Ultrahigh-pressure Metamorphism pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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作者:Hacker, Bradley R./ McClelland, William C./ Liou, J. G.

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isbn号码:9780813724034

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• Metamorphism
• Ultrahigh Pressure
• Geology
• Mineralogy
• Petrology
• Earth Science
• Plate Tectonics
• Subduction Zones
• Experimental Petrology
• Geochemistry

岩石圈深处的回响：变质岩石学与地球深部过程的探索 导言：揭示地球内部的沉默历史 地球的岩石圈，这一覆盖着我们脚下大陆和海洋的坚硬外壳，并非一成不变的固体。在漫长的时间尺度上，地壳和上地幔经历着剧烈的挤压、拉伸、加热与冷却，这些过程在岩石中留下了深刻的“指纹”——即变质作用的印记。本书《岩石圈深处的回响：变质岩石学与地球深部过程的探索》致力于深入剖析这些变质作用的精妙机制、矿物学响应以及它们所揭示的地壳构造演化历史。 本书并非聚焦于超高压物理条件下的极端变质现象，而是将目光投向了更广泛、更常见的变质环境，特别是大陆碰撞带、大型走滑断裂系统以及俯冲带上覆板块的变质响应。我们将重点探讨在常规地壳深度（约 5 公里至 60 公里）和温度范围（约 200°C 至 850°C）内发生的各种变质相变、反应平衡和动力学过程。 --- 第一部分：变质作用的基石与相律基础 第一章：变质岩石学的基本概念与方法论 本章首先确立变质岩石学的研究框架。我们从变质作用的定义出发，区分其与成岩作用、热液蚀变和熔融过程的区别。随后，详细阐述了在野外识别变质岩石序列的系统方法，包括对变质矿物组合、织构（Foliation 和 Lineation）的细致观察。 重点内容包括： 变质梯度与等变质面 (Isograds)： 如何通过特定的指示性矿物（如石榴石、蓝晶石、十字石）的出现和消失，勾勒出区域变质过程中的温度-压力（T-P）轨迹。 反应速率与时间尺度： 探讨变质反应的动力学限制，以及如何利用矿物反应边、扩散晕等微观结构来重建变质历史中的时间信息。 第二章：热力学与相图的解读艺术 变质岩石学的核心在于理解矿物在不同 T-P 条件下的稳定性。本章深入探讨了变质矿物学背后的热力学原理。 我们将详细解析经典的 P-T 相图（如 $ ext{Al}_2 ext{SiO}_5$ 三相图、黑云母-石榴石-十字石体系），重点讲解： 化学组分的影响： 如何从简单的三元系统扩展到多组分（如钙、镁、铁、镁）的真实岩石体系，并引入威廉姆斯图（AFM 图）和 Pitzer 方程等工具进行定量分析。 水在变质反应中的作用： 讨论“含水矿物”如绿泥石、角闪石、蛇纹石的脱水反应，它们是如何控制变质岩石的流变性和变形机制的。 --- 第二部分：区域变质的温压路径与构造意义 第三章：绿片岩相与低级变质作用：地壳浅层的水-岩反应 绿片岩相是地壳最常见的变质环境，通常与地壳的浅层增厚和水循环密切相关。本章专注于由水控制的反应，如岩石的绿泥石化、阳起石化和绿帘石化。 深入探讨了： 成岩作用到低级变质的过渡： 沉积岩（如泥岩、砂岩）在温度升高时如何转化为千枚岩和板岩。 热液流体与变质的耦合： 强调流体在稳定域迁移和物质重新分配中的关键作用，特别是在大型断裂带的剪切带中。 第四章：中级变质：石榴石与十字石的诞生 中级变质（角岩相、麻粒岩相的下部）是地壳加厚和碰撞带岩石圈根部形成的关键阶段。本章聚焦于压力敏感性矿物——石榴石和十字石的形成和演化。 石榴石的成分分带： 利用石榴石内外的 $ ext{Mg}/ ext{Fe}$ 和 $ ext{Ca}$ 分布，重建变质过程中的 T-P 轨迹（如 GHP 轨迹分析）。 十字石的相稳定性： 讨论十字石形成所需的相对高压条件，以及它在确定大陆碰撞带深部构造环境中的指示意义。 第五章：高级变质与花岗岩质熔融：岩石圈的“重塑” 当地壳物质被埋深至深部地壳（约 40-60 公里）时，温度升高可能触发析晶熔融（Anatexis）。本章探讨了这一过程如何导致地壳物质的再均一化和岩浆生成。 熔融的控制因素： 重点分析水活度（$a ext{H}_2 ext{O}$）对固相线（Solidus）的显著降低效应，以及不同源岩（如灰岩、泥岩）的熔融产物。 残留体（Restite）的矿物学： 分析熔融后留下的富集 $ ext{Al}$ 和 $ ext{Mg}$ 的残余物（如蓝晶石-石榴石-堇青石集合体），它们是深部地壳物质“示踪剂”。 --- 第三部分：变质作用与构造动力学的联系 第六章：变质织构的形成与应力分析 变质作用很少在无应力状态下发生。本章将变质矿物学与岩石力学相结合，探讨变质织构的形成机制。 定向压实与蠕变： 讨论在不同温度下，晶体在定向应力作用下如何发生定向生长（Neocrystallization）和塑性变形（Creep）。 应变分析： 介绍如何通过测量矿物定向（如云母片或角闪石柱状体）的对称性，来反演构造运动学（如褶皱轴或剪切带的运动方向）。 第七章：俯冲带与岛弧变质：低T/高P的特殊环境 虽然本书不专精于超高压，但对俯冲带上覆板块的低 $T$/高 $P$ 变质作用至关重要。本章讨论了蓝片岩相和角闪岩相的变质组分。 蓝晶石和角闪石的稳定性： 阐述在低温高压条件下，水分子被“锁住”在矿物结构中，形成如蓝片岩（Glaucophane）的特征矿物组合。 俯冲带的冷却与抬升历史： 如何通过矿物化学的微区分析，重建岩石被快速带入深部又快速折返至地表的路径。 第八章：变质岩石学在资源评估中的应用 本章将理论知识应用于实际地质问题。变质作用对矿产资源的形成和保存具有决定性影响。 变质矿床的形成： 讨论与变质流体相关的变质热液成矿，如矽卡岩型铁矿或某些 $ ext{Cu}- ext{Au}$ 矿床。 变质岩石作为地球化学储库： 探讨变质作用在碳循环和硫循环中的作用，特别是碳酸盐岩和含硫沉积岩在深部变质过程中的物质损失与固定。 --- 结语：从矿物到地球的演化 本书通过对变质岩石学中 T-P 路径、矿物平衡和动力学过程的细致考察，为读者构建了一个理解地球深部过程的综合框架。每一块变质岩石都是地球演化史中一次剧烈事件的记录者。通过掌握这些记录的解读方法，我们得以窥见数百万年来地壳物质在压力与温度的熔炉中如何被重塑、改造，并最终影响了我们今天所见的大陆构造格局。本书旨在激发对岩石圈动力学更深层次的思考，并为未来的构造地质学和地球化学研究提供坚实的变质岩石学基础。

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坦白说，这本书的阅读门槛不低，它明显是面向有一定地球科学背景的专业人士。初翻时，那些密集的晶体结构图、P-T相图的复杂交错，以及对特定高压矿物体系的详细讨论，着实让我有些气馁。但是，一旦坚持读过前三章，进入主体内容后，作者的叙述风格就开始展现出其独特的魅力——一种近乎“工程学”的精确性。书中对俯冲带热结构模型与实际变质岩带的耦合分析，是全书的一大亮点。它并没有停留在描述“发生了什么”，而是深入探讨了“为什么会以这种方式发生”。例如，对于水在变质作用中的角色，作者没有采取泛泛而谈的态度，而是细致区分了不同含水矿物在不同压力下的脱水行为及其对岩石塑性流变学的影响。这使得变质作用不再是单纯的岩石学现象，而是与构造力学紧密耦合的地球深部过程。读完后，我感觉自己对地球岩石圈的韧性、脆性转变有了更深刻的、近乎直觉的理解，这对于我们理解地震孕育和造山带的长期演化至关重要。

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这本书给我带来的最大震撼，在于其对地质时间尺度的把握。我们通常习惯于以地质年代的角度去看待构造事件，然而，超高压变质作用的某些关键过程可能发生在远比我们想象的要短的时间窗口内。作者通过对变质成岩过程中微量元素（如U-Pb定年或Lu-Hf同位素）在特定矿物中重置的机制分析，揭示了某些“快速俯冲”或“快速抬升”事件的可能性。这种对时间分辨率的极致追求，彻底颠覆了我过去对于造山运动“缓慢而渐进”的刻板印象。书中对一些标志性地区（例如某些高海拔变质岩带）的案例剖析，充满了对现场观察的敬意和对实验数据的审慎解读。它教会我们，地质记录是破碎的，而重建这一过程的完整故事，需要极大的耐心和跨学科的整合能力。这本书就像一个技艺高超的侦探，通过细微的线索（比如变质矿物中的包裹体或拉长颗粒的定向性），重构了数百万年前地壳深处的“犯罪现场”。

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初接触这本书时，我更关注的是它在方法论上的创新。现有的变质岩石学研究，往往受制于实验条件的模拟难度和野外露头的稀缺性。这本书却非常巧妙地构建了一套连接理论计算、高压高温模拟实验与全球变质岩实例分析的完整框架。我尤其欣赏其中关于“变质矿物时钟”的讨论，它不仅仅是简单地给出年龄数据，而是深入剖析了特定矿物在压力梯度变化下的反应动力学。书中详尽对比了不同变质序列中，绿片岩相、蓝片岩相到超高压相过渡时，关键指标矿物的微区成分变化和微结构演化。这种细致入微的观察，为我们理解变质作用的速率和路径提供了新的约束。对于我这样主要关注区域构造演化的地质学家来说，这本书提供的不仅仅是知识点，更像是一套高级的“诊断工具”，教会我们如何从一块看似普通的岩石碎片中，解读出其在地球深处所经历的复杂、多阶段的物理化学“人生轨迹”。其严谨性不言而喻，每一个论断背后都有扎实的数据链支撑，阅读过程是一种智力上的享受。

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从阅读体验的角度来看，这本书的排版和图表质量非常出色。在处理如此复杂的三维（P-T-X）相图和复杂的变质矿物组合时，清晰的图示是至关重要的。本书在这方面做得非常到位，图注详尽，且许多关键图表都采用了彩色印刷，使得矿物之间的光学特性差异得以清晰展现，这对识别不同变质阶段的岩石样本极有帮助。此外，作者在章节末尾设置的“延伸思考”部分，虽然篇幅不长，但常常能引发读者对当前理论局限性的反思，而不是满足于既有结论。比如，关于超临界流体在深部变质作用中的具体作用，书中便提出了几个值得商榷的假设，这激发了我去查阅更多相关文献，试图从不同角度验证这些前沿猜想。总体而言，这是一本结构严谨、内容前沿且极具启发性的专业参考书，它成功地将深奥的地球物理化学理论，通过地质学的语言转化为了可理解、可应用的研究工具。

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这本厚重的著作，光是翻开扉页就让人感受到一股扑面而来的学术气息。我得承认，起初我对“超高压变质作用”这个主题感到有些敬畏，毕竟它涉及到地球深处那些极端苛刻的环境，是地质学中最前沿、最难以直接观测的领域之一。然而，作者的叙述方式却出乎意料地引人入胜。他们不仅仅是罗列岩石矿物的相图和压力温度条件，而是像在讲述一场跨越亿万年的史诗。书中对洋壳俯冲、大陆碰撞等宏大构造背景的铺陈，使得那些晦涩的矿物学转变变得有了鲜活的生命力。特别值得称道的是，作者对于“钻石山金刚石”等标志性矿物的形成机制的探讨，简直是一次精妙的“深地探秘”。每一次相变，每一次晶格重构，都被描绘得逻辑清晰、证据确凿。读完关于超高压变质带的形成和拆卸过程的章节，我仿佛亲眼目睹了古老山脉的诞生与消亡，那种宏观与微观完美结合的叙述力量，确实让人对地球内部的动力学过程有了全新的认识。这本书无疑为那些渴望深入理解地球深层物理化学过程的研究者提供了坚实的理论基石和丰富的案例支撑。

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