Water and Geothermal Energy pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Raum, Elizabeth

出品人:

页数:32

译者:

出版时间:

价格:$ 36.89

装帧:

isbn号码:9781432915650

丛书系列:

图书标签:

• 水能
• 地热能
• 可再生能源
• 能源工程
• 环境科学
• 可持续发展
• 能源技术
• 地质学
• 水资源
• 清洁能源

《地球深处的秘密：岩浆、地热与行星演化》 图书简介 本书深入探索了地球内部物质的复杂性、动态过程及其在地质活动中所扮演的关键角色。它不是一本关于水资源或特定能源利用的指南，而是聚焦于地球深部热力学、岩石圈物质循环以及行星尺度热演化的宏大叙事。 第一部分：地球深部热力学基础与物质相变 本书的开篇致力于构建理解地壳和地幔热动力学的基础框架。我们首先详细阐述了高温高压环境下物质的行为模式，这远远超出了常压下的化学和物理直觉。 1.1 极高压下的矿物学： 这一章节深入探讨了地幔深处存在的典型矿物相，如橄榄石、尖晶石相以及后尖晶石相（如布里奇曼石和铁方镁石）。我们运用先进的计算模拟和高压实验数据，揭示了这些晶体结构在数百万个大气压下如何发生相变，以及这些相变如何影响地幔的粘滞性和对流速率。特别关注了水（H₂O）在这些高压矿物晶格中的微量溶解度及其对岩石熔点的影响，这与地壳生成和地幔柱活动的触发机制息息相关。 1.2 熔融过程的精确量化： 熔融不仅仅是温度达到某一临界点那么简单。本部分详细分析了控制岩石熔点的主要因素：压力、挥发性组分（如二氧化碳和硫化物）的含量，以及剪切应力。我们引入了相图分析，特别是多组分系统的平衡曲线，来解释不同构造环境下（如俯冲带、裂谷）部分熔融的程度和熔融产物的化学成分差异。重点讨论了“地幔楔”中流体（非液态水）的释放如何降低上覆地幔的固相线，引发岩浆作用。 1.3 热传导与对流： 深入剖析了地壳和地幔的热传输机制。地壳主要依赖热传导，其效率受到岩石孔隙率和热流率的精确制约。然而，地幔的驱动力在于热对流。本书运用流体力学模型，量化了地幔对流的雷诺数和普兰特尔数，并探讨了不同粘度层（如软流圈与岩石圈）如何耦合或解耦，从而影响板块运动的速度和方向。对幔源热柱的形态学和热物质输送能力进行了详细的数值模拟比较。 第二部分：岩浆作用的动力学与岩石圈的构造响应 第二部分将视角从地球深部热平衡转移到由热驱动的物质运动——岩浆作用及其对地表构造的塑造。 2.1 岩浆房的演化与分异： 探讨了地壳深部岩浆房（Magma Chambers）的形成、成熟与最终结晶过程。我们分析了岩浆房内部的结晶分异、液体不混溶现象以及热液循环对岩浆化学成分的再加工作用。书中详细描述了层状侵入体（Layered Intrusions）的形成机制，这提供了地球早期化学分异的直接证据。 2.2 火山喷发的物理控制： 火山喷发是地幔热能释放的最剧烈形式。本章重点分析了岩浆房内挥发性组分的逃逸机制（脱气过程）。我们使用黏滞性流体动力学模型，模拟了从深源到地表的岩浆通道内压力降落导致的泡沫化和爆炸性喷发强度。关键在于理解岩浆的粘度和气体溶解度如何决定了火山的形态（盾状、复式或破火山口）。 2.3 构造板块与热流的相互作用： 这一部分着重分析了板块构造的“热力学驱动力”。我们考察了俯冲板块的脱水过程如何影响深部变质反应，以及洋中脊扩张如何引入冷物质，并持续向深部输送热量。对大陆裂谷作用（如东非大裂谷）的分析，揭示了地幔物质上涌对地壳拉伸和变薄的反馈效应。 第三部分：行星尺度的热演化与早期地球 本书的最后一部分将研究范围扩展到行星尺度的热历史，探讨地球如何从一个熔融体演化成一个具有稳定地壳和生命宜居环境的行星。 3.1 地球的冷却速率与热量亏损： 追溯了地球形成以来释放的能量总量。我们评估了放射性同位素（如$^{238} ext{U}, ^{235} ext{U}, ^{40} ext{K}$）衰变热在地质时期内的变化，并将其与早期撞击热和引力分异热进行量化比较。通过地幔的温度廓线反演，推断了地核-地幔边界（CMB）的冷却历史，这直接影响了地核的对流强度和磁场的维持。 3.2 原始地幔的成分与异质性： 探索了早期地球的地幔组成，特别是早期地核形成过程中，大量铁镍合金从地幔中移除（地核分异）对上覆岩石圈化学特征的遗留影响。我们讨论了“地幔停滞”理论，即古代地幔物质在深部长期储存的可能性，以及这些物质如何通过地幔柱重新带回地表，造成现今地幔成分的复杂性。 3.3 行星内部动力学比较： 将地球的热演化模型与月球、火星等其他岩石行星进行对比。通过比较这些天体的尺寸、冷却速率和地质活动证据，揭示了内部热量（而非外部因素）在决定一个行星地质寿命和宜居性方面的根本作用。例如，火星内部较快的冷却如何导致其磁场过早消失和构造活动的停滞。 总结： 《地球深处的秘密：岩浆、地热与行星演化》是一部面向地球科学、行星科学以及高压物理学领域研究人员和高级学生的专业著作。它摒弃了对地表现象的简单描述，致力于提供一个基于热力学、流体力学和矿物学原理的、统一的地球内部动态模型。全书力求通过严谨的数学建模和详尽的实证分析，揭示驱动我们脚下世界的深层能量与物质循环的内在逻辑。

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