Dynamic Processes in the Chemistry of the Upper Ocean pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Burton, J. D./ Brewer, P. G./ Chesselet, R. (EDT)

出品人:

页数:254

译者:

出版时间:1987-1

价格:$ 148.03

装帧:

isbn号码:9780306424083

丛书系列:

图书标签:

• 海洋化学
• 上层海洋
• 动态过程
• 化学动力学
• 海洋环境
• 微量元素
• 气体交换
• 生物地球化学循环
• 氧化还原反应
• 海洋污染

海洋化学前沿探索：深海热液喷口与极端环境下的生物地球化学循环 一本深度剖析深海热液系统，揭示地球深部能量驱动下复杂化学过程与生命起源线索的专著。 本书旨在填补当前海洋化学研究中一个关键但常被忽略的领域——深海热液喷口系统及其独特的生物地球化学环境。它不仅仅是对现有热液化学知识的简单罗列，而是一次深入的、跨学科的探索，聚焦于这些极端环境如何驱动全球化学循环，并可能为生命起源提供线索。全书结构严谨，内容涵盖从基础地球化学原理到前沿实验模拟和现场观测数据的深入分析。 --- 第一部分：深海热液系统的地球物理学基础与流体动力学 本部分为理解热液化学过程奠定坚实的物理基础。我们将从板块构造驱动下的岩石圈-水圈相互作用开始，详细阐述洋中脊构造、裂谷区域的渗流通道形成机制。 第一章：洋中脊构造与热液循环的驱动力 深入探讨了地幔物质上升、岩浆活动与海水分离之间的耦合关系。重点分析了不同类型的岩浆房活动（如慢速扩张洋中脊与快速扩张洋中脊）如何影响地下水加热速率、循环深度和流体化学性质。详细介绍了热液循环的“冷藏-加热-喷发”三阶段模型，并引入了对流不稳定性理论在预测热液羽流形成中的应用。 第二章：地下流体动力学与孔隙介质效应 本章侧重于地下流体在多孔和裂隙介质中的传输。讨论了渗透率、比表面积以及热力学梯度对流体流速的影响。引入了非线性扩散方程来模拟高温高压下流体在玄武岩和沉积物中的迁移路径，并详细分析了流体与岩石相互作用的界面动力学，包括反应速率受传质过程的限制。 第三章：高温高压下的物理性质与相变 精确的水化学需要准确的物性参数。本章提供了在极端温度（高达 400°C）和超临界压力（超过 300 bar）下，水溶液的密度、粘度、热容以及溶解度参数的实验数据和经验模型。特别关注了在临界点附近，盐分和气体（如 CO₂、CH₄）在水相与蒸汽相中的分配系数如何急剧变化，这对预测黑烟囱的沉淀过程至关重要。 --- 第二部分：极端环境下的基础地球化学反应 本部分是全书的核心，详细解析了深海热液流体在与地壳岩石发生反应过程中发生的关键元素地球化学转化。 第四章：岩石-水反应动力学与元素富集机制 聚焦于玄武岩与海水在高温下的主要反应：硅酸盐水解、氧化还原反应和离子交换。量化了 Fe、Mn、Si、Ca 等关键元素从岩石中浸出（leaching）的速率。通过矿物溶解动力学模型，解释了不同矿物（如橄榄石、辉石、角闪石）的反应活性差异，以及这些差异如何塑造了热液流体的初始化学特征。 第五章：硫化物与金属的地球化学：黑烟囱的形成 本书最深入的章节之一，专门探讨了硫（S）在热液系统中的循环。详细分析了硫酸盐还原和硫化氢的生成机制，包括热力学计算与反应速率的制约因素。通过详细的相图分析，预测了在不同温度和 pH 条件下，金属硫化物（如黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、硫化铜）的沉淀序列和晶体生长过程，从而解释了不同类型热液喷口（黑烟囱、白烟囱）在元素配分上的显著差异。 第六章：碳与甲烷的循环：深海碳汇的极端体现 探讨了深海热液系统作为地球碳循环中一个重要的、但常被低估的环节。分析了高温下碳酸盐的溶解和甲烷的水合物解离过程。深入研究了热液流体携带的地质源甲烷（非生物成因）如何通过海底渗漏进入水柱，及其在氧化还原条件下的化学转化路径（如甲烷氧化）。 第七章：挥发性元素的迁移与热液脱气 系统梳理了卤素（Cl, Br, I）、贵金属（Au, Pt）以及稀土元素（REEs）在热液过程中的行为。通过计算络合平衡，阐明了 Cl⁻、HS⁻ 等配体在高温下如何有效提高这些元素在溶液中的溶解度和迁移能力，解释了为什么热液喷口是全球范围内金、银等元素的重要富集区。 --- 第三部分：热液羽流、海洋环境影响与生物地球化学耦合 本部分将视角从地下扩展到海洋，关注热液流体喷出后对周围水体和生物圈的影响。 第八章：羽流的混合、沉淀与沉积物地球化学 研究了高温热液流体与低温海水混合过程中的快速物理化学反应。重点分析了混合驱动的溶解度急剧下降如何导致纳米颗粒的形成和快速沉降。利用现场采样数据和湍流扩散模型，量化了热液物质（特别是 Fe、Mn 氧化物）对深海沉积物中化学梯度和矿物相的影响。 第九章：热液化学驱动的海洋氧化还原梯度 探讨了热液释放的还原性物质（如 H₂S, CH₄, Fe²⁺）如何影响局部海洋的氧化还原敏感元素（如硝酸盐、亚硝酸盐、溶解氧）的分布。建立了耦合模型，描述了热液释放物如何维持深海某些区域的还原条件，并可能影响全球海洋的营养盐循环。 第十章：极端化学环境下的生物地球化学：化能自养的能量基础 本书的最终落脚点是生命。本章详细考察了热液化学梯度如何为化能自养微生物群落提供稳定的能量来源。重点分析了硫氧化菌、甲烷氧化菌和铁还原菌所依赖的化学物质（H₂S, CH₄, Fe²⁺）的浓度梯度和能量可利用性。通过热力学分析，确定了哪些化学反应的吉布斯自由能变化（ΔG）最适合驱动生命活动。 结论：热液系统对行星化学循环与生命起源的启示 总结了深海热液系统作为地球内部能量释放的窗口，在驱动全球元素循环中的不可替代性，并展望了对寻找地外宜居环境（如木卫二、土卫二的地下海洋）的指导意义。 --- 本书特色： 强调过程而非仅仅描述： 侧重于动力学和热力学制约，深入解释化学反应发生“为什么”和“如何发生”。 跨学科的深度整合： 融合了地球物理流体力学、高温高压化学、无机地球化学和微生物地球化学的最新进展。 丰富的图表与模型： 包含大量原创的相图、动力学曲线和数值模拟结果，便于理解复杂的高压化学环境。

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