地球内部物理前沿  071M6001H

学期:2017—2018学年(春)第二学期 | 课程属性:专业研讨课 | 任课教师:陈凌,周元泽
授课时间: 星期一, 第3、4节
授课地点: 教2-221
授课周次: 11、12、13、14、15
授课时间: 星期三, 第3、4节
授课地点: 教2-221
授课周次: 11、12、13、14、15
课程编号: 071M6001H 课时: 20 学分: 1.0
课程属性: 专业研讨课 主讲教师:陈凌,周元泽
英文名称: Frontiers in Physics of the Earth’s Interior

教学目的、要求

本课程为地球物理专业研究生的研讨课程,也可作为非地球物理专业研究生的选修课。近年来随着现代探测技术、研究方法和高温高压实验技术的发展,在地球内部结构、性质、状态和动力学演化研究方面取得了一系列前沿进展;取得研究进展的同时,随着人类对地球科学认知程度和对资源能源需求的提高,以及对整体地球系统意识的增强,也为地球内部研究提出了新的目标和挑战。本课程将引导研究生了解地球物理探测方法和高温高压实验技术国际新进展、基于新方法技术在研究地球内部(地壳至地核)物理性质方面取得的前沿进展;分析研讨取得这些前沿进展的研究思想、思路、依据和存在的争论或问题,以及可能的新的研究生长点或研究方向。本课程的目的是通过调动研究生的思维和能动性,使其熟悉了解地球内部研究及相关领域的国际前沿和发展方向,培养其独立探索的科研攻关能力。

预修课程

地球内部物理学、板块构造学

教 材

主要内容

第一章 概论和地球物理探测技术和实验方法研究前沿(3学时)
教师讲解为主:概要介绍本研讨课的主要内容和研讨方式,介绍近年来(二十一世纪以来?)地球内部物理研究领域在方法技术方面的国际前沿进展和发展方向。
1.1 本课程主要研讨内容和研讨方式,布置研究生后续阅读和研讨任务(见第四至六章)
1.2 地球物理深部结构研究方法,包括地震学、重力、大地电磁测深等方面
1.3 高温高压矿物物理实验技术和模拟计算

第二章 地球内部结构研究前沿(3学时)
教师讲解为主:从观测角度介绍地壳至地核不同圈层结构研究的国际前沿进展和发展方向,包括地震学、重力、大地电磁测深等方面的内容,并与板块构造、地幔动力学及地球整体演化相联系。注重从全球、区域到局部不同横向范围和岩石圈、上地幔、全地幔到地球整体不同空间尺度上进行介绍,引导研究生从地球系统角度理解授课内容。
2.1 地壳和岩石圈结构(地壳和岩石圈地幔)与区域构造
2.2 地幔结构与地幔动力学
2.3 地核结构与核幔耦合

第三章 地球内部组成、状态及动力学研究前沿(3学时)
教师讲解为主:从实验和模拟角度介绍地壳至地核不同圈层组成、状态和动力学研究的国际前沿进展和发展方向,包括矿物物理实验、地球动力学和分子动力学数值模拟等方面的内容,并与地球内部结构、核幔动力学及地球整体演化相联系。注重实验、模拟与观测,微观与宏观的对比与联系,引导研究生从多方位、多角度理解地球系统。
3.1 地幔矿物组成和物理性质
3.3 地核成分与地球分异演化
3.2 板块构造体系与地幔柱体系

第四章 地球内部物理研究方法前沿研讨(3学时)
学生研讨为主:第一章授课时即布置学生查找、阅读地球内部物理探测方法、实验技术以及模拟计算研究进展方面的资料文献,并进行归纳总结。将学生按照兴趣和/或自身专业分组研讨不同方面的前沿进展及其研究应用,感受发展研究方法的重要性,领会“工欲善其事,必先利其器”的思想。

第五章 地壳-岩石圈结构、构造和动力学研究前沿研讨(3学时)
学生研讨为主:第一章授课时即布置学生查找、阅读近几年有关地壳-岩石圈结构、构造和动力学演化过程方面的资料文献,并进行归纳总结。重点为大陆岩石圈演化方面的内容,特别是关于克拉通稳定、改造与破坏以及从大洋俯冲到大陆碰撞造山过程的研究进展。将学生按照兴趣和/或自身专业分组研讨不同方面的前沿研究进展,开展实例分析和区域对比,并总结问题和探讨可能的新的研究生长点或方向。

第六章 地幔结构、组成、状态和动力学研究前沿研讨(3学时)
学生研讨为主:第一章授课时即布置学生查找、阅读有关上、下地幔及其过渡带,核幔边界结构、物性状态和动力学研究方面的新进展资料文献,并进行归纳总结。重点关注板块构造体系与地幔柱体系的相互联系,并结合岩石圈和地核的相关研究,理解地球系统的整体演化。将学生按照兴趣和/或自身专业分组研讨不同方面的前沿研究进展,开展具体研究实例分析和不同观测对比,并总结问题和探讨可能的新的研究生长点或方向。

第七章 总结和点评(2学时)
学生和教师互动:学生总结前六章学习研讨的感想、体会,并提出自己感兴趣的研究方向和思路。教师进行点评,鼓励学生注重观测观察,注重多学科交叉,积极开展探索研究。

参考文献