Fundamentals of Geophysics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:William Lowrie

出品人:

页数:368

译者:

出版时间:1997-10-13

价格:USD 69.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780521467285

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好的，下面为您呈现一本名为《地球物理学基础》的图书简介，该简介详细描述了与《Fundamentals of Geophysics》内容不重叠的、专注于地球科学特定领域的新书内容。 --- 《板块动力学与地球深部过程》 一本深入探索地球圈层相互作用与驱动力的专著 导言：超越表层，探寻驱动地球的引擎 地球科学的宏大叙事中，地表的壮丽景观、地震的突发性以及火山的喷发，无不指向一个深藏于地心之下的动力系统——板块构造。如果说地球物理学的传统范畴侧重于物质的物理性质及其场的研究，那么本书则聚焦于驱动这些物理性质变化的根本动力学机制。 《板块动力学与地球深部过程》并非一本关于地震波传播或地磁场成因的教科书，而是一部专注于岩石圈、软流圈及地幔对流的耦合机制、热力学演化与时间尺度动力学模型的深度研究读物。本书旨在为高级研究生、研究人员以及致力于地球系统科学的专业人士，提供一个理解地球作为一个动态、非平衡系统的全新视角。 第一部分：地球热力学与深部物质循环 本部分奠定了理解板块动力学所需的物理化学基础，重点关注高温高压条件下的物质行为。 第一章：地幔物质的本构关系与流变学 本章详述了俯冲带、洋中脊和地幔柱根部等关键构造环境中的物质如何响应应力。不同于侧重于波速的讨论，本章深入探讨了扩散蠕变、位错蠕变以及对流引发的非线性粘滞行为。我们引入了应力驱动下的晶体塑性模型，并结合实验岩石学数据，量化了地幔温度梯度对岩石圈地幔强度的影响。特别关注了含水性对粘滞系数的强烈抑制效应，这对于理解海洋岩石圈的有效厚度和俯冲带的启动机制至关重要。 第二章：地幔热对流的理论框架与数值模拟 本章是对地幔对流这一核心驱动力的精细剖析。从经典的Bénard-Rayleigh问题出发，本书迅速过渡到三维、非牛顿流体、非等温地幔对流的演化模拟。重点讨论了拉格朗日和欧拉网格方法在处理大规模深部物质输运中的优缺点。详细阐述了“热柱（Plume）”与“平板（Slab）”的相互作用，以及它们如何影响地表构造的周期性。我们还探讨了表面边界条件（如板块运动速率、热流）的反馈效应对深部对流模式的塑造作用。 第三章：地幔的相变与密度结构 地幔的化学成分是恒定的，但其物理状态却随深度剧烈变化。本章深入研究了橄榄石在过渡带（410 km和660 km）的相变动力学。讨论了水对相变温度的影响（Clapeyron斜率），以及这些相变如何导致地幔层之间形成有效的动力学屏障。此外，本书还分析了下地幔钙钛矿结构（Post-Perovskite）的形成，及其对地核-地幔边界（CMB）热边界层稳定性的潜在贡献。 第二部分：板块构造的触发、演化与耦合 本部分将理论动力学模型与实际观测到的构造现象联系起来，关注圈层间的能量与物质交换。 第四章：岩石圈的力学与俯冲的启动 俯冲带是地球上最显著的构造特征，其启动机制一直是争论的焦点。本章摒弃了仅从重力失衡的角度分析，转而聚焦于岩石圈的机械性能。详细分析了板片弯曲的应力历史、俯冲带的摩擦系数以及“俯冲初始化（Subduction Initiation）”的临界条件。引入了“俯冲力矩平衡模型”，量化了俯冲板片拖曳力（Slab Pull）、地幔拖曳力（Mantle Drag）和后推力（Slab Resistance）之间的动态平衡，解释了不同洋盆俯冲角和速率的差异。 第五章：地幔柱的浮力驱动与构造事件的关联 本书探讨了地幔柱（Plume）作为地幔深部热物质上涌的驱动力，与板块构造的间歇性耦合。通过有限元模拟，分析了地幔柱上升过程中，与上覆岩石圈相互作用所产生的“地表大火成岩省（LIPs）”的形成。特别关注了地幔柱对现有板块边界（如裂谷的形成或改造）的影响，以及它如何通过诱发地幔物质迁移，为大陆裂解提供能量。 第六章：地幔-地核相互作用的界面物理 地核是地球的“热引擎”，其对流驱动了地磁场，并向地幔释放热量。本章探讨了地核-地幔边界（CMB）的热边界层结构。分析了地幔柱根部（D”层）的化学和热异常如何影响热通量，进而调制了上地幔的对流模式。讨论了CMB附近的“超低速带（ULVZs）”的物质成分与密度，及其在区域地幔热点形成中的作用，强调了这是一个双向反馈系统。 第三部分：构造事件的时间尺度与未来展望 本部分着眼于长期的构造演化和预测的挑战。 第七章：大洋岩石圈的冷却、断沉与“大洋板块撤离” 本书研究了大洋岩石圈随时间推移的冷却过程，以及由此导致的有效厚度增加和密度增大。探讨了老洋盆（如太平洋）的板块如何经历“断沉（Break-off）”事件，以及其动力学后果，包括深源地震的触发和地幔楔的热力学响应。 第八章：大陆构造的持久性与“造山带的生长” 与洋壳俯冲不同，大陆碰撞过程的持续性与复杂性在于其岩石圈根部的增厚与逃逸。本章聚焦于双向俯冲模型的有效性，以及侧向物质流动（Extrusion）在青藏高原等复杂造山带中扮演的角色。通过地表沉降与剥蚀速率的动力学耦合，我们重新审视了造山带的长期热侵蚀过程。 总结与展望 《板块动力学与地球深部过程》构建了一个连贯的理论框架，将地球深部的热力学、流变学与宏观构造运动紧密地联系起来。本书的贡献在于，它提供了一套纯粹的动力学工具箱，用于解析地球圈层间复杂的热量、物质与应力交换，为理解行星尺度的演化规律提供了坚实的理论基础。 --- 目标读者： 地球动力学、行星科学、岩石学、地球化学专业的高级研究人员和研究生。 核心关键词： 地幔对流、板块初始化、岩石圈流变学、地幔柱动力学、地幔相变、俯冲带力学、地核-地幔耦合。

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这本书的封面设计着实引人注目，那种深邃的蓝色调和精致的几何图形，一下子就让人联想到地球内部那些错综复杂、充满奥秘的结构。初捧此书时，我的期望是能系统地梳理一下我们脚下这个星球的物理特性。然而，当我翻开第一章，引入眼帘的并非是那些令人振奋的地震波传播模型，而是关于地球磁场起源的宏大叙事。作者似乎更热衷于探讨地核深处的对流运动如何驱动了这层保护我们免受宇宙射线侵袭的天然屏障。书中对**布朗运动**在液态铁镍合金中的表现进行了极其详尽的数学推导，大量的偏微分方程让人不得不放慢阅读速度，反复咀嚼其中的物理意义。特别是对于**科里奥利力**如何影响地磁发电机效应的描述，作者采用了非常独特的视角，它将地球的自转视为一个巨大的、持续施加外部扰动的系统，而非仅仅是修正力的来源。这种处理方式，虽然在概念上是严谨的，但对于期望快速掌握基础概念的初学者来说，无疑是一个巨大的知识密度挑战。全书的论证逻辑如同瑞士钟表般精密，层层递进，但中间缺乏一些更直观的图示来辅助理解那些高维度的物理现象。

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这本书的语言风格是如此的古朴而正式，仿佛是从上个世纪五十年代的学术期刊中直接摘录出来的。行文之间，充斥着大量冗长且结构复杂的从句，使得理解一个核心观点常常需要反复阅读好几遍。尤其是在讨论**地震波传播**时，作者几乎没有使用任何现代的数值模拟结果来佐证其理论。他更倾向于用解析解和经典的波动方程来构建模型，比如对**雷利波**和**斯通利波**的讨论，完全基于**理想弹性介质**的假设。这无可厚非，但缺乏对**各向异性**和**非弹性衰减**这些真实世界中普遍存在的复杂因素的深入探讨，让人感觉所学知识停留在非常理想化的层面。我本以为能学到如何通过**接收函数**分析莫霍面，或者如何利用**接收函数时间迁移（RTM）**技术来提高成像分辨率，但这些关于现代地震学实践的讨论，在全书中几乎找不到踪影。这本书更像是对经典物理学基础的一次全面复习，而非对现代地球物理前沿的介绍。

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这本书在组织结构上展现出一种强烈的、近乎偏执的**热力学优先**的倾向。在探讨地球内部过程时，作者几乎将所有的篇幅都投入到了**矿物相变**和**压力-温度路径**的建模上，这部分内容确实非常扎实，对于地球化学背景的读者来说，或许会感到如鱼得水。他详细分析了**布里奇曼点**的理论推导，并引入了大量的相图和热力学势函数。然而，作为一本广义的地球物理书籍，它对**地球内部物质的力学响应**——即形变和粘滞性——的论述却显得异常单薄。例如，对于**地幔对流**的动力学模拟，书中仅仅停留在非常早期的、基于**牛顿流体**的简化模型上，对于更接近现实的**幂律粘滞流**行为及其对长期地质构造的影响，几乎没有提及。这种对“热”的过度关注，而对“力”的轻忽，使得全书在试图描绘一个完整的、动态的地球模型时，留下了一个巨大的结构性缺陷。它更像是一部精美的“地球内部热物理图谱”，而非一本全面的地球物理学导论。

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我对“地球物理学基本原理”的理解，自然包括对**电磁法勘探**的期望，特别是**大地电磁法（MT）**，它是探测深部地壳和地幔结构的重要工具。然而，本书在介绍这个领域时，简直是敷衍了事。作者仅用寥寥数页，简要介绍了**麦克斯韦方程组**在线上传播的边界条件，然后便迅速转入了对**洛伦兹力**在地球内部粒子运动中的作用的探讨。这种处理方式极大地混淆了“电磁学基础”与“地球物理电磁法应用”之间的界限。我真正想了解的是，如何处理**地表不均匀性**对MT数据采集的影响，如何利用**三维反演算法**来生成可靠的电导率模型，以及如何区分不同岩性对**视电阻率曲线**的贡献。这些关键的、决定勘探成败的实践环节，在书中被完全忽略了。取而代之的，是对**涡流**在均匀半空间中扩散速度的繁复计算，这些计算对于一个非电气工程师的地球科学家来说，其即时价值非常有限。

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阅读这本书的过程，更像是一场漫长而艰苦的智力攀登，而不是一次轻松愉快的知识获取之旅。我对书中关于**重力勘探**的章节抱有极大的兴趣，毕竟，精确测量地表微小的重力异常变化，是揭示地下构造密度差异的关键技术。然而，作者的侧重点似乎完全偏离了实际应用层面。他花费了将近三分之一的篇幅来讨论**理论上的等位面**在非均匀球体上的数学构造，这部分内容深奥到几乎可以作为高等数学专业选修课的教材。我期待能看到更多关于现代重力仪器的**误差分析**和**数据反演**的实际案例，比如如何处理地形对测量结果的系统性影响，或者如何利用傅里叶变换技术从原始数据中分离出信号和噪声。书中提到的唯一一个实际案例，是关于一个二十世纪初的盐丘勘探项目，其数据处理方法在今天看来已经显得相当原始。这种对前沿技术应用的轻描淡写，以及对纯数学理论的过度迷恋，使得本书在“应用地球物理学”这个分支领域显得力不从心，更像是一本写给理论物理学家的“地球物理学引论”。

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