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ジオダイナミクス 原著第3版
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ジオダイナミクス 原著第3版

書籍情報
ISBN978-4-320-04737-2
判型B5 
ページ数632ページ
発売予定2020年11月30日
本体価格11,000円
ジオダイナミクス 書影
ジオダイナミクス

新刊

固体地球物理学のテキストとして世界的に定評の教科書

 プレートテクトニクスをはじめ,地殻の変形(弾性・レオロジー・破壊),マントルの温度・化学構造や対流,地下流体の移動など,地球内部の諸現象を理解するには,様々な計算手法を組み合わせて解に迫ることが必要である。本書では,そのような諸問題を解くためのモデル化の方法が詳しく解説されている。とくに偏微分方程式による解析解は丁寧に導出されており,問題を実際に解ける形に落とし込むステップが詳しく解説されている。
 各章の構成は,「イントロダクション」でその章の内容や他の章との関連を絞り込むことから始まり,「本章のまとめ」でその章の重要な概念を復習して終わる。要所要所に演習問題が掲載されており,これを解くことを通して基礎となる物理法則が理解できる。これらの演習問題の一部について,解答・解説が付録Cに,問題を解くためのMATLABコードが付録Dに掲載されている。
 地球科学の諸現象に様々なモデルを複合的に当てはめる方法を学ぶことで,固体地球物理学の問題を解くための「道具」が使いこなせるようになるだろう。

目次

第1章 プレートテクトニクス
本章の内容
1.1 イントロダクション
1.2 リソスフィア
1.3 付加型プレート境界
1.4 沈み込み
1.5 トランスフォーム断層
1.6 ホットスポットとマントルプルーム
1.7 大陸
1.8 古地磁気学とプレート運動
1.9 三重点
1.10 ウィルソンサイクル
1.11 大陸衝突
1.12 火山活動と熱流量
1.13 地震活動とリソスフィア内の応力場
1.14 原動力
1.15 比較惑星学
1.16 月
1.17 水星
1.18 火星
1.19 フォボスとダイモス
1.20 ベスタ
1.21 金星
1.22 ガリレオ衛星
1.23 土星の衛星
本章のまとめ
参考文献

第2章 固体中の応力と歪
本章の内容
2.1 イントロダクション
2.2 体積力と面積力
2.3 二次元における応力
2.4 三次元における応力
2.5 惑星深部の圧力
2.6 応力測定
2.7 歪の基本概念
2.8 歪の測定
本章のまとめ
参考文献

第3章 弾性とたわみ
本章の内容
3.1 イントロダクション
3.2 線形弾性
3.3 一軸応力
3.4 一軸歪
3.5 平面応力
3.6 平面歪
3.7 純粋せん断と単純せん断
3.8 等方性応力
3.9 平板の二次元曲げ(たわみ)
3.10 モーメントと垂直(鉛直)荷重がかかったときの平板の曲げ
3.11 水平荷重が作用している平板の座屈
3.12 火成貫入岩体の上にある地層の変形
3.13 地球のリソスフィアへの応用
3.14 周期的な荷重
3.15 端に荷重がかかった地球のリソスフィアの安定性
3.16 列島の荷重がかかっている弾性リソスフィアのたわみ
3.17 海溝における弾性リソスフィアのたわみ
3.18 堆積盆地のたわみと構造
本章のまとめ
参考文献

第4章 熱輸送
本章の内容
4.1 イントロダクション
4.2 熱伝導に関するフーリエ則
4.3 地殻熱流量の測定
4.4 地球表面からの熱流量
4.5 放射性元素壊変による発熱
4.6 内部発熱がある場合の一次元定常熱伝導
4.7 マントルの熱伝導的温度分布
4.8 大陸域の地温分布
4.9 球・球殻の半径方向の熱伝導
4.10 月の温度構造
4.11 定常二次元・三次元熱伝導
4.12 周期的な温度変化・地形の起状がある場合の地下温度
4.13 一次元・時間依存熱伝導
4.14 半無限媒質の周期的加熱:地下温度の日周期・季節変動
4.15 半無限空間の瞬間的な加熱・冷却
4.16 海洋リソスフィアの冷却
4.17 リソスフィアのプレート冷却モデル
4.18 シュテファン問題
4.19 岩床・岩脈の固化
4.20 動く媒質中の熱伝導:侵食と堆積の熱的影響
4.21 無限領域における一次元非定常熱伝導
4.22 熱応力
4.23 海底地形
4.24 海水準変動
4.25 堆積盆地の熱史・沈降史
4.26 表面での一定の熱流量による半無限空間加熱・冷却
4.27 断層上の摩擦発熱:島弧の火山活動と沈み込むスラブ上の溶融
4.28 マントルの温度構造と断熱線
4.29 沈み込んだリソスフィアの温度構造
4.30 堆積物の侵食・堆積のカリングモデル
本章のまとめ
参考文献

第5章 重力
本章の内容
5.1 イントロダクション
5.2 自転により扁平に変形した地球が外部に及ぼす引力加速度
5.3 遠心力加速度と重力加速度
5.4 重力ポテンシャルとジオイド
5.5 慣性モーメント
5.6 地表面での重力異常
5.7 ブーゲー重力の式
5.8 重力データの補正
5.9 補償
5.10 周期的な表面質量分布による重力場
5.11 リソスフィアのたわみによる補償
5.12 アイソスタシーによるジオイド異常
5.13 補償モデルと観測されるジオイド異常
5.14 地形を支えるために必要な力とジオイド
本章のまとめ
参考文献

第6章 流体力学
本章の内容
6.1 イントロダクション
6.2 一次元チャネル流
6.3 アセノスフィアの対向流
6.4 パイプ内の流れ
6.5 被圧帯水層の流れ
6.6 火道管を通る流れ
6.7 二次元流体の質量の保存
6.8 二次元流体の力の釣り合い
6.9 流線関数
6.10 後氷期隆起
6.11 沈み込みの角度
6.12 ダイアピル現象
6.13 褶曲
6.14 ストークス流
6.15 プルームヘッドとプルームテイル
6.16 熱付加があるパイプ内の流れ
6.17 温泉の帯水層モデル
6.18 熱対流
6.19 下面加熱流体層での熱対流開始の線形化安定解析
6.20 有限振幅熱対流の遷移境界層理論
6.21 有限振幅熱対流の定常境界層理論
6.22 プレートテクトニクスを駆動する力
6.23 粘性散逸による加熱
6.24 マントルの再循環と混合305
本章のまとめ
参考文献

第7章 岩石のレオロジー
本章の内容
7.1 イントロダクション
7.2 弾性
7.3 拡散クリープ
7.4 転位クリープ
7.5 温度・応力依存レオロジーをもつ流体のせん断流動
7.6 マントルのレオロジー
7.7 マントル対流へのレオロジー効果
7.8 マントル対流と地球の冷却
7.9 地殻のレオロジー
7.10 粘弾性
7.11 完全弾塑性挙動
本章のまとめ
参考文献

第8章 断層運動
本章の内容
8.1 イントロダクション
8.2 断層の分類
8.3 断層における摩擦
8.4 アンダーソンの断層理論
8.5 地殻強度の包絡線
8.6 スラストシートと重力滑動
8.7 地震
8.8 サンアンドレアス断層
8.9 北アナトリア断層
8.10 横ずれ断層の弾性解
8.11 応力拡散
8.12 熱的に活性化された断層クリープ
本章のまとめ
参考文献

第9章 多孔質媒質中の流動
本章の内容
9.1 イントロダクション
9.2 ダルシー則
9.3 浸透率のモデル
9.4 被圧帯水層での流動
9.5 不圧帯水層での流動
9.6 火山の幾何形状
9.7 多孔質媒質中の質量保存,運動量保存とエネルギー
9.8 多孔質媒質における一次元の熱の移流
9.9 多孔質な地層中の熱対流
9.10 流体に満たされた多孔質内の熱プルーム
9.11 マグマの移動に対する多孔質流モデル
9.12 二相流
本章のまとめ
参考文献

第10章 化学地球ダイナミクス
本章の内容
10.1 イントロダクション
10.2 放射能と地球年代学
10.3 地球化学リザバー
10.4 瞬時の地殻分別を伴う2リザバーモデル
10.5 希ガス系
10.6 OIBの同位体の系統的研究
本章のまとめ
参考文献

第11章 数値解析のための道具
本章の内容
11.1 イントロダクション
11.2 MATLAB入門
11.3 熱伝導に関するフーリエの法則の積分(初期値問題)
11.4 内部での熱生成がある場合の一次元の定常熱伝導方程式の積分(境界値問題)
11.5 二次元の定常熱伝導方程式の積分
11.6 一次元の時間依存の熱伝導方程式の積分
本章のまとめ

第12章 数値計算モデルの地球物理学的応用
本章の内容
12.1 三角形の荷重分布によるリソスフィアの曲げ
12.2 軸対称な荷重下での弾性リソスフィアの曲げ
12.3 MATLABを用いた海洋リソスフィア冷却モデルにおける温度と表面熱流量の評価
12.4 海洋リソスフィア冷却を考慮したプレートモデルによる海底深度のMATLABを用いた評価
12.5 固化した岩脈の冷却
12.6 矩形角柱の上方に生じる重力異常
12.7 任意の地形によるフリーエア重力異常
12.8 後氷期隆起とクレーターの緩和:軸対象形状
12.9 二次元定常有限振幅の熱対流の数値解
12.10 横ずれ断層に対する地表速度
12.11 横ずれ断層についての補足的な解
12.12 任意の大きさと向きの亀裂面上の滑り
本章のまとめ

付録A 記号と単位
付録B 物理定数と物理的性質
付録C 一部の演習問題の略解
付録D 一部の演習問題のMATLABコード
参考文献
索  引