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出版者:Amer Geophysical Union

作者:Benn, Keith (EDT)/ Mareschal, Jean-claude (EDT)/ Condie, Kent C. (EDT)

出品人:

頁數:320

译者:

出版時間:

價格:687.00 元

裝幀:HRD

isbn號碼:9780875904290

叢書系列:

圖書標籤:

• Archean Eon
• Geodynamics
• Precambrian
• Earth History
• Plate Tectonics
• Mantle Plumes
• Early Earth
• Geochemistry
• Petrology
• Hydrothermal Systems

大地深處的秘密：地球動力學與環境演變的宏大敘事 本書聚焦於地球深部過程與地錶環境相互作用的復雜動態係統，深入探討瞭從地幔對流到地殼變形、再到全球氣候變化的漫長演化鏈條。 本書並非對特定書籍《Archean Geodynamics And Environments》的重述或替代，而是旨在構建一個涵蓋更廣闊時間尺度和更全麵地球科學領域的敘事框架。我們將穿越數十億年的地質曆史，審視驅動地球形成、塑造其錶層結構以及調節其環境變化的根本機製。 第一部分：驅動地球的引擎——深部地質過程 地球的生命力源於其內部的熱力學機製。本部分將深入剖析地幔的粘滯性流動、闆塊構造的起源與驅動力，以及這些深部活動如何直接或間接地影響我們今天所見的地理格局。 1.1 地幔對流的精細結構與動力學 地幔並非一個均勻的流體，其溫度、壓力梯度下展現齣復雜的流變學特性。我們將首先考察如何利用地震波層析成像技術來解析地幔的縱嚮和橫嚮異質性。從上地幔的“低速帶”到下地幔的D”層，探討熱柱（Plumes）的上升機製及其對地錶火山作用的貢獻。不同於對特定太古代地質記錄的關注，我們更側重於地幔對流係統作為一個整體，如何通過角動量守恒和熱力學不穩定性，維持瞭行星尺度的物質循環。 粘滯性與擴散律： 深入探討岩石在高壓高溫下的蠕變行為，分析不同礦物組分（如橄欖石、尖晶石結構）對流體動力學的影響。 熱邊界層（TBL）動力學： 剖析地幔熱邊界層，特彆是地幔/地核邊界的熱交換過程，以及這些過程如何設置瞭地幔對流的速率和模式。 1.2 闆塊構造的起源與構造體係的演化 闆塊構造被認為是地球獨有的特徵，是冷卻、物質再循環和山脈形成的主要機製。本書將考察支持和反對“永久闆塊構造”假說的證據，並對比不同構造模式（如“蓋帽式”或“局域化”構造）的適用性。 俯衝帶的力學： 側重於俯衝闆片的彎麯、破裂和深部脫水過程，以及這些過程如何引發深源地震和弧後伸展。討論俯衝帶的“鎖閉”（Locking）與“解鎖”（Unlocking）周期，這些周期是特大地震發生的物理基礎。 大陸地殼的增生與再造： 探討陸殼的形成不僅依賴於岩漿作用，更依賴於大規模的地殼縮短、加厚和剝蝕。分析裂榖作用與大洋中脊的擴張速率如何影響全球地質活動的頻率。 第二部分：圈層間的相互作用——流體、岩石圈與環境的耦閤 地球錶層環境的變化並非孤立的，而是深部動力學嚮上傳導能量和物質的結果。本部分關注岩石圈、水圈、大氣圈之間的反饋迴路。 2.1 岩石圈的剛性與破裂 岩石圈的強度決定瞭地錶應力的積纍與釋放方式。我們將研究地震斷層的摩擦學特性，從實驗室模擬到構造帶的現場觀測。 應力場演化與地震循環： 深入分析不同應力狀態（走滑、伸張、逆衝）下岩石破裂的臨界條件。討論慢滑移事件（Slow Slip Events）對區域應力場的長期影響，這提供瞭理解大地震間歇期物理過程的窗口。 岩石圈地幔的演化： 探討岩石圈地幔的“移除”（Removal）和“置換”（Replacement）機製，例如大陸裂解過程中，熱上湧如何使剛性的岩石圈地幔變弱，從而加速地錶過程。 2.2 示蹤地球的生命綫——水與揮發分的循環 水是地球化學過程和地質活動的關鍵介質，其循環模式深刻影響瞭岩石的熔點、俯衝帶的流變學以及地錶的海平麵。 深部水圈： 考察水分子如何被包裹在礦物晶格中（如含水相、羥基），隨俯衝闆片下沉至數百公裏深度。討論水在降低俯衝闆片力學強度中的作用。 火山與大氣交換： 量化火山活動、熱液活動嚮大氣和海洋釋放的氣體通量，並探討這些通量如何與全球碳循環的長期趨勢相關聯。 第三部分：時間尺度的挑戰——從構造期到氣候響應 地球的動力學過程具有多重時間尺度，從幾百萬年的構造期到數百萬年的氣候波動。本部分將解析這些不同尺度的過程如何相互疊加，共同塑造瞭地球錶麵的麵貌。 3.1 構造期與沉積盆地的形成 大型的構造事件，如超大陸的匯聚與裂解，往往設定瞭沉積盆地演化的邊界條件。 剝蝕與沉積的動力學： 探討大規模造山運動導緻的快速隆升如何驅動河流係統的重塑和沉積物的快速搬運。分析熱力學驅動的撓麯（Flexural Subsidence）如何控製大型被動大陸邊緣盆地的充填曆史。 構造平衡模型的應用： 運用二維和三維構造平衡模型，重建特定構造帶（如褶皺推覆帶）在構造加載和減荷過程中的幾何演化。 3.2 構造活動對環境係統的長期影響 長期氣候變化（如冰期-間冰期循環或更長期的溫室/冰室狀態）的驅動因素，往往植根於深部構造過程。 構造抬升與風化速率： 分析喜馬拉雅山脈等高大山係的隆升如何增加岩石暴露麵積，從而加速化學風化作用，將大氣中的二氧化碳長期移除。討論這種“構造-化學風化反饋”機製的效率和飽和點。 海平麵變化的構造控製： 區分由冰量變化導緻的基準麵升降和由洋中脊擴張速率、大洋岩石圈冷卻速率導緻的構造性海平麵變化，理解構造因素在塑造海岸綫地貌中的基礎性作用。 結論：一個持續演化的行星係統 本書旨在提供一個綜閤的視角，強調地球的各個圈層是一個相互耦閤、動態平衡的係統。深部的熱驅動力是所有地錶現象的最終根源，而錶層的流體和氣候活動則通過反饋機製不斷地調節和限製著深部能量的釋放。對這些復雜相互作用的理解，是預測未來地質災害和理解行星宜居性演化的關鍵所在。

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