A Practical Guide to Rock Microstructure pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Cambridge Univ Pr

作者:Vernon, R.H.

出品人:

页数:606

译者:

出版时间:2004-8

价格:$ 119.78

装帧:Pap

isbn号码:9780521891332

丛书系列:

图书标签:

Rock Microstructure
Petrography
Geology
Materials Science
Mineralogy
Microscopy
Geomaterials
Rock Physics
Earth Science
Structural Geology

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具体描述

Rock microstructures provide clues for the interpretation of rock history. A good understanding of the physical or structural relationships of minerals and rocks is essential for making the most of more detailed chemical and isotopic analyses of minerals. Ron Vernon discusses the basic processes responsible for the wide variety of microstructures in igneous, sedimentary, metamorphic and deformed rocks, using high-quality colour illustrations. He discusses potential complications of interpretation, emphasizing pitfalls, and focussing on the latest techniques and approaches. Opaque minerals (sulphides and oxides) are referred to where appropriate. The comprehensive list of relevant references will be useful for advanced students wishing to delve more deeply into problems of rock microstructure. Senior undergraduate and graduate students of mineralogy, petrology and structural geology will find this book essential reading, and it will also be of interest to students of materials science.

深入探索：岩石微观结构分析的理论与实践书籍名称：岩石微观结构分析的理论与实践内容提要：本书旨在为地质学、材料科学以及地球物理学领域的专业人士和高级学生提供一本全面、深入的指南，专注于岩石微观结构的高级分析技术、理论基础及其在地球科学前沿研究中的应用。本书聚焦于超越传统显微镜观察的现代方法，强调定量化、三维重建和功能性关联。本书的结构设计旨在引导读者从基础概念迅速过渡到复杂的应用案例。我们首先回顾了岩石微观结构的定义及其在控制宏观岩石力学、渗透性、储集性能和变质演化中的核心作用。然而，本书的重点在于介绍那些能够揭示亚微米尺度特征和复杂孔隙网络拓扑结构的先进工具。第一部分：微观结构表征的理论基石本部分详述了现代岩石微观结构分析背后的物理和数学原理。我们深入探讨了衍射理论在晶体结构解析中的应用，特别关注背散射电子（BSE）成像如何揭示矿物化学成分的梯度变化，而非仅仅是简单的相识别。晶体学与矿物学关联：书中详细阐述了电子背散射衍射（EBSD）技术的原理和数据后处理流程。不同于描述性报告，本章侧重于如何从EBSD菊池花样中提取精确的晶体取向数据，并将其转化为岩石学上的应变指标（如织构角偏差、亚晶界密度）和动力学过程（如动态再结晶的程度）。我们讨论了如何利用这些定量数据来重构构造应变历史，精确计算应变速率，并评估岩石的各向异性强度。孔隙空间拓扑学：渗透性和流体流动是油气、水文地质和碳捕获储存（CCS）研究的核心。本书不再停留于描述孔隙大小分布，而是引入了拓扑学和图论的概念来量化孔隙网络的连通性、欧拉示性数以及三维空间中的最短路径分析。我们详细介绍了如何使用X射线计算机断层扫描（CT）数据，通过先进的图像处理算法（如分形分析和骨架化技术）来构建描述孔隙网络拓扑结构的数学模型，从而更准确地预测流体在复杂的非均质介质中的传输特性。第二部分：先进成像与定量分析技术本部分是本书的核心，详细介绍了当前最前沿的实验技术，并强调了数据采集和可靠性验证的严格标准。高分辨率扫描透射电镜（STEM）与成分分析：针对纳米尺度特征（如矿物界面、纳米流体）的分析，本书详细介绍了STEM在高分辨成像下的优势，特别是其在解析晶格畸变和超细微矿物共生体方面的能力。我们提供了能量分散X射线光谱（EDS）和波谱成像（WDS）在微区成分定量分析中的最佳实践，重点讨论了轻元素（如锂、硼）的准确检测和校准挑战，这对于研究富含粘土或有机质的页岩至关重要。同步辐射与中子成像：鉴于传统X射线CT在软物质和特定轻元素探测上的局限性，本书专门开辟章节介绍同步辐射光源技术。讨论了波长弥散成像（WDI）在区分不同化学组分的矿物相方面的优势，以及相衬成像（Phase Contrast Imaging）在增强低对比度界面（如流体-岩石界面）可视化中的应用。同时，中子成像被视为探测氢富集相（如水、甲烷）的有力补充，我们详细说明了如何利用中子对氢原子的高散射截面，实现对孔隙内流体分布的非破坏性三维成像。三维结构重建与数值模拟接口：现代岩石学要求从二维切片转向三维实体。本书详细介绍了从多模态数据（如多能X射线CT、聚焦离子束-扫描电镜[FIB-SEM]序列成像）中精确对齐、分割和重建三维模型的流程。重点讨论了用于孔隙空间重构的流形学习算法和表面重建技术。更进一步，本书探讨了如何将这些重建的几何模型直接导入有限元法（FEM）或计算流体力学（CFD）软件中，进行压力、温度或应力分布的精确模拟。第三部分：复杂岩石体系的应用案例与挑战本部分将理论与技术应用于具体的地球科学问题，展示了微观结构分析在解决实际地球工程问题中的强大潜力。变质岩石的动力学：案例分析聚焦于剪切带中的片麻岩和蛇纹岩。通过EBSD和电子探针（EPMA）的交叉验证，我们展示了如何量化慢速蠕变过程中位错的攀移和吸收，计算长时程下的矿物重结晶速率。特别强调了对“假塑性”行为的微观机制识别，例如在高温高压下，微裂隙的愈合与愈合后的微观结构对其后续力学响应的影响。非常规储层与页岩：针对页岩气和页岩油储层，本书关注超微孔隙（<100 nm）的表征难题。我们结合高压冷冻扫描电镜（Cryo-SEM）和聚焦离子束（FIB）抛光技术，展示了如何准确区分有机质孔隙、矿物晶间孔隙和粘土层间孔隙。此外，还详细讨论了有机质本身的微观结构（如沥青质的凝胶化程度）如何通过EDS和拉曼光谱分析来评估其对渗透性的负面影响。岩石破碎与水力压裂响应：在地球工程领域，预测岩石的损伤演化至关重要。本书分析了如何利用声发射（AE）监测数据结合高分辨率CT图像，实时追踪裂纹的萌生、扩展和愈合并识别微观结构中的“薄弱环节”。我们探讨了裂纹穿过不同矿物边界（例如，穿过石英晶体与绕过云母片）时所需的能量差异，以及这些差异如何影响宏观水力压裂的裂纹路径选择和复杂性。总结与展望：本书不仅是一本技术手册，更是一部面向未来的研究导论。我们总结了当前微观结构分析面临的挑战，如大数据集的处理、不同尺度数据的无缝整合，以及活体、原位（In-situ）动态实验的迫切需求。本书的目标是激励读者采用多尺度、多物理场耦合的方法，以更精细的微观视角，解决宏观地球系统中的关键科学难题。本书为读者提供了扎实的理论框架和可操作的实验指导，是地质材料科学领域不可或缺的参考资料。