巖石物理學(xué)

前言

大學(xué)最重要的功能是向社會(huì)輸送人才．大學(xué)對(duì)于一個(gè)國(guó)家、民族乃至世界的重要性和貢獻(xiàn)度，很大程度上是通過(guò)畢業(yè)生在社會(huì)各領(lǐng)域所取得的成就來(lái)體現(xiàn)的。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)建校只有短短的50年，之所以迅速成為享有較高國(guó)際聲譽(yù)的著名大學(xué)之一，主要就是因?yàn)樗囵B(yǎng)出了一大批德才兼?zhèn)涞膬?yōu)秀畢業(yè)生．他們志向高遠(yuǎn)、基礎(chǔ)扎實(shí)、綜合素質(zhì)高、創(chuàng)新能力強(qiáng)，在國(guó)內(nèi)外科技、經(jīng)濟(jì)、教育等領(lǐng)域做出了杰出的貢獻(xiàn)，為中國(guó)科大贏得了“科技英才的搖籃”的美譽(yù)。2008年9月，胡錦濤總書(shū)記為中國(guó)科大建校五十周年發(fā)來(lái)賀信，信中稱(chēng)贊說(shuō)：半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)依托中國(guó)科學(xué)院，按照全院辦校、所系結(jié)合的方針，弘揚(yáng)紅專(zhuān)并進(jìn)、理實(shí)交融的校風(fēng)，努力推進(jìn)教學(xué)和科研工作的改革創(chuàng)新，為黨和國(guó)家培養(yǎng)了一大批科技人才，取得了一系列具有世界先進(jìn)水平的原創(chuàng)性科技成果，為推動(dòng)我國(guó)科教事業(yè)發(fā)展和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)。

內(nèi)容概要

巖石是構(gòu)成地球最基本的材料，研究地球上的諸多現(xiàn)象和過(guò)程，都離不開(kāi)對(duì)巖石物理性質(zhì)的理解和認(rèn)識(shí)。不僅如此，凡是研究涉及有關(guān)地球的能源、資源、環(huán)境和災(zāi)害等問(wèn)題時(shí)，也都要求對(duì)巖石的物理性質(zhì)有清楚的認(rèn)識(shí)。本書(shū)講述了巖石物理學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)事實(shí)和基礎(chǔ)理論，包括：巖石的變形、巖石中波的傳播和衰減、巖石的彈性、巖石的斷裂、巖石的摩擦、巖石的強(qiáng)度、巖石的輸運(yùn)特性、巖石的電性和磁性等。    本書(shū)分巖石物理基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)巖石物理學(xué)和計(jì)算巖石物理學(xué)三大部分，各部分相對(duì)獨(dú)立，對(duì)基本概念和基本知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法以及數(shù)值模擬進(jìn)行了系統(tǒng)而全面的介紹。書(shū)中還附有大量學(xué)科發(fā)展的歷史材料和趣味性的應(yīng)用事例，以加框線的形式給出，可自行選擇性地閱讀。本書(shū)可供從事地球科學(xué)、油氣勘探和開(kāi)發(fā)工程、環(huán)境和災(zāi)害研究等方面的科研人員和教學(xué)人員參考，也可作為大學(xué)高年級(jí)學(xué)生和研究生相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教科書(shū)。

作者簡(jiǎn)介

陳颙，中國(guó)科學(xué)院院士，長(zhǎng)期從事地震學(xué)和實(shí)驗(yàn)巖石物理學(xué)研究工作，將巖石物理學(xué)與地震學(xué)相結(jié)合，研究用地震波探測(cè)地下結(jié)構(gòu)和狀態(tài)的理論和方法，及其在環(huán)境、能源和減災(zāi)方面的潛在應(yīng)用。

書(shū)籍目錄

總序序第一篇 巖石物理基礎(chǔ)　第1章 巖石  　1.1 地球上的巖石和礦物    　1.1.1 礦物　    1.1.2 巖石　    1.1.3 巖石的微構(gòu)造　  1.2 巖石的分類(lèi)　    1.2.1 成巖過(guò)程　    1.2.2 火成巖　    1.2.3 沉積巖　    1.2.4 變質(zhì)巖　    1.2.5 成巖旋回(Rock cvcle)　  1.3 巖石的特點(diǎn)　    1.3.1 高壓高溫環(huán)境　    1.3.2 多孔介質(zhì)　    1.3.3 長(zhǎng)期作用　    1.3.4 最廣泛應(yīng)用的材料　  1.4 研究巖石物理學(xué)的意義　    1.4.1 巖石物理學(xué)的內(nèi)容　    1.4.2 正演問(wèn)題和反演問(wèn)題  　  1.4.3 巖石物理學(xué)的研究方法　  習(xí)題　第2章 巖石的變形　　2.1 應(yīng)力　　　2.1.1 力和應(yīng)力　　　2.1.2 主應(yīng)力與莫爾圓　　　2.1.3 地應(yīng)力　　　2.1.4 應(yīng)力單位　　2.2 應(yīng)變　　　2.2.1 位移矢量和應(yīng)變張量　　　2.2.2 線應(yīng)變、角應(yīng)變和體積應(yīng)變　　　2.2.3 應(yīng)變率　　2.3 巖石的本構(gòu)關(guān)系　　　2.3.1 基本概念　　　2.3.2 彈性　　　2.3.3 巖石典型的本構(gòu)關(guān)系　　2.4 巖石的蠕變　　2.5 巖石實(shí)驗(yàn)　　　2.5.1 巖石樣品　　　2.5.2 三軸壓縮實(shí)驗(yàn)　　習(xí)題　第3章 巖石中波的傳播和衰減　　3.1 巖石中的波　　　3.1.1 縱波和橫波　　　3.1.2 波在兩種介質(zhì)分界面上的反射與折射　　　3.1.3 有界介質(zhì)中波的傳播　　　3.1.4 巖石中波速的測(cè)量　　3.2 巖石中波速的測(cè)量結(jié)果　　　3.2.1 波速與密度和礦物成分的關(guān)系　　　3.2.2 波速與孔隙和飽和狀態(tài)的關(guān)系　　　3.2.3 波速和壓力、溫度的關(guān)系　　　3.2.4 波速比vP／vs　　3.3 巖石中波的衰減　　　3.3.1 衰減系數(shù)a和品質(zhì)因子Q　　　3.3.2 衰減與頻率的關(guān)系　　　3.3.3 衰減和礦物成分、孔隙度的關(guān)系　　　3.3.4 衰減和壓力的關(guān)系　　3.4 理論解釋　　　3.4.1 計(jì)算波速的空間平均模型　　　3.4.2 衰減模型　第3章  巖石中波的傳播和衰減　第4章  巖石的彈性　第5章  孔隙流體的作用　第6章  巖石的斷裂　第7章  巖石的摩擦　第8章  巖石的強(qiáng)度　第9章  巖石的輸運(yùn)特性　第10章  巖石的其他特征第二篇  實(shí)驗(yàn)巖石物理學(xué)第三篇  計(jì)算巖石物理學(xué)參考文獻(xiàn)索引

章節(jié)摘錄

插圖：地球處于不斷的運(yùn)動(dòng)之中，其內(nèi)部的過(guò)程也多種多樣，細(xì)節(jié)各異。但就巖石的形成而言，地球（特別是地殼和上地幔）中的過(guò)程主要有以下三種：火成過(guò)程（Igneous Process）：地殼深部融化的物質(zhì)、熔融的巖漿在地下或噴出地表，發(fā)生結(jié)晶和固化的過(guò)程。沉積過(guò)程（Sedimentaty Process）：地表巖石風(fēng)化的產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)風(fēng)、流水和冰川等的搬運(yùn)，在某些低洼地方沉積下來(lái)的過(guò)程。有些易溶解的巖石、礦物經(jīng)過(guò)流水溶解、搬運(yùn)和沉積，也屬于沉積過(guò)程的一種。變質(zhì)過(guò)程（Metamor’phic Process）：在地球內(nèi)部高溫或高壓環(huán)境下，先已存在的巖石發(fā)生各種物理、化學(xué)變化，使其中的礦物重結(jié)晶或發(fā)生交互作用，進(jìn)而形成新的礦物組合。這些變化可以在低于硅的熔化溫度時(shí)發(fā)生，所以，先已存在的巖石可以始終保持固態(tài)。這種過(guò)程不同于前面敘述過(guò)的火成過(guò)程或沉積過(guò)程，一般稱(chēng)之為變質(zhì)過(guò)程。我們把由以上三種地球上不同的成巖過(guò)程生成的相應(yīng)巖石，依次稱(chēng)為火成巖、沉積巖和變質(zhì)巖。另外，還有一類(lèi)火山凝灰?guī)r，形成時(shí)經(jīng)歷了火成及沉積兩種過(guò)程，在這里姑且將它歸為火成巖類(lèi)。

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