东亚古特提斯域大地构造物理学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:杨文采

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页数:443

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出版时间:2009-9

价格:128.00元

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isbn号码:9787502171339

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• 地质学
• 大地构造物理学
• 东亚
• 古特提斯域
• 地质学
• 地球物理学
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• 大陆动力学
• 地幔动力学
• 古地理学

大地构造物理学：探索地球深处奥秘 引言 地球，我们赖以生存的家园，其表面波澜壮阔，壮丽山河，却也隐藏着无数不为人知的奥秘。而这些奥秘，很大一部分就藏在我们脚下，深埋于地壳、地幔乃至地核之中。大地构造物理学，正是这样一门致力于揭示地球内部结构、物质性质、动力学过程及其演化的前沿科学。它以物理学的原理和方法为基础，通过各种探测手段，如同为地球“做CT”一般，绘制出地球的“内部图谱”，理解地球如何孕育和驱动着我们所见的表层地质现象，从地震的发生到火山的喷发，从大陆的漂移到山脉的隆升，无不与地球深处的活动息息相关。 核心研究内容与方法 大地构造物理学是一门多学科交叉的综合性科学，其研究范畴极为广泛，涉及地球物理学、地震学、岩石学、矿物学、地球化学、构造地质学乃至高压物理学等多个领域。其核心目标在于理解地球的宏观结构和微观性质，并在此基础上推演出地球的演化历史和未来趋势。 1. 地震波层析成像：绘制地球内部结构图 地震波是大地构造物理学最得力的“探针”。当发生地震时，会产生地震波，这些地震波以不同的速度在地球内部传播，并受到不同介质的影响而发生反射、折射和散射。通过在全球范围内布设密集地震台网，精确记录和分析不同地震事件产生的地震波到达时间、波形和振幅等信息，地震学家可以构建出地震波速的三维图像。这个图像如同地球的“X光片”，能够清晰地显示出地壳、地幔和地核的界面，揭示出地幔中的高温区域（如地幔柱）和低温区域（如俯冲的板块），以及地核的形态和分层结构。 地震波的种类与传播特性： P波（纵波）和S波（横波）是地震波中最主要的两种。P波能够穿过固态、液态和气态物质，而S波只能穿过固态物质。它们在不同密度、温度和压力的介质中传播速度差异显著，这种差异是地震波层析成像的基础。 层析成像技术： 借鉴医学CT扫描的原理，地震波层析成像利用大量的地震波数据，通过复杂的数学算法，反演出地球内部三维的地震波速分布。速度异常区域往往对应着温度、密度或岩石组成的差异，例如，地幔中的高温区域会减慢地震波的传播速度，而俯冲的冷洋壳会加速地震波的传播。 揭示的地球结构： 通过地震波层析成像，我们能够精细描绘出地壳的厚度变化、地幔过渡带的精细结构、俯冲带的形态，以及外核的液态性质和内核的固态性质。这些信息对于理解板块构造、地幔对流以及地球磁场的产生机制至关重要。 2. 重力场与磁场探测：洞察地球内部物质分布与动力学 除了地震波，地球的重力场和磁场也是重要的信息载体。 重力场： 地球的重力场并非均匀分布，其细微的异常变化反映了地壳和上地幔物质密度的不均。例如，厚重的山脉会产生局部的高重力异常，而海洋中的海沟则可能表现为低重力异常。通过高精度重力测量，可以推断出地下物质的分布情况，对于寻找矿产资源、研究地壳均衡以及理解地幔对流模式具有重要意义。 磁场： 地球磁场被认为是由于地球外核中液态铁镍合金的对流运动（发电机效应）产生的。磁场的强度、方向以及其随时间的变化，都为我们研究地球内部的动力学过程提供了宝贵的线索。地磁场的极性倒转、磁极漂移等现象，都是地球深部活动的重要证据。通过古地磁学研究，可以回溯地球磁场的历史，了解其演化过程。 3. 岩石物理学与高压实验：模拟地球深部环境 为了理解地球深处的物质性质，科学家们通过高压实验模拟地球内部的极端环境。在实验室中，利用高压腔、金刚石压砧等设备，可以将岩石和矿物在相当于地幔甚至地核压强和温度下进行处理，然后测量其物理性质（如弹性模量、密度、导电性等）的变化。 岩石的相变与物性变化： 在高压高温环境下，许多矿物会发生相变，形成新的矿物结构。例如，在地幔过渡带，橄榄石会转化为更致密的富士岩相和罗马石相。这些相变会显著改变岩石的物理性质，并影响地震波的传播。 高压实验数据的意义： 通过与地震波探测获得的地幔结构进行对比，高压实验数据能够帮助我们确定不同地层中物质的组成和状态，从而更准确地理解地球内部的物质分层和化学成分。 4. 大地构造物理学在区域研究中的应用：以东亚为例（非本书内容） 大地构造物理学不仅关注地球整体的构造，也深入研究不同区域的地质构造特征及其动力学成因。例如，在研究东亚地区时，大地构造物理学能够帮助我们理解以下关键问题： 板块碰撞与汇聚： 东亚地区是印度板块、太平洋板块、欧亚板块等多个板块相互作用的复杂区域。通过大地构造物理学手段，可以揭示这些板块俯冲的方向、角度和深度，以及碰撞过程中形成的应力分布和地壳变形机制。例如，青藏高原的隆升、喜马拉雅山脉的形成，都与印度板块向北的持续挤压密切相关。 地幔动力学与火山活动： 许多火山活动，如日本列岛和台湾地区的火山，与板块俯冲过程中地幔物质的上涌和熔融有关。大地构造物理学可以描绘出俯冲板块下的地幔流体活动，以及岩浆的上升通道，从而解释火山的分布规律和喷发机制。 地震危险性评估： 东亚地区是世界上地震活动最频繁的地区之一。通过精确的地壳结构模型和活动断裂带的识别，大地构造物理学可以帮助科学家评估不同区域的地震危险性，为防震减灾提供科学依据。例如，了解断裂带的深部结构和应力积累情况，有助于预测未来可能的地震活动。 地壳的演化与改造： 大地构造物理学研究能够揭示地壳在板块相互作用下是如何被拉伸、压缩、隆升或沉降的，从而理解不同地貌单元（如平原、高原、盆地）的形成和演化过程。 大地构造物理学的意义与展望 大地构造物理学不仅是一门探索地球奥秘的科学，更与我们的日常生活息息相关。 地震预报与防灾减灾： 对地球深部构造的深入了解，是提高地震预报能力、减轻地震灾害的关键。 资源勘探： 地球内部的物质分布和结构，直接影响着矿产、石油、天然气等资源的形成和富集。大地构造物理学为这些资源的勘探提供了重要的理论指导。 环境变化研究： 地球内部的动力学过程，如火山活动和地幔对流，对地球的长期气候和环境变化也产生着不可忽视的影响。 行星科学： 大地构造物理学的研究方法和理论，也为我们理解太阳系其他行星的内部结构和演化提供了重要借鉴。 随着科技的进步，特别是地震观测技术、计算能力的提升以及新的探测方法的出现，大地构造物理学正以前所未有的速度发展。未来，科学家们将致力于构建更高分辨率的地球内部模型，更深入地理解地幔对流的复杂过程，以及地球深部活动与表层地质现象之间的精细耦合关系。这门学科的不断发展，将为我们揭示地球更深层的奥秘，并为人类的可持续发展提供重要的科学支撑。

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这本书的学术价值体现在其对多学科交叉整合的力度上。它不仅仅是地球物理学教科书的延续，更像是一部跨越了古生物地理学、岩石圈流变学和热动力学边界的综合性论著。我特别欣赏作者在讨论华南块体与扬子板块的拼合过程中，是如何巧妙地将区域变质带（如高压麻粒岩的发现）所指示的构造压力状态，与区域磁异常带的梯度变化进行耦合分析的。这种将岩石学证据的“瞬时快照”与地球物理场数据所揭示的“过程演化”结合起来的方法论，是本书的一大亮点。它迫使读者必须跳出单一学科的思维定势，去理解一个构造事件是如何在不同时间尺度、不同物质属性的介质中留下可辨识的物理和化学指纹的。对于那些希望从宏观尺度理解中国东部大陆岩石圈稳定性和演化历史的研究者而言，这本书提供了一个无可替代的、多维度的参照系。

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坦白说，我抱着极大的好奇心翻开了这本书，期望能找到一些关于青藏高原隆升机制的“突破性”新解，毕竟“东亚”和“大地构造物理学”这两个关键词组合在一起，很难不让人联想到这个地球上最宏大的构造事件。这本书并没有直接给出标准答案，但它提供了一种极为严谨的“间接证据链”。作者将大量的被动源地震学数据——特别是接收函数分析的结果——与区域性的地壳均衡模型相结合，试图描绘出特提斯洋向北俯冲过程中，其残余板片在现今东亚深部地幔中的具体埋藏状态和形态。这部分内容对于非专业地球物理的读者来说，阅读门槛确实偏高，充斥着大量的波速异常图和反射层成像技术细节，但我不得不佩服作者在处理这些复杂数据时的那种近乎偏执的细致。它不是在讲述一个精彩的故事，而是在构建一个基于量化数据的、严密的物理框架，让人感觉到地质历史的真相是多么的由不得浪漫想象，一切都得是可测量的、可模拟的。

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阅读这本书的过程，与其说是在学习知识，不如说是在进行一场对“深部地球动力学”的哲学思辨。作者对“特提斯域”这个概念的界定非常精妙，它超越了简单的地质构造单元划分，变成了一种涵盖了特定俯冲-碰撞-拉张周期的动力学“范式”。书中对于幔柱上涌与岩石圈撕裂的耦合作用的讨论，虽然主要基于数值模拟的结果，但这些模型却清晰地解释了某些区域性的地幔热流异常以及新生代火山岩分布的不均匀性。特别是关于俯冲洋壳的“滞留”与“回滞”现象的讨论，作者并未给出简单的结论，而是呈现了多种可能性并分析了每种情景下地球物理信号的预期差异，这体现了一种非常成熟和审慎的科学态度。它告诉我们，在地球深处，我们所能观测到的只是地表和浅层的投影，而真正的机制仍在不确定性中挣扎，需要我们不断用更精细的观测去逼近。

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这本《东亚古特提斯域大地构造物理学》的厚重感实在令人印象深刻，光是捧在手里就能感受到其中蕴含的学术深度。我花了整整一个周末沉浸其中，试图梳理出书中的主要脉络。首先，书中对于特提斯构造带的演化历史进行了极其详尽的梳理，从早古生代的初始裂解到中生代的洋壳消亡，每一阶段的构造事件都被精准地定位并赋予了详实的地球物理学证据支撑。特别是关于俯冲带的迁移和古地磁证据的整合分析部分，作者的处理方式非常新颖，不再是传统的地质学描述的简单堆砌，而是大量运用了高精度重力、磁力异常数据来反演地幔深部的速度结构，这让原本抽象的古构造重建变得具体可感。书中的图件质量极高，各种剖面图和三维模型清晰地展示了洋壳的残余、地幔岩石圈的减薄与增厚过程，对于我们这些主要从事沉积学研究的人来说，提供了理解板块边界动力学的全新视角。读完前三章，我已经对东亚地区板块拼贴的历史有了更宏观和深入的认识，这绝不是一本能快速“扫读”完的书，它需要读者投入相当的精力和时间去细细品味那些复杂的地球动力学模型。

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如果要对这本书的风格下一个定义，我会称之为“冷静的史诗叙事”。它没有煽情的语言，没有对地质奇观的夸张描绘，所有的文字都服务于对复杂物理过程的精确描述和量化分析。例如，在论述板块汇聚速率变化与古气候变迁之间的潜在遥相关性时，作者引入了地幔对流模型中的粘滞系数变化对地表应力场的影响分析，这种层层递进的推导，虽然阅读起来需要极高的专注力，但一旦理解，便会对东亚构造的整体背景产生一种醍醐灌顶的感觉。这本书的价值在于，它不仅提供了“东亚古特提斯域”的现状数据，更重要的是，它提供了一整套如何“思考”这种构造系统的工具和方法论。对于研究生或青年教师来说，这本书是构建其研究体系的基石，因为它展示了如何将看似零散的地球物理观测数据，严密地编织成一个关于数十亿年地球历史的连贯物理故事。

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