地球系统科学导论

课程编码：280214070700P1003 英文名称：Introduction to Earth System Sciences 课时：60 学分：3.00 课程属性：学科核心课 主讲教师：孙卫东等

本课程是海洋科学一级学科核心课，主要介绍了地球系统结构、物质组成、作用的能量和过程，重点阐述了地球板块构造运动、地球动力学、古海洋、地震、多圈层物质循环等；同时本课程也介绍了地球系统科学研究的基本方法、最新国际动态和发展趋势。通过该课程的学习，可以建立地球系统相互作用、相互影响的概念和认知，为未来从事地球科学研究奠定基础。

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第一章 地球物理学理论及应用 18学时 刘曦
第1节 地幔对流与热演化
第2节 重力与大地测量
第3节 冰后回弹、地幔深部热化学异常
第4节 壳幔流变结构、地球动力学数值模拟
第5节 地震探测与分析、地震火山灾害
第6节 俯冲起始、地幔柱理论、超大陆循环
第二章 比较行星学概论 3学时 刘曦
第1节 太阳系内行星与大卫星
第三章 地球系统的组成与起源 9学时 孙卫东
第1节 地球系统的圈层结构
第2节 地球的起源与演变
第3节 宜居地球的形成演化
第四章 板块构造运动 12学时 孙卫东
第1节 板块构造的基本理论
第2节 板块运动的驱动力
第3节 板块构造理论的应用
第五章 地球系统多圈层物质循环 9学时 孙卫东
第1节 水循环
第2节 碳循环与地质演变
第3节 生物圈及其演化
第六章 大洋钻探计划与地球科学 3学时 孙卫东
第1节 大洋钻探计划与地球科学
第七章 灵山岛地质实习 6学时 孙卫东
第1节 灵山岛地质实习

孙卫东，理学博士，中国科学院海洋研究所研究员。主要从事海洋地质研究。在板块俯冲工厂和板块漂移历史及其驱动力方面有重要贡献。其代表性贡献是：(1)研究板块俯冲工厂，解决两个重要的科学悖论。a. “铼镱悖论”。准确测定了弧后盆海底火山岩玻璃和熔体包裹体中超微量元素的含量，发现未脱气的初始岩浆铼含量远远高于脱气后的陆相火山岩含量，揭示了铼在火山喷发过程的高挥发性，从而更正了铼在大陆地壳等储库中的丰度，破解了“铼镱悖论”，相关成果发表在Nature、Geology、EPSL等期刊。b. “铌钽悖论”。通过天然样品和高温高压实验，发现俯冲洋壳由蓝片岩向角闪岩转变时铌钽强烈分异，富水部位铌钽比值低，在进一步俯冲过程中易于部分熔融，参与陆壳形成；贫水部位铌钽比值高，不易熔，进入残留相，从而破解了”铌钽悖论”，为揭示大陆地球形成机制提供了重要的制约。(2)洋壳俯冲与铜金成矿。发现高氧逸度岩浆在磁铁矿结晶时其铜、金含量急剧降低，揭示了磁铁矿结晶造成硫酸根被还原萃取铜金形成成矿热液的成矿机理，被国际同行命名为“磁铁矿危机”；建立了俯冲洋壳部分熔融产富硫酸生富铜金岩浆、磁铁矿结晶还原硫酸根成矿的斑岩铜金成矿理论，相关成果发表在Nature等主流期刊。(3)太平洋板块漂移历史及驱动力研究。发现太平洋板块运动方向在早白垩世大幅度变动，并指出这一板块运动转向控制胶东金矿的形成。发现大洋板块转向的动力来源是大火成岩省，提出“岩浆引擎”的板块运动驱动力模型，论文发表在EPSL等期刊。 刘曦，中国科学院海洋研究所特聘研究员，博士毕业于美国科罗拉多大学，加州理工学院博士后。从事地球动力学数值模拟研究，使用数值模型探索地幔对流，从地球物理学分析地球内部动力演化过程及机制，发现其与地表观测的关联。研究方向包括俯冲起始与演化，伴随算法开发应用，地幔热化学对流，重力反演，行星可压缩地幔对流等。近期主要研究课题是早期地球俯冲起始机制、海底高原俯冲演化过程，核幔边界处热化学异常的演化及对地幔柱活动的影响等。