Nonlinear Dynamics of the Lithosphere and Earthquake Prediction pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Keilis-Borok, Vladimir Isaakovich; Keilis-Borok, Vladimir; Soloviev, A.

出品人:

页数:356

译者:

出版时间:2003-01-31

价格:USD 149.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540435280

丛书系列:

图书标签:

• 地球动力学
• 非线性动力学
• 地震预测
• 岩石圈
• 地壳
• 地震物理
• 板块构造
• 数值模拟
• 灾害预测
• 地球科学

固体地球动力学前沿：从板块构造到地球内部过程 本书深入探讨了固体地球的动力学过程，涵盖了从宏观尺度的构造运动到微观尺度的岩石流变学等多个关键领域。它旨在为地质学、地球物理学、材料科学等相关学科的研究人员和高级学生提供一个全面且深入的视角，理解地球内部和表面的复杂物理机制。 第一部分：板块构造的驱动力与地幔动力学 本部分聚焦于驱动全球构造运动的根本力量——地幔对流。我们首先回顾了经典的板块构造理论，并引入了更精细的现代模型，探讨了俯冲带的形态、地幔柱的起源以及板块拉张与汇聚边界的能量平衡。 1.1 地幔物质输运与热力学 详细分析了地幔物质输运的机制，包括热驱动对流、化学分异驱动（如岩浆海洋冷却后的残余效应）以及相变引起的密度变化。探讨了高温高压下岩石的流变学特性，特别是扩散蠕变、位错蠕变和脆塑性转变的本构方程。引入了非线性粘滞系数模型，用以解释地幔深部和浅部物质输运速率的巨大差异。 1.2 板块边界的几何学与运动学 对三种主要的板块边界类型（汇聚、离散、转换）进行了详细的运动学描述。在汇聚边界部分，深入剖析了海洋岩石圈俯冲过程中的弯曲、断裂和脱水机制。重点讨论了俯冲带的几何形态（如Wadati-Benioff带的非均匀性）与上覆地幔楔流动之间的耦合关系。在离散边界，分析了洋中脊扩张的速率依赖性及其对两侧洋壳厚度的影响，并探讨了岩浆供应对脊柱形成和稳定性的作用。 1.3 地幔的非线性响应与相变动力学 本章考察了地幔中关键的矿物相变（如橄榄石到尖晶石结构，以及高压下的后尖晶石相变）对动力学的影响。这些相变不仅改变了物质的密度，还显著影响了其力学强度和热导率。我们使用数值模拟来展示，在特定温度梯度下，这些相变如何诱导“层化对流”或“混合对流”模式的转变，这对理解地幔热演化历史至关重要。 第二部分：构造应力场与岩石圈响应 本部分将焦点从地幔转移到刚性较强的岩石圈，研究构造应力如何在大尺度上传播、积累，并最终导致地壳变形和破裂。 2.1 区域应力场的解析建模 本章介绍了几种解析方法来求解二维和三维的弹性或粘弹性应力场问题。我们运用边界元法（BEM）来模拟大尺度构造域中，由于不均匀加载（如冰川均衡调整、沉积物负荷变化或深部地幔拖曳力）导致的应力重新分布。特别关注了地壳强度的非均匀性（如韧性剪切带与脆性断层）如何引导应力集中。 2.2 大陆裂谷的形成与伸展构造 详细研究了大陆岩石圈在拉张应力下的响应，重点分析了裂谷的形成序列，包括上地壳的脆性正断层形成和下地壳的韧性拉伸。引入了“岩石圈撕裂”的概念，探讨了在低应变率和高热流条件下，岩石圈厚度非均匀减薄对地表形貌和岩浆活动的影响。分析了从三叉裂谷到成熟大洋中脊的过渡带演化路径。 2.3 复杂变形区的结构分析 本部分运用几何学和拓扑学工具分析了复杂构造区（如大型走滑带、碰撞带的汇聚前缘）的应变积累与释放过程。讨论了地壳尺度的剥蚀作用、叠置构造以及“之”字形褶皱的形成机制。引入了基于断层几何学数据的运动学重建技术，以反演构造事件的序列和相对运动速率。 第三部分：地壳变形的本构物理学与破裂过程 本部分深入探讨了控制地壳变形速率的微观物理过程，以及应力积累到临界点时发生的快速破裂事件——地震的物理基础。 3.1 岩石的黏塑性本构关系 系统梳理了高温高压下常见岩石（如花岗岩、玄武岩、橄榄岩）的流变行为。详细阐述了布雷迪（Brace-Goetze）定律和鲍尔宾-韦茨（Bauer-Wöthke）模型，重点比较了干岩石和含流体岩石在变形特性上的差异。讨论了“活化能”在控制岩石高应力敏感性变形中的角色。 3.2 摩擦学与断层带的力学性质 本章是理解地震周期的核心。详尽分析了速率和状态依赖摩擦定律（如Dieterich-Ruina模型），解释了摩擦的“负反馈”机制（应稳效应）如何导致应力的重新分布和应变能的积聚。探讨了断层带内部的物质组成（如粘土矿物、蛇纹岩）和流体压力对有效正应力的影响，这些因素直接控制了断层在不同深度和加载速率下的行为模式。 3.3 破裂的萌生与扩展动力学 结合断层摩擦学和弹性断裂力学，本章构建了地震破裂的动力学模型。分析了准静态应力降模型与动态破裂传播模型的适用范围。讨论了涉及断层带内非均匀性（如摩擦弱化带、应力集中点）的触发机制，以及多断层系统间的相互作用，包括远场应力传递效应。引入了断层带中热量耗散与热驱动摩擦滑移（如速率与温升耦合）的现代概念。 第四部分：长期记录与地球表层过程的耦合 最后，本书探讨了深部动力学如何通过构造抬升、侵蚀和沉积过程，在时间尺度上记录在地表，并反过来影响地壳的应力状态。 4.1 构造抬升与剥蚀的反馈机制 研究了构造运动驱动的垂直运动（抬升）与大气圈驱动的剥蚀过程之间的耦合。利用热年代学（如AFT, ZFT）数据，重建了山脉带的长期剥蚀速率。讨论了剥蚀引起的负荷释放如何导致地壳发生回弹（Isostatic Rebound），并可能触发继发性构造活动。 4.2 沉积物负荷与地壳挠曲 分析了大规模沉积盆地的形成及其对区域应力场的贡献。考察了沉积物加载引起的重力均衡作用，以及由此产生的弯曲应力场如何与区域构造应力叠加，影响了断层活动的倾向性和速率。 本书通过整合最新的实验岩石学数据、先进的数值模拟技术和地球物理观测，为研究固体地球内部的复杂物理机制提供了一个跨学科的综合框架。

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这本书的书名《非线性动力学与地壳运动及地震预测》，光是看书名就足以让人感到一种深邃而迷人的科学魅力。它暗示着这本书将带领读者进入一个复杂而动态的世界，去探索地球深处隐藏的秘密，尤其是那些与地震活动息息相关的非线性现象。我一直对地球科学抱有浓厚的兴趣，尤其是地质构造和地震形成的机制。然而，传统的解释往往显得过于简化，难以捕捉到真实的地球系统所展现出的那种复杂性和不可预测性。因此，当看到这本书的标题时，我立刻被它所承诺的“非线性动力学”吸引住了。这表明作者将运用更前沿的科学工具和理论来解析地球的运动规律，这无疑是令人兴奋的。我期待书中能够深入浅出地讲解非线性动力学在理解地壳变形、应力积累和释放过程中的作用，以及如何通过这些复杂的动力学模型来提升地震预测的科学性和可靠性。这本书的出版，无疑为我打开了一扇新的认知大门，让我能够更深入地理解我们赖以生存的星球。

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这本书的书名《非线性动力学与地壳运动及地震预测》，让我联想到了一系列令人遐想的科学场景。我想象着书中描绘的地球内部，并非是静态的岩石层堆叠，而是充满了各种能量的涌动和微妙的相互作用，这些都遵循着非线性的规律。或许，书中会详细阐述一些具体的数学模型，例如分形理论、混沌理论或者突变理论，来解释地壳为何会突然发生大规模的破裂，又为何在漫长的地质时期内保持相对的稳定。我特别好奇的是，书中会将这些抽象的理论如何具体地应用到地震预测的实际问题上。是会提供一些新的观测方法，还是会提出一些基于大数据分析的预测算法？这本书的篇幅想必不会太短，我期待它能包含大量的图表、模型展示和案例分析，能够让读者直观地感受到地球内部的复杂性以及预测地震的挑战性。它或许会颠覆我们对传统地震学的认知，带来一种全新的视角来审视这一古老而又充满未知的科学领域。

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《非线性动力学与地壳运动及地震预测》这个书名，唤起我内心深处对于地球奥秘的强烈好奇。我一直认为，地震的发生并非简单的力学断裂，而是地球系统内部长期累积、演化、最终达到临界点爆发的复杂过程。书名中“非线性动力学”的字眼，恰恰点明了这种复杂性。我推测，这本书会深入探讨地球内部各种地质作用之间相互关联、反馈以及放大效应，解释为何微小的扰动有时会引发巨大的地震，而巨大的应力积累有时却迟迟得不到释放。关于“地震预测”这部分，我非常期待它能突破现有预测方法的局限性。这本书是否会引入一些全新的观测手段，比如利用卫星遥感数据、地磁场变化、甚至微重力探测等，来捕捉地壳运动的早期信号？或者，它会提出一套更精细化的动力学模型，能够模拟不同地质构造环境下应力应变的时空演化，从而提高预测的精度和成功率？这本书的出现，对我而言，是探索地球深层秘密的一次绝佳机会。

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《非线性动力学与地壳运动及地震预测》——这个书名本身就散发着一种前沿科学探索的气息。非线性动力学，对于我这个普通读者来说，可能是一个略显晦涩的术语，但它所暗示的复杂性、相互作用以及难以预料的结果，却恰恰是地壳运动和地震预测最吸引人的地方。我猜这本书会打破传统地质学中相对静态的描述，而是将地球视为一个充满活力的、不断演变的复杂系统。书中很可能包含对地球内部各种力量——例如板块构造、岩石圈的弹性形变、断层的摩擦滑动——之间错综复杂关系的深入剖析。而“地震预测”这一部分，更是直击人类对自然界最根本的关切之一。我期待这本书能够提供一些超越现有技术的全新思路。或许，它会介绍一些高科技的观测技术，例如通过监测地应力、地下水变化、甚至地磁异常来捕捉地震发生前的蛛丝马迹。又或者，它会提出一套全新的理论模型，能够更准确地模拟地球内部应力场的动态演变，从而缩小地震预测的不确定性范围。这本书无疑将为我提供一个更深入、更科学的视角来理解地球的脉动。

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看到《非线性动力学与地壳运动及地震预测》这个书名，我的脑海里立刻浮现出的是一幅宏大的地球科学画卷。它不仅仅是关于地球本身的运动，更关乎预测那些可能对人类社会造成巨大影响的自然灾害。非线性动力学，这个听起来就充满挑战的领域，意味着地球系统的演化不是线性的、可预测的，而是充满了突变和不确定性。我猜测这本书会详细介绍一些数学工具和物理模型，来描述地壳运动中那些难以捉摸的“混沌”现象。或许，它会解释为什么我们难以精确地预测地震的发生时间和地点，而这恰恰是非线性系统的一个典型特征。我特别希望能在这本书中找到关于如何利用这些非线性理论来“驾驭”地震预测这个难题的思路。是会介绍一些基于人工智能或者机器学习的方法，通过分析海量地质数据来发现潜在的预测模式？或者，是否会提出一些新的理论框架，能够更好地理解地震孕育和发生的内在机制？这本书的出现，对于任何对地球科学和灾害预测感兴趣的人来说，都是一份宝贵的资源。

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