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张有学 著，倪怀玮 等 译

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• 地球化学
• 地球动力学
• 地质学
• 化学动力学
• 地球科学
• 岩石学
• 矿物学
• 同位素地球化学
• 环境地球化学
• 地球演化

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040281972

版次：1

商品编码：10052998

包装：平装

开本：16开

出版时间：2010-01-01

用纸：胶版纸

页数：531

字数：700000

正文语种：中文

编辑推荐

　　“很少有学术著作如这本书般雅致地为每一问题提出了多种解决方案。我从中发现了低温地球化学文献或教科书中所没有的新观点、新例子和数学处理方法。阅读过程令人感到愉快。”
　　——Martial Talllererc（美国佐治亚理工学院）
　　“地球化学动力学》的内容均衡地涵盖了多领域地球化学研究者所关注的各种课题。理论学家、实验学家和野外工作者都会从中受益。”
　　——JamesKubickl（美国宾夕法尼亚州立大学）
　　“这是一本非常优秀的教科书，我推荐给所有想了解地球

内容简介

　　《地球化学动力学》从理论和应用方面系统地阐述了地球化学动力学——化学动力学应用于地质问题的学科。《地球化学动力学》既介绍了化学动力学的基本理论和应用，也详尽地总结了地球化学工作者提出的各种理论和应用，尤其是高温地球化学方面的理论，如变温动力学和反演理论。其中的反演理论包括了地质年代学（同位素定年）、热年代学（反演温度一时间历史）和地质速率计（推测冷却速率）。《地球化学动力学》的一章在基础水平上综述了地球化学动力学的整个研究领域，其后各章分别针对均相反应、物质迁移、多相反应，以及反演问题阐释了理论和应用。
　　《地球化学动力学》的大多数例子取自高温地球化学研究，也有一些例子取自天文学和环境科学。《地球化学动力学》还提供了附录、章末习题以及丰富的参考文献。读者好具备简单微分方程、线性代数和热力学（本科物理化学课程水平）的基本知识。《地球化学动力学》是所有对地球化学动力学问题感兴趣的学生和学者的珍贵资源。

内页插图

精彩书评

　　“很少有学术著作如这本书般雅致地为每一问题提出了多种解决方案。我从中发现了低温地球化学文献或教科书中所没有的新观点、新例子和数学处理方法。阅读过程令人感到愉快。”
　　——Martial Talllererc（美国佐治亚理工学院）
　　“地球化学动力学》的内容均衡地涵盖了多领域地球化学研究者所关注的各种课题。理论学家、实验学家和野外工作者都会从中受益。”
　　——JamesKubickl（美国宾夕法尼亚州立大学）
　　“这是一本非常优秀的教科书，我推荐给所有想了解地球

目录

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符号表
物理常数
第1章 简介和综述
1.1 热力学与动力学
1.2 化学动力学与地球化学动力学
1.3 均相反应动力学
1.3.1 反应进度参数}
1.3.2 基元反应与总反应
1.3.3 反应的分子数
1.3.4 反应速率定律、反应速率常数和反应级数
1.3.5 不同级数反应的浓度演化
1.3.6 反应速率常数随温度的变化：阿伦尼乌斯方程
1.3.7 变温反应动力学
1.3.8 更复杂的均相反应
1.3.9 确定反应速率定律、反应速率常数和反应机制
1.4 物质迁移和热传递
1.4.1 扩散
1.4.2 对流
1.5 多相反应动力学
1.5.1 控制因素和“反应定律”
1.5.2 多相反应中的步骤
1.6 反应速率常数与扩散系数的温度和压力效应
1.6.1 碰撞理论
1.6.2 过渡态理论
1.7 反演问题
1.7.1 冷却过程中的反应和扩散
1.7.2 地质年代学、封闭年龄和热年代学
1.7.3 地质温度计、表观平衡温度和地质速率计
1.7.4 两相或多相交换反应的地质速率计
1.7.5 小结
1.8 附注
1.8.1 动力学问题中所需要的数学
1.8.2 揭开一些似乎违反热力学的反应之谜
1.8.3 其他“似是而非”之谜
1.8.4 对未来研究的展望
习题

第2章 均相反应动力学
2.1 可逆反应
2.1.1 一级可逆反应的浓度演化
2.1.2 二级可逆反应的浓度演化
2.1.3 冷却过程中的可逆反应
2.1.4 斜方辉石中的Fe-Mg有序一无序反应
2.1.5 流纹岩浆中水的种型反应
2.2 链式反应
2.2.1 放射性衰变系列
2.2.2 链式反应导致的负活化能
2.2.3 臭氧的热分解
2.3 平行反应
2.3.1 水溶液中Fe2+Fe3+间的电子转移
2.3.2 溶解的C02形成碳酸氢根
2.3.3 氢的核燃烧
2.4 特殊主题
2.4.1 臭氧的光化学合成和分解与臭氧层空洞
2.4.2 受扩散控制的均相反应
2.4.3 玻化转变
习题

第3章 物质迁移：扩散和对流
3.1 基础理论和概念
3.1.1 物质守恒和迁移
3.1.2 能量守恒
3.1.3 动量守恒
3.1.4 扩散的类型
3.2 二元体系中的扩散
3.2.1 扩散方程
3.2.2 初始条件和边界条件
3.2.3 稳态下扩散方程的简单解
3.2.4 扩散系数恒定时一维无限或半无限介质中的扩散
3.2.5 瞬时平面源、线源或点源
3.2.6 叠加原理
3.2.7 扩散系数恒定时一维有限介质中的扩散：分离变量法
3.2.8 可变动的扩散系数
3.2.9 二元体系中的上坡扩散和不稳分解
3.2.10 三维扩散；不同坐标系
3.2.11 各向异性介质中的扩散；扩散张量
3.2.12 求扩散方程解析解方法总结
3.2.13 数值解
3.3 多种型组分的扩散
3.3.1 水在硅酸岩浆中的扩散
3.3.2 C02在硅酸岩浆中的扩散
3.3.3 氧在岩浆和矿物中的扩散
3.4 多组分体系中的扩散
3.4.1 有效二元方法
3.4.2 改进的有效二元方法
3.4.3 基于浓度的多组分扩散系数矩阵
3.4.4 基于活度的多组分扩散系数矩阵
3.4.5 结语
3.5 一些特殊的扩散问题
3.5.1 放射性组分的扩散
3.5.2 放射成因组分的扩散和热年代学
3.5.3 里策冈0环（Liesegangrings）
3.5.4 同位素比值扩散曲线与元素浓度扩散曲线
3.5.5 移动边界问题
3.5.6 扩散和流动
3.6 扩散系数
3.6.1 实验测定扩散系数
3.6.2 关于扩散系数的关系和模型
习题

第4章 多相反应动力学
4.1 多相反应的基元过程和特殊问题
4.1.1 成核
4.1.2 界面反应
4.1.3 物质迁移和热传递的作用
4.1.4 枝晶生长
4.1.5 多个晶体的成核和生长
4.1.6 颗粒粗化
4.1.7 形成新相的动力学控制
4.1.8 备注
4.2 由物质迁移或热传递控制的单个晶体、气泡或液滴的溶解、熔融和生长
4.2.1 参照系
4.2.2 无限熔体介质中晶体的扩散溶解
4.2.3 无限流体介质中下沉或上浮晶体的对流溶解
4.2.4 晶体的扩散生长和对流生长
4.2.5 气泡的扩散生长／溶解和对流生长／溶解
4.2.6 其他可作类似处理的问题
4.2.7 界面反应和扩散的相互影响
4.3 其他多相反应
4.3.1 啤酒和香槟中气泡生长的化学动力学和物理动力学
4.3.2 爆发式火山喷发的动力学
4.3.3 两种接触晶相之间的组分交换
4.3.4 熔体包裹体或流体包裹体与宿主矿物的扩散再平衡
4.3.5 两种晶相的熔融或相互反应
4.4 未来研究的方向
习题

第5章 反演问题：地质年代学、热年代学和地质速率计
5.1 地质年代学
5.1.1 定年方法1：可以推测最初母核素数目
5.1.2 定年方法2：可以推测最初子核素数目
5.1.3 定年方法3：等时线法
5.1.4 定年方法4：用已绝灭核素测相对年龄
5.1.5 准确定年的若干条件
5.2 热年代学
5.2.1 封闭温度和封闭年龄
5.2.2 扩散丢失与放射成因增长的数学分析
5.2.3 封闭温度概念的拓展
5.2.4 应用
5.3 地质速率计
5.3.1 基于均相反应的定量地质速率计
5.3.2 测量无水玻璃的热容以估计冷却历史
5.3.3 单晶内基于扩散和环带结构的地质速率计
……
附录
习题答案
参考文献
索引

精彩书摘

　　地球化学动力学可以被认为是化学动力学在地球科学中的应用，从化学中移植了很多概念和理论。虽然两者从根本上说非常相似，但地球化学动力学和化学动力学的区别至少体现在以下几个方面：
　　（1）化学工作者一般只研究正演问题，即在一组给定条件下（温度、压力、初始条件等）体系将会如何变化。而地球化学工作者不单致力于正演问题，而且对从产物（常为岩石）推断初始条件和历史（包括岩石的年龄、峰期温度和压力、温度和压力历史、初始同位素比值以及矿物的初始成分）的反演问题也很感兴趣。如果某反应的进度仅取决于时间而与温度或压力都不相干（如放射性衰变和生长），那么就可以用该反应推测年龄（地质年代学）。如果反应的进度还取决于温度（如化学反应或放射成因子同位素的扩散丢失），该反应则可被用作地质温度计或冷却速率指示计（地质速率计）。如果反应的进度取决于压力，该反应则可被用作地质压力计（由于化学反应的速率一般与压力关系不大，减压速率指示计的发展非常有限）。概括来讲，地球化学动力学中的反演问题包括建立在放射性衰变和生长之上的地质年代学，建立在放射成因子同位素的生长和扩散丢失之上的热年代学，和建立在与温度相关的反应速率之上的地质速率计研究。

前言/序言

　　《地球化学动力学》是一本为研究生和高年级本科生撰写的教科书。本书以我在密歇根大学执教的“地球化学动力学”课程为基础，其目的是全面介绍地球化学动力学的原理和理论。地球化学工作者也可以将本书作为标准参考文献。
　　地球化学动力学起源于化学动力学，因此前人常仅视之为化学动力学在地质研究中的应用。然而，恰似地球化学源于化学但又有别于化学，过去数十年来地球化学动力学也开始有别于化学动力学，具体表现在三个方面：①化学动力学只研究正演问题，而地球化学动力学还着眼于反演问题，如通过地质年代学、热年代学和地质速率计测定岩石年龄和热演化史。②化学动力学一般只研究等温反应动力学，而地球化学动力学常常需要处理变温条件下的动力学，如冷却过程中的反应和扩散。③化学动力学强调均相反应动力学，而地球化学动力学家更多地研究多相反应动力学。
　　应地球化学动力学的需求已经产出了众多的论文、专集和著作。华盛顿卡内基学院曾举办了一次关于地球化学迁移和动力学的会（Hofmann，etaI，1974）。美国矿物学会组织了关于地球化学动力学的短期课程（Lasaga andKirkpatrick，1981）。然而这些早期相关著作未能系统地涵盖本学科的主题。其后Lasaga（1998）发表了首部地球化学动力学的系统专著Kinetic Thg0ry in theEarth sciences（《地球科学中的动力学理论》）。相较之下本书着重于地球化学动力学的“地球”面向，而淡化了某些化学面向。例如，本书详尽阐释了地球化学反演问题，包括了地质年代学、热年代学（一种越来越重要的地球化学工具）和地质速率计（例如基于均相反应动力学的地质速率计，包括有序一无序反应）。反之，本书对过渡态理论只作了扼要介绍。本书和Lasaga的著作（1998）在涵盖范围和组织架构方面还有许多不同之处（例如本书章末附有习题，在书后还有部分习题的参考答案）。此外，本书包括了Lasaga的著作（1998）出版之后的研究进展。
　　本书力图涵盖地球化学动力学的所有基本理论。尽管本书含有若干天文和常温反应的实例，但大部分的深入阐述来自高温地球化学范畴。这种不对称是由于我的主要研究方向为高温地球化学动力学。
　　本书架构如下：地球化学动力学综述、均相反应、物质迁移（包括扩散和对流）、多相反应和反演问题。均相反应动力学在概念上和数学处理上比较简单，只需要解常微分方程。

好的，这是一份图书简介，围绕“地球化学动力学”这一主题，但内容上完全不涉及该书本身的具体内容，而是构建了一个全新的、详尽的、与地球科学、化学、物理学相关的虚构图书的简介。 --- 巨型行星的演化：跨尺度物质迁移与能量转换 作者： 艾琳·维斯特（Dr. Erin Vester） 出版社： 苍穹科学出版社 页数： 约 1200 页 装帧： 精装，附带全彩图谱及高分辨率数字插图 内容提要 《巨型行星的演化：跨尺度物质迁移与能量转换》是一部里程碑式的专著，它以前所未有的深度和广度，探讨了太阳系内气态巨行星（木星、土星、天王星和海王星）形成、内部结构、大气环流以及磁场发电机机制的复杂动力学过程。本书融合了高压物理学、流体力学、大气科学、等离子体物理学以及深空探测数据的最新成果，旨在构建一个统一的理论框架，以解释这些庞大天体的长期演化路径。 本书的核心论点在于，巨型行星的演化并非孤立的内部过程，而是跨越了从核心吸积阶段到当前稳定辐射阶段的、多尺度物质迁移和能量转换的连续耦合系统。 第一部分：巨行星的起源与内部结构建模 本部分首先回顾了太阳系形成理论的最新进展，重点分析了“核吸积模型”与“快速引力不稳定性模型”在解释气巨星形成时间尺度上的优劣。随后，本书深入探讨了巨行星内部的物质状态方程（EOS）。作者利用理论计算和高压实验数据，精细模拟了在数百万个大气压和数千开尔文温度下的氢、氦、水、甲烷等关键组分的物态变化，特别是对金属氢的电导率和热导率进行了详尽的参数化处理。 书中详细阐述了行星核心的质量与成分对整体热演化的关键影响。一个重要的章节专门研究了“轻元素丰度异常”的形成机制，以及这些异常元素如何通过对流和弥散过程影响行星的亮温和引力下降速率。我们首次提出了一个多层流体模型，用于描述行星内部不同密度层界面处的物质交换效率，挑战了传统上将内部视为均匀分层的观点。 第二部分：极端环境下的流体力学与大气环流 巨行星大气层是太阳系中最具挑战性的流体力学实验室。本书用大量的篇幅分析了巨行星富含氢、氦的对流层中所发生的极端湍流现象。重点关注了两种关键现象： 1. 条带结构（Zones and Belts）的动力学起源： 传统上将条带视为简单的科里奥利力下的赤道向流体，本书引入了“边界层稳定性分析”和“非线性惯性波”的概念，解释了条带之间清晰界限的长期维持机制。我们引入了新的非线性偏微分方程组，揭示了剪切层中可能存在的准二维涡旋结构对动量传输的贡献。 2. 深层热对流与能量通量： 巨行星的能量来源主要依赖于内部热量向外传输。本书精确计算了在不同压力梯度下，由氦雨沉降（Helium Rainout）驱动的对流混合效率。通过数值模拟，我们展示了氦沉降如何有效地将内部的热量和物质输运至外层大气，从而解释了木星和土星所观测到的过剩热流。 本部分特别引入了“内部重力波耦合模型”，用以解释在某些巨行星（如土星的六边形风暴）观测到的周期性扰动，这些扰动被认为是内部深层热结构振荡向上传播的结果。 第三部分：磁场发电机与行星磁层相互作用 巨行星的强磁场是其区别于类地行星的关键特征。本书的第三部分聚焦于行星内部的“磁场发电机机制”（Dynamo Theory）。作者基于对液态金属氢的高电导率假设，详细推导了描述对流运动与磁场感应关系的非线性MHD（磁流体力学）方程组。 我们对比分析了木星（主要由对流驱动）和土星（可能存在导电层边界不连续性）的磁场拓扑结构。通过对数十年观测数据的反演，本书提出了一个“双层发电机模型”，认为磁场的产生不仅依赖于深层的对流，也受到中间导电层与外层绝缘层之间界面湍流的显著影响。 此外，本书还探讨了行星磁层与太阳风的复杂相互作用。我们分析了木星的强磁场如何捕获并加速内部等离子体（如艾欧火山喷发产生的硫和氧），形成巨大的辐射带。特别地，我们对木星极光区的能量注入机制进行了详细的建模，强调了等离子体拖拽与磁场重联在行星磁层能量平衡中的核心作用。 创新与适用范围 本书的创新之处在于首次将巨行星的内部热演化、大气环流和磁场发生机制置于一个统一的、跨尺度的动力学框架下进行考察。它不仅是行星科学、天体物理学的核心教材，也为理解系外气态巨行星的特性提供了强大的理论工具。本书包含了大量高分辨率的计算流体力学（CFD）模拟截图、实验数据图表以及原创的理论推导，是研究极端条件下流体物理学和等离子体动力学的必备参考书。 目标读者： 行星科学家、天体物理学家、高压物理研究人员、流体力学及MHD领域的学者和高年级研究生。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最大惊喜，在于它如何将枯燥的化学概念与宏大壮丽的地球演化进程巧妙地融为一体。初读时，我满怀期待地想了解构成我们星球的元素是如何在漫长的时间尺度上发生复杂的相互作用，以及这些作用如何塑造了我们今天所见的陆地、海洋乃至大气。书中对地幔对流、板块构造等地质过程的化学驱动力的阐释，让我仿佛能“看到”岩浆的流动，感受到深藏地下的巨大能量。作者并非简单地罗列化学式和反应机理，而是用一种极富画面感和逻辑性的叙述，将化学动力学这个抽象的科学分支，转化成了一部跌宕起伏的地球生命史诗。我特别喜欢其中关于早期地球大气演变的部分，对于氧气的产生和富集，以及这对生命诞生和发展的深远影响，有非常深刻的洞见。这本书让我重新认识了“化学”这一学科的强大力量，它不仅仅是实验室里的烧杯和试管，更是驱动整个星球运转的幕后推手。那些关于同位素比值如何记录历史，矿物晶体如何在压力和温度下重塑自身的故事，都让我惊叹不已。它不仅仅是一本教科书，更像是一位博学而耐心的大师，引领我深入探索地球的过去、现在与未来。

评分☆☆☆☆☆

我曾尝试过阅读一些关于地球科学的书籍，但大多内容过于浅显，或者过于侧重某一领域。这本书则提供了一个非常全面和深入的视角。它不仅仅是关于“什么”在发生，更重要的是“为什么”会发生。作者对于同位素地球化学的讲解，让我对如何利用同位素来追溯地球历史、判断物质来源有了清晰的认识。那些关于放射性同位素衰变如何被用来测定岩石年龄，或者稳定同位素比值如何指示古气候变化的故事，都让我觉得如同在解开一个又一个古老的谜团。书中对土壤形成过程中化学过程的分析，也让我对我们脚下的这片土地有了更深的敬意，那些不起眼的土壤，其实是无数化学反应相互作用的产物，是孕育生命的基础。这本书的叙述方式非常严谨，但又不失生动，它能够将复杂的化学反应和地质过程，用易于理解的语言和恰当的比喻展现出来，这对于非专业读者来说，无疑是一大福音。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是，地球化学动力学并非一个孤立的学科，它连接着物理、生物、地质等众多领域，构成了我们理解地球系统的基础。书中关于岩石风化和侵蚀过程的化学原理的阐述，让我明白了为什么不同的岩石会有不同的形态，以及这些过程如何塑造了我们所见的壮丽地貌。我特别喜欢作者对地球化学平衡和非平衡态的讨论，这让我看到了地球系统在不断地自我调节和演变。它不仅仅是一本介绍化学原理的书，更是一部关于地球如何“工作”的百科全书。它让我意识到，从微观的原子相互作用，到宏观的板块运动，背后都有着深刻的化学动力学原理在驱动。这本书让我对地球的认识，从表面的了解，上升到了对其内在运作机制的深刻理解，这是一种智识上的飞跃，让我对我们所生存的这个星球，充满了敬畏之情。

评分☆☆☆☆☆

当我翻开这本书时，我以为会看到大量艰涩的公式和繁复的图表，但很快我就被它独特的叙事方式所吸引。作者似乎有一种魔力，能够将那些听起来就让人头疼的化学反应，转化为生动有趣的故事。书中对火山活动与岩浆成分演变之间关系的解读，让我对地球内部的复杂性有了全新的认识。我从未想过，仅仅是岩浆在地下缓慢的流动和冷却，就能产生如此丰富多样的矿物，而这些矿物的形成又反过来影响着地表的化学环境。书中对热液喷口化学的研究尤其令我着迷，那些在黑暗深海中，由地球内部热量驱动形成的化学“花园”，孕育了独特的生态系统，这本身就充满了生命力的奇迹。此外，作者对地球化学循环的描绘，比如碳循环、氮循环，并非停留在理论层面，而是通过具体的例子，如沉积岩的形成、生物的呼吸作用，来展现这些循环如何在地球上不断进行，维持着生命的平衡。这本书让我意识到，我们所呼吸的每一口空气，所饮用的每一滴水，都与地球深处的化学过程息息相关，这种关联性之深，让我感到震撼。

评分☆☆☆☆☆

这是一本挑战我既有认知的书。我一直认为化学是关于物质转化和能量交换的学科，但这本书让我看到了化学更广阔的维度——它与时间、空间和生命紧密相连。书中对于海洋化学的探讨，特别是对海洋酸化和溶解氧变化的研究，让我深切感受到人类活动对地球化学平衡的巨大影响。作者用扎实的科学论据，揭示了气候变化如何通过改变海水温度和成分，进而影响海洋生态系统的连锁反应。我尤其对书中关于沉积物中化学物质迁移和转化的分析印象深刻，这些过程在塑造地质记录方面起着至关重要的作用，也为我们理解过去的地球环境提供了宝贵的线索。它不是一本可以随意翻阅的书，需要静下心来，跟随作者的思路，一点点地去构建对地球化学过程的理解。每一次深入阅读，都会有新的发现和感悟。它让我明白，地球并非一个静态的星球，而是一个充满活力的化学反应器，它的每一个细微的变化，都可能引发一连串深远的后果。

评分☆☆☆☆☆

对相关的研究有参考价值

评分☆☆☆☆☆

很不错的一本书，值得拥有

评分☆☆☆☆☆

专业书因其市场有限，卖的好便宜，反正好的很吧

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

很方便的买到自己想要的书，质量不错哟

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

《地球化学动力学》的大多数例子取自高温地球化学研究，也有一些例子取自天文学和环境科学。《地球化学动力学》还提供了附录、章末习题以及丰富的参考文献。读者最好具备简单微分方程、线性代数和热力学（本科物理化学课程水平）的基本知识。《地球化学动力学》是所有对地球化学动力学问题感兴趣的学生和学者的珍贵资源。 《地球化学动力学》从理论和应用方面系统地阐述了地球化学动力学——化学动力学应用于地质问题的学科。《地球化学动力学》既介绍了化学动力学的基本理论和应用，也详尽地总结了地球化学工作者提出的各种理论和应用，尤其是高温地球化学方面的理论，如变温动力学和反演理论。其中的反演理论包括了地质年代学（同位素定年）、热年代学（反演温度一时间历史）和地质速率计（推测冷却速率）。《地球化学动力学》的第一章在基础水平上综述了地球化学动力学的整个研究领域，其后各章分别针对均相反应、物质迁移、多相反应，以及反演问题阐释了理论和应用。

评分☆☆☆☆☆

书很好~~~~~~~~~~~~~~~

评分☆☆☆☆☆

《地球化学动力学》的大多数例子取自高温地球化学研究，也有一些例子取自天文学和环境科学。《地球化学动力学》还提供了附录、章末习题以及丰富的参考文献。读者最好具备简单微分方程、线性代数和热力学（本科物理化学课程水平）的基本知识。《地球化学动力学》是所有对