具体描述
《定量地学方法及应用》共六章。第一章绪论，概述了定量地学的产生和发展以及可预见未来的趋势展望；第二章地质变量，主要介绍了定量地质的一些基本概念和进行定量地质工作的最基础步骤；第三章地学数据分析，主要介绍了适合于地质问题研究并常用的一些基本数学方法，除地质统计学的一些应用实例外，大部分资料引用有关数学和统计学的专著和教材；第四章数学模型的地学应用，主要介绍了一些静态模型在描述、区分、判别、分析和预测地质对象时的应用；第五章地质体及地质过程数学模拟和第六章沉积盆地地质过程数学模拟，这两章可以说是动态模型在地质学中应用的介绍。
《定量地学方法及应用》可作为高校地学专业研究生、大学高年级学生教材，也可供从事地学研究的有关人员参考。
现代地质科学的基石：地球深部过程与表层响应 书籍简介 本书深入探讨了当代地质科学研究的前沿领域，重点聚焦于地球内部动力学、岩石圈构造演化及其与地表环境的复杂耦合关系。它不仅是对地球系统科学的系统梳理，更是一部连接理论模型、野外观测与高精度地球物理探测的综合性著作。 第一部分：地球深部结构的精细刻画与物质循环 第一章：地幔对流的动力学机制与岩浆活动的驱动力 本章详细阐述了地幔物质的粘滞性、扩散与扩散粘滞效应，并结合非晶态硅酸盐熔融的动力学过程，建立了描述地幔对流的非线性偏微分方程组。我们利用有限元模拟方法，重构了过去数亿年间地幔柱的形成、上升及其与板块俯冲带的相互作用。重点讨论了地幔岩石的各向异性（Fabric）对热传输效率的影响，以及深部物质的固液态相变如何影响火山喷发的规模与周期性。此外，通过分析地幔深处的放射性元素衰变热贡献，精确量化了驱动板块运动的深部热力学引擎的功率谱。 第二章：地核-地幔边界（CMB）的电磁流体力学耦合 本书超越了传统的地震学观测，深入探讨了地核外核液态铁的流动与地球发电机效应。我们引入了磁流体力学（MHD）的Navier-Stokes方程，分析了科里奥利力、布朗运动和热力学驱动力如何共同作用于地核流体。章节重点解析了地磁场的长期变化（Secular Variation）与地幔热流扰动之间的微妙联系，特别是地幔柱顶部的热异常如何调制CMB的流体动力学，进而影响地球磁极漂移的速度与极性反转的频率。高压下铁镍合金的物性参数（如电导率和热导率）的最新实验数据被引入模型，以校正传统的地球发电机模型。 第三章：俯冲带的物质迁移与深源地震的成因 本章聚焦于板块汇聚边界，特别是大洋俯冲带的复杂物理化学过程。我们结合高温高压（HPHT）实验数据，重建了俯冲板片在不同压力深度下的矿物相变序列（如橄榄石向尖晶石相和后尖晶石相的转变）。分析了脱水反应（Dehydration Reactions）释放的流体如何降低上覆楔形体的粘滞性，从而引发深源地震（通常深度超过300公里）。通过数值模拟，我们量化了超临界流体对俯冲带岩浆生成（例如岛弧火山的形成）的贡献比例，并探讨了俯冲洋壳残余物对深部地幔组成的影响，即“深层物质循环的闭合性”。 第二部分：岩石圈构造的演化与表层响应 第四章：大陆裂谷与走滑断层的非线性动力学建模 本章将地质构造活动视为一个复杂的自组织系统。我们运用了耗散结构理论来描述地壳增厚与变薄过程中的应力积累与释放。重点分析了岩石圈（Lithosphere）的流变学性质，特别是大陆岩石圈底部的低温脆塑性转换带对构造形迹的影响。章节引入了空间统计方法，分析了走滑断层带（如转换断层系统）的几何非线性演化，并模拟了地幔热流对大陆地壳伸展变形的诱发效应。我们还探讨了岩石圈的非均匀刚度如何导致地表隆升与剥蚀速率的差异。 第五章：火山岩浆系统的热力学与流变学约束 本章聚焦于火山活动中岩浆房的物理化学过程。通过拉乌尔定律和吉布斯自由能最小化原理，计算了深部熔融体在不同压力和含水条件下结晶分异的序列。我们详细分析了岩浆房的充-排过程（Recharge-Extraction）对火山爆发模式（如宁静式喷发与爆发式喷发）的控制作用。特别地，本书提供了利用地表获得的地球化学示踪剂（如惰性气体同位素比值）反演深部岩浆源区温度和源区年龄的新方法论。 第六章：构造形变与地貌演化的耦合反馈 本书的最后部分探讨了构造过程如何通过提升地貌起伏来改变地表水文和气候系统。我们采用了耦合的“构造-侵蚀”模型，将板块速率、岩石强度与水文坡度梯度（Stream Power Law）联系起来。重点研究了断裂活动对河流下切速率的加速作用，以及由此引发的快速剥蚀对地壳均衡调整的响应。通过对比不同构造带（如喜马拉雅山脉、安第斯山脉）的侵蚀速率与隆升速率，揭示了构造活动在构造-剥蚀旋回中的时间滞后效应和非线性反馈机制。 总结 本书的深度和广度，旨在为研究生和专业研究人员提供一个理解地球系统各圈层相互作用的统一框架，强调跨学科研究的重要性，特别是将高精度地球物理数据与精细的物理化学模型相结合，以解决地球科学中最根本的问题。
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