新价值的著作。

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读完这本书的前三分之一，我最大的感受是它在处理“地貌演化与构造活动的耦合”这一主题上，展现出了一种惊人的跨学科整合能力。它巧妙地将构造地质学的应变率分析与地貌学的侵蚀-剥蚀模型进行了无缝对接。我特别欣赏作者处理河流溯源侵蚀和构造抬升速率之间相互作用的方式，那种将时间尺度拉伸到数百万年的尺度，并通过同位素定年数据来约束模型参数的论述过程，非常具有说服力。这不像许多同类书籍那样，将构造和地貌割裂开来论述，而是将其视为一个统一的、不断反馈影响的复杂系统。比如，书中对于褶皱山脉在差异隆升阶段，其侧翼山麓的沉积物响应速度的量化分析，简直是教科书级别的范例。它为我理解那些看似静止的古老山脉背后，隐藏着何种持续不断的能量交换提供了全新的视角。我感觉自己不再只是在看地图上的线条，而是在“感受”地壳的呼吸和塑性变形。

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这套书（如果它有配套的副册或姊妹篇的话，我猜想会有）的排版和插图质量，坦白地说，令人印象深刻。特别是那些复杂的构造剖面图和应变椭球体的三维演示图，清晰度和细节程度都是顶尖水平。它们不仅仅是起到解释作用，更像是艺术品本身。我尤其赞赏作者在“大型走滑构造带的几何学与运动学”中的那一组对比图：一张是理想化的、纯粹的平面应变模型，另一张则是包含了各向异性岩性影响下的、高度非均匀变形的真实剖面。这种直观的对比，极大地促进了对真实地质情境复杂性的理解。相比于那些只有文字和模糊草图的文献，这本书在视觉上传达信息的力量是巨大的。它让那些抽象的张量分析和剪切带的几何学特征，变得触手可及，仿佛你可以用手触摸到那些正在缓慢滑动的岩体界面。

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这本书的封面设计真是充满了工业时代的粗犷美学，那种厚重的字体和略显斑驳的背景纹理，一下子就把我拉进了那种需要精细勘探和宏大叙事并存的领域。我翻开目录，首先注意到的是对“深部构造过程的动力学模型”的深入探讨，这部分内容极其扎实，远超出了我预期的教科书深度。作者没有满足于描述性的板块构造模型，而是着力于构建和解析那些驱动这些宏观运动的、位于地幔深处的复杂流变学机制。他们似乎在用一种近乎工程师的严谨态度，去量化那些传统地质学中常被模糊处理的力与应力边界条件。尤其是关于俯冲带在不同温度和压力梯度下的应力传递效率的章节，简直是为那些正在进行区域地质建模的研究生们量身定做的高级教程。它要求读者不仅要理解地质现象，更要能够驾驭偏微分方程和数值模拟的基本原理。这本书绝对不是那种可以轻松浏览的读物，它更像是一份需要时间去“消化”和“演算”的专业手册，每一次阅读都能发现新的层次和未曾注意到的细节，让人在感到挑战的同时，也体会到掌握前沿理论的巨大满足感。

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