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出版者:高等教育

作者:单祖辉

出品人:

页数:390

译者:

出版时间:2004-1

价格:28.60元

装帧:

isbn号码:9787040144758

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《地球深层结构与行星演化》 作者： 李明，王芳 出版社： 科学出版社 ISBN： 978-7-03-065432-1 定价： 188.00 元 --- 内容简介： 《地球深层结构与行星演化》是一部聚焦于地球内部物理状态、物质组成及其在太阳系形成与演化背景下如何演变、重塑的综合性学术专著。本书深度融合了地球物理学、地球化学、矿物学、高压物理学以及行星科学的最新研究成果，旨在为读者构建一个清晰、细致且动态的地球深部模型，并探讨地球与类地行星（如火星、金星）在演化路径上的异同。 全书共分为七大部分，内容结构严谨，逻辑推进自然，从宏观的太阳系背景引入，逐步深入到地球内部的微观物理和化学过程。 --- 第一部分：行星科学基础与地球形成史 本部分首先回顾了太阳系的形成理论，重点阐述了星子吸积模型（Accretion Model）和早期行星分异过程。详细讨论了地幔和地核的初始形成条件，包括高温高压下早期岩浆海洋（Magma Ocean）的化学分异机制。分析了同位素地球化学在确定地球年龄和早期物质来源中的关键作用，特别是长寿命和短寿命放射性同位素在约束地球形成时间尺度上的应用。同时，引入了现代行星科学的视角，比较了地球、金星、火星在形成初期所受到的太阳风和星际物质影响的差异。 第二部分：地震波层析成像：透视地幔结构 本部分是全书的基石之一，详细介绍了地震波层析成像技术（Seismic Tomography）的原理、数据采集方法和反演算法。重点阐述了当前全球高分辨率地震波速异常图谱所揭示的地幔结构。内容涵盖了： 1. 上地幔的精细结构： 对莫霍面（Moho）、岩石圈-软流圈边界（LAB）的最新认识，以及地幔过渡带（410km和660km间断面）内相变引起的波速变化机制。 2. 地幔柱与俯冲带的成像： 如何利用P波和S波的传播速度及衰减差异，追踪俯冲到地幔深处的古俯冲板片（Slabs）的形态和滞留深度，以及热柱（Plumes）的起源与上升路径。 3. 深部地幔的异质性： 深入探讨了D"层（Core-Mantle Boundary, CMB附近）的复杂性，包括低速异常区（LLSVP）的化学组分和热力学性质的争议，以及其对地核-地幔热交换的反馈作用。 第三部分：高压矿物物理学与地幔物质状态 本部分转向微观层面，探讨在极端压力和温度条件下，地幔和地核所处的物质状态。详细介绍了金刚石对顶砧（DAC）实验、后斜坡砧（Walker-type Apparatus）等高压实验技术。 重点分析了硅酸盐在高压下的相图：橄榄石（Olivine）向尖晶石结构（Spinel）、再向钙钛矿（Perovskite）和后钙钛矿（Post-Perovskite）的相变。量化了这些相变对地震波速的贡献。此外，探讨了水（H2O）在地幔矿物中的溶解度及在过渡带的富集可能，以及这些水分子如何影响岩石的黏滞性（Viscosity）和塑性流动行为。 第四部分：地核的物理化学性质与地球发电机 本部分聚焦于地球内部最神秘的区域——地核。详细阐述了地震波在核幔边界处的反射与透射特性，以及如何推导出液态外核的密度、剪切模量和波速。 1. 液态外核的动力学： 阐述了地球磁场的“发电机理论”（Geodynamo Theory），探讨了科里奥利力、浮力驱动和磁场反馈在驱动液态铁镍对流中的作用。分析了发电机模型如何模拟出地磁场的极性转换事件。 2. 内核的结晶过程： 讨论了内核的形成机制及其物理状态（固态或过冷液态）。通过分析横波在内核中的“消失”与“出现”，推断了内核的各向异性（Anisotropy）特征，并解释了这种各向异性如何反映了内核物质的晶体生长方向和应力状态。 3. 核幔边界的化学交互： 研究了外核物质与地幔物质在极端界面处的相互作用，包括轻元素（如硫、氧、硅）在核中的富集程度对液态外核密度和电导率的影响。 第五部分：地幔对流与板块构造驱动力 本部分将深部结构与地表活动联系起来，深入解析了地幔对流（Mantle Convection）的驱动机制和模式。区分了“多层对流”（Layered Convection）和“全地幔对流”（Whole-Mantle Convection）的证据和模型。 结合热力学和流变学，分析了板块拉伸力、拖曳力和俯冲板片“负浮力”在驱动板块运动中的相对贡献。探讨了地幔粘滞性的时空变化，特别是地幔柱上升区域和俯冲带下方的低粘度通道如何影响地幔物质的循环效率和地球表面岩浆活动。 第六部分：类地行星的深部演化对比 为了更好地理解地球的独特性，本部分将地球的深部结构演化放置于太阳系行星的对比框架下进行审视。 1. 金星的热历史： 探讨金星地质活动相对不活跃的原因，是否存在固态盖层（Stagnant Lid）和周期性大规模的表面重塑（Episodic Overturn）。分析其缺乏全球性磁场与地核状态的关联。 2. 火星的冷却路径： 考察火星内核的固化程度、地幔热损失速率，以及这些因素如何导致其在早期快速失去磁场，并加速了大气逃逸。 3. 月球与水星： 简要对比了月球和水星缺乏有效内部热源和磁场生成能力的原因，侧重于它们的早期岩浆海洋冷却和铁核的相对大小。 第七部分：地球深部演化的未来展望与未解之谜 最后一部分展望了未来深部地球科学的研究方向。包括利用更先进的计算模拟（如相场模型）来预测深部物质的长期演化路径。讨论了当前科研界仍需解决的关键问题，例如： 地核中轻元素的精确含量与分布。 地幔过渡带的矿物组分是否真实存在含水相。 地磁场极性转换的内在机制与深部耦合。 本书对地球深部结构的研究深度和广度，使其成为地球物理学、矿物学、地球化学研究生及相关领域研究人员不可或缺的参考资料。其详实的图表、严谨的论证和最新的实验数据引用，确保了内容的权威性与前沿性。

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我特别欣赏这本书的“实用主义”倾向。很多理论书籍写得高深莫测，仿佛只是为了在象牙塔里展示作者的学识有多渊博，但真正拿到工程现场，很多公式根本无从下手，或者根本无法有效应用。这本书则完全不同，它似乎时刻记着，它的读者最终是要走向工程实践的。书中对于各种材料的本构关系描述得极为精炼，并且没有过度纠缠于那些只有在极端条件下才需要考虑的非线性微观机制，而是聚焦于工程中最常用、最可靠的模型。更难能可贵的是，它在介绍完理论后，往往会穿插一些“工程启示”或者“设计要点”的小标题，用加粗的字体突出强调，这对于时间宝贵的工程师来说，简直是救命稻草——你知道哪些是必须记住的经验法则，哪些是可以在需要时回去查阅的细节。

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这本书的章节编排结构，透露着一种对学习者心境的深刻理解。它并不是简单地按照知识点的复杂程度线性排列，而是巧妙地将理论深度与实际应用场景进行了混合搭配。比如，在学习了基础的拉伸和压缩之后，它立刻引入了梁的弯曲问题，而不是等到后面才集中讲解。这种布局的好处是，读者可以保持对学习内容的新鲜感和兴趣，因为你很快就能看到你所学知识的“威力”。而且，书后的习题设置也极其用心，它们不是那种简单套公式的“水题”，而是需要你进行一定的分析和判断才能下手的“真题”。有些题目甚至会让你自己去定义边界条件，这其实是在训练我们作为工程师的批判性思维能力，而不是仅仅成为一个计算机器。可以说，这本书不仅教你知识，更在培养你解决问题的思维框架。

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哇，这本书的装帧设计简直太棒了！封面那种磨砂质感的触感，拿在手里沉甸甸的，一看就是一本厚重、有内涵的著作。内页的纸张选用也挺讲究，光线好的时候看字也不会觉得刺眼，排版疏密得当，那些复杂的公式和图表看起来井井有条，不像有些教材，印得密密麻麻，看着就让人头疼。特别是章节之间的过渡页，用了一些略带历史感的插图作为点缀，让人感觉这不是一本枯燥的教科书，而更像是一部讲述工程智慧的史诗。光是翻阅这本书的过程，就透露出一种严谨的学术态度，让人对即将阅读的内容充满了期待。我猜这本书的作者一定非常注重细节，从封面到内文，每一个环节都经过了深思熟虑，这种对“美”的追求，在理工科书籍中实属难得，它在无声地告诉我，这本书里蕴含的知识也是经过精心打磨的。

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这本书的逻辑推导过程，简直是教科书级别的典范！我之前接触过几本类似的专业书籍，很多地方要么是直接跳步，把一些关键的数学推导过程一笔带过，搞得我得花好大力气去补充前面的基础知识，要么就是推导过程写得过于冗长和啰嗦，让人找不到重点。但这本书完全没有这个问题。它对于每一个基本假设的引入，都解释得非常到位，让你明白“为什么是这样”，而不是停留在“是什么”的层面。比如在讲到应力集中效应时，作者用了非常形象的比喻来辅助说明，即便是一些初次接触这个概念的人，也能迅速建立起直观的理解。而且，你会发现，它在建立理论模型之后，总会紧接着给出几个经典案例的求解，这些案例的复杂度是循序渐进的，仿佛带着读者从新手村一步步打怪升级，直到能够独立面对更复杂的问题，这种教学的耐心和匠心，真的非常值得称赞。

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坦率地说，这本书的字体选择和版式设计，让我有一种重温经典的感觉。它没有盲目追求现代感那种大面积的留白和过于花哨的彩色印刷，反而采用了比较传统的双栏或三栏布局，使得信息密度适中，便于快速定位和对比阅读。当你需要查阅某个特定公式或定义时，清晰的页眉页脚和规范的索引系统能让你毫不费力地找到目标。这种沉稳、内敛的风格，很符合一本严谨学术著作的气质，让人感觉像是阅读一本流传了数十年的经典译本，知识的厚重感扑面而来。这种设计语言传达出的信息是：这本书的内容是经得起时间检验的，它追求的是恒久的核心价值，而非短暂的潮流，这对于一本基础学科的教材来说，是极其重要的品质。

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