Fundamentals of Geophysics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Cambridge Univ Pr

作者:Lowrie, William

出品人:

页数:392

译者:

出版时间:2007-11

价格:$ 96.05

装帧:Pap

isbn号码:9780521675963

丛书系列:

图书标签:

• 地球物理学
• 地球物理方法
• 地球物理勘探
• 地球物理学基础
• 地球物理
• 地质物理
• 地球动力学
• 地震学
• 重力学
• 磁法
• 电法
• 大地电磁
• 勘探地球物理
• 地球物理测量

地球深部过程与动力学：构造板块、岩浆活动与地球内部结构 简介 本书旨在为地球科学、地质学、地球物理学及相关领域的研究人员、高级本科生和研究生提供一个深入、全面的视角，探讨地球深部复杂的物理、化学和动力学过程。重点关注地球内部物质的组成、结构、热力学状态以及驱动地表地质活动的深部机制。本书内容将超越基础的地震波速度结构描述，着重于从岩石物理学、高温高压实验地球科学、地球化学循环和地球动力学模拟的角度，解析从地幔到地核的物质输运、相变和演化历史。 --- 第一部分：地球内部结构与物质性质（Structure and Material Properties） 第一章：地球内部的地震学成像与层圈界面 本章将深入探讨利用全球地震台网数据对地球内部进行高分辨率成像的现代技术。我们将详述P波和S波的传播理论、反射和折射原理，重点分析接收函数（Receiver Functions）和全波形反演（Full Waveform Inversion, FWI）在解析地壳、地幔过渡带（Transition Zone）和地核-地幔边界（CMB）附近复杂结构中的应用。特别关注莫霍面（Moho）、410 km和660 km间断的微观结构与物质组成关系，以及它们对地震波速度、衰减和各向异性参数的影响。探讨低速带（Low-Velocity Zones, LVZ）的成因，包括部分熔融、含水相或热异常。 第二章：高温高压下的岩石物理学与地球物质的相图 本章聚焦于模拟地球深部极端环境（高压、高温）下岩石和矿物的物理行为。内容涵盖压力对晶体结构（晶格常数、密度）的影响，以及温度对矿物相变和熔融起始点的控制。我们将详细讨论硅酸盐矿物（如橄榄石、石榴石、尖晶石结构）在高压下的晶格动力学和非弹性散射行为。重点介绍利用金刚石对顶砧（Diamond Anvil Cell, DAC）和高温高压炉进行的实验结果，用以约束地幔的有效体积热膨胀系数和绝热温度梯度。讨论含水矿物（如水尖晶石、二水镁橄石）在俯冲带深部水循环中的关键作用。 第三章：地球内部的电磁学和热力学约束 本章探讨如何通过地球物理观测约束深部物质的传输性质。我们将回顾电导率的理论模型，讨论俯冲板片和地幔柱中存在导电性增强的机制，如缺陷导电、电子导电或离子导电。详细分析地磁场（地磁场）的产生机制（发电机理论），以及深部热流对表面热异常的贡献。阐述热扩散率和热导率测量的重要性，以及它们如何影响地幔的对流模式和地核的热演化速率。 --- 第二部分：地幔动力学与板块构造的深部驱动力（Mantle Dynamics and Tectonic Drivers） 第四章：地幔对流的理论基础与多尺度模拟 本章系统性地介绍驱动板块构造运动的地幔对流理论。从Boussinesq近似到非线性粘滞流动的建立，深入探讨粘滞系数（Viscosity）在不同深度和温度下的变化对流场结构的影响。详细分析地幔对流的模式：层状对流（Layered Convection）与全域对流（Whole Mantle Convection）的争论与证据。通过计算流体力学方法，展示俯冲板片（Slabs）的沉降过程、地幔柱（Plumes）的上涌机制以及它们在深部地幔中的相互作用。 第五章：俯冲带的几何学、热结构与深部地震 俯冲带是地球上最活跃的构造单元。本章侧重于解析俯冲板片的力学行为和热状态。内容包括：如何利用地震层析成像技术确定板片在不同深度（如20°、40°、660 km）的卷曲、折叠或脱离情况。讨论深源地震（Deep-Focus Earthquakes）的机制，如“橄榄石-尖晶石-石榴石”相变驱动的脆性破裂（Transformational Faulting）模型与剪切带失稳模型。结合流变学，分析俯冲带拖曳力（Slab Pull）对驱动全球板块运动的贡献。 第六章：地幔柱的起源、演化与岩浆作用的耦合 本章考察地幔柱如何从地幔深部（可能来自CMB或地幔过渡带）上升并影响地表。讨论热柱与物质柱的区别，以及如何利用地球化学示踪剂（如Sr-Nd-Pb同位素）追踪岩浆源区。详细分析岩浆房的形成、演化及其对火山喷发事件（如大洋溢流玄武岩，Large Igneous Provinces, LIPs）的控制。探讨地幔柱与板块构造之间的相互反馈机制，例如地幔柱引发的构造张性区形成。 --- 第三部分：地核-地幔边界与地球发电机（Core-Mantle Boundary and Geodynamo） 第七章：地核-地幔边界（CMB）的复杂性与物质交换 CMB被视为地球内部热力学和动力学的关键界面。本章将重点分析CMB的形态、热流和化学组成。讨论如何利用极低频的地震波反射、横向异向性（Anisotropy）的突然变化来识别CMB附近的“D”层结构。深入探讨CMB附近可能存在的低速、高导电性物质（如硅酸盐熔融、硫化物或低密度铁合金），以及这些物质如何影响地幔热对流的启动和模式。讨论可能的物质混合（化学对流）机制及其对地幔演化的长期影响。 第八章：地核的结构、组成与发电机动力学 本章聚焦于地核的物理状态。阐述地震学如何界定外核（液态）和内核（固态）的边界，以及如何通过液态铁的粘滞度和密度结构来约束内核的生长速率。核心内容是地球磁场的产生——液态外核中的非均匀流体运动（发电机理论）。我们将探讨科里奥利力、浮力驱动和磁场驱动对流对流场结构的影响，并讨论地磁场极性转换（Reversals）的内部驱动因素和时间尺度。 --- 第四部分：深部过程的地表响应（Surface Manifestations of Deep Processes） 第九章：高压矿物的稳定性与地幔的化学分异 本章从化学角度审视地球的演化历史。探讨地幔的化学分异过程，区分地幔的原始（Primitive）与亏损（Depleted）区域。详细讨论橄榄石中铁、镍等元素在不同压力下的分配系数，以及这如何影响地幔的整体氧化还原状态。分析地幔热点岩浆（如夏威夷玄武岩）与俯冲带相关岩浆（如安山岩）的同位素差异，以追踪深部物质的循环路径和时间尺度。 第十章：深源过程对地表环境的长期影响 本章将深部动力学与地表长期演化联系起来。探讨深部热状态和地幔环流如何控制大陆地壳的生长与破坏（例如裂谷的形成）。分析大规模火山活动（如超级火山）与深部地幔柱的关联。最后，讨论地幔和地核的演化如何影响地球的磁场保护、大气演化和宜居性，提供一个跨尺度的地球科学视野。 --- 本书通过整合最新的地震观测、高压实验数据和先进的数值模拟成果，旨在揭示地球内部物质的“活”的行为，为理解行星尺度上的物质循环和能量平衡提供坚实的理论框架和实证基础。本书的重点在于过程（Process） 和相互作用（Interaction），而非单纯的结构性描述。

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