结晶岩热力学概论

结晶岩热力学概论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:高等教育出版社
作者:马鸿文 编
出品人:
页数:297
译者:
出版时间:2001-1
价格:26.80元
装帧:简裝本
isbn号码:9787040098891
丛书系列:
图书标签:
  • 结晶岩石学
  • 热力学
  • 地球化学
  • 矿物学
  • 相平衡
  • 地质学
  • 岩石学
  • 地球科学
  • 地质热力学
  • 相图
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具体描述

本书是教育部研究生工作办公室推荐的研究生教学用书,适用于结晶岩岩石学、矿物学、地球化学和矿床学专业研究生的学位课程教材,反映了20世纪80年代以来国际上对结晶岩成因研究的最新成果。主要内容包括:矿物晶体化学计算、矿物共生分析及含量的数值计算、火成作用中的还原-氧化平衡、矿物-矿物体系、矿物-熔体体系、矿物-熔体-挥发分体系和熔体-熔体体系的热力学平衡问题,重点介绍模拟上述体系中自然过程的热力学原理与数学模型。这些内容不仅对于研究天然岩浆作用的物理化学条件至关重要,而且也是研究有关成矿过程的重要理论基础。因此,本书除了作为有关专业研究生课程的教材外,也适合于地学类高校教师、研究生和科研人员作为参考书使用。

结晶岩热力学概论:深入探索地球深部过程的基石 本书聚焦于地球深部过程中的关键驱动力——热力学原理在结晶岩形成与演化中的应用与影响。 本书旨在为地质学、地球物理学、材料科学以及相关交叉学科的研究人员、教师和高年级本科生与研究生提供一套系统、深入且严谨的理论框架和实用工具,用以理解和量化地球内部物质的相变、反应速率以及热力学稳定性。 本书的叙事结构紧密围绕热力学基本定律展开,并将其与结晶岩(如火成岩、变质岩)的矿物组合、结构特征及形成环境直接关联。 我们摒弃了对特定岩石类型进行简单分类描述的传统方法,而是将焦点置于驱动这些分类和形成过程的微观尺度物理化学基础之上。 第一部分:热力学基础与矿物相的建立(奠基) 本部分详细回顾了热力学在地球科学中的核心地位。我们首先从经典热力学的视角出发,深入探讨了吉布斯自由能(G)作为判断矿物相稳定性的终极判据。重点分析了压力(P)和温度(T)对矿物化学势的影响,尤其是在高压高温的地球深部条件下,传统室温下的经验规律如何失效并需要修正。 相图的构建与解读是本部分的核心内容。我们详细阐述了单组分、多组分系统的相律(如吉布斯相律在实际地质系统中的应用限制)。针对硅酸盐体系,我们引入了正规溶液理论和非理想混合物的概念,用以精确描述熔融态和固态溶液(固溶体)的非线性热力学行为,如斜长石固溶体的偏摩尔量计算。对于常见矿物体系(如$ ext{Al}_2 ext{SiO}_5$多晶型物、橄榄石-辉石固溶体),本书提供了详细的相图解析方法,并指导读者如何利用实验数据和计算模拟结果来校正或构建新的相图边界。 反应平衡与化学势梯度的讨论深入到矿物反应的驱动力层面。我们详细推导了克拉珀龙方程及其在高压下的修正形式,用以量化相变压力与温度的关系。这不仅是理解变质带演化的关键,也是判断岩石发生脱水、脱碳酸作用等等温降压(TDP)或等压升温(P-T路径)反应的理论基础。 第二部分:动力学耦合与反应速率(过程) 纯粹的热力学平衡模型在解释快速侵入或快速冷却事件中往往预测的矿物组合与实际观察到的不符。因此,本书的第二部分将焦点转向热力学与动力学的耦合作用。 我们引入了成核与生长理论,详细分析了结晶岩中表观晶粒尺寸、反应速率和微观结构(如反应边、反应带)的形成机制。本书讨论了扩散过程在矿物重结晶中的作用,特别是化学扩散在固态反应中的重要性。我们利用菲克定律的变分形式,并结合矿物界面能和表面能对高压下反应能垒的影响,解释了为何某些矿物在特定的P-T路径下会形成亚稳态结构。 扩散耦合反应速率方程的推导是本部分的难点和重点。我们探讨了如何使用活度(Activity)而非简单的摩尔分数来描述组分在复杂多矿物体系中的有效浓度,并将其代入扩散方程,以预测复杂岩石体系中矿物反应的真实速率。对变质矿物的结晶速率系数的分析,使读者能够区分哪些反应是热力学允许但受动力学限制的,哪些是两者都支持的。 第三部分:压力、温度与深部环境的量化(应用) 本书的第三部分将理论框架应用于地球深部环境的量化重建。我们不再停留在定性的“高温高压”描述,而是转向可量化的地球物理参数。 岩浆结晶过程的模拟:我们利用组分分配系数(Partition Coefficients)在不同P-T条件下的变化,结合正规溶液模型,模拟了岩浆从深源到地表过程中,各矿物相(如橄榄石、辉石、斜长石)的结晶顺序和化学成分演化。这为岩浆分异作用提供了精确的物理化学基础。 变质作用的压力-温度条件反演:本书详细介绍了如何利用平衡系热力学来约束变质岩的P-T路径。核心在于使用多矿物/多组分平衡方程组(如$ ext{Garnet-Biotite-Muscovite}$体系的校准),结合温压计(Thermometers)和压力计(Barometers)的热力学基础。我们对目前主流的温压计(如$ ext{TWQ}$、$ ext{Garnet-Pyroxene}$)的校正项和系统误差进行了批判性分析,强调了将局部化学平衡应用于大区域地质背景时的局限性。 深部地幔的相变与塑性:针对地球深部物质,我们讨论了高压相变(如橄榄石向尖晶石结构的转变)的热力学驱动力。重点分析了压力诱导的缺陷生成和位错运动如何与热力学不稳定性耦合,形成地幔岩石的流变学行为。书中提供了计算矿物晶格畸变能的方法,用以理解深部快速冷却或应力释放过程中微观结构演化的热力学驱动力。 总结与展望 《结晶岩热力学概论》不仅是一本关于矿物相图的集合,更是一部关于地球内部物质如何寻求最低自由能状态的系统论述。本书强调理论的严谨性、计算的可行性以及与实际地质观测的紧密联系。通过掌握这些热力学工具,读者将能更深入地解析地球演化过程中那些宏大而精妙的物理化学过程。

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说实话,最初翻开《结晶岩热力学概论》时,我并没有抱太大的期望,毕竟“热力学”这个词本身就带着一股让人望而生畏的学术气息,而“结晶岩”又是地质学中一个相当专业的研究领域。然而,这本书彻底颠覆了我的认知。它以一种极其艺术化的方式,将抽象的热力学概念与生动具体的岩石形成过程融为一体。我惊叹于作者对各种矿物相图的解读,那些看似杂乱无章的线条和区域,在作者的笔下变得井然有序,清晰地展现了不同温度、压力条件下矿物的生成和转变。我尤其被关于“分熔”和“结晶分异”的章节所吸引,作者通过详细的图示和案例分析,让我直观地理解了岩浆在冷却过程中如何发生成分的分离和演化,这对于解释各种火成岩的多样性至关重要。书中关于“同质多象”的讨论也让我受益匪浅,我之前一直疑惑为什么碳元素可以形成钻石和石墨这两种截然不同的矿物,这本书解释了这是由于在不同的压力和温度条件下,碳的原子结构以能量最低的方式排列,从而形成了不同的晶体形态。这种对微观世界分子排列的宏观解释,极大地拓展了我的思维边界。作者的语言风格非常独特,既有科学的严谨,又不失文学的优雅,读起来没有丝毫的枯燥感,反而像是在欣赏一幅幅精美的科学画卷。我毫不犹豫地将这本书推荐给任何对地球科学感兴趣的人,无论你是专业人士还是像我一样的业余爱好者,都能从中获得宝贵的知识和深刻的启发。

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在我学生时代,曾经接触过一些基础的热力学知识,但总觉得它们过于抽象,与现实世界联系不紧密。《结晶岩热力学概论》的出现,彻底改变了我的这一看法。这本书将那些抽象的物理化学原理,巧妙地应用到了结晶岩的形成过程中,使得理论知识变得生动而有意义。我尤其赞赏作者在讲解“相平衡”概念时,所使用的图示和类比,它们帮助我直观地理解了在特定温度和压力下,哪些矿物组合是最稳定的。书中对“岩浆混合”和“岩浆分异”的讨论,也让我明白了为什么有些火山岩的成分会如此复杂,以及岩浆是如何在地下发生复杂演化的。我被书中关于“岩石的扩散”和“矿物的重结晶”的描述所吸引,它们解释了岩石在漫长地质时间里,是如何在微观层面发生变化的,以及这些变化对岩石整体性质的影响。作者在书中对“压力对矿物稳定性的影响”的分析,让我认识到地壳深处和地表环境的巨大差异,以及这种差异如何塑造了我们看到的各种岩石。这本书为我提供了一个全新的视角来理解地球的演化,也让我对那些看似平凡的岩石产生了浓厚的兴趣。

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我在学习过程中,经常会遇到一些知识点之间的联系不够清晰,导致理解上的障碍。《结晶岩热力学概论》这本书,在这方面做得非常出色。它不仅详细讲解了结晶岩形成过程中涉及的各个热力学原理,更重要的是,它清晰地展示了这些原理之间的相互关联和逻辑递进关系。我尤其赞赏作者在讲解“熵”的概念时,是如何将其与矿物的无序程度联系起来,并进一步解释了熵增在某些地质过程中的作用。书中关于“活度”和“化学势”的讨论,让我明白了即使是同一种矿物,其在不同环境中的反应性也会有所差异,这对于理解岩石的化学成分变化至关重要。我被书中关于“相图绘制”的详细步骤和方法所吸引,它让我能够自己去分析和解读那些复杂的矿物相图,从而更深入地理解岩石的形成过程。作者在书中还引入了“动力学因素”对岩石形成的影响,这让我认识到,除了热力学上的稳定性,反应速率也是影响岩石最终形态的重要因素。这本书为我提供了一个非常完整的知识体系,让我能够更系统、更深入地理解结晶岩的热力学性质。

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这本书简直是为我量身定做的!作为一个对地质学充满好奇,却又常常被那些过于晦涩的理论吓退的门外汉,我一直渴望找到一本能让我真正理解结晶岩形成过程中那精妙绝伦的物理化学原理的书。《结晶岩热力学概论》做到了,而且做得远超我的预期。它没有一开始就抛出复杂的数学公式和难以理解的图表,而是循序渐进地引导我进入一个全新的世界。我尤其喜欢书中对“相”的概念的解释,作者用生活中的例子,比如水在不同温度下的状态变化,来类比岩石中矿物的“相”,这种巧妙的比喻让我瞬间茅塞顿开。接着,它又深入浅出地介绍了吉布斯自由能,并将其与矿物的稳定性和反应方向联系起来,我第一次明白,原来岩石的形成并非随意的堆砌,而是遵循着严谨的能量守恒和最小化原则。书中关于固溶体的部分更是让我大开眼界,我终于理解了为什么同一种矿物会有不同的成分,以及这种差异对岩石性质有什么影响。作者在讲解这些复杂概念时,始终保持着一种令人愉悦的清晰度,文字流畅,逻辑严密,仿佛一位经验丰富的老师,耐心地解答着我心中每一个可能存在的疑问。即使是涉及到一些前沿的研究方向,作者也处理得非常得当,既保留了学术的严谨性,又不会让初学者感到无所适从。这本书不仅仅是一本科普读物,更像是一把钥匙,为我打开了理解地球科学奥秘的大门,让我对脚下这片土地有了更深层次的敬畏和热爱。我迫不及待地想要继续深入,探索更多结晶岩的秘密。

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作为一名对地球科学充满好奇的普通读者,我一直对岩石的形成过程感到非常着迷。《结晶岩热力学概论》这本书,为我揭开了结晶岩神秘面纱的一角。它用一种非常易于理解的方式,解释了岩石是如何在地球内部经历漫长而复杂的过程而形成的。我尤其喜欢书中对“相变”概念的解释,作者用日常生活中的例子,比如水变成冰,来类比岩石中矿物的转变,这让我对那些复杂的物理化学过程有了直观的认识。书中关于“熔点”和“沸点”的概念,也被巧妙地引入到岩浆的熔融和结晶过程中,让我明白了温度在岩石形成中的关键作用。我特别被书中对“地热梯度”的介绍所吸引,它让我明白了为什么地球内部的温度会随着深度的增加而升高,以及这种温度变化如何影响岩石的形成。作者的语言风格非常流畅,充满了科学的严谨性,又不失趣味性,让我能够沉浸其中,享受学习的乐趣。这本书不仅增长了我的知识,更重要的是,它点燃了我对地球科学更深层次的探索欲望,让我对脚下的这片土地有了更深厚的感情。

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我在准备一次重要的学术报告时,需要搜集大量关于结晶岩形成机制的资料,《结晶岩热力学概论》成为了我案头不可或缺的参考书。这本书的结构非常合理,从基础的热力学定律开始,逐步深入到结晶岩形成的具体过程。我特别喜欢它对“过冷度”和“成核”的阐述,作者用生动形象的比喻,解释了为什么岩浆需要达到一定的过冷度才能开始结晶,以及晶体是如何从无序的岩浆中“生长”出来的。书中对“晶体生长动力学”的讨论,也让我对晶体的大小、形状和表面形貌有了更深入的理解,这对于解释岩石的纹理至关重要。我尤其关注了书中关于“变质作用的分类”以及“变质矿物的稳定域”的章节,作者通过详细的相图和反应线,清晰地展示了不同变质条件下矿物的生成和转变,这为我理解复杂的变质岩提供了非常有力的工具。书中还涉及了许多关于“地温梯度”和“岩石圈减薄”等地球动力学背景知识,这让我能够将结晶岩的形成置于更广阔的地质背景下进行考察。作者的写作风格非常严谨,引用规范,数据翔实,为我的报告提供了可靠的论据。这本书不仅帮助我解决了报告中遇到的问题,更重要的是,它系统地梳理了我对结晶岩热力学的理解,让我能够更自信、更深入地进行学术探讨。

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作为一个在大学阶段就接触过一些基础地质学知识的人,我对《结晶岩热力学概论》的期待会更高一些,毕竟已经有了一些先前的认知基础,我希望能在这本书中找到更深入、更系统性的解答。这本书恰恰满足了我的这一需求。它没有回避那些复杂的物理化学原理,而是以一种非常系统化的方式,将它们与结晶岩的形成过程紧密结合。我特别欣赏作者在讲解“相律”时,不仅给出了数学公式,更重要的是阐述了其背后蕴含的物理意义,以及它如何指导我们理解和预测矿物在不同条件下的稳定性。关于“变质岩”的章节,更是让我眼前一亮。我之前对于变质岩的认识仅限于“被加热、被加压后改变了形态”,但这本书让我明白了变质作用背后更深层次的热力学驱动力,比如各种变质矿物的生成反应、变质带的划分等等,这些都让我对岩石的生命周期有了更全面的认识。作者在书中引用了大量的实验数据和野外实例,这使得理论知识不再是空中楼阁,而是有坚实的证据支撑,大大增强了书的可信度和说服力。阅读过程中,我常常会停下来,对照着书中提供的图表,在脑海中模拟岩石在不同地质环境下的演化过程,这种主动的思考方式让学习变得更加有趣和有效。这本书为我提供了一个非常扎实的理论框架,让我能够更好地理解和分析我所看到的各种岩石样本,也为我未来深入研究相关领域打下了坚实的基础。

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作为一个对自然界充满好奇的旅行者,我常常会在旅途中遇到各种各样的岩石,并对它们产生浓厚的兴趣。《结晶岩热力学概论》这本书,为我解答了许多我一直以来对这些奇妙物质的疑问。它用一种非常平易近人的方式,解释了岩石是如何在地球深处那高温高压的环境下形成的。我尤其喜欢书中对“火山岩”和“侵入岩”的区别的解释,通过热力学原理,我明白了为什么有些岩石在地下慢慢冷却形成了粗大的晶体,而有些则在地表快速冷却形成了细小的晶粒,甚至玻璃质。书中关于“斑状结构”的讨论,也让我对岩石中存在的两种不同大小的晶体有了更清晰的认识,它们分别代表了不同阶段的结晶过程。我还会对照着书中的图片,在现实中寻找书中所描述的各种矿物,比如石英、长石、云母等等,并尝试根据它们的共生组合来推断它们形成时的地质条件。这种将书本知识与实际观察相结合的学习方式,极大地增加了我的学习乐趣。作者的语言流畅生动,充满了对自然的热爱,让我仿佛置身于一个古老的地质实验室,亲眼见证着岩石的诞生。这本书让我对脚下的土地有了全新的认识,也让我对未来探索更多奇妙的岩石充满了期待。

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对于一个在科研一线摸爬滚打多年的地质学者而言,能够遇到一本真正有价值、能带来新启发的著作是极其难得的。《结晶岩热力学概论》无疑就是这样一本著作。它不仅仅是对现有理论的梳理和总结,更在一些关键问题上提出了新的视角和思考。我尤其赞赏作者在阐述“岩浆成分演化”时,所引入的“分数结晶”模型,以及它如何解释了从超基性岩到酸性岩的过渡。书中关于“矿物共生组合”的讨论,更是将热力学原理与实际的野外观察完美结合,让我能更深刻地理解为什么某些矿物倾向于一同出现,而另一些则相互排斥。作者在书中对“高温高压实验”的引用和分析,也让我看到了理论研究与实验验证之间的紧密联系,以及这些实验如何为我们的认识提供强有力的支持。我注意到书中对一些最新研究成果的引用,这表明作者并没有停留在经典的理论框架,而是积极关注并吸收了前沿的进展,这对于我这样的研究者来说,无疑具有极高的参考价值。虽然内容相当专业,但作者的写作风格却异常清晰,避免了不必要的术语堆砌,使得即使是涉及复杂的数学推导,也能被理解。这本书为我提供了一个深入思考问题的全新角度,也引发了我对一些长期存在的研究课题的重新审视。我从中获得的不仅仅是知识,更多的是一种对科学探索精神的认同和启发。

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在我开始攻读地质学研究生学位之前,我一直希望能够找到一本能够系统梳理结晶岩热力学基础的著作,《结晶岩热力学概论》恰恰满足了我的这一需求。它以一种非常详实且有条理的方式,介绍了结晶岩形成过程中涉及到的各种热力学原理和模型。我尤其欣赏作者在讲解“相图”时,对不同类型相图的分类以及如何解读它们所做的详细说明,这为我理解各种矿物体系的相行为奠定了坚实的基础。书中对“岩浆结晶序列”的深入分析,也让我明白了为什么在不同的岩浆冷却过程中,矿物会按照特定的顺序结晶出来,以及这种序列与岩浆成分的关系。我被书中关于“热力学驱动力”在岩石形成和变质过程中的作用所吸引,它解释了为什么岩石会倾向于向能量更低的状态转变。作者在书中还引用了大量的实验数据和计算模拟结果,这为理论的可靠性提供了强有力的支持,也为我未来的研究提供了参考方向。这本书不仅仅是理论知识的传递,更重要的是,它培养了我运用热力学原理去分析和解决实际地质问题的能力,为我今后的科研道路打下了坚实的基础。

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