Mantle Plumes pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Geological Society of Amer

作者:Ernst, Richard E. (EDT)/ Buchan, Kenneth L. (EDT)

出品人:

頁數:593

译者:

出版時間:

價格:12

裝幀:Pap

isbn號碼:9780813723525

叢書系列:

圖書標籤:

• 地幔柱
• 火山學
• 地球物理學
• 地球化學
• 闆塊構造
• 地幔動力學
• 熱點
• 岩漿
• 地球內部
• 地質學

《地幔深處的秘密：從闆塊構造到地球內部動力學》 內容簡介 本書並非探討“地幔柱”（Mantle Plumes）這一特定地球物理現象的專著，而是旨在為地質學、地球物理學及行星科學領域的專業人士和高階學生，提供一個關於地球深部動力學及其錶麵地貌響應的全麵、深入且批判性的視角。全書聚焦於驅動地球錶麵物質循環和形變的核心機製——闆塊構造的驅動力、地幔的流變學特性，以及與之相關的岩石圈與軟流圈的相互作用。我們試圖超越對單一地質事件的描述，深入剖析控製地球長期演化的基本物理和化學過程。 第一部分：地球內部結構與物質屬性的再審視 本書開篇重建瞭我們對地球內部結構模型的理解，重點關注地幔的非均質性、熱力學狀態方程，以及高壓下礦物相變對地震波速的影響。 第一章：地震學界定的地幔層級與界麵的挑戰 本章詳細迴顧瞭利用地震學方法（P波、S波、接收函數、體波散射等）所勾勒齣的地殼、莫霍麵、古登堡界麵（核幔邊界）以及地幔過渡帶的精細結構。我們著重討論瞭過渡帶（410km和660km間斷麵）的深度變化與溫度場的關係，分析瞭深源地震的分布如何揭示地幔深處的對流模式。討論延伸至對低速帶（LVZ）的精細刻畫，探究其在軟流圈層中的地質意義，而非簡單地將其歸因於特定熱源的集中。 第二章：地幔流變學：黏滯性、擴散與擴散蠕變 地幔的宏觀流動是地球動力學的核心。本章深入探討瞭高溫高壓下岩石的流變定律。我們細緻區分瞭擴散蠕變（Diffusional Creep）和位錯蠕變（Dislocation Creep）在不同應力、溫度和晶體結構下的主導地位。書中包含瞭對實驗岩石學數據的批判性評估，特彆是針對地幔橄欖石和輝石在高壓下黏滯係數的量化模型。重點分析瞭水（H2O）含量對黏滯性的顯著影響，並探討瞭如何利用地錶的形變速率（如GPS數據）反演深部地幔的有效黏度場，強調瞭黏度在空間和時間上的巨大變異性。 第三章：熱力學平衡與非平衡態過程 地幔的演化是一個不可逆的熱力學過程。本章討論瞭地幔對流中的熱邊界層（TBL）發展、熱羽流的動力學生成條件，以及部分熔融對黏度、密度和反應性産生的反饋效應。我們探討瞭放射性生熱均勻分布模型的局限性，並引入瞭化學分異在深部熱能分布中的作用。 第二部分：闆塊構造的驅動力與機製 本書將闆塊構造視為地幔對流的錶麵錶現，重點分析驅動和約束這一過程的復雜力學耦閤。 第四章：岩石圈的力學特性與破裂 闆塊的剛性與弱性是控製構造形貌的關鍵。本章從斷裂力學角度分析瞭岩石圈在伸展、走滑和匯聚邊界的應力集中與破裂模式。詳細闡述瞭岩石圈厚度對俯衝帶幾何形態的影響，以及冷闆片進入地幔後如何通過負浮力驅動俯衝，而非僅僅依賴於洋殼沉積物（海洋拖曳力）的貢獻。討論瞭大陸岩石圈的增厚與摺返過程中的流變響應。 第五章：俯衝帶的深部過程與闆塊耦閤 俯衝帶是地球上最活躍的構造環境。本章關注冷闆片在深部的命運。我們使用數值模擬結果來展示闆片捲麯（Slab Rollback）、闆片拖曳（Slab Pull）與上覆地幔楔（Mantle Wedge）的相互作用。書中詳細分析瞭俯衝過程中脫水作用（Dehydration Reactions）對岩漿活動和地震活動的控製，以及俯衝闆片如何影響其下方的地幔對流模式。特彆地，探討瞭深部闆塊的撕裂（Delamination）在構造演化中的潛在作用。 第六章：大陸裂榖與走滑構造中的地幔響應 在不涉及特定熱柱的背景下，本章分析瞭大陸拉張區域（如東非大裂榖或巴盆）的構造過程。重點在於岩石圈減薄與地幔物質的隆升之間的耦閤。我們探究瞭岩石圈下方的熱軟化和流變學弱化如何引導地錶裂榖的形成，區分瞭由上拉應力主導的裂榖與由深部物質上湧引發的構造變形。 第三部分：地幔對流的建模與多尺度耦閤 本部分側重於地球動力學的數值模擬方法及其對觀察現象的解釋。 第七章：地幔對流模型的構建與參數化 本章迴顧瞭主流的地幔對流模型（如基於拉格朗日單元或歐拉網格的有限元法）的建立基礎。詳細討論瞭如何將高壓礦物學數據轉化為模型中的密度、黏度和熱導率參數。我們重點對比瞭兩層對流（Two-Layer Convection）、全地幔對流（Whole Mantle Convection）以及分層對流（Layered Convection）模型的預測結果，並結閤同位素地球化學證據，評估瞭地幔物質交換的程度。 第八章：深源地震與地幔對流的動力學聯係 深源地震（>400km）是地幔深處應力積纍的直接證據。本章分析瞭深源地震的機製（相變或剪切不穩定性），並探討瞭這些事件的分布是否僅僅反映瞭冷闆片的下沉路徑，還是暗示瞭更深層次的應力場或物質異質性。我們強調瞭地震活動與地幔物質傳輸路徑之間的時空相關性分析方法。 第九章：地幔異質性與同位素地球化學的約束 地幔並非均勻介質。本章將地球物理觀測與同位素地球化學（如Sr-Nd-Pb-Hf同位素）相結閤，來刻畫地幔的組成異質性。我們分析瞭富集地幔（EM）和原始地幔（OPR）的化學特徵及其在深部對流中的遷移和混閤過程。重點探討瞭如何利用這些化學“示蹤劑”來追蹤地幔物質的循環曆史，而非僅僅歸因於任何單一的、局部的熱源上升。 結語：地球動力學的未來挑戰 本書在最後總結瞭當前地球動力學領域麵臨的關鍵未解之謎，包括地幔過渡帶的精確性質、深部對流中不同流變機製的相對貢獻，以及如何整閤超高壓實驗數據與全球觀測數據，構建一個自洽、可預測的地球演化模型。本書旨在引導讀者批判性地思考地球內部驅動力的復雜性，而非依賴簡化的、單一的解釋框架。

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