地球系统选修考试.doc

地球系统科学张敏一、地球的年龄是如何测定的？答：1、19361937年，尼尔改进测试的方法，用3种方法对许多铀矿石进行测定，认为地球的年龄不小于20亿年。2、1942年，格尔林提交了论文“根据放射性资料测定地球年龄”。3、1950年，帕特森发明了一种能对微量铅进行同位素分析的方法，他认为206铅和207铅都是铀变来的，测定海相沉积物并作为地壳平均值，对陨石进行测定，发现了铅同位素组成线性关系。4、此外，还有古生物时钟，相对年代、原生构造。二、为什么用球粒陨石作地球的参照模型？答：这与它的性质有关。它是落在地面的陨石，80%属于被称之为“球粒陨石”类陨石。除了它的特殊“球粒”结构，其成分类似于地幔中的橄榄岩。此外，它还含有自然铁。如果除去自然铁颗粒，剩余成分将近于橄榄岩。所以自然铁颗粒可看成组成地和的基本元素。进一步发现，球粒陨石中铁与硅酸盐之比接近于地核与地幔中铁与硅酸盐之比。这使人们意识到地球的雏形是由球粒陨石一类物质聚集而成，后经一次分异作用形成了幔和核。三、你知道哪些测定地质体年龄的方法？答：1、关于岩石和构造的相对与绝对年代测定的方法，可以把地质事件按年代顺序进行编排。2、氨基酸年龄测定。这种方法可以测定年龄约为20万年左右的标本。3、古生物钟。珊瑚壁上的生长线可代表海水的季节变化，可依据珊瑚化石发育情况了解古气候带分布的情况，求得各地质时期每年的天数。4、古地磁年龄测定。通过对地球磁场反转的系统研究，编制出地磁年代表。5、纹泥。对其进行放射性碳测定，可恢复湖泊历史。四、大爆炸理论是根据哪些证据来建立的？1、大爆炸理论最早也最直接的观测证据包括：（1）从星系红移观测到把地质事件按年代顺序进行编排的哈勃膨胀；（2）对宇宙微波背景辐射的精细测量；（3）宇宙间轻元素的丰度。2、而今，大尺度结构和星系演化也成为了新的支持证据。3、以上这四种观测证据有时被称作“大爆炸理论的四大支柱”。五、如何用H-R图来推测太阳的命运？答：1、赫罗图是表示恒星温度或颜色与光度之间关系的图。炽热明亮的红巨星位于右上方，而比较冷而且暗的白矮星分布在图的左下角。纵坐标是绝对星等，即恒星光速。横坐标是恒星的光谱型。2、大多数恒星包括太阳都在从坐上只有下的一条对角线上，这条对角线被称为主星序，主星序上的恒星称为主序星，都处于一生中的氢燃烧阶段。当恒星核的氢烧完后，它们就离开主序星，开始氦燃烧而成为红巨星。最终红巨星坍缩，温度上升，成为白矮星。这就是我们和太阳光线永别的时刻。六、如何用大爆炸理论解释宇宙中的元素分布？答：1、宇宙大爆炸产生的各种轻粒子（比如夸克、波色子、光子等）形成重粒子（比如中子、质子），才有最简单的原子核，而这个最简单的原子核就是氢原子核。所以宇宙最为丰富的就是氢元素。2、这些氢原子核积聚成原始的恒星，内部热核反应后产生第二代轻的氦元素。恒星晚年内部的压力和温度的不断升高产生出了次重量的碳、氧、硅元素等，最终聚变成铁元素。而此时，铁元素的核反应条件要求很高，恒星内部的条件无法满足铁的核聚变，于是恒星收缩增加内部的温度和压力，但是这个过程极不稳定，就产生了恒星的爆发。（3）大质量的恒星形成超新星爆发，这个过程非常激烈，它的温度高的惊人，才使得铁元素进一步聚变成银、金等重元素。（4）这些核聚变反应仅仅是在恒星的中心，而外层同样含有大量的轻元素，但是外层不会产生核聚变反应，随着恒星的爆发会大量地被抛向宇宙空间。（5）由这个过程可以看出，由于聚变反应的条件不同，越是重的元素在宇宙中含量越稀少，所以非常珍贵，反之越轻的元素含量就越多。七、如何用冷凝模型来解释太阳系中星星的分布和结构？答：原始太阳呈一团中央呈隆起的圆盘状星云，它不停自传。星云团由炽热气体组成，其化学成分大致接近今天的太阳。圆盘状星云的中心到边缘有一很大热梯度。星云由于发光而损失能量冷却，达到冷凝程度则形成固体颗粒，进一步聚集形成星子。温度下降，一系列固体顺序相继产生。八、从地震波传播图上解释P波影区形成原理。答：当体波穿越地球液态层时，P波在经过下部地函与外地核时会稍许折射。造成P波在104至140间1会有阴影区，即地震仪记录不到。九、解释P波、S波和面波在固体地球介质中的传播特点。答：地震波按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波1。纵波是推进波，地壳中传播速度为557千米/秒，最先到达震中，又称P波，它使地面发生上下振动，破坏性较弱。横波是剪切波：在地壳中的传播速度为3.24.0千米/秒，第二个到达震中，又称S波，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。面波又称L波，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波。其波长大、振幅强，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。十、解释莫霍面、古登堡面的性质和意义。答：1、性质：（1）莫霍面：它是地球表部的地壳和下面的地幔之间存在的一个地震波传播的不连续的面。它位于大陆之下30或40公里处。在这一界面之上，纵波、横波加速。（2）、古登堡面：它是对奥尔德海姆提出的核-幔界面的观点的进一步完善。它的界面位于地下2900公里深处。在这一界面之上，纵波减速，横波消失。2、意义：（1）这连个界面的关于体波的性质，使得地震学家经过十多年的努力，用实验方法加简单的分析技术和基础几何学计算获得地球内部的主要结构这一不寻常的结果。（2）根据这两个界面关于体波的性质，使科学家们通过记录在地震图上的地震波进行鉴别，使得地震波在地球内部传播的模型更加精确和完善，一幅地震图就是这些地震波复杂结合的产物。理论地震学有可能确定地球的这一内部结构图示和绘出地球内部真正的密度的地震波传播速度的剖面图。十一、板块构造理论建立的证据主要有哪几条？答：1、板块构造理论是在大陆漂移学说和海底扩张学说的基础上发展起来的。2、大陆漂移学说：1915年，德国气象学家阿尔弗雷德魏格纳的著作大陆和海洋的形成问世，著作中，魏格纳根据拟合大陆的外形、古气候学、古生物学、地质学、古地极迁移等大量证据，提出中生代地球表面存在一个泛大陆，这个超级大陆后来分裂，经过二亿多年的漂移形成现在的海洋和陆地。3、海底扩张学说：1963年，弗雷德里克瓦因把海底扩张的思想与海底地磁的新数据圆满结合在一起，奠定了板块构造学说的基础。几年后，格洛玛挑战者号的深海勘探成果圆满地验证了科学家提出的假说。十二、解释洋中脊、俯冲带、转换断层的性质和意义。答：1、性质：（1）大洋中脊是分离的板块边界，上地幔岩浆在这里上涌，形成新的海底，并将两边的岩石推开。（2）由于大洋中脊延绵过长和地壳岩石圈的不均匀性，使得大洋中脊两侧岩石形成差异作用。比如，非完整的板块在洋中脊之间的运动速度不同，造成一些板块的平移，这就是1965年才由J.T.威尔逊辨认出的一种板块边界类型并称之为转换断层。（3）从大洋中脊移开的板块前锋必然会碰到另一个岩石圈板块，于是前者就向后者下面俯冲，称为板块俯冲作用。俯冲作用可以延伸到地下700千米深处，这就是板块俯冲带。俯冲带在大洋底的那一部分称之为海沟。2、意义：（1）根据洋中脊考察的结果，结合大陆地质进行分析，人们对洋壳结构获得更完整的认识。(2)人们据此解释了板块构造与变质作用以及岩石作用，还有各种重金属在土地中的分布。十三、65百万年前小行星撞击地球的证据主要有哪几条？答：1、这次撞击释放出的巨大能量引起了一连串可怕的环境灾难，包括风暴、海啸、寒冷黑暗、温室效应、酸雨和火灾。当世界恢复平静时，一般的植物群和动物群都已灭绝，其中包括白垩纪时期最高的统治者恐龙。这次灾难的记录主要保存在白垩纪与第三纪之间的界线粘土层中。在这一层粘土中找到的化学异常（主要是铱异常）、玄武质小球粒、变形石英颗粒、同位素比值等证据。2、在美国的亚利桑那州，发现了一个直径约为1200米，中间最深处约180米，约50000年前一刻重量约为30万吨的陨石高速撞击地球表面的大陨石坑。十四、试述地球生命进化的历程，论述如何争取人类进化的光明未来。答：进化的历程：1、元素演化阶段：宇宙起源（大爆炸），形成生命构成元素（C、O、H、N、P、S等）2、化学演化阶段：各种元素形成生物单分子，进一步再化学反应成生物大分子，形成前生物系统。3、生物学演化阶段：原始生物系统（细胞）在前生物系统中形成，进一步通过生物学演化成复杂先进的生物系统。人类的未来：1、引起大灭绝的内因生物特化，个性特化、食物特化、演化加速、盛极则衰。2、要保护生物多样性，物质文明对人种演化的影响3、争取人类演化的光明未来，（1）要全面进化而不要特化，人类要坚持德智体全面进化，避免食物特化、生殖特化、机体特化。（2）要用文明精神制约科学技术的负面影响。要反对少数人为了个人的、局部的、短期的发展需要，利用这种统治能力和损害地球消灭生物多样性、浪费资源、污染环境。人类要自觉地为了自己整体长远的利益而制约自己。十五、臭氧层的作用和臭氧层的形成机制。答：作用：臭氧层的浓度很低（百万分之八），这种低含量对地球、对人、对我们的平衡和未来起着很大的作用，它的作用是双重的。1、它吸收来自太阳的紫外线，避免紫外线直射到地球表面破坏或改变在地球上繁衍的各种生命，如：人在紫外线下会晒黑，随后会生皮肤癌。又如，一些昆虫在紫外线下会生产出畸形昆虫。2、臭氧层在吸收紫外线的同时发热（一个吸收光线的分子会振动而生热），这种发热彻底改变了大气圈的结构。百万分之八的臭氧决定了大气圈的分割，位于海拔20至50公里的“热的”臭氧层将大气圈分为两层，即“下面”的对流层和“上面”的平流层。这样的划分，无论是对于平流层之上的电离层对于科学技术的应用，还是对流层中的气象的变化而产生的对于人类生存活动的影响，都具有无可代替的作用。臭氧洞的形成机制：1、现在主要是在南极发现了“臭氧洞”。对于其成因，目前尚无定论，其中最为令人信服的当是“污染物质学说”。2、此外还有，美国宇航局提出的臭氧层空洞与强烈的太阳活动有关。3、麻省理工学院指出大量氟氯烃化合物的使用以及南极初春没有足够阳光来产生大量氧原子，并因此提出了不需要氧原子的循环机理。4、主要观点：（1）南极春季特殊的温度和环流状况下由极地平流层云参与和非均相化学反应而引发产生。（2）极地漩涡等其他因素对气体成分输送的影响不是其形成的决定因素，而只能影响臭氧洞的强度。十六、阐述大气中发生哪些化学作用及其对人的影响。答：1、光化学污染：大气中主要来自汽车尾气的氮氧化物和碳氢化合物受强烈的太阳紫外线照射后产生一种新的二次污染物有毒光化学烟雾，在这种复杂的光化学反应过程中，主要生成光化学氧化剂(主要是臭氧)及其他多种复杂的化合物。2、氧气臭氧化：在高空约25km处,O2分子受到太阳光紫外线的辐射而分解成O原子,O原子不稳定,与O2分子结合生成有毒的O3分子。十七、地球和月球表面的差异为什么如此巨大？答：1、地球有个大气层，可别小看这个大气层，它不仅能遮挡过多的太阳紫外线以及其他有害的宇宙射线，还可以在夜间阻止地球对热量的过度散发，就象冬天的棉衣一样，起到一个保温隔热的作用。使地球表面的温度不至于过高，也不至于过低。这为人类和其他动植物生存创造了条件。而月球不一样，它表面没有大气层，白天强烈吸收太阳幅射热，温度迅速升高到180摄氏度；到了夜间热量又毫无阻挡的散发到宇宙中，温度急剧下降到-180摄氏度。2、月球的引力太小了，月球自转周期太长（27天7小时43分11.559秒）十八、什么是自然资源？答：它是一个综合的概念：1、它是自然过程所产生自然生成物。2、任何自然物成为自然资源，必须有两个基本前提：人类的需要和人类的开发利用能力。3、人的需要与文化背景有关，因此自然物是否被看作自然资源，常取决于信仰、宗教、风俗习惯等文化因素。4、自然资源的范畴随着人类社会和科学技术的发展而不断变化。5、自然资源与自然环境是两个不同的概念，自然环境指客观自然存在物，自然资源则是从人类需要的角度来认识和理解这些要素存在的价值。十九、中东为什么会有巨量的石油，这会对世界经济造成什么样的影响？答：1、原因：中东有巨厚的优质生油岩层，有良好的石膏、盐类封盖层，有疏松的砂岩和多孔的碳酸盐岩作储