化学地球动力学  070902M05003H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:张宏福,汤艳杰,杨进辉
授课时间: 星期一,第5、6、7 节
授课地点: 教二楼423
授课周次: 1、2、3、4、6、7、8
授课时间: 星期三,第5、6、7 节
授课地点: 教二楼423
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7
课程编号: 070902M05003H 课时: 42 学分: 2.50
课程属性: 专业普及课 主讲教师:张宏福,汤艳杰,杨进辉 助教:刘庆
英文名称: Chemical Geodynamics 召集人:

教学目的、要求

本课程为矿物学、岩石学、地球化学、矿床学、天体化学、构造地质学专业及部分地震地质、海洋地球化学及环境地球化学研究生的专业课程。教学要求:通过本课程的学习使学生应用现代地球化学、矿物学、岩石学及全球构造知识,认识和掌握地壳、地幔与地核的化学结构、组成及相关的地球动力学机制与演化历史;特别是运用现代元素和同位素地球化学知识示踪和制约与岩石圈深部过程有关的壳幔与幔幔相互作用、地球动力学过程的地球化学表征及其与资源、环境等人类生存密切相关问题的关系。教学目的:要求学生应用现代地球系统科学概念,从化学地球动力学角度及圈层相互作用观点出发,处理现代及地质历史上各圈层子系统相互作用机制、相应各类产物和岩类的成因及其地球动力学演化历史。本课程是相关专业研究生完成其学位论文研究的重要专业课。

预修课程

元素地球化学、同位素地球化学、岩石学

教 材

多媒体形式课件

主要内容

第一章 绪论(2学时)
现代地球系统科学中的化学地球动力学;二十世纪地球科学两大进展与化学地球动力学概念的提出,相应学科的形成和研究方法,化学地球动力学与相关学科的关系;我国研究现状和学科发展展望。
第二章 化学地球动力学研究方法的地球化学理论基础(3学时)
球粒陨石模式元素地球化学表,元素分配理论及化学反演理论;放射成因同位素与多元同位素体系示踪理论,同位素年代学及多阶段演化理论;同位素模式年龄理论及应用,传统与非传统稳定同位素地球化学应用理论;
第三章 地幔地球化学I- 原始地幔组成与研究对象:(2学时)
Pyrolite模型,幔源捕虏体及科马提岩组成比较;作为地表火成岩类的幔源岩石;大陆及大洋玄武岩,构造抬升的岩石圈深部剖面;火山岩中的幔源捕虏体岩类;典型实例剖析,二元与多元混合与地壳混染作用的识别
第四章 地幔地球化学II- 大洋幔源岩类Sr-Nd同位素二元相关性的发现,地幔化学不均一性和地幔源区地球化学端元 (4学时):
     不同尺度的地幔化学不均一性;Dupal异常;原始地幔(PM)及其地球化学含义;大洋中脊玄武岩与亏损地幔(DM);洋岛玄武岩与主流地幔(PREMA);l型富集地幔(EM l);ll 型富集地幔(EMll);高??地幔(HIMU)及(FOZO)等地幔化学储库
第五章	大陆岩石圈地幔与地幔交代作用(SCLM and Mantle Metasomatism,
5学时)
大陆岩石圈地幔形成。演化与地球化学特征,幔源捕虏体研究,地幔交代作用定义,类型与识别;交代地幔存在的地球化学证据;地幔交代在壳幔体系相互作用及演化中的意义;地幔交代作用与深部成矿过程
第六章	大火成岩省与地幔柱构造(LIPs and Plume Tectonics,3学时)
从热点到地幔柱假说,从地幔柱到超级地幔柱,地幔柱构造理论;从大陆溢流玄武岩到大火成岩省,地质历史上地幔柱与超大陆演化    
第七章	大陆地壳的形成与演化(5学时):早期陆壳的形成,大陆地壳生长模式讨论,板块构造与地壳演化,花岗岩成因与大陆动力学;
第八章	壳幔相互作用主要形式及其化学地球动力学意义(4学时);底侵-拆沉作用的识别,俯冲-再循环作用的重要意义,俯冲隧道过程与板片-地幔相互作用
第九章	壳幔体系化学结构与演化的地球动力学模式讨论:(3学时)
二组分地幔模式;布丁模式;壳幔子体系盒式模式;重循环模式;全地幔与双层地幔对流模式;MOMO模式;中国大陆地幔三体系四组分混合动力学模式
第十章Case study1(3学时):中国大陆地幔地球化学区划及地幔源区组成的构造块体特征;中生代华北大陆克拉通岩石圈地幔转型、去克拉通化及其深部动力学过程
第十一章Case Study 2(3学时): P-T全球事件与我国西部大火成岩省研究;扬子西缘峨眉山溢流玄武岩研究;塔里木二叠纪溢流玄武岩研究;
第十二章 Case study 3(3学时):中国东部中生代花岗岩成因与化学地球动力学背景讨论

       注:以上黑体部分(二、四、五、七、八章)为重点教学内容

参考文献

(1) 中国科学院地球化学所编,高等地球化学,科学出版社,北京,2000
 (2)  郑永飞,陈江峰,稳定同位素地球化学,科学出版社,北京,2000
 (3)  郑永飞(主编),化学地球动力学,科学出版社,1999
(4)  White, B.M.  Geochemistry,John Wiley & Sons, Ltd,  2013
(5)  Albarede, F., Geochemistry: An Introduction, 2ed. edition, Cambridge University Press, 2008.
(6)  Allegre, C.J., Isotope Geology, Cambridge University Press, 2008
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(14) Wilson, M., Igneous Petrogenesis; A global tetonic approach, Unwi Hyman Ltd., London, UK., 1989
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*(16)  Hafmann, A.W., Early Evolution of continents, Science, 275, 498-499, 1997
*(17)  Sylvester, P.J, and et al., Niobium/Uranium evidence for early formation of the continental crust,  Science, 275, 521-523. 1997
*(18)  Hafmann, A.W., Mantle geochemistry: the message from oceanic volcanism, Nature, 385, 219-229, 1997