铀地球化学教程

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出版者:原子能出版社
作者:王剑锋
出品人:
页数:341
译者:
出版时间:1998-06
价格:17.60元
装帧:平装
isbn号码:9787502211837
丛书系列:
图书标签:
  • 铀地球化学教程
  • 回忆
  • 铀地球化学
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  • 核化学
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具体描述

内容简介

本书是为高等工科院校铀矿地质勘查专业编写的教材。书中系统地阐述了铀地球化学的基本理论和基

本知识,重点论述了铀在各种地质作用、特别在热液作用、风化作用和沉积作用过程中铀的地球化学行为和特

征。此外,书中还注意阐明铀地球化学的基本理论在解释铀矿床形成机理方面的应用和铀地球化学研究方法

等问题。

本书除绪论外共分为十一章,列有思考题,并附有附录和参考文献。

本书也可供高等院校有关专业师生、铀矿地质工作者及地球化学工作者参考。

《地球深部矿物学与地幔动力学前沿探索》 本书简介 《地球深部矿物学与地幔动力学前沿探索》聚焦于地球内部结构、物质组成、相变过程及其在驱动地球演化中的作用。本书汇集了近年来地球科学,特别是高压物理、计算模拟、实验岩石学及地球物理观测领域的重大突破,旨在为地质学、地球物理学、材料科学及相关交叉学科的研究人员和高年级研究生提供一个全面、深入且具有前瞻性的知识框架。 本书结构紧凑,内容涵盖了从地壳底部到地核-地幔边界(CMB),乃至下地幔深处(如D''层)的关键科学问题。我们力图打破传统学科壁垒,将微观尺度的原子排列变化与宏观尺度的地球动力学过程紧密结合起来,揭示地球内部物质循环与热量传输的复杂机制。 第一部分:高压矿物学基础与实验技术 本部分奠定了理解地球深部物质特性的实验和理论基础。 第一章:极端条件下的物质性质 详细探讨了压力(可达135 GPa以上)和温度(可达数千开尔文)对常见地幔矿物(如橄榄石、石榴石、尖晶石相)晶体结构、密度、弹性模量和粘度的影响。重点分析了在地幔转换带(410 km和520 km间断面)和深亚陆根区域内发生的关键相变——例如布里奇曼石向后相变,以及铝硅酸盐向高密度结构转变的临界条件。引入了X射线衍射技术在金刚石对顶砧(DAC)中的应用,阐述如何通过原位(in situ)测量确定高压下的晶格参数和体积压缩率。 第二章:地幔矿物的高温高压实验方法 系统梳理了当前最前沿的高温高压实验技术。详细介绍了激光加热金刚石对顶砧(LH-DAC)的原理、能量传输效率以及温度测量误差的控制。对于涉及挥发分(如水)的实验,深入讨论了氢相容性介质的选择和水活度的精确控制。此外,对新型高温高压设备,如多砧炉(MA8/MINI-2000)在合成超高压相(如后尖晶石相、后钙钛矿相)方面的优势和局限性进行了比较分析。 第二章补充:第一性原理计算与模拟 阐释了密度泛函理论(DFT)和分子动力学(MD)模拟在地幔矿物研究中的核心作用。重点讨论了如何利用计算模拟预测高压下的动力学行为、扩散系数以及电子结构变化,为解释地球物理观测结果提供了微观层面的约束。特别关注了含铁矿物在CMB附近的电子自旋态转变及其对导电性的影响。 第二部分:地幔动力学驱动机制与模型构建 本部分将视角从微观矿物学扩展到地球尺度的动力学过程,探讨地幔对流的驱动力、模式及其对地表过程的反馈。 第三章:地幔粘滞性与对流模式 深入剖析了地幔粘滞性的空间和时间依赖性。讨论了由晶格扩散、位错蠕变和脆性断裂主导的流变机制。重点对比了上地幔(受板片俯冲和地表物质循环控制)与下地幔(受热驱动和相变影响)的粘度结构差异。结合数值模拟,分析了“双层对流”与“全地幔对流”两种模式的证据,并探讨了俯冲带物质穿过410 km间断面的具体路径和机制。 第四章:地幔热力学与热源分布 评估了地球内部的主要热源,包括放射性元素衰变热和CMB边界释放的热量。探讨了地幔的绝热升温梯度与实际观测(如地震波速层析成像)的对比。引入了“非绝热过程”的概念,分析了地幔柱的形成与上升过程中的热物质输运。对放射性元素在不同地幔阶段的微量分配系数进行了详细的讨论,以约束地幔的整体热演化历史。 第五章:板块构造与深部地幔的耦合 本章探讨了地球表面驱动力——板块构造如何与深部地幔对流相互作用。详细分析了俯冲板片在不同深度的滞留或穿透现象,并将其与地震波速异常联系起来。讨论了地幔柱与俯冲带之间的相互影响,例如俯冲物质如何影响地幔柱的上升轨迹和熔融作用。同时,引入了“地幔回转”(Mantle Reversals)的理论模型,探索地幔对流模式的长期变化。 第三部分:地核-地幔边界(CMB)与深部过渡带 本部分聚焦于地球内部压力最高、物质性质变化最为剧烈的区域。 第六章:D''层——地核-地幔的复杂界面 全面考察D''层(约2900 km深度以下)的矿物学、地球化学和地球物理学特征。讨论了D''层中可能存在的超高压相变,如镁铁硅酸盐向富铁或富硅结构转变的可能性。结合地震波低速区(LLSVPs)的分布,探讨了这些区域的物质富集与热柱上升之间的关系。重点讨论了CMB附近物质的熔融状态、对流模式以及对地核动力学(地磁场生成)的潜在影响。 第七章:低速体与地幔物质的不均匀性 系统梳理了利用地震波层析成像(Seismic Tomography)揭示的地幔物质横向不均匀性。对比了冷俯冲板片(高波速区)和热上升物质(低速区)的地球化学信号。探讨了“非晶化”或“部分熔融”如何导致局部地震波速显著降低,并如何将这些地球物理信号转化为具体的矿物学或热力学状态描述。引入了深部地幔异相性(Anisotropy)的研究,揭示地幔物质的流变学历史。 第八章:地核-地幔物质的反应与交换 探讨了地核物质(铁镍合金、轻元素)与下地幔物质在极端高温高压下的化学反应和物质交换过程。分析了硅、硫、氧等轻元素在CMB附近分配的最新约束,及其对地核的密度结构和导电性的影响。讨论了地幔物质可能通过CMB发生化学反应,形成新的超高压矿物相,并探讨这些新相的稳定性对地核边界形态的影响。 总结与展望 本书最后总结了当前研究的主要瓶颈,包括水在下地幔的溶解度、深部物质的精确温度标定、以及数值模拟中计算效率与物理真实性的平衡。展望了未来利用超高精度地震仪网络、新型高能同步辐射光源以及更复杂的跨尺度模拟方法,对地球深部进行更精细、更具普适性理解的前景。 本书的深度和广度,使其成为地球深部科学领域研究人员不可或缺的参考工具书。

作者简介

目录信息

目录
绪论
一、地球化学的定义及基本问题
二、铀地球化学的定义和任务
三、铀地球化学的学科特点及与其他学科的关系
四、铀地球化学发展简史及发展趋势
第一章 铀的主要物理化学性质及其在地球化学中的作用
第一节 铀原子的结构及其在元素地球化学分类表中的位置
一、铀原子的结构
二、元素的地球化学分类与铀的归属
第二节 铀的基本化学性质
一、铀的氧化态及其基本化学性质
二、铀的水溶液化学
第三节 铀的晶体化学性质
一、铀的原子半径和离子半径及其地球化学意义
二、铀的配位数及其地球化学意义
三、铀的极化性质及其地球化学意义
四、铀化合物和矿物中键的类型
五、铀的电离能及其地球化学意义
六、铀的电负性及其地球化学意义
七、铀的晶体化学参数与晶体化学定律
第四节 铀的放射性及其地质-地球化学作用
一、放射性的地质和地球化学作用
二、铀和钍的天然放射性系列与放射性平衡
三、裂变径迹产生的原理及其地球化学意义
思考题
第二章 铀地球化学的热力学和电化学基础
第一节 热力学理论和方法在铀地球化学中的应用
一、地球化学热力学
二、热力学的基本原理和计算方法
三、热力学状态函数在地球化学中的应用
第二节 铀及其化合物的热力学性质
一、U-O体系中铀矿物形成的热力学条件
二、U-O-H2O体系中铀矿物形成的热力学条件
三、水溶液中UO22+与UO3的热力学特征
第三节 铀地球化学中的氧化还原反应
一、铀的电极电位与标准电极电位表的地球化学意义
二、铀的氧化还原体系类型
三、pH值对铀的氧化还原反应及迁移的控制作用
四、O2和CO2对铀氧化还原反应的影响
第四节 地质环境的氧化还原电位和铀与常见共生元素的矿物平衡
一、Eh-pH图及自然界氧化还原环境的极限
二、铀与常见共生元素的Eh-pH图解
第五节 氧化还原电位法在铀地球化学中的应用
一、氧化还原电位法的基本原理和测定方法
二、岩石和矿物的氧化还原性质及其对铀成矿的控制作用
思考题
第三章 地球和地壳中铀的分布、分配与存在形式
第一节 太阳系的化学成分与铀的丰度
第二节 地球的化学成分与铀的丰度
一、基本概念
二、地球的平均化学成分与铀的丰度
三、铀在地壳、地幔和地核中的分布
第三节 岩石和矿物中铀的分配
一、各类岩浆岩中铀的分配
二、沉积岩中铀的分配
三、变质岩中铀的分配
第四节 天然水的化学成分与铀的丰度
一、海洋水、陆地水和地下水中的铀含量
二、天然水中的铀含量与水文地球化学条件的关系
三、我国大陆地区浅成地下水中铀的分布特点
第五节 铀在生物圈和大气圈中的分布
一、植物和微生物的铀含量
二、动物机体中的铀含量
三、大气中的铀含量
第六节 铀在地壳中的存在形式
一、元素的存在形式与结合规律
二、地壳中铀的存在形式
思考题
第四章 岩浆作用中铀的地球化学
第一节 岩浆的形成与铀的来源
一、花岗岩浆的成因与铀的来源
二、玄武岩浆的成因与铀的来源
三、安山岩浆的成因与铀的来源
第二节 岩浆的性质与铀的析出
一、岩浆的性质和铀在岩浆作用中演化的条件
二、岩浆的结晶分异作用与铀的析出
第三节 铀在岩浆演化过程中的富集规律
一、铀在岩浆结晶分异作用晚期的富集
二、岩浆结晶分异过程中铀与主要造岩元素演化的关系
三、铀在岩体边缘相的富集
第四节 各类侵入岩中铀的主要地球化学特征与成矿作用
一、超基性岩类铀的地球化学特征
二、基性岩类铀的地球化学特征
三、中性岩类铀的地球化学特征
四、中酸性和酸性岩类铀的地球化学特征
五、碱性岩类铀的地球化学特征
六、脉岩中铀的地球化学特征
第五节 火山岩与火山作用中铀的地球化学特征及成矿作用
一、基本概念
二、火山岩中铀的含量和分配
三、火山岩中铀的存在形式
四、火山作用与铀矿化的关系
第六节 伟晶岩中铀的分布、分配及存在形式
一、伟晶岩中铀的分布和分配
二、伟晶岩中铀的存在形式
第七节 伟晶岩中铀矿物的分布特点与矿物组合
一、不同成因类型伟晶岩中铀矿物的分布和矿物组合
二、花岗伟晶岩和霞石正长伟晶岩中铀矿物的分布与矿物组合
思考题
第五章 热液作用中铀的地球化学
第一节 热液的成因与铀的来源
一、热液的成因类型
二、热液中铀的来源
三、铀源体及其中矿质的活化机制
第二节 含铀热液的性质及其演化的物理化学条件
一、含铀热液的化学成分及其性质
二、热液作用的温度和压力
三、含铀热液的pH值和Eh值
第三节 铀在热液中的迁移
一、铀迁移的条件和影响因素
二、确定铀迁移形式的标志
三、铀的迁移形式
第四节 热液中铀沉淀的条件
一、温度变化
二、压力变化
三、Eh值变化
四、pH值变化
五、热液与围岩之间的化学反应
第五节 热液铀矿床的成矿模式与矿物共生组合
一、热液铀矿床形成的地球化学条件和成矿模式
二、热液成因铀矿物的形成条件与矿物组合
第六节 热液蚀变的地球化学特征
一、热液蚀变的概念及命名原则
二、蚀变的影响因素与围岩的变化特征
三、热液铀矿床中围岩的主要蚀变类型及其成因
四、热液蚀变的阶段性和蚀变岩石的分带性
五、研究围岩蚀变的意义和方法
第七节 热液铀矿床原生分散晕的成因及特征
一、原生分散晕的概念及成因
二、热液铀矿床原生晕的特征和影响因素
三、铀矿床原生晕的分带性
思考题
第六章 风化作用中铀的地球化学
第一节 地表环境的地球化学作用
一、地表环境的物理化学条件的特点
二、地球化学反应类型和反应特征
三、胶体分散体系的地球化学
第二节 风化作用的特点与元素的活化迁移
一、风化作用的特点
二、影响铀矿床氧化带发育的因素
三、岩石和矿物的分解与铀元素活化迁移
四、铀元素在水中的迁移强度
第三节 铀矿床氧化带中铀的迁移形式和沉淀条件
一、铀的迁移形式及其确定方法
二、铀沉淀的条件和析出形式
第四节 铀矿床氧化带的发育阶段及分带性
一、铀矿床氧化带的发育阶段
二、铀矿床氧化带的分带性
第五节 铀矿床氧化带中铀矿物的形成顺序与矿物稳定序列
一、氧化带中铀矿物的形成顺序
二、次生铀矿物的稳定序列与离子置换反应
第六节 铀矿床氧化带类型及矿物组合特征
一、热液铀矿床氧化带类型及矿物组合特征
二、伟晶岩型铀矿床氧化带的地球化学特点及矿物组合
三、沉积铀矿床氧化带的地球化学特点及矿物组合
第七节 氧化带中镭的地球化学特征
思考题
第七章 沉积、成岩和后生作用中铀的地球化学
第一节 影响沉积作用中铀地球化学行为的基本因素
一、铀在表生条件下的主要物理化学性质
二、表生环境的Eh和pH值
三、生物地球化学作用
第二节 沉积作用中铀的来源和迁移
一、铀的来源
二、铀的淋蚀和迁移
第三节 沉积作用中铀沉淀和聚集的机理
一、有机质对铀的沉淀作用
二、矿物吸附剂对铀的沉淀作用
三、硫化物对铀的沉淀作用
四、铀的其他沉淀作用
第四节 沉积和成岩阶段铀的地球化学特征
一、沉积阶段铀的地球化学特征
二、成岩阶段铀的地球化学特征
第五节 后生作用中铀的地球化学特征
一、后生淋积作用中铀富集的条件
二、后生淋积铀矿床的地球化学分带
三、层间氧化带型铀矿床形成的过程及演化模式
第六节 铀的伴生元素及矿物组合
一、铀的伴生元素及影响因素
二、铀矿床元素共生组合的实例分析
思考题
第八章 变质作用中铀的地球化学
第一节 影响变质作用中铀地球化学性状的因素
一、温度和压力对铀性状的影响
二、脱水作用对铀性状的影响
三、重结晶作用对铀性状的影响
四、脱碳作用对铀性状的影响
第二节 区域变质作用中铀的地球化学
一、进变质作用中铀的性状
二、超变质作用中铀的性状
三、变质岩中铀的存在形式
四、铀的变质成矿作用
第三节 接触变质作用中铀的地球化学
第四节 交代作用中铀的地球化学特征
一、碱交代作用与铀成矿的关系
二、CO2的交代作用与铀成矿的关系
思考题
第九章 铀同位素地球化学
第一节 铀的天然同位素和铀同位素分离
一、铀的天然同位素
二、天然235U的分离
三、天然234U的分离
第二节 铀同位素的分布、迁移与富集规律
一、各类岩石及水体中的234U
二、铀矿物和含铀矿物中的234U
三、铀矿床及其围岩中的234U
第三节 铀同位素在地质和地球化学中的应用
第四节 放射性铅及铅同位素地球化学
第五节 U-Th-Pb同位素年龄地球化学
思考题
第十章 铀的地史地球化学
第一节 地球外圈的化学演化与铀富集成矿的关系
第二节 地壳发展史中铀演化的基本特征
第三节 铀在地壳发展过程中的运移旋回性
一、旋回性的概念与铀的运移旋回
二、研究铀运移旋回的意义
第四节 控制铀地球化学旋回和成矿作用的地质事件
思考题
第十一章 铀地球化学的研究方法
第一节 铀地球化学的野外研究方法
一、地质和地球化学观察法
二、放射性测量法
三、地球化学测量法
四、a径迹测量法
五、热释光测量
第二节 铀地球化学研究的室内分析测试法
一、放射性分析法
二、化学分析和放射化学分析
三、荧光分析法
四、X射线荧光分析法
五、中子活化分析
第三节 研究成矿介质物理-化学参数的方法
一、温度的测定
二、压力的测定
三、测定成矿溶液化学成分和pH值及Eh值的方法
第四节 含铀热液热力学性质的计算方法
一、热液温度、压力和热液成分的测定
二、离子强度、活度系数和活度的计算
三、热液的pH值和Eh值等参数的计算
四、热液的fo2和fs2的计算
五、热液中铀的迁移形式的热力学定量计算
六、含铀热液热力学性质计算的计算机处理程序
七、离子熵对应原理计算方法
八、HKF模型的计算方法简介
第五节 裂变径迹法
一、铀含量的裂变径迹测定方法
二、矿物年龄的裂变径迹测定方法
第六节 铀存在形式的研究方法
一、放射性照相和裂变径迹法
二、分步溶解与浸取分析
三、电渗析
四、其他方法
第七节 稳定同位素在铀地球化学研究中的应用
一、稳定同位素的分馏作用与表示方法
二、稳定同位素在铀地球化学研究中的应用
思考题
附录
附录一 水溶液中铀的主要平衡常数
附录二 我国部分花岗岩和碱性岩岩体中铀和钍的含量及其比值
附录三 活度系数与离子强度的关系
附录四 铀及其化合物和水中常见离子及化合物的热力学参数
附录五 本书采用的计量单位及常数
附录六 地球化学周期表
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本《铀地球化学教程》简直是为我量身定做的,它深入浅出地剖析了铀在地球系统中的行为,从岩石圈到水圈再到生物圈,每一个环节都讲解得细致入微。我特别欣赏作者在阐述铀迁移转化机制时所采用的那些经典案例和最新的研究成果,那种将理论与实践紧密结合的叙述方式,让我对这个看似冷门的领域产生了浓厚的兴趣。书中对放射性衰变链的数学模型推导清晰明了,即便是初学者也能逐步跟上节奏,理解铀同位素地球化学在示踪源区和沉积环境重建中的关键作用。特别是关于低浓度铀的测定方法和数据处理的章节,提供了大量实用的技术指导,这对于我们野外采样和室内分析工作者来说,简直就是一本活字典。读完之后,我对铀在能源、环境和核安全等方面的应用前景有了更深刻的认识,强烈推荐给所有从事地球化学、环境科学或核科学相关领域的人士。

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我是在做水文地球化学项目时偶然接触到这本书的,说实话,初衷是想找一本快速入门的参考书,但《铀地球化学教程》提供的远不止是“入门”。它在讨论铀在地下水系统中的行为时,引入了最新的动力学模型和表面络合理论,这些内容即便对于我们这些有一定工作经验的专业人士来说,也提供了很多新的思考角度。书中对铀在不同矿物表面吸附特性的对比分析极其详尽,尤其是涉及到微量元素共存时的竞争吸附效应,描述得非常到位。我发现自己过去依赖的经验判断,现在可以用更坚实的理论基础来支撑了。唯一的不足可能在于,某些涉及极端环境(比如深海热液或高放射性废料库)的案例相对简略,如果能再增加一些案例分析的深度和广度,那就更加完美了。总的来说,这本书的专业深度毋庸置疑,是案头必备的工具书。

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阅读《铀地球化学教程》的过程,更像是一次对“时间”和“物质循环”的深刻反思。作者将铀元素视为一个忠实的地球记录者,通过其在不同地质储库中的分配和转化,重建了数亿年的环境变迁史。书中对铀在生物地球化学循环中的角色描述,是我读过的最精彩的部分之一,它清晰地展示了生命活动如何成为影响元素迁移的强大驱动力。这种跨学科的视角,让我看到了铀地球化学的巨大潜力,远超传统的核能领域。从地质年代学的应用,到追踪污染物源头,这本书为我们打开了新的研究视野。它的结构设计非常巧妙,从基础的原子结构开始,逐步过渡到全球尺度的循环,层层递进,逻辑缜密,让人在知识的攀升中获得巨大的满足感。这本书不仅是知识的传授,更是一种思维方式的引导。

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这套《铀地球化学教程》给我最大的感受就是其极高的工具价值和理论框架的完备性。我发现它不像市面上很多同类书籍那样,只停留在对特定矿物或特定地质环境的描述上,而是提供了一个宏观的、普适性的地球化学原理框架,在这个框架下,任何与铀相关的地球化学问题都可以被有效地归类和解决。书中关于铀在成岩作用和风化作用中行为差异的对比分析尤为精妙,它巧妙地平衡了热力学稳定性和反应动力学速率的重要性。我甚至开始用书中的一些图解来辅助我的教学工作,学生们反馈说,比起传统的教科书,这本书的逻辑链条更清晰,更容易抓住核心概念。我尤其推崇它对历史数据的再评价方法论,提供了批判性思维的绝佳范例。对于希望系统掌握铀地球化学全貌的读者来说,这本书是无可替代的选择。

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坦白说,我原本以为这是一本会让人昏昏欲睡的纯理论教材,但《铀地球化学教程》的出乎意料的生动和引人入胜,完全颠覆了我的印象。作者的文笔非常流畅,他没有停留在枯燥的公式堆砌上,而是通过丰富的地质背景故事,将铀的地球化学旅程串联起来,读起来就像在进行一场穿越时空的探险。例如,书中对某些古老变质岩中铀的富集现象的分析,不仅仅是化学式的罗列,更像是对地球早期演化历史的精彩解读。我特别喜欢其中关于氧化还原条件对铀溶解度和沉淀影响的讨论,那种逻辑的严密性和推断的严谨性,让人不得不佩服作者深厚的学术功底。这本书的排版设计也很人性化,图表清晰,术语解释到位,即便是跨学科阅读,也不会感到吃力。它成功地将一个复杂的地球化学过程,转化成了一场引人入胜的知识盛宴。

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