2025年大学《地球物理学》专业题库- 地球物理学中的地球动力学研究

2025年大学《地球物理学》专业题库——地球物理学中的地球动力学研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题后的括号内。）1.能够区分地球内部固态和液态圈层的地球物理方法是（）。A.重力学B.地震学C.地磁学D.大地测量学2.地震波速度主要取决于地球介质的（）。A.密度B.弹性模量C.导电性D.以上都是3.通过地震层析成像（Tomography）可以探测到地球内部的（）。A.重力异常B.磁异常C.高温、低速或低温、高速的异常体D.板块边界4.地球磁场倒转事件的主要证据来源于（）。A.重力测量B.古地磁学C.地震波速D.地热数据5.大陆裂谷通常与地球内部的（）活动有关。A.地幔柱上升B.地幔下沉C.俯冲作用D.板块碰撞6.板块构造理论的核心思想之一是认为地球表面由（）拼合而成。A.几个巨大的刚性地块B.连续的塑性物质C.密度不均匀的圈层D.独立漂移的岛屿7.能够直接提供地球内部物质密度分布信息的地球物理方法是（）。A.地震学B.地磁学C.重力学D.地热学8.地幔对流是驱动（）的主要动力机制。A.地球自转B.板块运动C.地磁场变化D.潮汐现象9.地核的物理状态主要是（）。A.坚硬的固态B.流动的液态C.固液混合态D.气态10.大地测量学方法（如GPS）在地球动力学研究中主要用于监测（）。A.地震震源机制B.地球磁场强度变化C.地壳形变和板块运动D.地幔对流速度二、填空题（每题2分，共20分。请将正确答案填在题后的横线上。）1.地震波中的P波（纵波）和S波（横波）的主要区别在于__________。2.地球内部结构的主要分界面有地壳-地幔界面（莫霍面）和__________。3.解释地球磁场起源的__________理论认为地核是一个导电的液态层。4.板块构造学说认为，洋中脊是__________板块的地方。5.地震学研究表明，地幔内部存在显著的速度__________，反映了地幔物质的不均匀性。6.重力异常是实际重力值与__________重力值之差。7.地球自转速度的长期变化主要受__________和月球潮汐作用的影响。8.地球内部的热量主要来源于放射性元素衰变和__________。9.利用古地磁学资料可以重建古地轴位置，从而确定__________。10.地球动力学研究的核心目标是理解驱动地球内部__________和地表形态演化的基本过程。三、简答题（每题5分，共25分。）1.简述地震波速随深度变化的趋势及其地球动力学意义。2.简述地幔对流的基本概念及其对板块构造的作用。3.简述利用地磁极性倒转记录研究地球历史的思路。4.简述重力异常的主要类型及其形成原因。5.简述为什么说地震学是研究地球内部结构的主要手段？四、论述题（每题10分，共30分。）1.结合地震学和地磁学证据，论述板块构造理论的主要内容。2.试述地球物理观测数据（如地震、重力、地磁、地热）如何相互印证，共同揭示地球深部结构和动力过程。3.论述地球动力学研究对理解板块运动、地震发生、火山活动以及地球宜居性等问题的意义。试卷答案一、选择题1.B2.D3.C4.B5.A6.A7.C8.B9.B10.C二、填空题1.传播方式不同（或：质点振动方向与波传播方向关系不同）2.地幔-核界面（或：古登堡面）3.发电机4.离散5.异常6.理论（或：正常）7.古地理位置（或：古纬度）8.化学反应（或：放射性生热）9.板块运动历史（或：古板块位置）10.运动状态（或：物理过程）三、简答题1.解析思路：首先回答地震波速（P波和S波）随深度变化的总体趋势：P波和S波速度均随深度增加而增大（波速随深度增加而增大的趋势）。然后解释原因：这是因为地球内部压力随深度增加而增大，使得介质变得更加致密和坚固，从而能更有效地传递弹性波。最后阐述其地球动力学意义：这种变化反映了地球内部物质状态和组成的垂直不均匀性，是研究地球内部结构、圈层划分和物质组成的直接依据。2.解析思路：首先定义地幔对流：地幔对流是指地球内部塑性物质（地幔）在热力驱动下发生的宏观的、循环性的流动。然后解释其对板块构造的作用：地幔对流是板块构造运动的根本驱动力。上升的地幔流可以抬升岩石圈，形成洋中脊，推动板块向外扩张；下沉的地幔流则可以俯冲板块，将其拖回地幔深处。这种对流模式解释了板块的生成、运动和消亡。3.解析思路：首先说明古地磁学记录了岩石形成时的地磁极性。然后解释极性倒转：地磁场方向发生突然、短暂的反转（从N极指向S极，反之亦然）。最后阐述研究思路：通过在全球不同地点采集火山岩或沉积岩样品，测定其古磁极方向，绘制古极移轨迹。当发现不同年龄岩石的古磁极方向指向不同的“极池”时，就识别出地磁极性倒转事件。通过建立全球统一的极性年表（极性时标），可以将来自不同地区的古地磁记录进行对比，从而确定全球岩石圈的相对运动历史和地球磁场的长期演化。4.解析思路：首先区分正常重力值和异常重力值。正常重力值是根据地球形状和密度分布理论计算出的重力值。异常重力值是实测重力值与正常重力值之差。然后解释主要类型及其成因：重力异常主要分为两种基本类型。区域重力异常：反映地球内部较大尺度（如地壳、上地幔）密度分布的相对均匀性差异，通常与大型构造单元（如地幔密度异常、地壳厚度变化）有关。局部重力异常：反映地球内部较小尺度、密度变化剧烈的区域，如岩浆房、盐丘、基岩凹陷等。成因上，重力异常是地球内部物质密度不均匀性的直接体现。5.解析思路：首先说明地震波是弹性波，可以传播到地球内部深处。然后强调其唯一性：只有地震波能够穿透整个地球，到达地核，而其他地球物理方法（如重力、地磁）的探测深度有限。接着阐述其原理：通过分析地震波（特别是P波和S波）在不同深度的传播路径、速度、振幅、偏振方向以及波形的变化（如反射、折射、绕射、衰减），可以推断地球内部介质的结构、性质（密度、弹性模量、状态）和边界。最后总结：地震学提供了关于地球内部最直接、最详细的信息，是确定地球内部圈层结构、划分边界、研究内部物质状态和运动的主要手段。四、论述题1.解析思路：首先概述板块构造理论的核心观点：地球表层由若干巨大的、rigidplates（刚性地块）组成，这些板块漂浮在相对塑性的、可变形的软流圈之上，并相互运动。然后结合证据论述：*地震学证据：全球地震带（环太平洋和欧亚地震带）与板块边界（俯冲带和转换断层）高度吻合；深源地震只发生在俯冲带下方，表明地壳和上地幔在俯冲带向下延伸；地震层析成像显示软流圈位于俯冲带下方和裂谷附近。*地磁学证据：洋中脊两侧对称分布的、年龄递增的岩石记录了地磁极性倒转，表明新洋壳在脊部不断生成并向两侧扩张（海底扩张）；大陆磁异常条带揭示了大陆在漫长地质历史中的漂移路径。*重力学证据：海山链和海沟的存在与俯冲作用一致；洋中脊上方存在重力高，与地幔柱上升或岩石圈薄化有关。*大地测量学证据：GPS等技术精确测量了板块运动的速度和方向，证实了板块构造模型的预测。*综合上述证据，板块构造理论得到了广泛确认，它统一解释了洋中脊、海沟、地震带、火山活动、造山带等全球主要地质现象的成因和分布。2.解析思路：首先说明多种地球物理观测手段各有侧重，但可以相互补充和印证。然后分别阐述每种数据如何揭示地球内部信息：*地震学：提供地球内部结构和物质状态的直接信息，如圈层划分、边界深度、波速结构、密度分布（通过综合反演）。*重力学：反映地球内部密度分布，揭示大型构造单元（地幔密度异常、地壳厚度变化、矿藏）和局部不均匀体。*地磁学：记录地球磁场历史（古地磁），提供地核状态、地幔电导率分布、板块运动历史的信息。*地热学：提供地球内部热流分布和热量传递信息，是驱动地幔对流的能量来源之一，有助于理解热结构。*大地测量学：监测地壳形变、板块运动速率和方向，提供地表响应信息。*然后论述如何相互印证：例如，地震学确定的俯冲带位置与重力异常（海沟处的重力低）和地磁异常（俯冲板块的磁化记录）一致；地幔对流模型可以同时解释地震波速异常、重力异常和地热异常的分布；古地磁数据与GPS测量的板块运动历史相符。通过综合分析这些数据，可以构建更全面、更可靠的地球内部结构和动力学模型。3.解析思路：首先强调地球动力学研究的核心是理解地球内部的物理过程及其对地表的影响。然后分别论述其在不同方面的意义：*理解板块运动：地球动力学提供了板块运动的机制（地幔对流），解释了板块的速度、方向、边界类型（俯冲、碰撞、转换）以及由此产生的各种地质现象（山脉建造、海沟形成、地震活动、火山分布），为预测地震、火山风险提供了基础。*解释地震发生：通过研究地幔对流、板块相互作用、应力积累与释放过程，可以深入理解地震的孕育机制、震源机制和解锁条件，有助于评估地震