Advances in the Geological Storage of Carbon Dioxide pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Lombardi, S. (EDT)/ Altunina, L. K. (EDT)/ Beaubien, S. E. (EDT)

出品人:

頁數:362

译者:

出版時間:

價格:169

裝幀:HRD

isbn號碼:9781402044694

叢書系列:

圖書標籤:

• Carbon Capture and Storage
• Geological Storage
• Carbon Dioxide
• CO2 Sequestration
• Energy Transition
• Climate Change Mitigation
• Subsurface Engineering
• Reservoir Geophysics
• Environmental Geochemistry
• Petroleum Geology

現代地球科學前沿探索：一個跨學科的視角 本書籍（暫定名：《地球係統的動態演化與資源潛力》） 匯集瞭當代地球科學領域最前沿的研究成果與深刻洞察，聚焦於驅動地球係統復雜行為的根本機製、深層地質過程的長期影響，以及人類社會對地球資源與環境可持續管理的需求。它並非關注單一的工程應用或技術突破，而是緻力於構建一個宏觀的、跨尺度的、多學科交叉的理論框架，以理解我們所處的行星係統是如何運作、演化，並為未來生存提供關鍵支持的。 本書結構嚴謹，內容涵蓋瞭從地球深部到地錶、從微觀礦物學到宏觀構造動力學的廣闊範圍。全書分為五大部分，共計十八章，旨在為地質學傢、地球物理學傢、環境科學傢、以及從事能源與資源管理的高級研究人員和決策者提供一套係統性的知識體係。 --- 第一部分：地球深部動力學與行星構造演化 本部分深入探討瞭驅動地球內部活動的根本力量，以及這些力量如何塑造瞭我們今天觀測到的地錶形態和地質記錄。 第一章：地幔對流的非綫性動力學 本章側重於對地幔熱驅動對流的最新數值模擬成果進行批判性評估。我們不再滿足於傳統的Boussinesq近似模型，而是引入瞭高壓下岩石流變學（Rheology）的非綫性、溫度依賴性和壓力依賴性的復雜本構關係。重點分析瞭俯衝帶岩石圈的深部斷裂、地幔柱的啓動與羽流的側嚮擴散機製。探討瞭不同熱狀態下地幔對流模式對闆塊運動速率和極性轉換的反饋效應。討論瞭利用地震波層析成像（Seismic Tomography）高分辨率數據反演地幔內部速度結構，並將其與地球化學示蹤（如Hf-Nd同位素）相結閤，以追蹤物質循環路徑的最新進展。 第二章：古地磁與闆塊構造的耦閤機製 本章聚焦於如何利用古地磁記錄重建過去數億年間的真實闆塊運動軌跡。重點討論瞭“漂移平均”（Palaeomagnetic Anomaly Stripes）的精確重建技術，以及如何利用古磁傾角（Palaeo-inclination）數據來約束闆塊的南北漂移幅度。深入分析瞭白堊紀“大分離事件”（Cretaceous Gigantic Events）中熱事件（Thermal Events）與地幔柱活動的潛在關聯，並探討瞭地磁場極性轉換的深部地球發電機機製與地幔熱通量變化的相互作用。 第三章：造山帶的岩石圈尺度縮短與增厚 本部分詳細闡述瞭大陸碰撞帶（如喜馬拉雅-青藏高原）在構造應力場下的非均勻響應。討論瞭“剝蝕補償”（Erosion Compensation）對地殼縮短率的修正作用，以及如何利用低溫變質礦物（如藍片岩、榴輝岩）的P-T-t路徑來反演碰撞帶深部物質的逃逸與再循環過程。重點引入瞭基於有限元分析（Finite Element Analysis）的構造模型，模擬瞭在不同剪切速率和岩石圈厚度差異下，側嚮擠齣（Lateral Extrusion）和垂直縮短的競爭關係。 --- 第二部分：沉積學、古環境與水圈-岩石圈界麵過程 本部分將視角轉嚮地球錶層，研究沉積體係的形成機製、環境敏感性，以及水圈（Hydrosphere）與岩石圈（Lithosphere）的物質交換。 第四章：復雜沉積體係中的儲層非均質性分析 本書籍批判性地檢視瞭傳統岩相學對復雜碎屑岩和碳酸鹽岩儲層描述的局限性。重點在於應用先進的成像技術（如同步輻射X射綫衍射、聚焦離子束掃描電鏡-EDS/EBSD聯用）來解析孔隙網絡結構的微觀幾何形態。分析瞭膠結作用（Cementation）和溶蝕作用（Dissolution）在控製滲透率各嚮異性（Anisotropy）中的主導作用，並提齣瞭基於多尺度孔隙結構建模的流動預測新範式，超越瞭傳統的達西定律應用範圍。 第五章：新生代氣候變率與海平麵演變 本章側重於利用深海沉積物岩心（Deep-sea Sediment Cores）重建過去數百萬年的冰期-間冰期循環。核心討論瞭米蘭科維奇鏇律（Milankovitch Cycles）如何精確驅動冰蓋質量平衡與全球氣候反饋環路。特彆關注瞭高分辨率氧同位素記錄在識彆海洋環流（如大西洋經嚮翻轉環流AMOC）突變事件中的應用，以及這些事件如何通過瞬態氣候強迫（Transient Climate Forcing）影響瞭大陸尺度的徑流變化和海岸綫遷移。 第六章：河流地貌學的非平衡態理論 本章超越瞭經典的河道平衡模型，轉嚮非平衡態熱力學框架來理解河流係統的長期演化。探討瞭河流對構造抬升和氣候波動的響應時間尺度差異。引入瞭基於分形幾何（Fractal Geometry）和標度律（Scaling Laws）的方法來量化河網密度和分支模式的演變規律，並討論瞭流域尺度上物質（如碳、營養鹽）傳輸效率的動態變化。 --- 第三部分：地球化學循環與生命起源的化學基礎 本部分將關注關鍵元素（碳、硫、氮、水）在地球係統各圈層間的循環機製，以及生命起源前復雜的化學反應網絡。 第七章：深部碳庫的動態平衡與示蹤 本書籍詳細審視瞭俯衝帶、地幔脫氣和火山作用在碳循環中的定量貢獻。重點分析瞭在高溫高壓條件下，碳酸鹽礦物（如方解石、白雲石）的熱分解動力學，以及含碳流體在俯衝帶中的遷移路徑與活化機製。引入瞭利用新型穩定同位素（如矽、鋨同位素）作為深部物質循環示蹤劑的最新研究進展，以期更精確地量化深部地幔源區對大氣CO2濃度的長期影響。 第八章：生物地球化學循環的早期地球約束 本章聚焦於前寒武紀地球的生物地球化學環境。深入分析瞭硫同位素分餾（Mass-independent Sulfur Isotope Fractionation, MISIF）的成因，及其對早期大氣氧化還原狀態的指示意義。探討瞭微量元素（如鉬、鈾）在海水中態的演變，與海洋氧閤作用（Ocean Anoxia）事件的聯係。討論瞭生命起源前，熱液噴口附近由化學能驅動的還原性環境如何支持復雜有機分子的閤成與聚閤。 第九章：水圈與岩石圈的界麵反應動力學 本章關注水-岩石反應的速率限製因素。重點探討瞭在低溫條件下，水在長時標內對岩石圈基岩的蝕變作用（Weathering）。利用密度泛函理論（DFT）計算，分析瞭水分子吸附在礦物錶麵（如長石、雲母）的活化能壘，從而揭示瞭化學風化速率的微觀控製機製。討論瞭這種界麵反應如何影響地錶水體的pH值和對流體地球化學信號的傳遞。 --- 第四部分：地球物理反演與非常規能源潛力 本部分專注於利用地球物理手段對地下介質進行無損探測與成像，並探討地球物理學在新型地球資源潛力評估中的作用。 第十章：復雜介質中的全波形反演（FWI）算法優化 本章深入探討瞭為解決地震波全波形反演（Full Waveform Inversion, FWI）在非綫性、多極小值問題中的魯棒性挑戰。重點介紹瞭基於深度學習和機器學習的優化方法，如利用生成對抗網絡（GANs）來加速信噪比提升和建立更精確的初始模型。討論瞭如何有效分離地殼各嚮異性、淺部速度異常和深部構造特徵對地震記錄的疊加效應。 第十一章：地熱能的深部資源評估與傳熱機製 本章關注地球內部熱能的有效捕獲與轉化。詳細分析瞭利用高溫岩體（Hot Dry Rock, HDR）中熱傳導和對流傳熱的差異模型。討論瞭如何結閤高精度地溫梯度測量、深層電阻率層析成像來識彆高熱流區和次級應力控製的裂隙網絡。重點研究瞭超臨界流體（Supercritical Fluids）在深部地熱係統中作為高效傳熱介質的潛在熱力學優勢與工程挑戰。 第十二章：地下岩體結構與力學響應的耦閤建模 本章探討瞭地下工程（如深層隧道、廢棄物處置庫）對周圍岩體的長期力學穩定性的評估。利用離散元法（DEM）結閤連續介質力學，模擬瞭在構造應力場下，岩體內部節理（Joints）和斷層（Faults）的激活、擴展與蠕變行為。討論瞭如何通過微震監測（Microseismic Monitoring）數據反演地下應力場的變化，以預測潛在的岩體失穩風險。 --- 第五部分：行星際過程與地球的外部影響 本部分將地球科學的視野拓展到太陽係尺度，探討太陽活動、小行星撞擊等外部因素對地球係統長期演化的影響。 第十三章：太陽活動對地磁場的影響機製 本章審視瞭太陽高能粒子流（Solar Energetic Particles, SEPs）與地球磁層（Magnetosphere）的相互作用。重點分析瞭地磁暴期間，高緯度地區大氣電離層與地殼電導率的耦閤效應。討論瞭如何利用古地磁記錄中的快速變化事件來約束過去太陽活動的強度與頻率。 第十四章：大型撞擊事件的地質響應與生命影響 本章詳細分析瞭白堊紀-古近紀（K-Pg）界綫事件的後續地質記錄。超越瞭銥異常的簡單論斷，重點關注瞭撞擊引起的全球性海嘯沉積、火山噴發（如德乾岩漿省）與氣候劇變之間的連鎖反應。討論瞭撞擊觸發的長期酸雨和海洋酸化對生物大滅絕的生物地球化學後果。 第十五章：火星與類地行星的比較行星地質學 本章通過對比研究火星、金星的演化曆史，反思地球獨特的地質活動性。聚焦於火星上缺乏闆塊構造的根本原因（如岩石圈厚度和內部熱演化速率），以及這些差異如何導緻瞭水和磁場的消失。利用遙感數據與原位分析，構建瞭地錶物質風化和水/岩石相互作用的比較模型。 --- 結論與展望 第十六章：地球係統的復雜性、臨界點與反饋迴路 本總結章提煉瞭全書的核心主題：地球是一個高度非綫性和耦閤的係統。重點闡述瞭“臨界點”（Tipping Points）理論在地球係統科學中的應用，如冰蓋融化和永久凍土解凍的不可逆反饋效應。強調瞭跨學科研究範式在揭示這些復雜性中的不可替代性。 第十七章：地球科學數據基礎設施與未來挑戰 討論瞭當前地球科學研究麵臨的數據集成、數據標準化和高性能計算能力的挑戰。展望瞭未來十年，地球科學研究將如何依賴於衛星遙感、分布式傳感器網絡（IoT）和量子計算模擬來解決諸如深部熱物質循環、長期氣候預測等重大科學問題。 第十八章：可持續地球管理中的科學責任 本章最後探討瞭地球科學研究如何為人類社會提供基於科學的決策支持，特彆是在資源管理、災害預警和環境韌性建設方麵的責任。強調科學發現與政策製定的有效橋接機製的重要性。

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