岩石物理学/中国科学技术大学校友文库 黄庭芳 编著 物理学理论知识实战知识书籍 中国科学技 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 中国科学技术大学出版社

ISBN：9787312022081

商品编码：26708178775

丛书名： 岩石物理学中国科学技术大学校友文库

开本：16

出版时间：2009-08-01

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基本信息	悦悦图书 ● yueyuebook |悦淘好书·读乐众乐

商品名称：	岩石物理学/中国科学技术大学校友文库
作 者：	黄庭芳 编著
定 价：	98.00
重 量：
ISBN   号：	9787312022081
出  版  社：	中国科学技术大学出版社
开 本：	16
页 数：	496
字 数：	655000
装 帧：	平装
出版时间/版次：	2009-8-1
印刷时间/印次：	2009-8-1

编辑推荐	悦悦图书 ● yueyuebook |悦淘好书·读乐众乐

本书写作时，突出基本概念，减少不必要的数学推导；加强岩石物理学与环境、油气勘探和开发、自然灾害研究等方面的联系，增加了许多有趣的应用实例，以框图形式出现，可供感兴趣者选择学习；在讲述力学性质的基础上，增加了岩石的输运特性、电性和磁性等内容；部分章节后附有习题和思考题，帮助读者更好地理解和消化基本概念，便于读者自学。

内容介绍	悦悦图书 ● yueyuebook |悦淘好书·读乐众乐

岩石是构成地球基本的材料，研究地球上的诸多现象和过程，都离不开对岩石物理性质的理解和认识。不仅如此，凡是研究涉及有关地球的能源、资源、环境和灾害等问题时，也都要求对岩石的物理性质有清楚的认识。《岩石物理学》讲述了岩石物理学的基本实验事实和基础理论，包括：岩石的变形、岩石中波的传播和衰减、岩石的弹性、岩石的断裂、岩石的摩擦、岩石的强度、岩石的输运特性、岩石的电性和磁性等。 《岩石物理学》分岩石物理基础、实验岩石物理学和计算岩石物理学三大部分，各部分相对独立，对基本概念和基本知识、实验技术和方法以及数值模拟进行了系统而全面的介绍。书中还附有大量学科发展的历史材料和趣味性的应用事例，以加框线的形式给出，可自行选择性地阅读。《岩石物理学》可供从事地球科学、油气勘探和开发工程、环境和灾害研究等方面的科研人员和教学人员参考，也可作为大学高年级学生和研究生相关专业的教科书。

作者介绍	悦悦图书 ● yueyuebook |悦淘好书·读乐众乐

陈颙，中国科学院院士，长期从事地震学和实验岩石物理学研究工作，将岩石物理学与地震学相结合，研究用地震波探测地下结构和状态的理论和方法，及其在环境、能源和减灾方面的潜在应用。 黄庭芳，美国纽约州立大学石溪分校教授，他将岩石物理学与地震机理、能源勘探和环境紧密结合，在高压环境下对岩石变形、孔隙流体输运过程、微观结构的研究和理论模拟方面有突出的学术成就。 刘恩儒，英国地质调查局高级研究员，研究波在各向异性介质中的传播、多孔岩石等效介质理论、流体运移、地震波的散射和衰减及油储资料的分析解释。2007年起，在（美）埃克森美孚石油公司工作。

目录	悦悦图书 ● yueyuebook |悦淘好书·读乐众乐

总序 序 第一篇 岩石物理基础 第1章 岩石 1.1 地球上的岩石和矿物 1.1.1 矿物 1.1.2 岩石 1.1.3 岩石的微构造 1.2 岩石的分类 1.2.1 成岩过程 1.2.2 火成岩 1.2.3 沉积岩 1.2.4 变质岩 1.2.5 成岩旋回(Rockcycle) 1.3 岩石的特点 1.3.1 高压高温环境 1.3.2 多孔介质 1.3.3 长期作用 1.3.4 广泛应用的材料 1.4 研究岩石物理学的意义 1.4.1 岩石物理学的内容 1.4.2 正演问题和反演问题 1.4.3 岩石物理学的研究方法 习题 第2章 岩石的变形 2.1 应力 2.1.1 力和应力 2.1.2 主应力与莫尔圆 2.1.3 地应力 2.1.4 应力单位 2.2 应变 2.2.1 位移矢量和应变张量 2.2.2 线应变、角应变和体积应变 2.2.3 应变率 2.3 岩石的本构关系 2.3.1 基本概念 2.3.2 弹性 2.3.3 岩石典型的本构关系 2.4 岩石的蠕变 2.5 岩石实验 2.5.1 岩石样品 2.5.2 三轴压缩实验 习题 第3章 岩石中波的传播和衰减 3.1 岩石中的波 3.1.1 纵波和横波 3.1.2 波在两种介质分界面上的反射与折射 3.1.3 有界介质中波的传播 3.1.4 岩石中波速的测量 3.2 岩石中波速的测量结果 3.2.1 波速与密度和矿物成分的关系 3.2.2 波速与孔隙和饱和状态的关系 3.2.3 波速和压力、温度的关系 3.2.4 波速比vP／vs 3.3 岩石中波的衰减 3.3.1 衰减系数a和品质因子Q 3.3.2 衰减与频率的关系 3.3.3 衰减和矿物成分、孔隙度的关系 3.3.4 衰减和压力的关系 3.4 理论解释 3.4.1 计算波速的空间平均模型 3.4.2 衰减模型 第4章 岩石的弹性 4.1 二相体的弹性 4.1.1 弹性参数——一般概念 4.1.2 岩石中的孔隙：裂纹和孔洞 4.1.3 岩石、矿物和孔隙流体的弹性参数 4.1.4 有效弹性模量与二相体的概念 4.2 流体静压下岩石中裂纹对弹性的影响 4.2.1 裂纹型孔隙的效应 4.2.2 裂纹闭合压力的计算 4.2.3 裂纹孔隙度的测定 4.3 流体静压力下岩石中孔洞对弹性的影响 4.3.1 球形孔洞 4.3.2 颗粒状(Granular)岩石 4.4 弹性波在二相体岩石中的传播 4.4.1 弹性波速度与岩石的有效弹性参数 4.4.2 弹性波速度的变化(实验结果) 习题 第5章 孔隙流体的作用 5.1 流体静压力下饱和岩石的弹性表现 5.1.1 饱和岩石——排水情况 5.1.2 饱和岩石——不排水情况 5.2 弹性波在饱和岩石中的传播 5.2.1 液体饱和对波速的影响 5.3 线性多孔弹性力学(Linear Poroelasticity) 5.3.1 基本概念 5.3.2 不排水情况下的孔隙压力和弹性模量 5.3.3 有效应力定律 第6章 岩石的断裂 6.1 差应力作用下岩石的特性 6.1.1 岩石的膨胀 6.1.2 岩石破裂的微结构 6.1.3 声发射及其他性质 6.2 脆性断裂(Brittle Fracture) 6.2.1 破裂类型和破裂准则 6.2.2 库仑破裂准则 6.2.3 应力状态指数 6.3 岩石断裂力学 6.3.1 断裂力学 6.3.2 张开型裂纹的内聚力模型 6.3.3 剪切裂纹的滑动弱化模型 6.3.4 岩石的剪切断裂能 6.4 流体对断裂的影响 6.4.1 孔隙压力PP 6.4.2 有效应力定律 6.4.3 水压致裂(Hydraulic Fracture) 习题 第7章 岩石的摩擦 7.1 摩擦 7.1.1 滑动面上的凹凸体(Asperity) 7.1.2 黏合理论(Adhesion Theory) 7.2 岩石的摩擦 7.2.1 岩石摩擦实验 7.2.2 拜尔利(Byerlee)定律 7.2.3 环境因素对摩擦的影响 7.3 摩擦滑动和岩石变形的稳定性问题 7.3.1 失稳准则 7.3.2 岩石的非线性本构关系 7.3.3 加载系统的刚度(stiffness) 7.3.4 失稳条件 7.4 黏滑(Stick-slip)和稳定滑动 7.4.1 摩擦滑动的两种形式 7.4.2 黏滑 7.4.3 地震和弹簧滑块模型 习题 第8章 岩石的强度 8.1 完整岩石的强度 8.1.1 岩石强度实验 8.1.2 强度与围压的关系 8.1.3 强度与温度的关系 …… 第二篇 实验岩石物理学 第三篇 计算岩石物理学 参考文献 索引

在线试读部分章节

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地球处于不断的运动之中，其内部的过程也多种多样，细节各异。但就岩石的形成而言，地球（特别是地壳和上地幔）中的过程主要有以下三种： 火成过程（Igneous Process）：地壳深部融化的物质、熔融的岩浆在地下或喷出地表，发生结晶和固化的过程。 沉积过程（Sedimentaty Process）：地表岩石风化的产物，经过风、流水和冰川等的搬运，在某些低洼地方沉积下来的过程。有些易溶解的岩石、矿物经过流水溶解、搬运和沉积，也属于沉积过程的一种。 变质过程（Metamor’phic Process）：在地球内部高温或高压环境下，先已存在的岩石发生各种物理、化学变化，使其中的矿物重结晶或发生交互作用，进而形成新的矿物组合。这些变化可以在低于硅的熔化温度时发生，所以，先已存在的岩石可以始终保持固态。这种过程不同于前面叙述过的火成过程或沉积过程，一般称之为变质过程。 我们把由以上三种地球上不同的成岩过程生成的相应岩石，依次称为火成岩、沉积岩和变质岩。另外，还有一类火山凝灰岩，形成时经历了火成及沉积两种过程，在这里姑且将它归为火成岩类。

探寻宇宙的奥秘：天体物理学前沿导论 本书深入浅出地介绍了当代天体物理学的核心概念、前沿进展以及关键观测技术。我们旨在为读者构建一个清晰、系统的知识框架，使其能够理解恒星、星系乃至宇宙的演化规律。全书内容涵盖了从基础的辐射传输理论到复杂的宇宙学模型，力求展现现代天体物理学波澜壮阔的研究图景。 第一部分：恒星的生命周期与内部结构 本部分聚焦于宇宙中最基本的发光天体——恒星。我们将从恒星的形成机制入手，详细阐述分子云的引力坍缩、前主序星阶段的演化路径。 1.1 恒星的平衡与辐射传输： 恒星的稳定存在依赖于流体静力平衡。本章将详细推导描述这种平衡的结构方程，并引入辐射场理论。重点探讨在不同密度和温度梯度下，光子如何穿透恒星内部物质。我们讨论了不透明度的主要贡献者（如自由电子、原子吸收），以及各种辐射机制，包括自由态-自由态跃迁（轫致辐射）、束缚态-自由态跃迁（电离和复合辐射）和黑体辐射。这些基础理论是理解恒星观测光谱的基石。 1.2 核聚变反应与能量产生： 恒星的能量来源是其核心的核聚变。本书系统性地介绍了质子-质子链反应（pp链）和CNO循环。我们将分析不同质量恒星在主序阶段倾向于采用哪种能量产生路径，并计算出不同反应速率下的能量释放率。此外，书中还涉及了氦聚变过程（三阿尔法过程）在红巨星核心的启动，及其对恒星演化的决定性影响。 1.3 恒星的演化轨迹与终点： 恒星的命运由其初始质量决定。我们利用赫罗图（H-R图）作为工具，描绘出恒星从诞生到死亡的完整路径。对于低质量恒星，我们将探讨白矮星的结构，包括简并电子气压力如何支撑其对抗引力，并计算钱德拉塞卡极限的物理意义。对于大质量恒星，重点在于探讨超新星爆发的物理机制——特别是核坍缩超新星（II型）中，核心的中微子辐射和反弹现象。最后，本书将简要介绍中子星和黑洞——恒星演化最极端的产物。 第二部分：星系结构、动力学与形成演化 本部分将视野拓展至恒星的集合——星系。我们将探讨星系的分类、运动规律及其演化的驱动力。 2.1 星系分类与观测特征： 按照哈勃序列，我们将星系划分为螺旋星系、椭圆星系和不规则星系。本书侧重于解释不同形态的物理成因。例如，螺旋星系的盘状结构和旋臂如何通过密度波理论来解释。同时，我们将分析星系的颜色、光度函数及其在不同波段（射电、红外、可见光）的辐射特性。 2.2 星系动力学与暗物质： 理解星系如何旋转是揭示其质量分布的关键。我们引入了旋转曲线的概念，并利用牛顿和广义相对论的原理分析了星系外围恒星和气体的运动速度。由此引出的质量缺失问题，是现代天体物理学中最大的谜团之一——暗物质。本书将详细阐述通过引力透镜效应、星系团的维里儿定理来推断暗物质弥散晕的证据链，并讨论当前领先的候选粒子模型。 2.3 星系形成与并合： 星系并非孤立存在，它们在宇宙网中相互作用和成长。我们考察了星系合并过程的动力学和恒星形成的影响。星系合并可以触发剧烈的恒星形成“星暴”，或通过消耗气体导致恒星形成停止（“扼杀”）。此外，我们将讨论早期宇宙中的“种子”——原星系，以及它们如何通过分层（hierarchical merging）成长为我们今天观测到的巨大星系。 第三部分：极端天体物理学与高能过程 本部分聚焦于宇宙中能量最高、现象最剧烈的区域和事件。 3.1 活跃星系核（AGN）与超大质量黑洞： 几乎所有大星系的中心都潜藏着一个超大质量黑洞（SMBH）。当这些黑洞吸积周围物质时，会形成极端明亮的活动星系核。我们将探讨吸积盘的模型，解释喷流（Jets）的形成机制及其相对论性效应。不同类型的AGN（如类星体、射电星系）是同一物理过程在不同观测角度下的体现。 3.2 引力波天文学的兴起： 2015年LIGO的首次探测标志着引力波天文学时代的开启。本书系统回顾了爱因斯坦场方程中产生的引力波，重点分析了双黑洞并合、黑洞与中子星并合时引力波信号的特征（波形）。我们将讨论引力波观测如何提供对极端时空几何的独特探针，以及多信使天文学（引力波与电磁波联合观测）对理解千新星（Kilonova）的贡献。 3.3 宇宙射线与高能粒子： 宇宙射线是来自太空的高能带电粒子。本书讨论了这些粒子被加速到接近光速的可能机制，例如费米加速机制。我们将探究它们与星际介质的相互作用，以及它们对地球环境和空间探测器的影响。 第四部分：宇宙学：从大爆炸到未来 最后，我们将视角扩展到整个宇宙的尺度，探讨宇宙的起源、结构和最终命运。 4.1 经典大爆炸模型与证据： 现代宇宙学建立在标准大爆炸模型（Lambda-CDM）之上。本章详细介绍支撑该模型的三个核心支柱：宇宙膨胀（哈勃定律）、宇宙微波背景辐射（CMB）及其各向异性、以及宇宙中轻元素的丰度（太初核合成）。我们还将探讨CMB的偶极子和多极矩，并分析其对早期宇宙物理条件的约束。 4.2 暗能量与宇宙加速膨胀： 观测证据表明，宇宙的膨胀正在加速，这被归因于一种神秘的斥力——暗能量。本书将介绍描述暗能量的宇宙学常数（Lambda）模型，并探讨其他替代理论（如标量场）。我们将分析Ia型超新星作为标准烛光如何揭示宇宙加速的真相。 4.3 暴胀理论与宇宙的初始条件： 暴胀理论是标准大爆炸模型的关键扩展，用于解决视界问题和平坦性问题。我们将介绍暴胀的基本动力学，及其如何解释CMB中观测到的微小密度涨落，这些涨落是后来所有结构形成（恒星、星系）的种子。 本书旨在提供一个全面、深入且与当前研究紧密结合的天体物理学知识体系，是物理学、天文学、地球科学相关专业学生和科研人员的理想参考读物。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编排结构简直是教科书级别的范本，逻辑性强到让人佩服。黄庭芳先生显然是下了一番苦功夫来组织这些纷繁复杂的知识点。它从最基础的岩石力学性质的定义开始，一步步过渡到更复杂的声学、电学以及热学特性，每一个章节之间的衔接都像是精密齿轮咬合般顺畅自然，几乎没有跳跃感。我尤其欣赏它在引入新概念时所采用的循序渐进的策略。比如，在讨论岩石孔隙结构如何影响其渗透率时，作者先用清晰的二维模型图解说明了连通性和曲折度对流体流动的制约，然后再引入相应的数学描述，这使得读者在面对复杂的偏微分方程时，已经有了足够的物理直觉作为支撑，而不是被公式牵着鼻子走。这本书的文字描述凝练却不失温度，避免了许多专业书籍中常见的晦涩难懂的行话堆砌。对于像我这样，希望将物理学理论应用于实际工程问题的学习者来说，这种清晰的脉络和详实的推导过程，是构建完整知识体系的基石，让人读起来感到踏实而充实，每一页的价值感都很高。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，对于物理学与地球科学交叉领域的学生和研究人员来说，简直是一场及时雨。过去我们常常发现，物理学的抽象工具箱和地质学具体的应用场景之间存在着一道无形的鸿沟，物理学家觉得地质问题太“脏”，地质学家又觉得物理理论太“玄”。黄庭芳先生以其深厚的学识，成功地架起了这座桥梁。他不仅展示了如何运用量子力学原理来解释岩石内部的电子结构与导电性之间的关系，还巧妙地将流体力学中的扩散理论应用于地下水或流体在岩石孔隙中的迁移过程。这种跨学科的视野，极大地拓宽了我的知识边界。我以前总以为声波在岩石中的传播只是一个简单的弹性波问题，但读完这本书后，我才明白其中耦合了热扩散、流体压力变化等诸多复杂的物理过程。这种系统性的、多尺度、多物理场的综合分析方法，体现了作者对现代地球物理研究前沿的深刻洞察力，令人耳目一新。

评分☆☆☆☆☆

这本《岩石物理学》的作者黄庭芳教授，他简直是把理论和实践的结合玩得出神入化。我记得大学里学地质的时候，那些复杂的岩石力学模型总是让我头疼不已，公式堆砌得让人望而却步。但这本书不同，它没有那种生硬的教科书腔调，反而更像是一位经验丰富的老前辈在手把手地教你如何“读懂”一块石头。他不仅仅是告诉你岩石在不同应力下的表现，更是深入剖析了其中的物理机制。比如，当讲解波在介质中传播时，作者会结合实际的地震勘探案例，让你立刻明白为什么那些复杂的傅里叶变换不是为了炫技，而是为了在地下深处找到油气。这种将宏观现象与微观结构紧密联系的叙述方式，让原本抽象的物理概念变得鲜活起来，仿佛你能触摸到岩石内部的晶格在悄然变形。特别是在非线性力学那部分，作者的处理方式非常细腻，他没有回避那些棘手的非线性方程，而是巧妙地通过类比和实际观测数据来引导读者理解，这种教学深度和广度，在同类书籍中是极其罕见的。读完后，我感觉自己看待任何一块石头都有了新的视角，不再是简单的“硬”与“软”，而是充满了动态变化的物理信息。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和排版，也体现了一种严谨的美学。虽然内容是高度专业的物理学理论，但整体阅读体验却出奇地舒适。纸张的质感很好，使得那些复杂的图表和扫描电镜（SEM）图像能够清晰地呈现细节，这一点对于理解岩石的微观形貌至关重要。字体的选择和行距的设置都非常适宜长时间阅读，不会造成视觉疲劳。更值得称赞的是，书中大量的数学推导过程被清晰地分块处理，关键的中间步骤都有明确的注释，这大大降低了读者在跟随复杂证明时的认知负荷。此外，书中引用的参考文献覆盖了从经典文献到近期的顶级期刊成果，显示出作者的知识储备之广博和对学术前沿的关注度。总而言之，这不仅仅是一本知识的载体，更是一件精心打磨的学术艺术品，体现了出版方和编著者对知识传播质量的极致追求，让人在享受阅读知识盛宴的同时，也获得了愉悦的物理体验。

评分☆☆☆☆☆

作为一本融合了理论与实战的书，它对“实战”的诠释是极其深刻的。很多物理教材停留在理想模型层面，但这本书显然是面向真实的、充满不确定性的地球科学现场。它没有回避现实世界中的“噪声”和“异常”。例如，在处理岩石的疲劳破坏和蠕变问题时，作者不仅仅给出了经典的麦克斯韦模型或开尔文体模型，更重要的是，他深入探讨了这些模型在高温高压等极端条件下的局限性，并提供了修正或替代的思路。这种对模型适用边界的审慎探讨，是区分“理论知道分子”和“解决问题专家”的关键所在。书中大量的案例分析，往往不是标准化的完美数据，而是带有实验误差和地质背景复杂性的真实测量结果，这极大地锻炼了读者的批判性思维和数据处理能力。通过对这些“不完美”数据的解析，我学会了如何从看似混乱的场数据中提炼出有意义的物理信号，这种实战层面的训练，是任何纯理论书籍无法比拟的宝贵财富。