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出版者:Mcgraw-Hill (Tx)

作者:Charles C. Plummer

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2003-12

价格:0

装帧:Hardcover

isbn号码:9780072528152

丛书系列:

图书标签:

• 自然科学
• 地质学
• 物理地质学
• 地球科学
• 地质
• 岩石
• 矿物
• 地貌
• 地质构造
• 地球动力学
• 环境地质学

《地球深层结构与动力学》 一部探索地球内部奥秘的权威著作 本书深入剖析了地球的物质组成、热力学状态以及驱动地球演化的深层动力学过程。作为一本专注于地核、地幔和岩石圈内部结构的专著，它旨在为地质学、地球物理学和行星科学的研究者及高年级学生提供一个全面、前沿的知识框架。 核心内容聚焦： 第一部分：地球的物质组成与状态 本部分详尽阐述了我们对地球内部物质的认识，如何通过地震波形分析、高压高温实验模拟以及陨石学研究，推导出地壳、地幔和地核的化学成分和物理性质。 1.1 地球的化学分层与同位素示踪： 深入探讨了霍夫曼（Hofmann）和安德森（Anderson）等经典模型在解释地球整体化学组成上的进展与局限。重点分析了硅酸盐与金属相之间的分配系数研究，以及富集和贫乏地幔的同位素地球化学特征（如Sr, Nd, Hf, Os同位素），用以追溯地幔物质的演化历史和分异过程。特别关注了地幔柱物质与大洋中脊玄武岩的同位素对比分析，揭示地幔对流的复杂性。 1.2 高压物理学与矿物相变： 详细介绍了在地球深处（从地幔过渡带到下地幔乃至内核）极端压力和温度条件下，主要硅酸盐矿物和铁镍合金的晶体结构变化。内容涵盖了橄榄石向瓦斯利石（Wadsleyite）和林伍德石（Ringwoodite）的相变，以及镁硅酸盐钙钛矿（Perovskite）和后钙钛矿（Post-Perovskite）结构对地震波速异常的贡献。阐释了这些相变如何影响地幔的密度结构和粘滞性，进而调控深部对流。 1.3 内核的结构、成分与热历史： 重点讨论了固态内核（Inner Core）和液态外核（Outer Core）的精细结构。通过对P波和S波在内核边界（ICB）和内核内部传播的各向异性研究，揭示了内核晶体的优先生长方向和地磁发电机驱动机制。对硫、氧、硅等轻元素在内核中的含量进行了约束，并结合放射性衰变加热模型，估计了内核结晶速率及其对地球热演化的影响。 第二部分：地幔动力学与深部对流 本部分是本书的核心，致力于解析驱动板块构造和地表大规模构造事件的根本动力——地幔对流。 2.1 地幔粘滞性的空间异质性： 批判性地评估了目前对地幔粘滞性分布的认识。结合流变学实验结果和地球动力学反演模型，分析了上地幔、地幔过渡带和下地幔的粘滞性差异。探讨了含水相如何显著降低粘滞性，以及高压下晶体滑移机制对宏观流变行为的影响。 2.2 多尺度地幔对流模式： 区分并分析了“分层对流”（层状对流，Layered Convection）和“全地幔对流”（Whole-mantle Convection）两种主要模型。通过分析俯冲板片（Slab）的深度和形态（如，是否穿透地幔过渡带进入下地幔），以及地幔柱的起源深度，来验证和约束对流模型的有效性。详细讨论了热边界层（TBL）和冷边界层（CBL）的动力学特征。 2.3 俯冲带的深部过程与板片岩石圈逃逸： 关注俯冲板块在深部地幔中的命运。研究了俯冲板片在410公里和660公里不连续面处的堆积、弯曲或穿透机制。引入了“板片岩石圈逃逸”（Slab Delamination）的概念，探讨了其对地幔热结构的重塑以及对地表岩浆活动的间接影响。 2.4 地幔柱的起源与结构： 对地幔柱的“热羽”（Plume）特征进行了细致的描述。研究了地幔柱在上升过程中与地幔对流体的相互作用，以及它们在岩石圈底部形成“大省学”（Large Igneous Provinces, LIPs）的机制。讨论了超深源地幔柱（超UTL）存在的地球物理证据。 第三部分：地核-地幔相互作用与地球发电机 本部分关注地圈层界面上的能量和物质交换，以及这些过程如何维持地球的磁场。 3.1 核幔边界（CMB）的界面物理学： 将CMB视为一个高度动态的界面。分析了CMB附近的地震波速异常（如超低速带ULVZs），探讨其可能存在的物质成分（如富集硅酸盐熔融物或铁合金的液态包裹体）和热状态。探讨了CMB热流对下地幔上涌和地幔柱启动的触发作用。 3.2 地磁场的产生与稳定性： 系统回顾了液态外核中的磁流体力学（MHD）过程。重点讨论了地球发电机理论中的驱动力——科里奥利力、浮力驱动和对流的各向异性。分析了磁场极性转换事件（Reversals）与外核对流模式的耦合关系，以及CMB的热边界条件对外核动力学的制约。 3.3 磁场对地球表面的影响： 阐述了地球磁场作为保护罩的作用，讨论了磁场强度变化（如漂移和减弱）对宇宙射线通量和地表环境的影响。 结论与前沿展望： 本书最后总结了当前地球深部研究领域尚未解决的关键问题，例如，地幔过渡带是否确实存在一个稳定的屏障，以及如何精确量化地幔的辐射冷却速率。本书的前沿部分展望了未来利用新型高精度地震阵列（如Fissures Arrays）和超高压模拟技术在揭示地球深层结构和演化路径方面的潜力。 目标读者： 地球物理学、岩石学、地球化学、行星科学的本科高年级学生、研究生以及致力于深部地球过程研究的专业人士。本书要求读者具备基础的地球物理学和热力学知识。

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从实用角度来看，这本书的**结构组织堪称典范**。它清晰地划分了内动力地质作用和外动力地质作用两大板块，并且在讲述过程中，始终保持着一种“自下而上”的逻辑递进：从最基本的矿物晶格结构开始，到岩石的形成，再到地壳的运动，最终延伸到全球尺度的地貌演化。这种层层递进的结构，极大地降低了学习的认知负担。我发现自己可以非常高效地定位到所需的知识点，无论是查阅关于沉积岩分类的细节，还是回顾断层运动学的基本原理，书中的索引和图表都能迅速引导我找到精确的答案。对于需要撰写报告或准备考试的学生来说，这种高度的结构化和信息的可检索性是极其宝贵的资源。它不仅仅是一本知识的集合，更是一本高效的学习管理工具，帮助学习者系统、有条不紊地掌握地球科学的知识体系。

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说实话，作为一名非专业出身的爱好者，我最怕的就是那种上来就堆砌专业术语的书籍。然而，这本书在处理复杂概念时，展现出一种近乎**艺术家的耐心**。它不是简单地罗列事实，而是试图讲述一个故事——地球的故事。比如，它在描述风化侵蚀作用时，并没有直接给出定义，而是从水滴如何缓慢地溶解和磨损一块花岗岩开始讲起，这种叙事手法极大地激发了我的好奇心。阅读体验非常流畅，章节间的过渡自然得像是地质构造的连续性一样，一个概念的结束往往是下一个更宏大主题的铺垫。插图的选择也十分考究，不是那种平面的、死板的示意图，而是大量采用了高质量的实地照片和精细的手绘图，这些视觉辅助材料极大地帮助我理解了宏观地貌特征是如何由微观的晶体结构和沉积过程共同塑造的。这本书成功地将科学的严谨性与文学的感染力结合在了一起，让我感觉自己像是在跟随一位经验丰富、风趣幽默的野外向导，一起探索地球的奥秘。

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我最近在整理我的“地球科学”书架，这本书的出现，无疑给我的收藏增添了一块坚实的基石。它的行文风格非常**学术化**，但又保持了一种令人惊叹的清晰度，不像有些教科书那样晦涩难懂，仿佛是为那些已经具备一定背景知识的进阶学习者量身打造的深度指南。特别是在探讨变质岩形成机制的那几个章节，作者深入挖掘了温度、压力和化学成分这三大要素是如何协同作用，将原本的岩石“重塑”的。那些关于相图的分析和案例研究，严谨得令人信服，每一个论断都有充分的实验或野外观察数据支撑。我花了整整一个周末，反复推敲那些关于俯冲带动力学的模型，每一次重读都有新的理解浮现。这本书的价值不在于给你一个快速答案，而在于它提供了一套完整的思考工具和分析框架，让你学会如何像一位真正的地质学家那样去观察、去提问、去论证一个地质现象背后的复杂逻辑。对于任何想在地球科学领域进行深入研究的人来说，这本书绝对是案头必备的“工具箱”。

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这本书，说实话，拿到手上的时候，我带着一种既期待又有点忐忑的心情。封面设计挺吸引人的，那种深邃的蓝色调，配上一些像是岩层剖面的抽象图案，让人立刻联想到地球的宏大与神秘。翻开目录，内容覆盖了从地质历史到火山地震，再到矿物岩石学的方方面面，感觉像是一张精心绘制的地球科学全景图。我尤其欣赏它在基础概念阐述上的细致入微，即便是像“板块构造”这种核心理论，作者也用了不少篇幅，配以清晰的图解，帮助读者建立起立体的认知框架。读完第一章，我就明白，这不是那种走马观花的科普读物，它要求你静下心来，去理解那些经过亿万年雕琢的自然过程。它成功地将看似枯燥的岩石名称和地质年代，与我们脚下这片土地的动态演变联系了起来，让人在阅读过程中，仿佛能“听见”山脉隆起的轰鸣和河流切割峡谷的低语。这本书的魅力在于，它既有扎实的科学深度，又兼顾了普通学习者的可读性，是构建地质学知识体系的绝佳起点。

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我对这本书的评价，很大程度上源于其**前沿性和对现代研究动态的捕捉**。它并非一本停留在经典地质学理论上的老旧教材，而是积极地融入了遥感技术、同位素测年方法等现代地球科学工具的应用实例。在讨论地质年代学时，作者详细介绍了放射性同位素衰变理论如何精确地“锚定”地球历史上的关键事件，这种对精确性的追求令人印象深刻。更难得的是，它没有回避科学界仍在争论的前沿课题，而是以一种平衡、客观的方式，呈现了不同学派的观点和证据，鼓励读者进行批判性思考。我尤其喜欢它在每一章末尾设置的“延伸阅读与思考题”，这些题目往往极具启发性，能够引导读者跳出书本的框架，去查阅最新的学术论文，真正体验科研的乐趣。这本书更像是一扇通往当代地球科学研究前沿的门户，而不是一个终点。

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