The Mechanics of Earthquakes and Faulting (2nd Edition) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Cambridge University Press

作者:Christopher H. Scholz

出品人:

页数:504

译者:

出版时间:2002-06-15

价格:USD 90.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780521655408

丛书系列:

图书标签:

• 学术
• 地球科学
• 土木
• 地震力学
• 断层力学
• 地震学
• 构造物理学
• 地球物理学
• 板块构造
• 岩石力学
• 地壳变形
• 地震灾害
• 地质学

地球的脉动：揭示地震与断层错动的深层奥秘 本书是一部深入探索地球内部动力学，聚焦于地震发生机制与地壳断层错动过程的学术专著。它并非简单罗列地震现象，而是以严谨的科学视角，系统地解析地球在亿万年演化进程中，如何孕育和释放巨大的能量，从而引发令人敬畏的地震活动。本书将带领读者穿越地壳的层层面纱，理解那些塑造地表形态、影响人类文明的无形力量。 第一篇：地球的内在驱动力——应力与应变的漫游 在深入理解地震与断层错动之前，我们必须先建立起对地球内部应力与应变状态的基本认识。地球并非一个完全静止的球体，其内部时刻承受着来自各个方向的巨大压力与拉力，这些力量的相互作用，构成了驱动地质活动的原动力。 应力的概念与形态： 本篇将详细阐述应力（Stress）的概念，包括正应力（Normal Stress）和剪应力（Shear Stress）。正应力作用于垂直于某一平面的方向，而剪应力则作用于平行于某一平面的方向。我们将探讨地球内部不同层级的应力来源，例如板块构造运动产生的区域性应力、地幔对流引起的深部应力，以及重力荷载作用下的局部应力。书中的内容将涉及各种应力状态，如单轴应力、双轴应力及三轴应力，并分析它们在不同地质环境下的表现。我们将详细讲解应力张量（Stress Tensor）这一描述三维应力状态的数学工具，以及如何通过研究应力场来预测地壳变形的趋势。 应变及其测量： 接着，我们将引入应变（Strain）的概念，它是物质在外力作用下发生的形变。本书将区分弹性应变（Elastic Strain）和塑性应变（Plastic Strain）。弹性应变是可恢复的形变，当应力解除后，物质会恢复原状；而塑性应变则是不可逆的形变，即使应力解除，物质也会保持变形状态。我们将探讨宏观应变（如地表变形）与微观应变（如矿物晶格的变化）之间的联系。关于应变测量，本书将介绍多种经典与现代的地质测量技术，包括大地测量学中的GPS、InSAR（差分干SAR）等高精度形变监测手段，以及野外地质调查中的应变花（Strain Rosettes）等辅助分析方法，从而量化地壳的变形程度。 岩石力学与破裂判据： 岩石作为地球内部的主要组成物质，其力学行为直接决定了断层的形成与活动。本书将深入探讨岩石的强度、韧性与脆性。我们将分析不同类型岩石（如花岗岩、玄武岩、砂岩、页岩等）在不同温度、压力与加载速率下的力学响应差异。在此基础上，本书将详细介绍各种岩石破裂准则，例如摩尔-库仑（Mohr-Coulomb）准则，它考虑了岩石的内聚力（Cohesion）和内摩擦角（Friction Angle），是理解断层发生剪切破坏的关键。此外，还将讨论其他更复杂的破裂模型，如Griffith裂缝模型，用于描述脆性材料的断裂过程。 第二篇：断层的诞生与舞步——地壳变形的结构解析 断层是地壳发生破裂并产生相对位移的地质构造，它们是地震活动最直接的载体。本篇将聚焦于断层的形成机制、分类以及不同类型的断层在地壳变形中所扮演的角色。 断层的几何学与运动学： 本篇将从几何学的角度，详细描述断层的基本要素，包括断层面（Fault Plane）、断层倾角（Dip）、断层走向（Strike）、断层产状（Orientation）等。我们将区分正断层（Normal Fault）、逆断层（Reverse Fault）和走滑断层（Strike-Slip Fault），并阐述它们各自的运动学特征，即断层两侧岩块的相对运动方向。此外，本书还将介绍倾滑断层（Oblique-Slip Fault）这种兼具倾滑和走滑运动的复杂断层类型，以及一些特殊的断层构造，如盲断层（Blind Fault）和叠瓦状断层（Duplex）。 断层的形成机制： 断层并非凭空产生，它们的形成往往与区域性的构造应力场密切相关。本书将解析地壳在拉张、挤压或剪切作用下，岩石如何达到其力学强度极限而发生破裂。我们将深入探讨断层带（Fault Zone）的结构，包括断层泥（Fault Gouge）、断层角砾岩（Fault Breccia）等次生构造，以及它们如何记录断层的活动历史。书中的内容还将涉及到断层扩展、愈合与再活化等动力学过程。 断层类型与地貌景观： 不同类型的断层活动会在地表留下独特的痕迹，形成多样的地貌景观。例如，正断层活动可能导致地垒（Horst）与地堑（Graben）的形成，塑造出山脉与盆地；逆断层活动则会产生褶皱（Folds）和推覆构造（Thrust Faults），形成复杂的山脉体系。走滑断层则可能形成断层泉（Fault Springs）、断层地形（Fault Scarps）以及被剪切错动的河流。本书将通过大量的实例分析，展示断层活动如何雕刻地球的表面，并探讨这些地貌特征在地质研究中的指示意义。 第三篇：地震的触发与释放——能量耗散的物理过程 地震是地壳中储存的应变能突然释放的过程。本篇将聚焦于地震发生的物理机制，从能量储存到能量释放的完整链条，以及地震波的传播与记录。 地震的发生机制： 本篇的核心内容将围绕“弹性回跳理论”（Elastic Rebound Theory）展开。我们将详细描述当断层两侧岩石受到应力作用，在应力积累过程中弹性变形，当应力超过岩石强度时，断层突然错动，储存的弹性应变能瞬间释放，产生地震波。我们将深入探讨导致断层突然错动的触发因素，这可能包括：渐进的构造应力积累，地壳水压的突然变化，以及远程地震波的激发等。 地震的能量积累与释放： 书中将定量分析地震过程中能量的积累与释放过程。我们将探讨断层上的应力降（Stress Drop），这是衡量断层错动过程中能量释放程度的关键参数。我们将介绍地震能量与地震震级（Magnitude）之间的关系，以及不同的震级标度（如里氏震级、面波震级、矩震级）的原理与适用范围。 地震波的产生与传播： 地震能量以地震波的形式向外传播，这些地震波是地震学家研究地震的重要载体。本书将详细介绍地震波的种类，包括体波（Body Waves）——纵波（P-waves）和横波（S-waves），以及面波（Surface Waves）——瑞利波（Rayleigh Waves）和洛夫波（Love Waves）。我们将阐述不同地震波的传播速度、传播方式以及它们在地球内部介质中的行为。 地震波的记录与反演： 地震仪（Seismograph）是记录地震波的仪器，通过对地震波的分析，我们可以了解地震的震源位置（Epicenter）、震源深度（Hypocenter）、震级以及断层错动的性质。本书将介绍地震台网的布局原理，地震记录的解读方法，以及利用地震波数据进行震源机制反演（Focal Mechanism Inversion）的技术，从而揭示断层错动的方向和类型。 第四篇：地震的效应与影响——从微观到宏观的观测 地震的发生不仅是地壳内部的物理过程，其产生的效应也会对地表环境和人类活动产生深远影响。本篇将从微观的岩石变形到宏观的地表变形，以及地震带来的次生灾害进行探讨。 断层错动与地表形变： 地震发生时，断层两侧的岩石会发生瞬时的错动，这种错动会在地表留下明显的痕迹，即地震地貌（Seismic Geomorphology）。本书将通过大量实例，分析地震断层（Seismic Faults）在地表形成的各种现象，如断层陡坎（Fault Scarps）、断层崖（Fault Cliffs）、地表破裂（Surface Ruptures）以及地表沉降或隆升等。 地震引发的次生灾害： 除了直接的断层错动，地震还会引发一系列次生灾害，对人类社会造成巨大破坏。本书将重点讨论： 地震动（Ground Motion）： 地震波传播过程中，对地表和建筑物产生的摇晃作用。我们将分析地震动的强度、持续时间、频率特性与地震工程（Earthquake Engineering）的关系，以及如何评估和减轻地震动的影响。 液化（Liquefaction）： 在饱和的砂土或粉土中，当受到地震动作用时，孔隙水压力急剧升高，导致土壤颗粒失去承载能力，表现出类似液体的性质。本书将探讨地震液化的成因、分布规律以及对建筑物和基础设施的破坏。 滑坡与崩塌（Landslides and Rockfalls）： 地震动会 destabilize 斜坡，引发大规模的滑坡、崩塌和泥石流（Debris Flows）。我们将分析地震引发滑坡的地质条件、运动模式以及预测与防御措施。 海啸（Tsunamis）： 特别是发生在海底的深源地震，可能导致海水的大范围 displacement，形成毁灭性的海啸。本书将阐述海啸的形成机制、传播规律以及防御策略。 地震与人类活动： 地震活动对人类文明的发展进程产生了深远影响。本书将回顾历史上的重大地震事件，分析它们对社会、经济、文化等方面造成的冲击，并探讨人类如何通过减震建筑、地震预警系统、灾害应对机制等方式，提高对地震灾害的抵抗能力。 结语 《地球的脉动：揭示地震与断层错动的深层奥秘》旨在为地质学、地球物理学、土木工程以及相关领域的研究人员、工程师和学生提供一个全面而深入的理论框架与实践指导。本书融合了经典的力学原理、现代的测量技术以及大量的案例分析，力求展现地球内部那股宏伟而又充满活力的驱动力量。通过理解地震与断层错动的本质，我们不仅能够更好地预测和防御自然灾害，更能加深对地球家园的认识，理解我们所处星球的动态演化过程。本书的每一页，都凝聚着人类对地球奥秘不懈探索的精神，是开启理解地球脉搏的重要钥匙。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本关于地震和断层力学的书，从头到尾都透着一股扎实的科学气息，读起来像是在跟随一位经验极其丰富的地质学家进行一次深入的野外考察。作者在开篇部分对地震波传播的物理机制进行了极其细致的梳理，这不是那种浮于表面的概述，而是直接深入到弹性介质中的波动方程推导，每一个变量的引入都显得顺理成章，逻辑链条严密得让人无法喘息。尤其值得称赞的是，书中对不同类型地震波（P波、S波、面波）在复杂地质结构中的响应模式进行了大量的数学建模和图形化展示。我印象特别深的是，它没有回避那些在初级教材中常被简化掉的非线性效应和各向异性介质的影响，而是用严谨的数学语言和丰富的图表将这些复杂的现象剖析得淋漓尽致。对于那些真正想弄明白地震是如何从地下深处传播到地表，以及我们如何通过地震仪记录来反演震源机制的专业人士来说，这部分内容简直就是一份无价的参考手册。它要求读者具备相当的微积分和线性代数基础，但正是这种知识门槛，保证了最终获得的理解深度是无可替代的。翻阅过程中，我感觉自己像是重新上了一堂高阶地球物理学的课程，那些曾经模糊的概念此刻都变得清晰锐利。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事节奏和侧重点，明显偏向于那些对计算模拟和数值方法有浓厚兴趣的读者。它对有限元法（FEM）和有限差分法（FDM）在模拟地震破裂过程中的应用进行了深入的探讨，其详尽程度足以让一位初级数值模拟工程师感到受益匪浅。具体来说，书中对边界条件的选择、网格划分策略（尤其是在处理穿过断层面的不连续性时）的优缺点进行了细致的对比分析，这在很多偏重地质描述的教科书中是看不到的。我记得有一章专门讨论了如何有效地在数值模型中引入非均匀初始应力场，并评估了这种不均匀性对破裂起始点和传播路径的影响。作者在阐述这些复杂的数值技术时，始终保持着一种面向实际问题的态度，例如，如何处理计算稳定性问题，以及如何将模拟结果与InSAR观测到的地表形变进行对比校正。这种以“解决实际地震学难题”为导向的写作风格，使得本书不仅仅是理论的展示，更像是一份高级的“数值地震学实践指南”。

评分☆☆☆☆☆

阅读完这本厚重的著作，我最大的感受是其对“历史脉络”和“未来展望”的平衡把握。虽然本书的技术深度极高，但作者并未让读者迷失在无穷无尽的公式和代码细节中。在每一章节的收尾部分，总能找到对该领域发展历程的精炼回顾，以及对当前研究瓶颈和未来潜在突破方向的深刻洞察。例如，在讨论了经典的地震断层模型之后，作者会紧接着探讨未来利用光纤传感网络或分布式声波感应（DAS）技术来捕捉微小形变的可能性，从而实现对断层带实时、高密度监测的前景。这种前瞻性视角，让这本书不仅是回顾已知的知识，更像是一份指引年轻研究人员进入这一前沿领域的路线图。它成功地在“扎实的经典基础”和“拥抱新兴技术”之间架起了一座坚实的桥梁，使得读者在合上书本时，不仅对已有的理论有了透彻的理解，更能对未来十年内地震学可能发生的技术飞跃有所期待。

评分☆☆☆☆☆

令人惊喜的是，本书在处理“断层运动学与动力学”这一核心议题时，展现出了一种罕见的综合视野，它不仅仅停留在描述断层几何形态的阶段。作者巧妙地将岩石力学、摩擦学与断层滑动过程的演化趋势结合起来，构建了一个多尺度的分析框架。比如，书中对于断层带内部的应力积累、应力释放以及慢滑移事件（Slow Slip Events, SSEs）的物理机制探讨，提供了非常前沿的见解。它没有满足于经典的刚性滑移模型，而是引入了粘滞蠕变（Viscous Creep）和扩散率依赖的摩擦律，这使得模型能够更好地拟合慢速、非线性加载的实际观测数据。我特别喜欢作者在讨论断层带损伤区（Damage Zone）演化时所采取的微观到宏观的递进方式，从微裂隙的萌生、汇聚，到宏观上宏观应力场和流体迁移的影响，每一步推导都建立在坚实的岩石物理实验数据之上，而不是纯粹的理论假设。这种将实验室成果与构造地质学现象紧密结合的处理手法，极大地提升了本书的实用价值和说服力，让人能更清晰地理解断层带内部的“战场”环境。

评分☆☆☆☆☆

相较于侧重于纯粹的地球物理建模，本书在探讨地震危险性评估和工程应用方面，则体现出一种审慎和保守的、偏向于概率论的立场。作者并没有给出任何“预测未来地震”的简单公式，而是将重点放在了对不确定性（Uncertainty Quantification）的处理上。书中花了大量篇幅来解析经典的泊松过程模型（Poisson Process）及其局限性，并详细介绍了如何利用贝叶斯方法，将先验的地质信息（如古地震记录、构造速率）与实时监测数据相结合，来更新地壳应力场的概率分布。对于那些从事城市抗震设计或区域风险评估的工程师而言，书中对场地效应（Site Effects）和局部放大机制的讨论尤为关键。它没有仅仅停留在传统的一维传播模型，而是深入到二维和三维地表散射和聚焦效应，并提供了如何将这些复杂的效应纳入概率地震危险性分析（PSHA）框架的具体步骤。这种对风险评估中固有限制和数学严谨性的坚持，体现了作者对科学诚实的尊重。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆