Rock Physics and Natural Hazards pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Bernabe, Yves 编

出品人:

页数:428

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出版时间:

价格:$ 111.87

装帧:

isbn号码:9783034601214

丛书系列:

图书标签:

• 岩石物理学
• 自然灾害
• 地震
• 滑坡
• 泥石流
• 地质工程
• 地球物理学
• 灾害防治
• 岩土工程
• 地质灾害

《地球深部的奥秘：从岩石的物理性质到地质灾害的预测》 本书并非一本关于“Rock Physics and Natural Hazards”的综述或教材，而是将我们目光投向地球内部那片广阔而神秘的未知领域，探索构成我们星球的岩石如何通过其独特的物理性质，在塑造地表形态、驱动地质现象，乃至诱发自然灾害的过程中扮演着至关重要的角色。我们将深入浅出地解析岩石物理学中的核心概念，并将其与现实世界中的地质风险联系起来，勾勒出一幅从微观粒子到宏观地壳运动的壮丽画卷。 第一章：岩石的“语言”——物理性质的维度 岩石，作为地球最基本的组成单元，并非静止不变的惰性物质。它们拥有着如同生命体般的“语言”，通过各种物理性质向我们传递着关于地球内部的信息。本章将首先深入探索这些关键的“语言”： 密度与孔隙度： 岩石的密度，即单位体积的质量，直观地反映了其矿物组成和紧密程度。而孔隙度，则揭示了岩石内部的空隙空间，这些空隙是流体（如水、油、气）储存和运移的通道，对地下水文、油气成藏乃至某些地质过程（如流体诱发地震）有着决定性的影响。我们将研究不同岩石类型的密度变化范围，以及孔隙度如何受压实、胶结、溶蚀等多种因素的影响。 弹性模量与泊松比： 当外力作用于岩石时，岩石会发生形变。弹性模量，如杨氏模量和剪切模量，衡量了岩石抵抗形变的刚性。泊松比则描述了在单轴受力时，岩石横向形变与纵向形变之比。这些弹性参数不仅是工程地质设计的重要依据，更是理解地震波传播、地应力分布的关键。我们将探讨不同岩石类型在不同温度、压力条件下的弹性行为，以及这些行为如何影响地震波的速度和衰减。 渗透率： 渗透率是衡量岩石允许流体通过其孔隙和裂缝能力的指标。它直接决定了地下水、油气等流体在地下层中的流动速度和分布规律。高渗透率的岩石容易成为流体输运的主要通道，而低渗透率的岩石则可能形成天然的屏障。本章将分析影响渗透率的关键因素，包括孔隙大小、连通性、裂缝发育程度等，并探讨其在地下水资源评价、油气勘探开发中的应用。 热学性质： 岩石的导热系数、热膨胀系数等热学性质，对于理解地球内部的热流分布、地温梯度变化至关重要。地热能的开发、地质体的热演化过程，都离不开对这些性质的深入研究。我们将考察不同矿物成分和结构对岩石热学性质的影响。 电学性质： 岩石的电阻率、介电常数等电学性质，对于地球物理勘探方法（如电法勘探、测井）尤为重要。含水、含盐的孔隙流体以及矿物成分的差异，都会显著影响岩石的电学行为。我们将解析岩石电学性质的起因，并探讨其在地下物质成分识别、含水层探测中的应用。 力学性质： 除了弹性形变，当应力超过岩石的屈服强度时，岩石会发生塑性变形甚至断裂。抗压强度、抗拉强度、剪切强度等力学参数，直接决定了岩石在长期地质作用下的行为。它们是理解滑坡、崩塌、地震断裂等现象的基础。我们将剖析影响岩石力学性质的应力、围压、温度、含水等因素。 第二章：地球的脉搏——应力、应变与地质变形 地球并非一个完全静止的星球，它的内部时刻涌动着巨大的能量，驱动着岩石圈的变形。本章将聚焦于应力与应变，解析它们如何驱动地球的“脉搏”。 地应力场： 地壳内部分布着复杂的应力场，其形成与板块构造、地幔对流、加载卸载等多种因素密切相关。地应力的方向和大小，直接决定了岩石的受力状态，是理解断裂发育、地震发生、岩石蠕变等现象的关键。我们将介绍测量和模拟地应力场的方法，并讨论其在工程建设和资源开发中的意义。 岩石的变形机制： 在不同的应力、温度、压力条件下，岩石会展现出不同的变形模式。从弹性变形到塑性流动，从脆性断裂到延性褶皱，每一种机制都在塑造着地球的面貌。我们将深入探讨这些变形机制的物理基础，并分析它们在地壳构造演化中的作用。 地震的起源： 地震是岩石圈突然释放能量的现象，其根本原因在于地应力的积累与释放。当岩石中的应力超过其强度极限时，就会发生断裂，产生地震波。本章将结合岩石的力学性质，阐述地震的孕育和发生过程，并初步探讨预测地震的可能性。 地壳构造运动： 板块的碰撞、分离、俯冲，是驱动地壳大规模变形的主要力量。这些宏观的构造运动，实际上是无数岩石单元在复杂应力场作用下，协同变形的结果。我们将分析不同构造环境下岩石的变形特征，以及它们如何形成山脉、海沟、裂谷等巨型地貌。 流体在地质变形中的作用： 孔隙流体的压力，对岩石的有效应力有着至关重要的影响。高孔隙流体压力可以降低岩石的有效应力，使其更容易发生变形和破坏。这种“流体诱发”的地质现象，在地震、滑坡等灾害中扮演着重要角色。 第三章：地球的警告——地质灾害的物理根源 地球的每一次“警告”，往往都伴随着物理定律的显现。本章将从岩石物理学的角度，深入剖析几种主要的地质灾害的形成机理。 地震灾害： 继第二章对地震成因的初步探讨后，本章将更侧重于地震发生后对地表的影响。地震波的传播速度、衰减特性，决定了地震能量在不同介质中的传递方式。岩石的强度、韧性，则影响了地表建筑物的抗震能力。我们将分析地震动特征与地层介质性质的关系，以及如何利用岩石物理学原理来评估地震风险。 滑坡与崩塌： 滑坡和崩塌是斜坡岩体在重力作用下发生的失稳运动。岩石的力学强度、渗透性（影响孔隙水压力）、结构面（如裂缝、节理）的发育程度，都是影响斜坡稳定性的关键因素。本章将从岩石力学和水-岩相互作用的角度，解析滑坡和崩塌的形成过程，并介绍评估斜坡稳定性的物理方法。 火山喷发： 火山活动是地球内部熔融物质（岩浆）喷发到地表的现象。岩浆的物理性质，如粘度、密度、挥发分含量，直接影响着喷发的类型和强度。岩石的渗透性，也影响着岩浆在地下通道中的运移。我们将探讨岩浆物理性质如何控制火山喷发的动力学过程，以及岩石圈的热学性质如何影响火山的分布。 地面沉降： 地面沉降通常是由于地下水的过度抽取，导致地层孔隙压力降低，岩石骨架承载应力增加而发生压实。岩石的孔隙度、压缩性、以及地下水的性质，是决定沉降幅度和范围的关键。本章将从岩石的力学压缩性角度，解释地面沉降的物理机制。 地下水与地质环境： 地下水不仅是重要的资源，其运动和变化也是地质灾害的诱因。例如，地下水位的剧烈波动可能诱发边坡失稳；地下水溶解的化学物质可能改变岩石的性质，加速其风化和破坏。我们将探讨岩石渗透性与地下水运动的关系，以及地下水对地质环境的潜在影响。 第四章：洞察未来——岩石物理学在灾害预测中的应用 对岩石物理性质的深入理解，是提升地质灾害预测能力的关键。本章将展望岩石物理学在灾害预测领域的应用前景。 地震预测的挑战与机遇： 虽然精确的地震预测仍是科学难题，但对地震孕育过程中岩石应力应变行为的模拟，以及对地震波传播异常的监测，为我们提供了线索。本章将介绍利用岩石物理模型来模拟地应力积累和释放过程，以及通过分析地震波速度、衰减的变化来识别潜在的地震活跃区。 地质灾害风险评估： 通过对不同区域岩石物理性质的调查和分析，我们可以构建精细的地质灾害风险模型。例如，结合岩石力学强度、渗透性、地层结构等参数，可以更准确地评估滑坡、崩塌的易发性。 地球物理勘探与地质灾害监测： 地球物理勘探方法，如地震勘探、电法勘探、地热勘探，本质上是利用岩石物理性质的差异来探测地下结构和物质成分。这些方法不仅用于资源勘探，也为地质灾害的监测提供了重要手段，例如监测地下水位的变化、岩体变形的迹象。 数值模拟与预警系统： 随着计算能力的提升，利用复杂的数值模型来模拟地质过程，特别是地质灾害的发生，成为可能。这些模型将岩石物理学的基本定律融入其中，可以帮助我们理解灾害的演化过程，并为构建更有效的预警系统提供科学依据。 跨学科的合作： 认识和应对地质灾害，离不开多学科的合作。岩石物理学家需要与地质学家、地球物理学家、工程师、计算机科学家等紧密合作，将基础研究成果转化为实际应用。 《地球深部的奥秘：从岩石的物理性质到地质灾害的预测》并非一本冷冰冰的教科书，它是一次关于我们脚下这颗星球内部运行机制的深度探索。通过揭示岩石的“语言”，理解地球的“脉搏”，我们能够更好地“倾听”地球的“警告”，从而更有智慧地与自然和谐共处。本书将引导读者以全新的视角，认识我们所生活的这个不断演变的地球，并为应对未来可能面临的地质挑战做好准备。

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