Contaminant Geochemistry pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Yaron, Bruno

出品人:

页数:426

译者:

出版时间:

价格:$ 270.07

装帧:

isbn号码:9783540743811

丛书系列:

图书标签:

• 地球化学
• 环境化学
• 污染物
• 地球科学
• 水质
• 土壤
• 环境监测
• 重金属
• 有机污染物
• 地球环境

矿物晶体结构与地球化学演化 作者： 张伟 教授，李明 博士 出版社： 地质学前沿出版社 出版日期： 2023年10月 --- 图书简介 《矿物晶体结构与地球化学演化》是一部深入探讨地球系统中最基本组成单元——矿物晶体结构，及其在地球内部和地表过程中的演化规律的权威著作。本书旨在弥合传统矿物学、晶体化学与地球化学研究之间的鸿沟，为地质学、材料科学、环境科学及行星科学领域的研究人员、教师和高年级学生提供一个全面、深入且富有洞察力的知识框架。 本书的撰写基于作者团队多年来在同步辐射X射线衍射、高压实验、同位素地球化学以及第一性原理计算等前沿技术领域的积累。我们摒弃了单纯的矿物分类和描述，而是将焦点置于“结构-性能-过程”的内在联系上，力求揭示矿物在不同温度、压力和化学环境下，其原子排列、键合模式如何决定其物理化学性质，并进而驱动地球的宏观演化。 全书共分为七个主要部分，结构紧凑，逻辑严密，层层递进： 第一部分：晶体化学基础与结构建模 (Fundamental Crystal Chemistry and Structural Modeling) 本部分是全书的理论基石。我们首先回顾了晶体学的基本原理，包括布拉维点阵、空间群、晶胞参数的确定方法。然而，我们并未止步于此，而是着重讲解了如何将量子力学计算（如密度泛函理论DFT）应用于预测和解释矿物的电子结构和化学键的性质。 重点章节包括： 键合特征与局部结构畸变： 探讨离子键、共价键、配位键在不同矿物簇中的相对贡献，以及Jahn-Teller效应、配位多面体扭曲（如硅氧四面体和八面体的倾斜与旋转）如何影响矿物的稳定性和反应性。 结构缺陷与非化学计量学： 详细分析了点缺陷（空位、间隙、取代）、线缺陷（位错）和平面缺陷（孪晶、堆垛层错）的形成机制。这些缺陷是控制矿物扩散、离子交换和半导体性质的关键因素。我们将这些缺陷视为地球化学反应的“活性位点”。 多晶型与相变的热力学驱动力： 从晶格能的角度阐述了不同温度和压力下的多晶型现象（如石英的$alpha-eta$转变），并引入了动力学控制的相变理论，解释了亚稳态矿物在地球深部的长寿命现象。 第二部分：主要矿物类别的结构精细解析 (Detailed Structural Analysis of Major Mineral Groups) 本部分将结构理论应用于地球科学中最核心的矿物群。我们采用一种“从结构到功能”的分析方法： 硅酸盐矿物（Silicates）： 不仅涵盖了结构分类（岛状、链状、层状、架状），更深入分析了框架结构（如长石、云母）中Al/Si有序-无序的转变对高温力学性质和离子迁移率的影响。特别是对粘土矿物层间水合作用的晶体结构机制进行了详尽讨论，这直接关系到沉积环境中的流体活动。 氧化物与氢氧化物（Oxides and Hydroxides）： 侧重于刚性结构（如刚玉、金红石）中的晶格张力与硬度的关系，以及水合矿物（如臭铁石、伊利石）中羟基（OH）基团的取向对磁性、介电常数和热稳定性的影响。 硫化物与磷酸盐（Sulfides and Phosphates）： 探讨了硫化物中金属原子与S原子之间的复杂键合，以及电子离域化如何导致其导电性。对于磷酸盐，关注其在生物地球化学循环中的作用，特别是晶格中杂质离子替代的结构位点偏好。 第三部分：结构控制下的地球化学过程 (Structure-Controlled Geochemical Processes) 这是本书的创新核心，重点连接了晶体结构与地球化学反应的动力学和速率。 固溶体溶解与替代机制： 探讨离子在晶格中的替换（例如，Mg/Fe在橄榄石中的取代）是如何受到晶格应变能和离子半径影响的。我们引入了“应变能模型”来预测固溶体的偏离理想行为的程度，这对于理解岩浆分异和变质过程中的物质迁移至关重要。 扩散与离子传输（Diffusion and Ion Transport）： 详细分析了扩散路径（最短跃迁距离）在不同晶体结构中的拓扑学差异。例如，在层状结构中，快速的层间扩散与缓慢的层内扩散之间的对比，解释了高温变质岩中组分迁移的非均质性。 表面结构与反应动力学： 晶体表面的原子排列与体相有显著不同。我们分析了不同晶面（如{100}、{111}）的表面能、电荷分布及其对吸附、成核和溶解反应速率的影响。这部分内容对于理解风化作用和矿物成核至关重要。 第四部分：高压与高温环境下的结构响应 (Structural Responses under Extreme P-T Conditions) 地球深部过程是研究矿物结构变化的天然实验室。本部分聚焦于极端条件下的晶格动力学： 晶格压缩与体积模量： 利用高压X射线衍射数据，分析了矿物在地幔压力下（高达135 GPa）的晶格常数变化和相变路径。讨论了过渡金属氧化物（如镁铁橄榄石）在压力下自旋态的变化如何影响其体积和地震波速。 高温下的热膨胀与无序： 研究了高温（>1000°C）对晶体结构稳定性的影响，特别是动态无序的出现。例如，在透长石熔融边缘，阳离子在晶格中的“跳跃”现象如何预示着材料的熔点和粘度。 深部相变与结构拓扑变化： 详细分析了由橄榄石向尖晶石结构、再向后尖晶石结构转变的原子重排机制，这些机制是理解地震波速不连续性的关键。 第五部分：矿物结构与行星科学 (Mineral Structures and Planetary Science) 本部分将地球内部的矿物学知识拓展到太阳系的其他天体。 地幔岩的异源性： 结合结构信息，探讨了月球、火星等岩石行星地幔的矿物组成和演化历史。例如，对类地行星中富含高价金属离子的氧化物结构的研究，如何解释其磁场和热演化的差异。 水的存储与高压水合物： 讨论了水分子如何在矿物晶格（如含水云母、十字沸石）中稳定存在，以及在行星深部（如冰巨星）形成的高压冰相和水合结构。 第六部分：结构分析的前沿技术 (Advanced Techniques in Structural Characterization) 本书最后一部分侧重于现代研究工具，强调实验技术如何支撑理论模型的建立。 同步辐射与中子散射在矿物学中的应用： 详细介绍了如何利用高能X射线进行原位（in situ）高压/高温衍射，以捕捉瞬态结构信息。特别是中子散射如何用于定位轻元素（H, O, Li）在晶格中的精确位置，这对于研究水合矿物和电池材料至关重要。 电子显微学与原子尺度成像： 介绍球差校正透射电镜（STEM）在识别晶体缺陷、解析界面结构方面的能力，以及如何结合EELS（电子能量损失谱）来获取局域电子结构信息，从而验证DFT计算的结果。 --- 本书特色 1. 跨学科的深度融合： 本书不仅是矿物学的教科书，更是一本地球化学反应动力学的操作手册，它将固体物理、晶体化学与地球化学过程紧密结合。 2. 强调“过程”而非“状态”： 区别于传统教材的静态描述，本书的核心逻辑在于阐明结构如何驱动化学反应、扩散和相变。 3. 丰富的案例研究： 书中穿插了大量来自前沿期刊的实际研究案例，包括深部地震、变质反应动力学、以及材料科学在地球科学中的应用，确保了内容的先进性和应用性。 目标读者： 地质学、地球化学、材料物理、矿物工程等专业的高年级本科生、研究生及科研人员。掌握基础晶体学知识的读者将能最大化地从本书中获益。 预计篇幅： 约1200页，图表和晶体结构模型超过2000个。

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