课程大纲

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大陆地壳演化

课程编码:070901M05001H 英文名称:Early History of Continental Crust 课时:40 学分:2.50 课程属性:专业普及课 主讲教师:翟明国等

教学目的要求
本课程为地质学一级学科研究生的专业基础课程,也可以作为地球物理、地理学、大气科学和海洋科学研究生的选修课。
大陆地壳的80-90%以上是在太古宙形成的(25亿年前)。因此前寒武纪地质特别是早期地壳演化是地球科学(含海洋与天体)的基础学科。本课程包括大陆地壳的形成历史及其演化,重点是大陆壳的形成机制、生长方式和从太古代到显生宙的演化过程,以及与此相关的圈层构造、超大陆的拼和与裂解、物质演化和矿产资源的形成等热点问题。
教学要求:通过本课程的学习使学生应用现代地质学、地层学、岩石学、构造地质学、地球化学及全球构造知识,认识和掌握地球的早期历史,特别是陆壳的形成机制,了解从古到今构造演化的特点和相似性与不可逆性。

预修课程
预修课程:普通地质学、岩石学
选修课程:构造地质学、沉积地质学、地球化学、矿床学、石油地质学

大纲内容
第一章 地球的陆壳以及类地行星的启示 3.0学时 翟明国
第1节 关于地球
第2节 今天的地球和月球的启示
第3节 最古老岩石与早期陆壳
第二章 地质年表与前寒武纪岩石的定年 3.0学时 彭澎
第1节 地质年代与地质年表
第2节 同位素年代学基本原理
第3节 常用同位素测年体系
第4节 常用测试方法
第5节 古老岩石的定年
第6节 锆石、斜锆石定年与解释,以及单矿物分选
第三章 前寒武纪特殊的岩石类型 3.0学时 吴春明
第1节 太古代-元古代灰色片麻岩系(TTG)
第2节 环斑花岗岩(rapakivite)
第3节 紫苏花岗岩(charnockie)
第4节 斜长岩
第5节 条带状铁建造
第6节 前寒武纪榴辉岩、蛇绿岩、堆晶岩、席状岩墙、枕状熔岩、放射虫硅质岩等
第四章 前寒武纪变质作用 3.0学时 吴春明
第1节 基本概念
第2节 构筑变质作用PTt轨迹的准则和方法
第3节 前寒武纪变质作用
第五章 早期地壳的形成生长和稳定化 3.0学时 周艳艳
第1节 早期陆壳形成与TTG片麻岩成因
第2节 陆壳的成熟化
第3节 稳定的大陆-克拉通化
第4节 早期陆壳岩石构造单元:高级区与绿岩带
第5节 早期大洋问题
第六章 前寒武纪特殊地质事件及构造体制思考 3.0学时 翟明国
第1节 前寒武纪特殊构造事件
第2节 构造体制思考
第七章 太古宙与元古宙 3.0学时 彭澎
第1节 冥古宙的内涵及冥古/太古宙界限
第2节 太古宙的内涵及太古/元古宙界限
第3节 克拉通与克拉通化
第4节 元古宙的内涵及元古/显生宙界限
第5节 地球中年期
第6节 前寒武纪构造体制
第八章 超大陆与超大陆聚合 3.0学时 彭澎
第1节 什么是超大陆
第2节 超大陆聚合
第3节 板块构造
第4节 前寒武纪主要超大陆
第5节 课堂互动讨论
第九章 地幔柱与超级大陆裂解 3.0学时 彭澎
第1节 地幔柱构造
第2节 大岩浆岩省
第3节 基性岩墙群
第4节 裂谷系
第5节 超大陆裂解
第十章 中国大陆 3.0学时 周艳艳
第1节 中国主要的古陆块
第2节 华南陆块与Rodinia
第3节 中国联合大陆形成
第十一章 显生宙陆壳增生 3.0学时 彭澎
第1节 陆壳增生的三种类型
第2节 大岩浆岩省(垂向增生)
第3节 弧岩浆岩省(侧向增生)
第4节 克拉通岩浆岩省
第5节 陆壳增生的物质演化
第十二章 陆壳活化与华北克拉通破坏 3.0学时 翟明国
第1节 稳定的华北克拉通
第2节 中生代岩石圈状态与岩浆活动原因及意义
第3节 花岗岩研究的相关问题
第十三章 课堂复习 讨论 3.0学时 彭澎
第1节 课程重点内容回顾
第2节 问题答疑和互动
第十四章 考试 1.0学时 吴春明
第1节 考试

参考书

课程教师信息
1. 翟明国,前寒武纪与变质地质学家,岩石学家,中国科学院院士,第三世界科学院院士。现任中国科学院地质与地球物理研究所研究员、中国科学院大学资深讲座教授,以及西北大学和浙江大学讲座教授,中山大学、吉林大学、西南科技大学、中国科技大学、圣.路易斯大学和澳门科技大学兼职和客座教授。中国科学院矿产资源重点实验室学术委员会主任、内生金属矿床成矿机制国家重点实验室(南京大学)学术委员会主任,以及其它9个国家与部门重点实验室的学术委员会主任、副主任和委员。
主要从事变质岩石学、前寒武纪地质和地球化学研究,以及火成岩岩石学的研究,是一位国内外有影响的科学家和学术带头人。多年来,他针对早期陆壳的形成与增长、早期大陆壳的结构与成分、前寒武纪与显生宙变质作用和大陆动力学机制的异同等前沿核心科学问题,并且研究大陆演化历史与矿产资源的富集机理,集中研究华北陆块以及相邻地区,取得了系统的创造性成果。
近年来的主要研究内容及成果有:1,发现和报道了在中国华北有早前寒武纪高压变质带,包括高压麻粒岩和退变榴辉岩,是世界上有关研究中最早的报道之一,引起国内外的注意;2,提出中国华北克拉通与其它克拉通在构造演化上有重大差别的岩石学和地球化学证据,以及前寒武纪重大地质事件划分方案。3,报道了大别山超高压变质带有沉积变质的硬玉石英岩,证实确有形成于地表的岩石因构造作用曾下插到地幔深度,而后又抬升到地表;4,提出将大别山和山东的高压变质岩划分为三个不同性质的岩石构造单元,从而为造山带构造演化提供了新的思路;5,提出在华北的中生代岩石圈减薄过程中,下地壳起到重要作用;6,发现和报道了朝鲜半岛印支期榴辉岩,讨论了大别山-苏鲁造山带在朝鲜半岛的延伸状态,为东北亚的构造演化奠定了基础。
获国家自然科学二等奖2项,中国科学院自然科学一等奖一项、二等奖两项,国土资源部科技创新一等奖两项,教育部自然科学一等奖1项,何梁何利科学技术(地球科学)奖。截止2016年统计,发表SCI论文二百余篇,h-index指数64,SCI引用>10000次,专著与论文集30部,科研报告十余部。
承担过国家、中科院、基金委多个重大、重点(包括973项目)和重大国际合作项目。培养研究生数十人。
在多个国际和全国学术组织和学术刊物任职。主要国内外任职有:国际榴辉岩委员会委员,国际冈瓦纳研究会执行委员(中国委员会主席),中国地质学会、中国矿物岩石地球化学学会、中国岩土工程学会副理事长、理事或常务理事,北京市人才领导小组专家委员会副主任;岩石学报主编,Island Arc和矿物学报副主编,中国科学、Gondwana Research、地球化学等11个学术期刊编委。
2. 彭澎:研究员,博导,主要从事前寒武纪地质学和岩浆岩岩石学领域的研究和教学工作。对早期大陆地壳形成与演化,早期板块构造的浅层响应机制,超大陆重建等研究方向感兴趣。系统论述了华北古元古代活动带演化;归纳了元古宙重大地质事件的性质与时空格架。主要讲授前寒武纪岩石定年意义和方法、超大陆形成和裂解、显生宙陆壳增生。
3. 吴春明:教授,博导,主要研究领域包括变质地质学、前寒武纪地质学、岩石热力学及地质年代学,在岩石热力学及温度压力计算方面的研究成果受到了广泛关注。其中部分成果被美国、德国两国主流教科书收录、推广。这些矿物温度计与压力计已经被国际同行广泛接受,在全球几乎所有造山带和克拉通的变质作用研究中,得到了广泛应用。主要讲授变质岩岩相的基本特征及变质反应结构。
4.周艳艳:副研究员,硕导,主要从事前寒武纪地质学、岩浆岩岩石学、地球化学和同位素年代学领域的研究工作。一直专注于地球早期陆壳的形成、演化和克拉通化研究,尤其在新太古代-古元古代TTG及相关岩浆岩类的成因、岩石圈物质循环及其动力学机制,以及构造体制转型等方面的研究积累了比较丰富的研究资料、成果和工作经验。主要讲授早期陆壳阶段性增生机制与稳定化过程、克拉通与克拉通化、中国统一大陆的形成。