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isbn号码:9780676971958

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聚焦地球内部动力学：地幔对流与板块构造的深层解析 书名：《深源脉动：地球内部的流变学与构造演化》 内容简介： 本书并非探究电磁现象的经典之作，而是深入钻入地球岩石圈之下、地幔深处的奥秘。我们旨在提供一个全面而精细的视角，解析驱动地球表面剧烈活动的根本力量——地幔对流，及其与板块构造之间的复杂耦合机制。这本书面向高年级本科生、研究生以及地球物理学、岩石学和构造地质学领域的专业研究人员。 第一部分：地幔的物质构成与本构关系——理解流变学的基石 本书的第一部分将彻底摆脱对“电场”的讨论，转而聚焦于地球内部物质的“流变性”。我们首先详细回顾了地球深部物质（硅酸盐矿物、氧化物和液态金属）在极端高压和高温条件下的晶体结构、相变以及粘滞性特征。 1. 高压矿物物理学与晶格缺陷： 详细阐述了橄榄石、石榴石等主要地幔矿物在数十吉帕（GPa）压力下的结构变化，特别是晶格缺陷（如空位和间隙原子）如何成为蠕变变形的主要通道。引入了扩散蠕变（Nabarro-Herring和Coble蠕变）和位错蠕变（Schmid因子与临界剪切应力）的物理模型，并结合实验岩石学的结果，构建了适用于地幔温度梯度的本构方程。 2. 非牛顿流变行为与应力敏感性： 重点分析地幔物质的非牛顿特性。讨论了应力依赖性指数（n值）如何随温度、压力和水含量（尤其是在过渡带和俯冲带中）显著变化，这直接决定了地幔对流的驱动模式——是更接近粘滞流还是应力驱动的塑性流动。 3. 古地温计与古流变学： 介绍如何通过分析地幔捕获的橄榄石的晶格畸变（如位错密度测量）来反演古代地幔的流变历史。这部分内容将详细介绍电子显微镜技术在确定古代剪切带中的变形机制中的应用，为理解构造事件的驱动力提供时间尺度上的约束。 第二部分：地幔对流的驱动力、模式与动力学模拟 本部分是全书的核心，专门用于解析驱动地球“发动机”的动力学过程。 1. 浮力驱动与密度异构性： 深入探讨浮力（热力学和化学驱动）如何产生驱动力。详细分析了俯冲的冷板（ Slab Pull）和上升的热柱（Plume Push）在驱动板块运动中的相对贡献。我们引入了拉格朗日和欧拉视角下的热边界层理论，分析了热对流层和更深部地幔之间的物质交换效率。 2. 多尺度对流模式： 摒弃简单化的“两层对流”模型，着重讨论了包含“地幔柱”（Plumes）的“三维、多尺度对流”模型。模拟结果表明，深部起源的热物质团块（可能源于D”层）与上地幔的湍流运动如何相互作用，影响地表火山活动和大陆裂解的时间与位置。 3. 数值模拟的高级方法： 详细介绍当前主流的动力学模拟代码（如基于有限元法或谱方法的代码）如何处理大规模的物质运动和相变。特别关注如何将矿物物理学的本构关系准确地嵌入到大规模的全球动力学模型中，以预测板块速度、应力场分布以及地幔回转流（Mantle Circulation）。 第三部分：地幔动力学与构造地质学的耦合——板块构造的深层联系 本部分将理论模型与全球观测数据相结合，展示地幔运动如何塑造我们所见的地球表面。 1. 俯冲带的深部结构与“滞后”现象： 专门分析俯冲板块进入地幔后如何改变局部流场。讨论了俯冲板片（Slab）的形态、盘绕或下沉到核幔边界（CMB）的机制，以及俯冲带附近的非弹性变形对地震活动（如深源地震）的贡献。 2. 热柱与大陆裂谷的生命周期： 探讨热柱起源与地幔迁移的关系。结合地球化学示踪（如放射性同位素分析），追溯地幔柱物质的成分来源，并论证大规模岩浆活动（如大火成岩省，LIPs）与特定地幔对流模式之间的时空关联。 3. 地幔各向异性与地震波速测量： 阐述了地幔对流导致的晶格优选定向（LPO）如何产生地震波速的各向异性。详细解读地震层析成像（Seismic Tomography）如何揭示地幔中的流线、冷板的形态以及热柱的垂直结构，并将这些观测结果与流变学模型进行对比验证。 总结与展望： 本书的最终目标是搭建一座坚实的桥梁，连接微观尺度的岩石变形机制与宏观尺度的构造演化过程。它将挑战读者对传统地球科学模型的理解，并引导他们深入探索当前地球动力学领域尚未解决的关键问题，例如过渡带（410/660 km间断面）的精确物理解释、以及核幔边界的相互作用对地幔热演化的长远影响。本书中不包含任何关于电荷、电流或电磁场的理论或应用。

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这本书的排版和装帧简直是一场视觉盛宴，那种厚重的纸张质感，拿在手里沉甸甸的，让人有一种捧读珍宝的感觉。我尤其喜欢它在关键概念引入时使用的插图，那些手绘的示意图，线条流畅，精准地捕捉了物理现象的核心精髓，比那些生硬的计算机生成图示更有温度、更易于理解。其中关于电磁波的传播模型那几章，作者采用了大量的历史案例来辅助说明，比如法拉第早期的实验记录，甚至引用了一些只有专业研究人员才可能接触到的手稿片段，这极大地增强了阅读的代入感和历史厚重感。读到那些早期科学家的挣扎与突破时，我仿佛也置身于那个充满未知与激情的时代。不过，有一点小小的遗憾，也许是因为装帧过于精美，这本书的开本略显宽大，在通勤的地铁上阅读时，需要双手捧着，略感不便。但瑕不掩 গম，这种对实体书美学的极致追求，已经超越了一本普通教材的范畴，它更像是一件可以长期珍藏的艺术品。

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我必须承认，这本书的某些章节对我来说，简直是思维的“急转弯”。作者在深入探讨位移电流和麦克斯韦方程组统一性的那部分，处理得极其微妙和高超。他没有采用那种“先给你结论，再让你去验证”的填鸭式教学方法，而是像一个高明的棋手，一步步引导你走入逻辑的陷阱，直到你自己“发现”了那个关键的数学结构。我为之倾倒的是作者对数学工具的选择和运用，他似乎总能找到那种最优雅、最简洁的数学语言来描述复杂的物理现象，每一个符号的出现都像是深思熟虑的结果，绝无冗余。我花了整整一个周末，反复演算和推导了关于边界条件的讨论，那种从迷雾中豁然开朗的感觉，是其他任何阅读体验都无法比拟的。这本书对读者的基础要求确实不低，如果对微积分和向量分析不熟悉，可能会感到吃力，但正是这种挑战性，让最终的收获显得格外宝贵。它不是一本可以随便翻翻的书，它要求你全身心地投入，并为此付出汗水。

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这本书的封面设计实在太吸引人了，那种深邃的蓝色调，配上古朴的金色字体，让我想起了维多利亚时代那些珍贵的科学手稿。我原本以为这会是一本非常枯燥的教科书，但翻开第一页，我就被作者那种近乎诗意的文字功底所折服了。他没有直接抛出复杂的公式，而是从一个宏大的哲学视角切入，探讨了“力”在宇宙中的本质意义。阅读过程中，我感觉自己不是在学习物理，而是在进行一场思想的探险。特别是他对于“以太”的重新诠释那一段，简直是石破天惊，尽管听起来有些大胆，但作者的论证逻辑严密得令人拍案叫绝。他巧妙地将古典物理学的严谨性与现代量子纠缠的概念进行了一种跨时代的对话，这种跨界思考的能力，在同类书籍中是极其罕见的。我特别欣赏作者那种不拘泥于传统教条的勇气，他鼓励读者去质疑那些被奉为圭臬的理论，去用全新的眼光审视我们习以为常的物理世界。这本书读完后，我的世界观仿佛被重新校准了一遍，对那些日常生活中看似寻常的现象，都多了一层深刻的敬畏感。

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这本书的行文风格非常独特，它在保持高度专业性的同时，穿插了大量的科学史轶事和作者本人的深刻反思，这使得阅读体验充满了人情味和趣味性。我尤其喜欢作者在批判性分析早期理论时那种不动声色的幽默感。比如，他对牛顿时代对“超距作用”的描述进行调侃时，那种带着时代局限性的敬畏，让人忍俊不禁。更难能可贵的是，作者在全书中始终保持着一种对自然现象的孩童般的好奇心，他不断提醒读者，我们所知的物理定律，可能只是宇宙宏大图景中的一个局部投影。这种谦逊的态度，在这个充满“知识霸权”的时代，显得尤为珍贵。它不只是传授知识，更重要的是，它塑造了一种正确的科学精神——永远保持怀疑，永远对未知保持开放。读完后，我不仅掌握了知识，更重要的是，我的“求知欲”被重新点燃了。

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我是在寻找一本能系统梳理经典电磁学脉络的参考书时偶然发现它的，但它带给我的远不止是脉络的梳理。这本书的结构组织堪称典范，每一章节的衔接都像是精心打磨的榫卯结构，严丝合缝，逻辑链条清晰可见。作者对不同物理模型之间的等效性分析尤其精彩，他清晰地展示了在何种尺度下，应该采用何种近似模型，这对于工程实践者来说，是极其宝贵的指导。我特别关注了其中关于电磁场的能量与动量密度那一部分的论述，作者用一种非常直观的方式，将那些抽象的数学表达式具象化为可以感知的物理实在。这套书的编排方式，使得它既可以作为资深研究人员案头随时查阅的工具书，也可以作为高年级本科生深入学习的进阶教材。它提供了一种“从宏观到微观，再回归到宏观”的完整认知框架，这种立体的知识构建方式，让我对整个电磁物理学的体系有了前所未有的清晰认识。

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