《變質(zhì)作用研究方法與實例》課程教學(xué)大綱

《變質(zhì)作用研究方法與實例》課程教學(xué)大綱課程代碼：612048課程名稱：變質(zhì)作用研究方法與實例英文名稱：ResearchMethodandCaseStudyofMetamorphism開課學(xué)期：8學(xué)時/學(xué)分：40（其中實驗學(xué)時：32）/2.5課程類別：專業(yè)課開課專業(yè)：地質(zhì)學(xué)（基地班）選用教材：孫德有，高福紅，鄭常青.巖石學(xué)實驗指導(dǎo)書.內(nèi)部教材，2010主要參考書：1.陳曼云，金巍，鄭常青.變質(zhì)巖鑒定手冊.地質(zhì)出版社，20092.盧良兆，許文良主編.巖石學(xué).北京：地質(zhì)出版社，20113.潘兆櫓等主編.結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué).上、下冊，北京：地質(zhì)出版社，19934.靳是琴，李鴻超主編.成因礦物學(xué).上、下冊，吉林：吉林大學(xué)出版社，19845.王濮，潘兆櫓，翁玲寶等主編.系統(tǒng)礦物學(xué).北京：地質(zhì)出版社，19846.陳曼云，常麗華.透明礦物薄片鑒定手冊.地質(zhì)出版社,20067.賀同興、盧良兆、李樹勛、蘭玉琦主編.變質(zhì)巖巖石學(xué).北京：地質(zhì)出版社，19898.陳曼云，劉喜山.變質(zhì)巖巖石學(xué)實驗指導(dǎo)書.北京：地質(zhì)出版社，19899.路鳳香，桑隆康主編.巖石學(xué).北京：地質(zhì)出版社，200110.KurtBucher·RodneyGrapes.PetrogenesisofMetamorphicRocks.BerlinSpringer,8thEdition.201011.Powell,R.andHolland,TJB.CalculatedmineralequilibriainthepelitesystemKFMASH(K2O-FeO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O).AmericanMineralogist,1990,75:367-380.12.Powell,R.andHolland,TJB.andWorley,B.Calculatingphasediagramsinvolvingsolidsolutionsvianon-linearequations,withexamplesusingThermocalc.JournalofMetamorphicGeology,1998,16:577-588.13.Wei,CJ.,Powell,R.Phaserelationsinhigh-pressuremetapelitesinthesystemKFMASH(K2O-FeO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O)withapplicationtonaturalrocks.ContributionstoMineralogyandPetrology,2003,145:301-315.14.Wei,CJ.,Powell,R.andClarke,GL.Calculatedphaseequilibriaforlow-andmedium-pressuremetapelitesintheKFMASHandKMnFMASHsystems.JournalofMetamorphicGeology,2004,22:495-508.15.Wei,CJ.,Powell,R.CalculatedPhaseRelationsHigh-PressureMetapelitesintheSystemKCKFMASH(Na2O-CaO-K2O-FeO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O)JournalofPetrology,2004,45(1)：183-202.16.晶體化學(xué)式計算軟件、溫壓計計算軟件（Minpet2.02;AX;Thermocalc3.21）

一、課程簡介變質(zhì)作用研究方法與實例是地質(zhì)學(xué)（基地班）專業(yè)的專業(yè)選修課中“地球物質(zhì)模塊”系列課程之一。以內(nèi)蒙古大青山地區(qū)石榴角閃二輝麻粒巖變質(zhì)作用研究為實例，主要以研修教學(xué)方式，通過對典型地區(qū)變質(zhì)巖石組合、礦物組合、礦物微區(qū)組分變化與礦物反應(yīng)結(jié)構(gòu)等基本地質(zhì)事實的研究，分析變質(zhì)礦物世代演化、相應(yīng)的變質(zhì)反應(yīng)、演化的溫度、壓力等物理化學(xué)條件，探討變質(zhì)巖石的形成過程、變質(zhì)作用成因及其地質(zhì)意義。通過研究性綜合實驗教學(xué)，加深學(xué)生對前期所學(xué)知識的理解、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究思維能力，提高綜合分析問題和解決實際問題的能力。IntroductionMetamorphismResearchMethodandCaseStudyisoneofelectivecoursesoftheTheEarthMaterialFieldseriesforBasicClassinGeology.Thiscourseisbasedontheexamplesofmetamorphismofgarnet-pyribolitesinDaqingshanarea,InnerMongolian,usingtypicalmetamorphicrockassemblages,metamorphicmineralassemblages,changesinmicroareasinthemineralsandmineralreactiontexturestoanalyzethemineralgeneration,relevantmetamorphicreactions,temperatureandpressureincasetodiscusstheformingprocess,causeofmetamorphismandtheirgeologicalmeaning.Bycomprehensiveresearchexperimentalteaching，thiscoursecanenhancesstudents’knowledgeperviouslylearnedandpromotethestudents’abilitytoanalyzeandsolvepracticalmatters.二、課程性質(zhì)、目的與任務(wù)變質(zhì)作用研究方法與實例是地質(zhì)學(xué)（基地班）專業(yè)的專業(yè)選修課中“地球物質(zhì)模塊”系列課程之一，屬于專業(yè)綜合研究型實驗課程。以內(nèi)蒙古大青山地區(qū)石榴角閃二輝麻粒巖變質(zhì)作用研究為實例，通過典型變質(zhì)作用研究性綜合實驗教學(xué)，目的使學(xué)生針對具體科學(xué)問題，明確研究思路、解決問題的方法，鍛煉綜合表達能力；加深學(xué)生對前期所學(xué)知識的理解、提高綜合運用、科學(xué)研究能力；主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究思維能力，提高綜合分析問題和解決實際問題的能力。三、教學(xué)基本要求變質(zhì)作用研究方法與實例課程為變質(zhì)巖巖石學(xué)高級巖石學(xué)部分。該課程的講授采取“引導(dǎo)性講授－自主研修-綜合研究”教學(xué)模式，主要介紹變質(zhì)作用研究方法與思路、變質(zhì)作用影響因素、變質(zhì)礦物形成機理等基礎(chǔ)理論；從具體變質(zhì)巖石出發(fā)，研究原巖化學(xué)成分-礦物成分-礦物共生組合-變質(zhì)PT條件，討論變質(zhì)作用-礦物成分-物理化學(xué)條件的相平衡關(guān)系。鍛煉學(xué)生針對具體的變質(zhì)作用科學(xué)問題采取的研究方法和思路，提高學(xué)生的綜合分析問題和解決實際問題的能力。原則上每周引導(dǎo)性講課1次（2學(xué)時），布置下一次研修實驗的重點問題。學(xué)生圍繞具體實驗問題總結(jié)準備課堂討論與發(fā)言，用多媒體的形式講解問題研究階段性進展、取得的認識，講解10-15分鐘，討論5-10分鐘。教師和學(xué)生互動，均可以提出問題，主講者給與回答，教師講評學(xué)生提出的問題和答辯情況，并指出進一步努力的方向。四、各章節(jié)內(nèi)容及學(xué)時分配第一章變質(zhì)作用研究方法（8學(xué)時）教學(xué)目的與任務(wù)通過概略介紹變質(zhì)作用研究方法，使學(xué)生了解現(xiàn)代變質(zhì)作用研究一般方法、思路、熱點科學(xué)問題；系統(tǒng)了解基性系列變質(zhì)巖石不同大地構(gòu)造背景下，巖石、礦物、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、變質(zhì)反應(yīng)等演化過程，深入理解變質(zhì)原巖-變質(zhì)條件（地質(zhì)背景）-變質(zhì)礦物之間內(nèi)在成因聯(lián)系。教學(xué)內(nèi)容1.變質(zhì)作用類型及其研究方法2.變質(zhì)礦物形成機理學(xué)生利用PPt演講的形式討論鐵鎂質(zhì)礦物——石榴石、輝石（單斜輝石、斜方輝石）、普通角閃石、斜長石、尖晶石的晶體化學(xué)特征，類質(zhì)同象，變質(zhì)礦物成因等問題（研究基礎(chǔ)）?？己艘罅私猓鹤冑|(zhì)作用類型及其研究基本方法。理解：變質(zhì)原巖-變質(zhì)條件-變質(zhì)礦物之間內(nèi)在成因聯(lián)系。掌握：基性系列高級變質(zhì)巖石的礦物成分特征及其成因。第二章具體實驗研究實例（8學(xué)時）教學(xué)目的與任務(wù)現(xiàn)以內(nèi)蒙古大青山地區(qū)石榴角閃二輝麻粒巖的礦物微區(qū)成分變化為研究對象，研究該巖石的礦物組成、礦物成分微區(qū)變化、礦物世代演化、可能的變質(zhì)反應(yīng)、變質(zhì)條件等，綜合分析該巖石的可能成因和地質(zhì)意義。教學(xué)內(nèi)容1.礦物微區(qū)成分與晶體化學(xué)特征在充分了解研究實例變質(zhì)礦物巖相學(xué)特征。結(jié)合具體巖石中單礦物電子探針分析數(shù)據(jù)，應(yīng)用相應(yīng)礦物分子式計算軟件，計算石榴石、輝石（單斜輝石、斜方輝石）、普通角閃石、斜長石、尖晶石等五種礦物的晶體化學(xué)式，明確具體礦物成分和端元組分特征。2.巖石結(jié)構(gòu)與礦物結(jié)構(gòu)考核要求了解：內(nèi)蒙古大青山地區(qū)石榴角閃二輝麻粒巖的巖石學(xué)基本特征。理解：本次具體研究實例變質(zhì)巖石的礦物晶體化學(xué)一般結(jié)構(gòu)、類質(zhì)同相等現(xiàn)象。掌握：石榴角閃二輝麻粒巖變質(zhì)礦物的礦物化學(xué)組成。第三章具體實驗研究對象晶體化學(xué)與礦物成因（8學(xué)時）教學(xué)目的與任務(wù)針對具體變質(zhì)巖石的礦物微區(qū)成分利用相關(guān)軟件和理論，計算分析具體巖石的礦物晶體化學(xué)組成，初步分析礦物世代、編制礦物共生圖解，結(jié)合顯微結(jié)構(gòu)分析可能變質(zhì)反應(yīng)。根據(jù)具體變質(zhì)礦物化學(xué)成分，利用PPt形式公開演講討論該巖石具體變質(zhì)礦物化學(xué)特征及其可能成因。教學(xué)內(nèi)容1.礦物微區(qū)成分變化與變質(zhì)反應(yīng)分析2.礦物成分共生圖解分析在礦物晶體化學(xué)特征研究基礎(chǔ)上，計算組成礦物分子化學(xué)式中各氧化物的百分含量、構(gòu)建礦物成分圖解，分析各礦物種屬的可能成因等。考核要求了解：變質(zhì)巖石中礦物平衡共生原理理解：石榴角閃二輝麻粒巖的礦物共生組合、演化時代、變質(zhì)反應(yīng)。掌握：石榴角閃二輝麻粒巖的礦物化學(xué)組成、劃分演化階段的標準。第四章變質(zhì)作用條件分析（8學(xué)時）教學(xué)目的與任務(wù)結(jié)合前期研究，確定各個變質(zhì)演化階段峰期變質(zhì)礦物共生組合，應(yīng)用地質(zhì)溫壓計、估算變質(zhì)作用PT條件。根據(jù)礦物共生圖解定性分析變質(zhì)作用強度、PT條件和演化過程，利用PPt形式公開演講討論變質(zhì)作用演化特征。教學(xué)內(nèi)容定性分析變質(zhì)作用演化結(jié)合前期研究，確定各個變質(zhì)演化階段峰期變質(zhì)礦物共生組合，依據(jù)地質(zhì)角閃石-斜長石、二輝石、單斜輝石與石榴石、石榴石與角閃石等溫壓計、估算變質(zhì)作用PT條件。確定變質(zhì)作用演化各個階段PT條件。考核要求了解：石榴角閃二輝麻粒巖中各個演化階段溫壓條件。理解：石榴角閃二輝麻粒巖所反映的變質(zhì)作用特征。掌握：總結(jié)基性系列高級變質(zhì)巖石研究一般方法。第五章探討變質(zhì)巖石形成過程及其地質(zhì)意義（8學(xué)時）教學(xué)目的與任務(wù)在上述礦物演化世代、各個階段溫壓條件等研究基礎(chǔ)上，綜合分析內(nèi)蒙古大青山地區(qū)石榴角閃二輝麻粒巖的礦物形成過程。以綜合論文（報告）形式，完整論述該變質(zhì)巖石巖相學(xué)特征、礦物晶體化學(xué)、礦物化學(xué)組成、微區(qū)成分變化與變質(zhì)反應(yīng)、變質(zhì)條件以及變質(zhì)作用演化特征，探討變質(zhì)作用地質(zhì)意義。教學(xué)內(nèi)容在上述研究的基礎(chǔ)上，對石榴角閃二輝麻粒巖的形成過程給出合理的成因解釋，探討該巖石所反映的地質(zhì)意義。考核要求了解：變質(zhì)作用研究一般過程。理解：結(jié)合具體研究實例，理解基性麻粒巖相變質(zhì)作用特征。掌握：變質(zhì)作用礦物微區(qū)成分研究的一般過程與工作方法。五、實驗1.實驗?zāi)康呐c任務(wù)變質(zhì)作用研究方法與實例是地質(zhì)學(xué)（基地班）專業(yè)的專業(yè)選修課中“地球物質(zhì)模塊”系列課程之一，通過典型變質(zhì)作用研究性綜合實驗教學(xué)，目的使學(xué)生針對具體科學(xué)問題，明確研究思路、解決問題的方法，鍛煉綜合表達能力；加深學(xué)生對前期所學(xué)知識的理解、提高綜合運用、科學(xué)研究能力；主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究思維能力，提高綜合分析問題和解決實際問題的能力。2.實驗教學(xué)基本要求本實驗要求以“引導(dǎo)性講授-綜合實驗-自主研修”教學(xué)模式，主要介紹變質(zhì)作用研究方法與思路、變質(zhì)作用影響因素、變質(zhì)礦物形成機理等基礎(chǔ)理論；從具體變質(zhì)巖石出發(fā)，研究原巖化學(xué)成分-礦物成分-礦物共生組合-變質(zhì)PT條件，討論變質(zhì)作用-礦物成分-物理化學(xué)條件的相平衡關(guān)系。原則上每周引導(dǎo)性講課1次（2學(xué)時），布置下一次研修的重點問題，學(xué)生圍繞問題總結(jié)準備課堂討論發(fā)言，用多媒體的形式講解問題研究階段性進展、取得的認識，講解10-15分鐘，討論5-10分鐘。教師和學(xué)生均可以提出問題，講解者并給與回答，教師講評學(xué)生提出的問題和答辯情況，并指出進一步努力的研修方向，最后提交研究報告（論文形式）。3.實驗教材或指導(dǎo)書孫德有，高福紅，鄭常青.巖石學(xué)實驗指導(dǎo)書.內(nèi)部教材，20104.實驗項目一覽表序號實驗項目內(nèi)容提要實驗類型學(xué)時分配主要儀器設(shè)備實驗地點備注1變質(zhì)巖石巖相學(xué)研究掌握內(nèi)蒙古大青山地區(qū)石榴角閃二輝麻粒巖的巖石學(xué)基本特征驗證性8顯微鏡、放大鏡鴿子樓2132礦物微區(qū)成分變化與變質(zhì)反應(yīng)分析利用礦物微區(qū)電子探針分析數(shù)據(jù)，計算礦物晶體化學(xué)式，結(jié)合巖相學(xué)顯微結(jié)構(gòu)，初步分析礦物種屬、演化時代和變質(zhì)反應(yīng)。驗證性8放大鏡、偏光顯微鏡鴿子樓2133變質(zhì)礦物成因及變質(zhì)作用條件分析在礦物晶體化學(xué)特征研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建礦物成分圖解，分析各礦物種屬的可能成因等。綜合性8放大鏡、偏光顯微鏡鴿子樓2134變質(zhì)巖石形成過程及其地質(zhì)意義結(jié)合前期研究，確定各個變質(zhì)演化階段峰期變質(zhì)礦物共生組合，依據(jù)地質(zhì)溫壓計、定性估算變質(zhì)作用PT條件，探討石榴角閃二輝麻粒巖的形成過程及其變質(zhì)作用的地質(zhì)意義。研究性8放大鏡、偏光顯微鏡鴿子樓213六、考核方式本門課程考核方式為考查。根據(jù)課堂討論、階段性研究成果的演講、答辯、最后論文質(zhì)量等，給出評語和成績（五級分制）。具體評定標準：優(yōu)秀：獨立完成實驗鑒定與操作，課堂表現(xiàn)好，互動交流積極；ppt形式清晰，講演語言流暢，思路清晰，內(nèi)容準確；綜合研究報告內(nèi)容齊全，具有創(chuàng)新性