地史学课程设计——1 (12).doc

地史学课程学习设计-贾焯越地球科学学院，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.地史学（Historical Geology,也称历史地质学）是研究地球地质历史及其发展规律的科学，具体包括地球岩石圈、水圈、气圈、生物圈的形成、演化历史和不同圈层（含宇宙圈）间耦合关系。以时间为主线，以46亿年以来以岩石和化石记录为主要研究对象，探索地史时期及现代地球表层系统的由来、演变及其资源和环境效应，从地球系统科学的高度，全面介绍地球的沉积发展史生物进化史和构造运动史及其耦合关演化历史和环境-资源-人类效应概况。从岩石圈演化的角度，地球史也是一部海洋与陆地的聚散史。一、课程内容概括与分类1、沉积古地理学1）沉积相的概念及相对比定律介绍沉积环境、沉积相、相变、相分析的概念，相对比定律（必须在沉积环境连续渐变的情况才能使用）：只有那些目前可以观察到是相互毗邻的相和相区，才能原生地重叠在一起; 即在垂向上整合叠置的相是在侧向上相邻的沉积环境中形成的。将今论古（The present is the key to the past）：发生在地质历史时期的地质作用过程和产物中总结得出的规律，与现在正在进行的地质作用及其产物有相似之处。从研究现代地质作用的过程和产物中总结得出的规律，可以用来分析保留在地层及岩石中的各种地质现象，从而推断古代地质作用的过程和古地理环境。2）沉积环境的判别标志（相标志）：生物标志实体化石和遗迹化石、物理标志沉积物颜色、结构和沉积构造、化学标志3）沉积环境与沉积相类型：大陆环境、过渡环境、海洋环境4）古地理图及其意义2、地层学1）地层概念：涉及岩层的先后顺序、地质年代和组成填图单位时称地层，岩层是地层的基本组成单位；地层叠覆律：上新下老2）地层之间的关系及其地质意义地层接触关系类型：整合接触、不整合接触（平行不整合和角度不整合）、侵入接触与沉积接触海侵超覆与海退退覆；沉积旋回地层的划分与对比；地层划分的概念、方法（构造学方法、岩石学方法、古生物学方法）；地层对比：野外直接追溯对比；岩石相似性对比；古生物对比；地质事件对比；古地磁极性对比；同位素年龄对比地层单位类型建立的依据单位元素单位间的关系三类地层单位间的相互关系岩石地层单位岩性、岩相、岩层的结构、厚度等群、组、段、层包含关系多数岩石地层单位和年代地层单位的界线不一致;多数的生物地层单位界限与年代地层单位界限不一致生物地层单位地层的化石或化石组合延限带、顶峰带、组合带、间隔带无包含关系年代地层单位和地质年代单位地层的形成时限即生物的演化阶段年代地层单位：宇、界、系、统、阶、时、带 年代地层系统：宇、代、纪、世、期、时包含关系3、历史大地构造学1）历史大地构造分析的内容：沉积物组分和沉积组合、沉积物厚度分析、沉积相和沉积古地理分析、沉积盆地分析和构造运动面分析2）现代地表构造：沉积物组分、结构、几何形态与构造环境条件、沉积厚度分析补偿与非补偿的概念和沉积组合主要类型及其分布特征3）介绍了板块构造和威尔逊旋回（胚胎期初始期成熟期衰退期残余期消亡期）4）构造阶段：早古生代加里东旋回和加里东阶段，晚古生代海西旋回和海西阶段以及中新生代阿尔卑斯旋回和阿尔卑斯阶段（根据中国及东亚中新生代岩石圈构造演化特点，进一步区分出三叠纪的印支旋回和印支阶段，朱罗、白垩纪的燕山旋回和燕山阶段和新生代的喜马拉雅旋回和喜马拉雅阶段。5）地史中恢复古板块的方法：地质学方法、古地磁方法、生物古地理方法、古板块构造与古大陆分布图4、新生代、中生代、古生代及前寒武代地史概况：地质年代单位生物界沉积物构造阶段沉积矿产新生代第四纪Q晚第三纪N早第三纪E哺乳动物繁荣 被子植物发展 沉积物固结较差喜马拉雅构造阶段大陆裂谷构造发育成煤期 石油膏盐 中生代白垩纪K侏罗纪J三叠纪T裸子植物时代、恐龙时代或菊石时代第四次、第五次生物大灭绝陆相沉积成煤Pangca解体 特提斯洋萎缩 环太平洋火山活动发育聚煤期 石油 天然气 膏盐晚古生代二叠纪P石炭纪C泥盆纪D海生无脊椎动物大变革 陆生生物繁荣 第二次、第三次生物大灭绝石炭纪-二叠纪冰川海西构造阶段 Pangca形成山西式铁矿 铝土矿磷和锰 多金属矿产早古生代志留纪S奥陶纪O寒武纪寒武纪生物大爆炸 海生无脊椎动物繁盛植物登陆 第一次生物大灭绝沉积类型复杂 奥陶纪末瓦岗纳发育大陆冰川加里东构造阶段 陆壳板块扩大生物层 磷铁矿 旅游资源 前寒武代生物化石减少 遗迹化石 埃迪卡拉生物群 分子化石 菌藻类构造变形复杂矿产丰富5、地史发展中的基本问题和展望1）地史发展中的阶段性：生物演化的阶段性；沉积演变的阶段性；岩石圈构造演化的阶段性2）地史学取得成果及展望： 造山带及邻区沉积地质与国土资源 -环境大调查： 十余年来，本学科从圈层耦合和地球系统科学的高度，将天山 -准噶尔、昆仑-祁连-秦岭和三江造山带及邻区作为一个整体进行了长时间、多尺度、跨地区、跨学科的综合研究，取得了板块构造模式的新突破、地层古生物理论方法的原始性创新和我国西部艰苦地区关键地质资料积累的多项首次发现；揭示出上述造山带是欧亚大陆增生和冈瓦纳大陆裂解过程的产物，在时间上具有多旋回、软碰撞、非威尔逊旋回特征，在空间上表现为多岛洋格局；创立了非史密斯地层学、板块沉积学、拓扑遗迹分析的理论方法。微观生物记录及其环境过程信息研究方面： 该方向主要研究古 DNA和类脂物分子。在古DNA方面，主要研究我国华南地区晚更新世以来的大熊猫、剑齿象的古DNA研究及其与现代大熊猫和剑齿象的分子演化关系；5000-8000年前仰韶文化期古人残骸的古DNA研究及其与现代人的演化关系。这两方面的研究内容，尤其是前者是科学界普遍关注而又没有从事的研究工作。目前，已在华北第四纪猛马象和仰韶文化期姜寨人古DNA及其分子演化方面已经取得新的突破：从7000年前的姜寨人中获得169bp的线粒体控制区古DNA序列，这是目前我国所报道的最老的古人类DNA序列，并在其他实验室进行重复性实验获得成功；从采自内蒙古喜桂图县晚更新世猛犸象中获得254bp的线粒体细胞色素b古DNA序列，在此基础上探讨了猛犸象与现存的亚洲象、非洲象之间的亲缘关系，并提出猛犸象基因的高度分析性。 探讨了古代大熊猫DNA的研究可望取得在国际上有重要影响的研究成果，同时对濒危物种现代大熊猫的保护具有重要意义，目前已在大熊猫粪便DNA提出实验方案上进行了改进。 围绕地质体中的类脂物，在研究生态系统对全球气候、环境事件的响应这一科学目标上取得一些创新性成绩。在微生物对灾变事件的响应上，利用浙江长兴煤山这一全球二叠纪 - 三叠纪界线标准剖面的高分辨率分子化石记录，揭示了海洋食物链底层蓝细菌的多次剧烈变化，它与无脊椎动物的集群灭绝存在耦合关系，该成果直接从不同生态功能的生物之间的耦合效应上确认了显生宙全球最大生物灭绝期存在多次生物危机，为探讨该时期生物危机的形式提供了新的约束资料，这一工作将直接限制了对某些灭绝原因的认识。这一成果发表在 NATURE （ 2005 ）上，并获得了其审稿人的高度评价，认为这是一个激动人心的成果。在高等植物对气候、环境变化的响应上，通过对第四纪全球变化重要载体的研究，在国际上提出了高等植物对古温度的响应能够在类脂物单体氢同位素中记录下来。 将分子有机地球化学技术引入当前高分辨率的石笋研究中，率先在国际上从洞穴石笋中检测出一系列具有气候意义的 类脂物 分子，为当前石笋中有关生物对气候变化的生态响应这一难点问题研究提供了切入点， 为探讨 石笋碳酸盐碳同位素与植被的关系等重要问题提供了新思路。发现了青藏高原海拔 7000 米的雪冰、中国南方更新世网纹红土等载体的微量类脂物分子能够记录古气候的变化。全面介绍地球的生物进化史、沉积发展史和构造演化史及其耦合关系以及全球性有机界和无机界重大事件及其环境、资源效应概况，使学生掌握地球历史科学的基本理论、基础知识和基本技能，培养学生创造性逻辑思维和综合分析、解决问题的能力。二、地史学应该解决的问题：1、 通过观察现代地表构造来推测和分析历史大地构造来预测未来大地构造原因：我认为利用相分析和“将古论今”思想来预测未来板块运动情况至关重要，这样我们可以把握地域是否有地震、火山喷发等自然灾害，及时进行预测，转移人群，避免人员伤亡2、 地球与外星球的岩石成分，组成是否相同；利用陨石的成分分析来预测外星球的发展史原因：我认为我们研究外星球的发展可以解决地球的资源危机，探索外星球为人类移居做铺垫3、 查明五次生物大爆发的原因，与环境变化的关系原因：既然每次生物大爆发灭绝的都是生物霸主，那第六次灭绝的可能就是人类了，人类要预测环境变化，保护环境，延缓世界末日。三、采取的学习和投入方式：地史学这门课我觉得思考尤其重要，首先是听课环节尤其重要，要认真听老师讲的内容，并进行思考和质疑，前提就是要提前把握课本内容，对概念进行理解，对重难点要深入理解，这样在老师讲课时会更容易把握内容，在自己不懂的内容更能聚精会神的听和体悟，同时检查自己的学习情况，反思自己究竟学到了多少，了解了多少，对知识进行第二次的补充和完整。课后，要认真浏览老师的课件，并注意对课件里的英文进行记忆，加深对课文内容的理解，对于还不懂的内容，要上网查阅资料和文献，要及时跟同学讨论，请教老师，老师布置的作业要及时完成，脚踏实地学习这门课程。对于实习课，我觉得尤为重要，要实践与理论相结合，对标本仔细观察，思考与课本知识的联系，把握特征，并对相似特征进行总结和区分。这样抛下课本，剩下的才是自己真正学到的知识。此外，看到野外图片要认真联系，时刻谨记，给我一块岩石，还你一片天空的终止。对自己要求要严格，有追求，多读文献，英文文献也要读，拓展知识面，对自己感兴趣的内容要多查阅，多研究，思考才能创新，脚踏实地学好这门课程，立志成为地质人才。四、预期的学习目标、效果、质量监控措施学习目标：老师说过“教育就是将学过的东西忘得一干二净