地史學課程設(shè)計——1 (12).doc

地史學課程學習設(shè)計-賈焯越地球科學學院，011101-332012-2-28（二）Prologue Historical geology examines the origin and evolution of Earth, its continents, atmosphere, oceans and life.Historical geology is, however, more than just a recitation of past events. It is a dynamic planet that has changed continuously during the past 4.6 billion years- although not always at the same rate. Geologists seek not only to place events in an orderly chronologic arrangement but also, more importantly, to explain how and why past events happened. It is one thing to observe on the fossil record that dinosaurs went extinct but quite another to ask how they became extinct. Geologists have long noted evidence in rocks of numerous mountain-building episodes. Only in the few decades, however, has a theory emerged to provide geologists with a comprehensive model explaining how mountain building may be related to each other.In addition to aiding in the interpretation of Earth history, the basic principles of historical geology have practical applications. William Smith, an English surveyor and engineer, recognized that by studying the sequences of rocks and the fossils they contained, he could predict the kinds and thicknesses of canals. The same principles Smith used in the late eighteenth and early nineteenth centuries are still used today in the mineral and oil exploration.地史學（Historical Geology,也稱歷史地質(zhì)學）是研究地球地質(zhì)歷史及其發(fā)展規(guī)律的科學，具體包括地球巖石圈、水圈、氣圈、生物圈的形成、演化歷史和不同圈層（含宇宙圈）間耦合關(guān)系。以時間為主線，以46億年以來以巖石和化石記錄為主要研究對象，探索地史時期及現(xiàn)代地球表層系統(tǒng)的由來、演變及其資源和環(huán)境效應，從地球系統(tǒng)科學的高度，全面介紹地球的沉積發(fā)展史生物進化史和構(gòu)造運動史及其耦合關(guān)演化歷史和環(huán)境-資源-人類效應概況。從巖石圈演化的角度，地球史也是一部海洋與陸地的聚散史。一、課程內(nèi)容概括與分類1、沉積古地理學1）沉積相的概念及相對比定律介紹沉積環(huán)境、沉積相、相變、相分析的概念，相對比定律（必須在沉積環(huán)境連續(xù)漸變的情況才能使用）：只有那些目前可以觀察到是相互毗鄰的相和相區(qū)，才能原生地重疊在一起; 即在垂向上整合疊置的相是在側(cè)向上相鄰的沉積環(huán)境中形成的。將今論古（The present is the key to the past）：發(fā)生在地質(zhì)歷史時期的地質(zhì)作用過程和產(chǎn)物中總結(jié)得出的規(guī)律，與現(xiàn)在正在進行的地質(zhì)作用及其產(chǎn)物有相似之處。從研究現(xiàn)代地質(zhì)作用的過程和產(chǎn)物中總結(jié)得出的規(guī)律，可以用來分析保留在地層及巖石中的各種地質(zhì)現(xiàn)象，從而推斷古代地質(zhì)作用的過程和古地理環(huán)境。2）沉積環(huán)境的判別標志（相標志）：生物標志實體化石和遺跡化石、物理標志沉積物顏色、結(jié)構(gòu)和沉積構(gòu)造、化學標志3）沉積環(huán)境與沉積相類型：大陸環(huán)境、過渡環(huán)境、海洋環(huán)境4）古地理圖及其意義2、地層學1）地層概念：涉及巖層的先后順序、地質(zhì)年代和組成填圖單位時稱地層，巖層是地層的基本組成單位；地層疊覆律：上新下老2）地層之間的關(guān)系及其地質(zhì)意義地層接觸關(guān)系類型：整合接觸、不整合接觸（平行不整合和角度不整合）、侵入接觸與沉積接觸海侵超覆與海退退覆；沉積旋回地層的劃分與對比；地層劃分的概念、方法（構(gòu)造學方法、巖石學方法、古生物學方法）；地層對比：野外直接追溯對比；巖石相似性對比；古生物對比；地質(zhì)事件對比；古地磁極性對比；同位素年齡對比地層單位類型建立的依據(jù)單位元素單位間的關(guān)系三類地層單位間的相互關(guān)系巖石地層單位巖性、巖相、巖層的結(jié)構(gòu)、厚度等群、組、段、層包含關(guān)系多數(shù)巖石地層單位和年代地層單位的界線不一致;多數(shù)的生物地層單位界限與年代地層單位界限不一致生物地層單位地層的化石或化石組合延限帶、頂峰帶、組合帶、間隔帶無包含關(guān)系年代地層單位和地質(zhì)年代單位地層的形成時限即生物的演化階段年代地層單位：宇、界、系、統(tǒng)、階、時、帶 年代地層系統(tǒng)：宇、代、紀、世、期、時包含關(guān)系3、歷史大地構(gòu)造學1）歷史大地構(gòu)造分析的內(nèi)容：沉積物組分和沉積組合、沉積物厚度分析、沉積相和沉積古地理分析、沉積盆地分析和構(gòu)造運動面分析2）現(xiàn)代地表構(gòu)造：沉積物組分、結(jié)構(gòu)、幾何形態(tài)與構(gòu)造環(huán)境條件、沉積厚度分析補償與非補償?shù)母拍詈统练e組合主要類型及其分布特征3）介紹了板塊構(gòu)造和威爾遜旋回（胚胎期初始期成熟期衰退期殘余期消亡期）4）構(gòu)造階段：早古生代加里東旋回和加里東階段，晚古生代海西旋回和海西階段以及中新生代阿爾卑斯旋回和阿爾卑斯階段（根據(jù)中國及東亞中新生代巖石圈構(gòu)造演化特點，進一步區(qū)分出三疊紀的印支旋回和印支階段，朱羅、白堊紀的燕山旋回和燕山階段和新生代的喜馬拉雅旋回和喜馬拉雅階段。5）地史中恢復古板塊的方法：地質(zhì)學方法、古地磁方法、生物古地理方法、古板塊構(gòu)造與古大陸分布圖4、新生代、中生代、古生代及前寒武代地史概況：地質(zhì)年代單位生物界沉積物構(gòu)造階段沉積礦產(chǎn)新生代第四紀Q晚第三紀N早第三紀E哺乳動物繁榮 被子植物發(fā)展 沉積物固結(jié)較差喜馬拉雅構(gòu)造階段大陸裂谷構(gòu)造發(fā)育成煤期 石油膏鹽 中生代白堊紀K侏羅紀J三疊紀T裸子植物時代、恐龍時代或菊石時代第四次、第五次生物大滅絕陸相沉積成煤Pangca解體 特提斯洋萎縮 環(huán)太平洋火山活動發(fā)育聚煤期 石油 天然氣 膏鹽晚古生代二疊紀P石炭紀C泥盆紀D海生無脊椎動物大變革 陸生生物繁榮 第二次、第三次生物大滅絕石炭紀-二疊紀冰川海西構(gòu)造階段 Pangca形成山西式鐵礦 鋁土礦磷和錳 多金屬礦產(chǎn)早古生代志留紀S奧陶紀O寒武紀寒武紀生物大爆炸 海生無脊椎動物繁盛植物登陸 第一次生物大滅絕沉積類型復雜 奧陶紀末瓦崗納發(fā)育大陸冰川加里東構(gòu)造階段 陸殼板塊擴大生物層 磷鐵礦 旅游資源 前寒武代生物化石減少 遺跡化石 埃迪卡拉生物群 分子化石 菌藻類構(gòu)造變形復雜礦產(chǎn)豐富5、地史發(fā)展中的基本問題和展望1）地史發(fā)展中的階段性：生物演化的階段性；沉積演變的階段性；巖石圈構(gòu)造演化的階段性2）地史學取得成果及展望： 造山帶及鄰區(qū)沉積地質(zhì)與國土資源 -環(huán)境大調(diào)查： 十余年來，本學科從圈層耦合和地球系統(tǒng)科學的高度，將天山 -準噶爾、昆侖-祁連-秦嶺和三江造山帶及鄰區(qū)作為一個整體進行了長時間、多尺度、跨地區(qū)、跨學科的綜合研究，取得了板塊構(gòu)造模式的新突破、地層古生物理論方法的原始性創(chuàng)新和我國西部艱苦地區(qū)關(guān)鍵地質(zhì)資料積累的多項首次發(fā)現(xiàn)；揭示出上述造山帶是歐亞大陸增生和岡瓦納大陸裂解過程的產(chǎn)物，在時間上具有多旋回、軟碰撞、非威爾遜旋回特征，在空間上表現(xiàn)為多島洋格局；創(chuàng)立了非史密斯地層學、板塊沉積學、拓撲遺跡分析的理論方法。微觀生物記錄及其環(huán)境過程信息研究方面： 該方向主要研究古 DNA和類脂物分子。在古DNA方面，主要研究我國華南地區(qū)晚更新世以來的大熊貓、劍齒象的古DNA研究及其與現(xiàn)代大熊貓和劍齒象的分子演化關(guān)系；5000-8000年前仰韶文化期古人殘骸的古DNA研究及其與現(xiàn)代人的演化關(guān)系。這兩方面的研究內(nèi)容，尤其是前者是科學界普遍關(guān)注而又沒有從事的研究工作。目前，已在華北第四紀猛馬象和仰韶文化期姜寨人古DNA及其分子演化方面已經(jīng)取得新的突破：從7000年前的姜寨人中獲得169bp的線粒體控制區(qū)古DNA序列，這是目前我國所報道的最老的古人類DNA序列，并在其他實驗室進行重復性實驗獲得成功；從采自內(nèi)蒙古喜桂圖縣晚更新世猛犸象中獲得254bp的線粒體細胞色素b古DNA序列，在此基礎(chǔ)上探討了猛犸象與現(xiàn)存的亞洲象、非洲象之間的親緣關(guān)系，并提出猛犸象基因的高度分析性。 探討了古代大熊貓DNA的研究可望取得在國際上有重要影響的研究成果，同時對瀕危物種現(xiàn)代大熊貓的保護具有重要意義，目前已在大熊貓糞便DNA提出實驗方案上進行了改進。 圍繞地質(zhì)體中的類脂物，在研究生態(tài)系統(tǒng)對全球氣候、環(huán)境事件的響應這一科學目標上取得一些創(chuàng)新性成績。在微生物對災變事件的響應上，利用浙江長興煤山這一全球二疊紀 - 三疊紀界線標準剖面的高分辨率分子化石記錄，揭示了海洋食物鏈底層藍細菌的多次劇烈變化，它與無脊椎動物的集群滅絕存在耦合關(guān)系，該成果直接從不同生態(tài)功能的生物之間的耦合效應上確認了顯生宙全球最大生物滅絕期存在多次生物危機，為探討該時期生物危機的形式提供了新的約束資料，這一工作將直接限制了對某些滅絕原因的認識。這一成果發(fā)表在 NATURE （ 2005 ）上，并獲得了其審稿人的高度評價，認為這是一個激動人心的成果。在高等植物對氣候、環(huán)境變化的響應上，通過對第四紀全球變化重要載體的研究，在國際上提出了高等植物對古溫度的響應能夠在類脂物單體氫同位素中記錄下來。 將分子有機地球化學技術(shù)引入當前高分辨率的石筍研究中，率先在國際上從洞穴石筍中檢測出一系列具有氣候意義的 類脂物 分子，為當前石筍中有關(guān)生物對氣候變化的生態(tài)響應這一難點問題研究提供了切入點， 為探討 石筍碳酸鹽碳同位素與植被的關(guān)系等重要問題提供了新思路。發(fā)現(xiàn)了青藏高原海拔 7000 米的雪冰、中國南方更新世網(wǎng)紋紅土等載體的微量類脂物分子能夠記錄古氣候的變化。全面介紹地球的生物進化史、沉積發(fā)展史和構(gòu)造演化史及其耦合關(guān)系以及全球性有機界和無機界重大事件及其環(huán)境、資源效應概況，使學生掌握地球歷史科學的基本理論、基礎(chǔ)知識和基本技能，培養(yǎng)學生創(chuàng)造性邏輯思維和綜合分析、解決問題的能力。二、地史學應該解決的問題：1、 通過觀察現(xiàn)代地表構(gòu)造來推測和分析歷史大地構(gòu)造來預測未來大地構(gòu)造原因：我認為利用相分析和“將古論今”思想來預測未來板塊運動情況至關(guān)重要，這樣我們可以把握地域是否有地震、火山噴發(fā)等自然災害，及時進行預測，轉(zhuǎn)移人群，避免人員傷亡2、 地球與外星球的巖石成分，組成是否相同；利用隕石的成分分析來預測外星球的發(fā)展史原因：我認為我們研究外星球的發(fā)展可以解決地球的資源危機，探索外星球為人類移居做鋪墊3、 查明五次生物大爆發(fā)的原因，與環(huán)境變化的關(guān)系原因：既然每次生物大爆發(fā)滅絕的都是生物霸主，那第六次滅絕的可能就是人類了，人類要預測環(huán)境變化，保護環(huán)境，延緩世界末日。三、采取的學習和投入方式：地史學這門課我覺得思考尤其重要，首先是聽課環(huán)節(jié)尤其重要，要認真聽老師講的內(nèi)容，并進行思考和質(zhì)疑，前提就是要提前把握課本內(nèi)容，對概念進行理解，對重難點要深入理解，這樣在老師講課時會更容易把握內(nèi)容，在自己不懂的內(nèi)容更能聚精會神的聽和體悟，同時檢查自己的學習情況，反思自己究竟學到了多少，了解了多少，對知識進行第二次的補充和完整。課后，要認真瀏覽老師的課件，并注意對課件里的英文進行記憶，加深對課文內(nèi)容的理解，對于還不懂的內(nèi)容，要上網(wǎng)查閱資料和文獻，要及時跟同學討論，請教老師，老師布置的作業(yè)要及時完成，腳踏實地學習這門課程。對于實習課，我覺得尤為重要，要實踐與理論相結(jié)合，對標本仔細觀察，思考與課本知識的聯(lián)系，把握特征，并對相似特征進行總結(jié)和區(qū)分。這樣拋下課本，剩下的才是自己真正學到的知識。此外，看到野外圖片要認真聯(lián)系，時刻謹記，給我一塊巖石，還你一片天空的終止。對自己要求要嚴格，有追求，多讀文獻，英文文獻也要讀，拓展知識面，對自己感興趣的內(nèi)容要多查閱，多研究，思考才能創(chuàng)新，腳踏實地學好這門課程，立志成為地質(zhì)人才。四、預期的學習目標、效果、質(zhì)量監(jiān)控措施學習目標：老師說過“教育就是將學過的東西忘得一干二凈