Electron Microprobe Analysis and Scanning Electron Microscopy in Geology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Cambridge Univ Pr

作者:Reed, S.J.B.

出品人:

页数:232

译者:

出版时间:2006-5

价格:$ 118.65

装帧:HRD

isbn号码:9780521848756

丛书系列:

图书标签:

• Electron Microprobe
• Scanning Electron Microscopy
• Geology
• Mineralogy
• Petrology
• Materials Science
• Analytical Chemistry
• Microscopy
• Geochemistry
• Earth Science

矿物学与岩石学前沿：地球科学的微观世界 图书名称：《矿物晶体结构、形成机制与地质演化：地球的深层秘密》 图书简介： 本书深入探讨了现代矿物学和岩石学的核心议题，聚焦于矿物晶体结构的精细解析、复杂成矿过程的动力学模拟，以及这些微观信息如何构建起对地球深部和表层演化的宏大叙事。全书旨在为地质学、材料科学以及地球化学领域的科研人员和高阶学生提供一个全面、前沿且具有高度实践指导意义的知识体系。 第一部分：晶体结构与矿物物理性质的量化解析 本部分详细梳理了现代矿物晶体学的基础理论，超越了传统的布拉维点群描述，重点关注在极端高温高压（HTHP）条件下，矿物晶格的微小畸变、缺陷工程以及相变机理。 第一章：高精度晶体学方法论的演进 本章系统回顾了X射线衍射（XRD）、中子衍射以及同步辐射光源技术在解析复杂矿物结构中的最新进展。特别关注如何利用高能X射线进行原位（in situ）晶体结构分析，实时监测矿物在反应过程中的结构响应。内容涵盖了粉末衍射的反卷积技术、单晶结构解析中的对称性确定，以及结构因子（Structure Factor）与电子密度分布的定量关联。强调了在分析纳米尺度矿物或非晶质材料时，如何通过PDF（Pair Distribution Function）分析来获取短程有序信息。 第二章：矿物中的缺陷工程与扩散动力学 矿物的宏观地球化学行为，如离子交换、放射性元素捕获和风化速率，无不取决于其晶格中的缺陷。本章深入探讨了点缺陷（空位、间隙原子、取代离子）、线缺陷（位错）和层状缺陷（堆垛层错）的热力学稳定性与浓度变化。引入了第一性原理计算（DFT）在预测缺陷形成能和迁移能垒中的应用，量化了在不同氧逸度、水活度下，特定元素（如稀土元素、放射性核素）在矿物结构中的扩散路径和速率。对半导体矿物和导电矿物的电子结构特性也进行了剖析。 第三章：压力与温度对晶格的影响：矿物弹性与热力学回归 本章聚焦于矿物在地球深部高压环境下的物理响应。详细阐述了弹性常数（体积模量、剪切模量、单晶弹性张量）的测量技术，包括超声波法和高压金刚石对顶砧（DAC）结合拉曼光谱的技术。通过分析矿物的非谐性晶格振动（Anharmonic Vibrations），解释了热膨胀和比热容随温度变化的规律。关键内容还包括对相变（如橄榄石的尖晶石化）驱动力的热力学分析，以及如何利用这些数据约束地幔的地震波速结构和粘滞度。 第二部分：反应动力学与成矿系统的多相平衡 本部分将研究视角从孤立的晶体结构扩展到复杂的地球化学系统，着重于矿物在流体、熔体和固体之间的相互作用及其时间尺度。 第四章：矿物-流体界面化学：蚀变与水岩反应的机制 本章细致分析了矿物表面（Interface）的化学过程，这是控制地球表层物质循环（如碳酸盐化、硅化、热液蚀变）的关键。内容涵盖了矿物溶解与沉淀的动力学模型，包括表面反应速率方程（Surface Reaction Rate Laws）的建立与验证。详细讨论了双层模型、表面络合理论在解释界面电荷和离子吸附行为中的应用。特别关注了黏土矿物和金属氧化物在低/高温水环境中的结构水化与脱水过程。 第五章：熔融过程的微观控制：晶体分离与岩浆分异 本章探讨了地幔和地壳岩浆活动的物理化学基础。从液相线与固相线的研究入手，深入解析了晶体与熔体之间的分配系数（Partition Coefficients, $D$）的控制因素——晶体结构、熔体粘度和压力。重点介绍了非线性动力学模型在模拟岩浆房中晶体沉降、熔体抽取（Melt Extraction）过程中的应用。对共熔点、共晶点以及固液相平衡的相图解译，为理解花岗岩的形成和超镁铁岩的熔融序列提供了理论框架。 第六章：同位素地球化学与物质示踪：时间与源区的解析 本章强调了同位素体系作为地球科学的“分子钟”和“示踪剂”的角色。不仅复习了传统放射性定年（U-Pb, Sm-Nd, Ar-Ar）的原理和误差分析，更侧重于非质量分馏同位素（Non-Mass Fractionation Isotopes）的应用，如$Delta^{17}O$、$Delta^{18}O$在追踪早期地球过程中的指示意义。深入讨论了稳定同位素（$delta^{18}O, delta^{13}C, delta^{34}S$）在温度重建、流体来源识别和生物-非生物过程区分中的敏感性与局限性。 第三部分：复杂地质系统的多尺度建模与集成 本部分将前述的微观机制与宏观地质现象联系起来，引入计算模拟和多尺度分析方法。 第七章：计算地球科学：从原子尺度到构造尺度 本章介绍了如何将微观物理化学数据（如扩散系数、粘滞度、反应速率）输入到连续介质力学模型中，以模拟大规模的地质过程。详细阐述了有限元法（FEM）在解决热传导、流体流动和应力演化问题中的应用。通过耦合化学反应动力学与变形力学，构建了预测地幔对流模式、热液矿床形成带的数值模型。讨论了模型的可视化和参数敏感性分析的重要性。 第八章：现代地球科学中的数据集成与机器学习 面对海量的地球化学、地球物理和晶体学数据，本章探讨了先进的数据处理技术。重点介绍了多元统计分析（PCA, HCA）在识别地球化学异常群组中的应用。引入了监督式与非监督式机器学习算法在矿物识别、岩石分类以及预测潜在成矿潜力区域中的初步尝试。强调了数据标准化、特征工程在地球科学数据建模中的关键性。 结论：迈向行星物质科学的未来展望 本书最后总结了当前矿物学和岩石学面临的关键科学问题，包括对深部水圈的理解、地幔物质的异质性、以及地球生命起源的矿物学基础。展望了下一代高性能计算能力将如何进一步推动行星际物质比较研究的深入。 本书内容结构严谨，理论深度与应用广度兼备，是地球科学研究者全面掌握现代矿物学与岩石学前沿进展的必备参考书。

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