2025年大学《地球物理学》专业题库- 地球动力学物流与地球演化构

2025年大学《地球物理学》专业题库——地球动力学物流与地球演化构考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项字母填在题后括号内）1.下列哪一项不是板块构造理论的主要观测依据？A.地震震中分布图呈链状或带状B.全球海陆分布呈现明显的构造单元C.不同大洲大陆架海岸线可以拼合D.板块边界附近地壳厚度普遍最大2.地幔对流的主要驱动力被认为是？A.地球内部放射性元素衰变产生的热力B.太阳辐射加热地球表面导致的热对流C.地球自转产生的离心力和科里奥利力D.地核与地幔之间的密度差异3.碰撞型造山带的主要特征不包括？A.存在大量逆冲断裂和推覆体B.地壳显著增厚，可达数十甚至上百公里C.发育大规模同构造期次的海相复理石沉积D.板块俯冲形成的海沟构造十分发育4.地震P波速度通常在哪些地球内部界面处发生显著变化？A.地表B.沉积层底部C.地壳与地幔的莫霍面D.地幔与地核的古登堡面5.地球重力异常主要反映了？A.地球内部温度分布的不均匀性B.地球内部物质密度分布的不均匀性C.地球自转速度的变化D.地球磁场的变化6.放射性定年方法测定的是岩石形成时间的依据是？A.元素的化学性质稳定不变B.放射性母体元素衰变至稳定子体元素是一个可逆过程C.某种放射性同位素的衰变率（半衰期）是恒定的D.岩石形成时不含任何子体元素7.横向位移错断的断层称为？A.正断层B.逆断层C.平移断层D.张性断层8.地球内部热流的主要来源是？A.地球形成时的初始热量B.地球表面接收的太阳辐射能C.地球内部放射性元素持续衰变释放的热能D.地核与地幔的热量交换9.在板块构造理论中，大洋中脊是？A.海底扩张中心，形成新的洋壳B.海底收缩中心，消亡老洋壳C.板块碰撞挤压的场所D.板块平移错开的场所10.能够同时提供地球内部密度结构和界面信息的地球物理方法是？A.地震反射法B.重力法C.磁法D.电法二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在题后横线上）1.板块构造学说认为，地球的岩石圈并非整体一块，而是分裂成若干巨大的______，这些板块漂浮在软流圈之上并相互运动。2.地幔对流是地球内部主要的______传递方式，它驱动着板块的运动，并影响着地球的整体动力学状态。3.地壳与地幔之间的分界面称为______，地震波通过该界面时P波速度急剧增加，S波完全消失。4.地球内部放射性元素衰变产生的热量，除了使地球内部保持高温外，还会导致地幔产生______，这是地幔对流的重要驱动力。5.在地质年代学中，用来确定地质样品形成年龄的方法统称为______。6.由地壳断裂带产生的，沿断裂面两侧岩层发生显著位移的构造形迹称为______。7.地球自转速度的长期变化称为______，它对地球的动力学状态和地球物理场有重要影响。8.利用地球的重力场信息来研究地球内部密度分布和结构的方法称为______。9.变质作用是指岩石在温度、压力及化学成分等因素改变条件下，其矿物成分、结构构造发生______的过程。10.构造地质学研究的核心内容之一是分析和解释岩石圈的______历史及其形成机制。三、简答题（每小题5分，共20分）1.简述地幔对流对板块运动的驱动机制。2.简述地震波在地球内部传播速度发生显著变化的原因。3.简述正断层、逆断层和平移断层的区别。4.简述地质年代学中相对地质年代测定方法的基本原理。四、论述题（每小题10分，共30分）1.论述重力异常如何反映地球内部结构，并简述其应用。2.结合地球物理观测证据，论述板块构造学说的主要内容和依据。3.试述地球动力学过程（如地幔对流）与地球演化历史（如造山带形成）之间的关系。五、计算题（共10分）假设一地震发生在地表，其P波和S波到达同一台站的时间差为8秒，已知P波在地壳中的平均速度为8公里/秒，S波的平均速度为4.5公里/秒。请估算该地震震源距该台站的距离。试卷答案一、选择题1.D*解析：板块边界附近地壳普遍较薄，尤其在俯冲带和转换断层附近，而不是普遍最大。A、B、C均为板块构造的重要观测依据。2.A*解析：放射性元素衰变产生的热量是地球内部最主要的能量来源，驱动地幔物质发生热对流。B是表面现象，非内部主要驱动力；C是影响板块运动因素之一，但非对流主驱动力；D是物质差异，可能导致密度差异进而影响对流，但热力是根本驱动力。3.C*解析：同构造期次的海相复理石沉积通常发育在大陆边缘的被动大陆边缘或洋中脊扩张区，而不是碰撞型造山带。A、B、D均为碰撞型造山带的典型特征。4.C*解析：莫霍面和古登堡面是地壳与地幔、地幔与地核之间的物理界面，地震波通过这些界面时由于两侧介质物理性质（特别是密度和弹性模量）发生突变，导致波速发生显著变化。A、B不是主要的波速界面。5.B*解析：重力异常反映了地球内部密度分布的不均匀性。重力高通常对应密度较大的物质（如地壳、地幔中的高密度异常体），重力低则对应密度较小的物质（如地幔中的低密度异常体或地幔羽）。6.C*解析：放射性定年方法的原理基于放射性同位素具有恒定的、不随时间改变的衰变率（半衰期）。通过测量岩石样品中放射性母体元素和稳定子体元素的含量，结合已知的半衰期，可以计算出岩石的形成年龄。A、B、D均不符合放射性衰变的特性。7.C*解析：平移断层是断层面近似水平，断盘沿断层面发生水平错动的断层。正断层是上盘相对下盘向下错动，逆断层是上盘相对下盘向上错动。8.C*解析：虽然地球形成热量和太阳辐射都有贡献，但放射性元素（如铀、钍、钾）在其漫长的衰变过程中持续释放的热能，是维持地球内部高温和驱动内部动力学过程（包括地幔对流）的主要能量来源。9.A*解析：大洋中脊是洋壳形成的地方，位于洋板块的扩张中心，地幔物质在此处上涌、冷却形成新的洋壳，导致两侧板块相互远离。10.B*解析：重力法通过测量重力异常，可以推断地壳和上地幔的密度结构变化，从而确定主要界面（如莫霍面）的位置和地幔内部的密度异常（如地幔柱、密度亏损区）。地震反射法主要获取界面信息；磁法主要获取古地磁和岩性信息；电法主要获取电性结构信息。二、填空题1.板块2.能量3.莫霍面4.对流5.同位素年代测定6.断层7.进动8.重力测深9.变质10.构造三、简答题1.*解析思路：*地幔对流是热传递的主要方式。软流圈物质受热上升（靠近俯冲带或热点上方），在较冷的区域或板块下方下沉。这种循环流动形成了对流胞。地球自转产生的科里奥利力会使这些对流胞向旋转方向偏转，形成三个主要的对流环（如太平洋、大西洋、印度洋）。这些对流环驱动着上部的岩石圈板块运动，例如，上升流可以推动板块向外扩张（洋中脊），下沉流可以拉动板块向俯冲带移动。2.*解析思路：*地震波在均匀介质中呈球面波传播，速度恒定。当波进入新的介质时，由于新介质的物理性质（密度ρ和弹性模量E，如杨氏模量、切变模量）与原介质不同，波的传播速度会发生改变。P波速度vP=√(K+4/3μ)/ρ，S波速度vS=√μ/ρ。密度ρ变化会直接影响速度，弹性模量E（特别是μ）的变化也会显著影响速度。通常，随着深度增加，地壳和地幔物质逐渐增密、增压、矿物成分向更致密的晶型转变，导致地震波速度普遍增加。遇到不同的界面，由于两侧介质性质突变，波速会发生急剧变化，部分能量发生反射和折射。3.*解析思路：*三种断层的区别主要在于断层面的倾角和断盘的相对位移方向。*正断层：断层面陡倾（通常>45°），上盘沿断面向下错动，下盘相对向上错动。通常形成于拉张环境下。*逆断层：断层面陡倾（通常>45°），上盘沿断面向上错动，下盘相对向下错动。通常形成于挤压环境下。*平移断层：断层面近于水平，断盘沿断层面发生水平错动。上、下盘相对水平位移。通常形成于剪切应力环境下。4.*解析思路：*相对地质年代测定方法主要是在不依赖绝对年龄测定的情况下，确定地层层位新老关系和地质事件发生的先后顺序。基本原理是利用地层接触关系和岩石形成过程中产生的地质现象进行对比和推断。*地层学原理：岩层新老顺序。下伏岩层必老于上覆岩层（原始沉积律）；不整合面上下岩层存在时代间断（不整合律）；同一层位岩层在空间上连续分布（层序律）。*生物地层学原理：化石演化规律。化石存在的时间有限，不同时代地层含有不同的化石组合。可以通过识别和对比化石（标准化石、指相化石）来确定地层的相对年龄。*构造地质学原理：利用断层、褶皱等构造现象的几何关系和分布规律，推断构造运动的先后顺序和形成的相对年代。四、论述题1.*解析思路：**地球内部密度不均匀导致局部区域产生重力异常。密度较高的物质（如地壳、地幔中的高密度异常体）会产生正异常；密度较低的物质（如地幔中的低密度异常体、地幔羽）会产生负异常。*重力测深方法通过测量地表某点（或一定范围内）的重力异常，结合地壳和上地幔的密度模型，可以推断该区域下方地壳和上地幔的深度、厚度和密度结构。例如，利用莫霍面反射波或折射波的时间，可以确定莫霍面的深度；通过计算重力异常，可以推断地幔内部的密度变化，识别如地幔柱、地幔亏损区等地质构造或热力学现象。*应用：重力法广泛应用于区域地质填图、寻找油气资源（寻找地幔密度低异常）、探测地热异常区、研究地壳结构、确定莫霍面深度、探索地幔对流和地幔柱等地球动力学过程。2.*解析思路：**主要内容：板块构造学说认为，地球的岩石圈由若干巨大的、刚性的板块构成，这些板块漂浮在塑性较强的软流圈之上。板块之间以离散型洋中脊、转换断层和汇聚型俯冲带为边界，进行着大规模、长时期的相对运动。主要的板块运动方式包括洋壳的生成（洋中脊）、洋壳的消亡（俯冲带）和陆壳的汇聚（碰撞带）。*主要依据：*地震学依据：全球地震震中分布呈链状或带状，主要集中分布在板块边界，特别是俯冲带和洋中脊附近。地震波速度结构显示地球内部存在明显的圈层界面（莫霍面、古登堡面），且板块下方地幔存在低速带。*大洋地质学依据：不同大陆海岸线可以大致拼合，大陆架边缘的匹配尤为明显。大洋盆地底部普遍存在海岭（洋中脊）和海沟（俯冲带），且海沟多位于大陆边缘。大洋地壳年龄自海岭向海沟方向逐渐增加。*古生物学依据：不同大陆上发现了相同或相似的古生物化石，表明这些大陆在远古时期可能曾经连接在一起。陆生哺乳动物、鸟类、高等植物化石的地层分布具有全球一致性，反映了古地理和古气候的统一性。*地球物理依据：重力异常反映板块下方地幔的密度差异，磁异常记录了洋壳形成时的地球磁场方向，形成了平行于洋中脊的条带状磁异常，被称为“磁条带”，为洋壳扩张提供了有力证据。3.*解析思路：**地球动力学过程是塑造地球内部结构和地表形态的根本驱动力。其中，地幔对流是核心机制。地幔对流产生的热力、密度差异和物质流动，直接驱动着岩石圈板块的运动。*地幔对流与地球演化历史密切相关：*板块运动：地幔对流驱动板块在洋中脊处分离、扩张，形成新洋壳；在俯冲带处俯冲、消亡，将旧洋壳和地壳物质带回地幔。这种板块运动导致了大陆的漂移、汇聚、碰撞和裂谷的形成。*造山带形成：大陆板块的碰撞挤压是造山带形成的直接原因。碰撞过程中，地壳物质发生强烈的褶皱、断裂、变质作用，导致地壳显著增厚，形成巨大的造山带（如喜马拉雅、阿尔卑斯）。*沉积盆地形成：板块的拉张、沉降或断裂活动可以形成沉积盆地（如裂谷盆地、前陆盆地、坳陷盆地），为沉积物的堆积提供了场所。*矿产资源分布：地幔对流的上升通道（如热点）可以带来丰富的热液和物质，形成斑岩铜矿、热液硫化物矿床等。俯冲带的俯冲和脱水作用可以形成富金属的流体，与地幔楔相互作用形成岛弧矿床。*地质年代与事件：不同构造环境（如拉张、挤压）下的岩浆活动、变质作用等地质事件的发生，都与地幔对流的强度和模式有关。例如，超地幔柱的侵位可能导致大规模的岩浆活