Quantitative Textural Measurements in Igneous and Metamorphic Petrology pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Cambridge Univ Pr

作者:Higgins, Michael D.

出品人:

页数:276

译者:

出版时间:2006-8

价格:$ 196.62

装帧:HRD

isbn号码:9780521847827

丛书系列:

图书标签:

Petrology
Igneous Rocks
Metamorphic Rocks
Quantitative Analysis
Texture
Mineralogy
Geochemistry
Microscopy
Image Analysis
Geology

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具体描述

Processes involved in the development of igneous and metamorphic rocks involve some combination of crystal growth, solution, movement and deformation, which is expressed as changes in texture (microstructure). Advances in the quantification of aspects of crystalline rock textures, such as crystal size, shape, orientation and position, have opened fresh avenues of research that extend and complement the more dominant chemical and isotopic studies. This book discusses the aspects of petrological theory necessary to understand the development of crystalline rock texture. It develops the methodological basis of quantitative textural measurements and shows how much can be achieved with limited resources. Typical applications to petrological problems are discussed for each type of measurement. This book will be of great interest to all researchers and graduate students in petrology.

现代地球科学前沿：地质年代学与岩石地球化学的深度探索本书聚焦于地球科学研究的两大核心支柱——地质年代学与岩石地球化学，提供了一套全面且深入的现代技术综述、理论框架构建与前沿案例分析。它旨在服务于对地球演化历史有深刻兴趣的高年级本科生、研究生以及专业研究人员，为他们理解和解析复杂地质过程提供坚实的理论基础与实用的操作指南。本书摒弃了对传统岩石学中显微结构定量分析的直接论述，转而将目光投向了构成岩石和矿物集合体的时间轴刻度和元素/同位素组成规律。全书内容按照逻辑递进的方式，从基础理论的建立到复杂体系的定量解析，分为五个主要部分，共计十八章。 --- 第一部分：地质年代学的理论基石与技术革新本部分奠定了时间测量的科学基础，重点阐述了如何精确地确定岩石形成和事件发生的时间。第一章：放射性衰变定律的精确应用本章深入探讨了放射性衰变在地球科学中的基本数学模型。内容包括恒定的衰变速率、有效半衰期的概念，以及如何校正初始放射性物质的干扰。详述了U-Th-Pb、Rb-Sr、Sm-Nd以及Ar-Ar等关键同位素体系的衰变链，强调了在不同温度区带下，矿物记录的闭合温度对最终年龄解释的重要性。第二章：高精度质谱分析技术进展重点介绍现代高精度质谱仪（如MC-ICP-MS和TIMS）在地球年代学中的应用。详细解析了如何优化样品制备流程以最小化对天文学定年的影响，包括单颗粒定年技术（如单铌酸盐定年）如何应对复杂变质岩和沉积岩中的继承性锆石。本章还讨论了离子微区探针（SIMS）在原位分析中的局限性与优势。第三章：示踪地球深部过程的同位素体系本章转向非传统同位素体系（如Li, Mg, Fe的稳定同位素）在岩浆分异、变质脱水反应以及地幔流动中的示踪能力。解析了这些轻元素同位素分馏的物理化学机制，以及如何利用其特征区分不同源区或不同热力学路径。第四章：年代学数据解释与误差分析如何从复杂的定年数据集中提取可靠的地质信息是关键。本章系统阐述了谐和线、一致性图的构建方法，以及如何利用贝叶斯统计方法对多体系定年结果进行集成，以确定“最佳”地质事件时间。详细讨论了系统误差源和随机误差的量化。 --- 第二部分：岩石地球化学：元素迁移与地球深部物质循环本部分将研究重点从“何时”转移到“由什么组成”以及“如何变化”，专注于元素在不同地球圈层间的迁移规律。第五章：微量元素在岩浆分异中的行为模型本章深入探讨了亲石元素（LILE）和亲岩元素（HFSE）在熔融与结晶过程中的分配系数（D值）。构建了基于Boss-fractional crystallization和Melt extraction的定量模型，用于预测岩浆演化过程中元素比值的变化轨迹。特别关注了高分异岩浆体系中，挥发性元素（如F, Cl）对成岩矿物相态的影响。第六章：地幔源区的地球化学特征与部分熔融机制解析了地幔（包括俯冲带和热点区域）的地球化学指纹。详细讨论了橄榄石、辉石等主要地幔矿物对REE（稀土元素）和过渡金属的分配行为。引入了DePaolo模型和动态部分熔融模型，用于反演地幔源区成分和熔融程度。第七章：俯冲带流体活动与岛弧岩浆的地球化学响应重点分析了俯冲板块脱水作用释放的流体如何改变上覆地幔楔的熔融性质。考察了流体活动对U、Pb、Sr、Nd等高不相容元素迁移的影响，并以特定俯冲带（如马里亚纳海沟）的弧岩浆系列为例，进行地球化学分区对比分析。第八章：变质岩中元素迁移与流体-岩石反应动力学本章将地球化学与热力学相结合，研究变质过程中元素在固相与流体相之间的交换速率和平衡条件。通过对“变质流体”的地球化学特征（如pH值、Eh值和离子强度）的模拟，解释特定变质矿物（如绿泥石、石榴石）中微量元素的捕获机制。 --- 第三部分：稳定同位素地球化学：物理过程与生物相互作用本部分聚焦于非放射性稳定同位素（如O, H, C, S）如何记录温度、压力、化学反应机制以及生物过程。第九章：温度控制下的氧和氢同位素分馏详述了矿物间氧同位素（$delta^{18}O$）和水（$delta D$或$delta^{18}O$）之间的温度依赖性分馏规律。着重分析了在不同温度下，岩浆水、变质水与围岩之间的同位素交换速率，以及如何利用这些数据重建热历史。第十章：碳、硫同位素在生物地球化学循环中的应用探讨了$delta^{13}C$和$delta^{34}S$在记录古代生物活动和氧化还原状态中的核心作用。详细分析了微生物作用（如硫酸盐还原、甲烷生成）导致的同位素分馏机制，并结合古元古代地层实例，讨论如何识别生物印迹。第十一章：硅、镁同位素：探索岩石圈与地幔的精细结构本章介绍新兴的硅和镁稳定同位素体系。硅同位素如何反映岩石的风化速率和硅酸盐溶解/沉淀过程；镁同位素如何示踪地幔的化学非均一性，以及俯冲作用对地幔循环的影响。 --- 第四部分：深部地质记录的极端环境地球化学本部分深入探索了地球极端环境——高压、高温、超临界流体条件下——的地球化学行为。第十二章：超临界流体与深部岩石的元素溶解度研究了在地壳深部或地幔过渡带压力和温度条件下，水/二氧化碳体系的物性变化。分析了超临界流体对难熔性矿物（如锆石、金刚石）中微量元素和挥发性物质的溶解能力，及其对矿物合成的影响。第十三章：高压矿物相变与元素/同位素的重新分配探讨了在地球深部高压下，晶体结构变化如何影响元素在固相中的扩散速率和化学键合。通过高压实验数据，模拟了橄榄石向尖晶石相变过程中，易挥发性元素和稀土元素的重新分配路径。第十四章：地幔捕获物与地幔柱的地球化学示踪结合捕获岩（Xenolith）的地球化学分析，揭示了地幔深处不同层次的物质组成。分析了地幔柱熔融过程中，来自不同源区（如古老克拉通岩石圈地幔与新生软流圈物质）的同位素混合特征。 --- 第五部分：地球化学数据处理与建模进阶本部分关注将地质数据转化为可验证的地球科学模型所需的计算方法。第十五章：多元统计在岩石地球化学中的应用介绍主成分分析（PCA）、聚类分析（CA）等多元统计工具，用于识别复杂岩石样品中潜在的地球化学因子（如源区贡献、热液蚀变程度）。强调如何避免统计上的伪相关性。第十六章：热力学模拟软件与相图构建详细介绍Geochemical Modeling软件（如Thermodynamics Package）的使用方法。重点演示如何利用Gibbs自由能最小化原理，结合压力-温度-成分空间，预测复杂多矿物体系的平衡相图，并将其应用于解释变质岩的矿物组合。第十七章：扩散方程与热力学速率定律的耦合探讨了地球化学反应速率控制因素。在变质反应动力学中，扩散过程常常是速率控制步骤。本章结合Arrhenius方程和Fick定律，建立扩散模型，用以反演矿物生长边界的速率和变质事件持续时间。第十八章：从模型到地质历史的综合重建本书的总结部分，强调如何将第四部分获取的精确年代学约束与第五部分建立的地球化学演化模型相结合，以构建一个高分辨率、多尺度的地球演化历史序列，而非孤立地看待单一数据点。 --- 本书的叙事逻辑在于，精确的时间标尺（年代学）是解读物质组成（地球化学）变化轨迹的前提。通过对现代高精度分析技术的掌握和对地球深部过程的定量模拟，读者将能超越传统的描述性岩石学范畴，进入到对地球系统进行量化研究的前沿领域。