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isbn号码:9787502109554

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《地球深部结构：地球物理的透视》 内容简介 《地球深部结构：地球物理的透视》是一部深度聚焦于当代地球物理学研究前沿的专著，旨在为地质学、地球物理学、矿物学以及相关工程科学领域的专业人士和高年级学生提供一个全面而精深的知识体系。本书的核心在于阐释如何利用地震学、重力学、磁力学以及电磁法等地球物理探测手段，对地球内部从地壳到地核的复杂结构、物质组成、动力学过程及其演化历史进行精确的刻画与理解。 本书的架构设计遵循从宏观到微观，从观测原理到深度解释的逻辑主线，力求构建一个贯穿地表到地心，涵盖多尺度、多参数的地球内部成像框架。 第一部分：地球物理基础与数据采集（Foundations and Acquisition） 本部分首先回顾了地球物理勘探的理论基础，重点阐述了波动方程在各向异性介质中的传播规律，以及不同地球物理场源（如自然地震、人工震源、重力场变化和地磁场变化）的物理机制。 地震波传播与成像原理深化： 详细探讨了地震波在复杂地下构造中传播（包括反射、折射、散射和绕射）的数值模拟方法，如有限差分法（FDM）、伪谱法（PSM）和有限元法（FEM）。重点剖析了地震波形反演（Full Waveform Inversion, FWI）的最新进展，包括其对高频信息依赖性、目标函数选择和大规模并行计算的需求。 非地震源方法整合： 深入分析了重力与磁力测量在识别岩石密度和磁性差异方面的应用，特别是如何结合重磁数据约束深部地壳和上地幔的物质成分。同时，对大地电磁法（MT/TEM）在导电性结构（如流体、含矿带或高温区域）探测中的敏感性进行了详尽讨论，并阐述了多物理场联合反演（Joint Inversion）的必要性与技术挑战。 第二部分：地壳与上地幔的精细结构（Crustal and Upper Mantle Fine Structure） 这部分聚焦于地球岩石圈的结构解析，这是理解板块构造驱动力与资源富集的基础。 高精度地壳结构成像： 结合宽频带地震仪网络数据，本书展示了如何利用接收函数技术（Receiver Functions）和地震层析成像（Seismic Tomography）来解析莫霍面（Moho）的精细起伏、地壳分层结构（如沉积盆地、花岗岩、变质岩带的边界）及其速度各向异性。特别关注了活动构造带（如俯冲带、走滑断层）两侧地壳应力场的地震学表征。 上地幔动力学与岩石圈减薄： 深入探讨了利用慢波速体（Low Velocity Zones, LVZ）识别部分熔融或热物质流动的证据。讨论了剪切波分裂（Shear Wave Splitting）技术在确定上地幔岩石织构（Fabric）和流变学特征方面的关键作用。通过分析岩石圈/软流圈边界（LAB）的特征，揭示了不同大陆板块热演化的差异性。 第三部分：深部地幔的物质与过程（Deep Mantle Composition and Dynamics） 本部分将视角转向地幔过渡带及以下区域，探索地球热力学引擎的运作机制。 地幔过渡带（410 km – 660 km）的相变与水循环： 全面梳理了橄榄石向尖晶石相、石榴石相转变的实验室数据，并将其与地震波速突变进行对比。讨论了过渡带作为地球“水库”的关键作用，以及如何利用非弹性衰减（Attenuation）来量化高温高压下矿物的含水量和扩散能力。 下地幔的结构与不连续性： 详细分析了D''层（Core-Mantle Boundary, CMB）的复杂性，包括其热边界层、热柱（Plumes）的起源以及与地核物质交换的证据。利用远震P波的后时散射（Post-Skidding Scattering）和S波的转化为P波（S-to-P conversion）来刻画CMB附近的化学和热力学不均匀性。 地幔对流的地震学制图： 阐述了如何通过三维（3D）地震波速异常体来描绘慢速和快速物质的上升与下降。重点讨论了超级地幔柱的深部根系，以及这种大规模对流如何影响地表板块运动和火山活动。 第四部分：地核结构、场源与地球发电机（Core Structure, Fields, and Geodynamo） 最后一部分将目光投向地球的“心脏”，即液态外核与固态内核。 地核-地幔边界（CMB）的声学特征： 探讨了通过P波和S波穿过CMB时的振幅衰减和速度变化，来推断外核物质的粘滞性和外核物质对地幔热演化的反馈效应。 内核的形成与结构： 详细分析了地震波在内核中反射和透射的特征，以确定内核的相态（固态）、尺寸以及内部的各向异性（Inner Core Anisotropy, ICA）。讨论了ICA的成因，如定向结晶或流变学定向。 地球发电机理论与地磁场： 将地震学获取的对流结构与地磁场（由液态铁镍合金流动产生）联系起来。讨论了地磁场变化（如漂移和反转）与地核内部流体动力学的耦合机制。 本书特色与读者对象 本书的特点在于其高度的集成性和前沿性，它不仅梳理了传统的地球物理解释框架，更大量引入了基于大规模计算和先进反演技术获取的最新成果。图表和案例分析丰富，力求将抽象的地球物理概念与真实的地球物理现象紧密结合。 本书面向对地球内部结构有深入研究需求的地球物理学家、地质构造学家、矿物物理学家，以及希望了解地球深层过程如何驱动地表现象的地球科学研究生和博士后研究人员。掌握基础地球物理学和高等数学知识的读者将能更深入地理解本书内容。

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从排版和设计语言来看，这本书体现了一种现代出版物的精致感，每一个图表、每一个公式的排布都经过了精心设计，确保了视觉上的舒适度和信息传达的准确性。即便是最复杂的频谱分析图，其坐标轴的标注、颜色和线条的粗细对比度都处理得恰到好处，极大地减轻了长时间阅读带来的视觉疲劳。我尤其欣赏书中对历史背景的梳理，作者在介绍每一项关键技术的诞生时，都会简要提及相关的科研脉络和关键人物的贡献，这使得整个学科的发展图景变得立体而有人情味，不再是一堆冷冰冰的技术名词的堆砌。这种对学科人文精神的关注，使得阅读体验更加丰富和愉悦。它不仅是一本技术手册，更像是一部浓缩的地球物理勘探技术发展史，让读者在学习技能的同时，也能感受到科学探索的历程和魅力。对于希望系统学习该领域知识的读者而言，这本书在内容深度、可读性、实用价值和审美体验上，都达到了一个极高的水准，绝对是值得珍藏的专业著作。

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就其实用性和可操作性而言，这本书的价值是毋庸置疑的，它简直可以作为一线地球物理工程师的“案头宝典”。我特别关注了其中关于偏移成像技术的部分，作者对后偏移和预偏移的优劣势分析得极其透彻，并结合最新的计算能力瓶颈，给出了非常务实的工程取舍建议。书中附带的那些流程图和流程清单，对于指导实际项目工作具有极高的参考价值，可以直接作为项目启动前的技术自查清单使用。更难能可贵的是，作者并没有固步自封于现有主流方法，而是对一些前沿的、仍在发展中的技术，比如全波形反演（FWI）的算子构建和计算效率优化，也进行了审慎的探讨和展望，这显示了作者对行业未来发展趋势的敏锐洞察力。对于我们这些需要不断跟踪技术前沿的专业人士来说，这本书提供了一个坚实的基础平台，让我们能够更快地理解和消化最新的研究成果。它不是一本让你读完就束之高阁的书，而是让你在实际工作中需要解决难题时，会忍不住翻开它寻求灵感的工具书。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，那种沉稳中透着科技感的封面，仿佛一下子就把人拉进了一个充满未知与探索的地下世界。从目录上看，作者显然对整个地球物理勘探领域有着极其深刻的理解，内容覆盖面之广，远超我预期的专业教材范畴。特别是关于数据采集与预处理那一章，讲解得细致入微，即便是初次接触相关理论的新手，也能被那种条理清晰的逻辑链条所吸引。书中对各种野外作业环境下的实际操作难点和解决方案的探讨，更是体现了作者深厚的实践经验，而非仅仅停留在纯理论的纸上谈兵。读起来，你会感觉到作者的用心良苦，力求将复杂的物理概念用最直观、最贴近工程实际的方式呈现出来。这种平衡专业深度与可读性的能力，在同类书籍中是极为罕见的。我特别欣赏其中穿插的多个案例分析，它们如同一个个生动的“解剖图”，帮助读者将抽象的数学模型与具体的地球构造联系起来，极大地提升了学习的兴趣和效率。这本书无疑为我打开了一扇通往地球深部奥秘的大门，每翻开一页，都像是多了一份解读大地语言的能力。

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这本书在理论深度上的挖掘，达到了令人叹服的程度，它不仅仅是停留在对基本公式的罗列和应用上，而是深入到了数学物理基础的探讨。特别是关于地震波场正演模拟的章节，作者对有限差分法、伪谱法等数值方法的误差分析和收敛条件，进行了细致入微的推导，几乎重现了教科书级别的严谨性。对于那些希望深入理解算法底层机制的读者来说，这部分内容提供了极大的裨益。此外，书中对于非线性反演中的目标函数设计和梯度计算的讨论，显示了作者对优化理论的深刻理解，它将复杂的迭代过程分解成了易于理解的数学步骤，有效降低了读者在面对高维非线性问题时的心理门槛。这种对基础理论的坚实把控，使得读者在面对未来出现的新型勘探技术时，能够迅速抓住其核心的数学物理本质，而不是仅仅停留在对黑箱软件操作的层面。这本书的学术严谨性，完全可以作为研究生阶段的参考教材，它真正做到了“授人以渔”，教会我们如何构建和检验一个可靠的地球物理模型。

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这本书的文字风格简直是一股清流，它没有那种传统学术著作的刻板和晦涩，反而充满了叙事性和画面感。作者似乎非常擅长运用比喻和类比来解释那些原本高深莫测的物理过程，比如描述波场传播时，那种如同在平静水面投入石子产生的涟漪扩散的形象比喻，一下子就让原本僵硬的波动方程变得生动起来。在讲解反演算法的部分，我惊喜地发现，作者竟然引用了哲学上的“奥卡姆剃刀”原则来阐述最小化目标函数的意义，这种跨学科的思维碰撞，极大地拓宽了读者的认知边界。读这本书就像是与一位经验丰富且充满激情的导师进行一对一的交流，他不仅告诉你“是什么”，更重要的是告诉你“为什么会这样”，以及“如何才能做得更好”。很多技术细节的处理，比如噪声压制和分辨率提升的技巧，都以一种近乎“秘籍”的方式被揭示出来，这些都是我过去查阅多篇论文都未曾清晰掌握的关键点。总而言之，这是一部能让你在阅读过程中不断产生“原来如此！”的顿悟时刻的书籍，它的价值远远超出了单纯的技术手册。

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