2025年大学《地球系统科学》专业题库- 沉积地质学中的沉积环境分析

2025年大学《地球系统科学》专业题库——沉积地质学中的沉积环境分析考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。在每小题列出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的。请将正确选项字母填在题后的括号内。）1.下列哪一项不属于沉积环境分析中通常考虑的基本要素？A.粒度大小与分选B.沉积构造类型C.化石组合D.地质年代2.能够直接反映水动力能量大小的沉积学指标是？A.化石类型B.粒度C.颜色D.沉积厚度3.以下哪种沉积构造通常被认为是低能环境的标志？A.波痕B.槽模C.交错层理D.条带状泥裂4.海相硅藻土沉积物主要形成于？A.深海缺氧环境B.潮间带强蒸发环境C.浅海半限制性水体D.近岸冲刷环境5.三角洲沉积物通常呈现的几何形态是？A.简单的透镜体B.向海缓倾的扇形体C.向陆缓倾的锥形体D.环形构造6.沉积环境分析中，“相”的概念指的是？A.特定地质年代B.具有特定沉积特征和成因的岩石单位C.地球表面的特定气候带D.单个化石种7.能够指示沉积物形成时是否存在氧化环境的指标是？A.磷酸盐B.黄铁矿C.赤铁矿胶膜D.海绿石8.河流沉积物中，通常位于河流入口处，由粗粒物质组成的沉积体是？A.冲积扇B.三角洲朵叶C.河口坝D.河口沙嘴9.海岸带的潮间带，其下部（低潮线以下）通常发育哪种沉积构造？A.上行交错层理B.下行交错层理C.波痕D.泥裂10.将沉积环境分析与其他地球系统（如古气候、古海洋）联系起来思考，体现了？A.传统沉积地质学的局限B.地球系统科学的多学科交叉特点C.对单一指标过度依赖D.忽视沉积岩的岩石学特征二、名词解释（每小题3分，共15分。请给出以下名词的准确定义。）1.沉积相（Facies）2.古环境（Paleoenvironment）3.交错层理（Cross-bedding）4.沉积模式（SedimentaryModel）5.生物标志物（Biosignature）三、简答题（每小题5分，共20分。请简要回答以下问题。）1.简述海相和陆相沉积环境在沉积物粒度方面的主要区别。2.简述沉积构造在沉积环境分析中的作用。3.简述识别一个沉积岩样品是否为三角洲沉积物的关键沉积学标志。4.简述沉积环境分析中，宏观沉积特征（如沉积相带）与微观沉积要素（如颗粒形态）分析的关系。四、论述题（每小题10分，共30分。请结合所学知识，详细阐述以下问题。）1.论述粒度参数（如Mz、σ、κ）在沉积环境分析中的应用及其局限性。2.假设你获得了一套包含灰岩、白云岩和泥岩的沉积岩序列，其中灰岩富含生物碎屑，泥岩中发育水平层理和生物扰动构造。请分析这套沉积序列可能反映的沉积环境变化过程。3.结合地球系统科学的思想，论述沉积环境分析对于理解过去气候变化和环境演化的意义。试卷答案一、选择题1.D2.B3.D4.C5.C6.B7.C8.C9.C10.B二、名词解释1.沉积相（Facies）：指具有特定物质组成、结构构造、颜色、化石组合等特征，由特定的沉积环境产生的岩石单位。它是沉积环境的直接记录。2.古环境（Paleoenvironment）：指沉积物形成时的古地理环境，包括古气候、古地形、古水流、水化学等综合条件的总和。3.交错层理（Cross-bedding）：指沉积层内部由一系列倾向不同的层理组成，它们都交切于下伏层，通常是由水动力作用（如流水或波浪）形成的沉积构造，可以反映水流方向和强度。4.沉积模式（SedimentaryModel）：指基于对实际沉积岩露头或现代沉积体系观测和研究所建立起来的，用于解释和预测沉积体几何形态、内部结构和空间分布规律的理想化或概念化框架。5.生物标志物（Biosignature）：指由生物活动产生的，可以用于识别生物存在或推断生物特性的化学、矿物或形态学特征，在沉积环境分析中常用于判断水体的盐度、氧化还原条件或特定的生物群落。三、简答题1.简述海相和陆相沉积环境在沉积物粒度方面的主要区别。答：海相沉积物通常以细粒为主（如粉砂岩、细砂岩、泥岩），因为海水对粗颗粒有较强的搬运和磨圆能力，且海浪和洋流能量相对稳定且通常较弱。海相中粗粒沉积（如砾岩、粗砂岩）通常形成于特定的能量较高的环境，如海岸带、海侵早期的河道或特殊的风成环境。陆相沉积环境则具有更广泛的粒度范围，既可形成粗粒沉积（如砾岩、砂岩，常见于河流、洪积扇、湖泊边缘），也可形成细粒沉积（如泥岩，常见于湖泊中心、三角洲平原、河流泛滥平原）。陆相沉积物的粒度变化往往与构造运动、气候干湿变化等联系更紧密。2.简述沉积构造在沉积环境分析中的作用。答：沉积构造是水动力条件、沉积物供应、成岩作用等因素综合作用的产物，是沉积环境分析的重要依据。不同类型的沉积构造反映了不同的水动力条件（如波痕反映波浪作用，交错层理反映流水或波浪的牵引流作用，泥裂反映干旱环境下的快速干燥），不同的形成环境（如生物扰动构造反映水体较浅、能量较低的近岸环境），以及不同的沉积过程（如递变层理反映沉积速率的变化）。通过分析沉积构造的类型、规模、产状等，可以推断沉积时的水流方向、强度、能量变化、水深、干湿状况等环境参数。3.简述识别一个沉积岩样品是否为三角洲沉积物的关键沉积学标志。答：识别三角洲沉积物需要综合分析多种沉积学标志：首先，宏观上应观察到明显的朵叶状、鸟掌状或指状几何形态，以及向陆缓倾的沉积序列。其次，岩性上应出现明显的粒度变化，从靠近河流的粗粒（砾岩、砂岩）向海方向逐渐变为细粒（粉砂岩、泥岩）。第三，结构上应发育典型的沉积构造，如交错层理（通常具分流样式）、平行层理、沙波交错层理等，粒度韵律变化明显。第四，化石组合可能从近岸的瓣鳃类、双壳类向海方向变为浅海相的钙质生物或陆相植物碎屑。第五，成分上可能观察到由近及远粒度变细、磨圆度变好、分选变好的趋势。4.简述沉积环境分析中，宏观沉积特征（如沉积相带）与微观沉积要素（如颗粒形态）分析的关系。答：宏观沉积特征（如沉积相带）和微观沉积要素（如颗粒形态、表面特征、沉积构造）分析是沉积环境分析中相互依存、相互补充的两个方面。宏观沉积特征反映了沉积环境的整体面貌和空间变化规律，是沉积模式的体现，为理解沉积体系提供了框架。微观沉积要素是构成沉积体的基本单元，它们对形成时的水动力条件、搬运路径、沉积速率等环境参数敏感，是揭示沉积环境具体细节和过程的关键信息。微观要素的变化往往控制着宏观沉积特征的发育样式，例如，特定的水流条件（微观）决定了交错层理的形态和分布（宏观），进而形成了特定的分流河道沉积相（宏观）。因此，全面的环境分析需要将宏观和微观分析相结合，宏观分析为微观分析提供背景和方向，微观分析验证和细化宏观认识。四、论述题1.论述粒度参数（如Mz、σ、κ）在沉积环境分析中的应用及其局限性。答：粒度参数是沉积环境分析的重要定量工具。Mz（平均粒度）主要反映水动力能量的总体水平，通常能量越高，Mz越粗；能量越低，Mz越细。σ（标准偏差）衡量沉积物粒度的分散程度，低σ值表示分选好，通常对应能量稳定、搬运距离长的环境；高σ值表示分选差，通常对应能量变化大、搬运距离短的环境。κ（偏度）衡量粒度频率分布曲线的对称性，负偏度表示细颗粒含量相对较多（曲率状分布），正偏度表示粗颗粒含量相对较多（eskewness状分布），零偏度表示正态分布。这些参数可以结合使用，区分不同的沉积环境，例如，细粒粉砂岩的低σ值和可能的中等到负偏度，常指示能量较低的远洋或湖沼环境；而粗粒砂岩的高σ值和可能的中等到正偏度，则常指示能量较高的近岸或辫状河流环境。然而，粒度参数的应用存在局限性：首先，它们是统计平均值，可能掩盖了沉积过程中的短期波动和多样性。其次，相同的粒度参数组合可能出现在不同的沉积环境中（例如，低Mz低σ可能出现在深水低能环境或近岸高能环境）。第三，粒度分析易受成岩作用的影响，如胶结、溶解等可能导致原始粒度参数失真。第四，它们主要反映水动力条件，对于恢复古气候、生物因素等非水动力因素的信息有限。因此，粒度参数分析必须结合沉积构造、岩性、化石等其他信息，才能更准确地重建沉积环境。2.假设你获得了一套包含灰岩、白云岩和泥岩的沉积岩序列，其中灰岩富含生物碎屑，白云岩和泥岩中发育水平层理和生物扰动构造。请分析这套沉积序列可能反映的沉积环境变化过程。答：这套沉积岩序列可能反映了一个从局限海向开阔海或蒸发环境演变的沉积环境变化过程。富含生物碎屑的灰岩通常形成于相对浅水、盐度正常或轻微受限、光照充足的近海或陆架边缘环境，水动力条件通常较温和。发育水平层理的白云岩和泥岩组合，水平层理表明沉积速率相对稳定，水动力条件较弱或水体较深。白云岩的形成通常需要较高的蒸发量或较高的镁钙比，可能指示水体盐度有所升高或蒸发作用增强的环境。泥岩中发育的生物扰动构造（如爬迹、搅动等）表明存在底栖生物活动，且水体较浅，能量较低，泥质沉积物沉降速率较慢，允许生物进行活动。综合来看，该序列可能经历了这样一个过程：初始阶段形成近海生物灰岩（环境A），随后可能由于海平面上升、陆源输入增加或蒸发作用增强，水体逐渐变为局限海或半局限海环境，沉积了白云岩和泥岩，其中生物扰动构造反映了较浅、低能的条件（环境B），最后可能环境进一步演变为更深或更蒸发化的环境（环境C，泥岩可能代表了更深水或干旱期湖沼环境）。整个序列记录了环境从相对开放向相对局限或干旱的演变。3.结合地球系统科学的思想，论述沉积环境分析对于理解过去气候变化和环境演化的意义。答：沉积环境分析是理解过去气候变化和环境演化的关键途径，这与地球系统科学的多圈层、多过程相互作用思想紧密相连。沉积物是地球表层系统（大气圈、水圈、岩石圈、生物圈）相互作用过程的直接记录。通过分析不同沉积环境中的沉积岩特征（如岩性、化石、同位素组成、微量元素等），我们可以重建过去特定时间和空间范围内的古气候（温度、降水、洋流）、古海洋（盐度、环流）、古地理（海平面、构造格局）以及生物演化和碳循环等信息。例如，特定的有孔虫或钙质藻类组合可以作为古温度和古盐度的指示器，反映大气环流和洋流的变化；红色沉积物或黄铁矿的发育指示氧化环境，与大气氧含量和氧