2025年大学《地球化学》专业题库-地球内核深处的奥秘

2025年大学《地球化学》专业题库——地球内核深处的奥秘考试时间：______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括号内。）1.下列哪种元素被认为是构成地球内核的主要轻元素？（）A.氧B.硅C.硫D.氢2.地震波速在地球内部的突然变化主要是由什么引起的？（）A.地球内部温度的变化B.地球内部压力的变化C.地球内部物质组成的改变D.地球内部密度的变化3.下列哪种地球物理证据支持内核是固态的？（）A.地球的自转B.地震P波的传播速度C.地震S波在内核边界上的全反射D.地球的磁场4.地球内核的旋转速度与地球自转速度的关系是？（）A.内核旋转速度大于地球自转速度B.内核旋转速度小于地球自转速度C.内核旋转速度等于地球自转速度D.内核不旋转5.下列哪种地球化学方法可以用来约束内核的组成？（）A.全岩地球化学B.同位素地球化学C.微量元素地球化学D.以上所有方法6.实验地球化学研究的主要目的是什么？（）A.确定地球内部的压力和温度条件B.模拟地球内部物质的物理化学性质C.研究地球内部元素的分布和循环D.探索地球内部的生命起源7.内核的生长主要通过什么机制实现？（）A.地幔物质向内核的沉降B.地球内部放射性元素的衰变C.外核物质的凝固D.宇宙物质落入地球8.内核与外核的物理化学主要差异是什么？（）A.密度B.声速C.磁性D.以上所有9.地球磁场的产生与什么有关？（）A.地核的液态部分的对流B.地核的固态部分的对流C.地幔的物质对流D.地球的公转10.当前地球内核研究面临的主要挑战是什么？（）A.缺乏有效的观测手段B.缺乏合适的实验条件C.缺乏成熟的理论模型D.以上所有二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填写在横线上。）1.地震波速在地球内部的变化规律一般表现为__________随深度增加而增加。2.地球内核与外核之间的边界被称为__________。3.地球内核的半径大约是地球半径的__________。4.根据地震学证据，地球内核被分为内核球和__________。5.地球内部放射性元素的衰变是地球内部热量的主要来源之一，这个过程被称为__________。6.实验地球化学中常用的模拟方法包括__________和__________。7.地球内部的地震波速异常可以提供关于__________的信息。8.内核的生长对地球磁场的__________有着重要的影响。9.地球化学证据表明，地球内核的形成时间大约在地球形成后的__________年。10.除了地震学方法，__________和__________也是研究地球内核的重要地球物理方法。三、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题。）1.简述地震波速的变化如何反映地球内部的结构。2.解释什么是地球内部的层圈结构。3.简述内核生长的两种主要模型。4.说明地球化学研究在探索地球内核奥秘中的作用。四、计算题（每题10分，共20分。请根据题目要求进行计算。）1.假设地震波从地表传播到内核边界（Gutenbergdiscontinuity）的时间为8分钟，已知地表到内核边界的平均深度为2900公里，请计算地震波的平均传播速度。2.已知内核的半径为3480公里，外核的半径为5150公里，请计算内核和外核的体积比。五、论述题（10分。请就下列问题进行论述。）探讨地震波在内核边界上的行为（包括反射、折射和全反射）对理解内核结构的重要性。试卷答案一、选择题（每题2分，共20分。）1.C2.C3.C4.A5.D6.B7.C8.D9.A10.D二、填空题（每空1分，共15分。）1.速度2.Gutenbergdiscontinuity(或内核-外核边界)3.1/4-1/5(或20%-40%)4.外核球5.放射性加热(或放射性衰变热)6.高压高温实验、热模拟实验7.内核结构8.特征(或产生和演化)9.20-30(或早期)10.重力测量、地磁测量三、简答题（每题5分，共20分。）1.解析思路：地震波速受介质密度和弹性模量的影响。地球内部介质性质随深度变化，导致地震波速发生相应变化。例如，地震波进入密度和压力更大的内部圈层时，波速通常会增加。通过分析地震波在地壳、地幔、外核和内核中的传播速度变化，可以推断地球内部不同圈层的位置、厚度和性质，进而揭示地球内部的结构。2.解析思路：地球内部并非均匀一致，而是根据物质性质和物理状态的不同，大致可分为地壳、地幔和地核三个主要圈层。地壳是地球最外层的固体圈层；地幔位于地壳之下，是地球主要的固体圈层；地核位于地球最内部，根据地震波的行为，可分为液态的外核和固态的内核。这种分层结构被称为地球的层圈结构。3.解析思路：内核生长模型主要涉及内核是如何从液态外核中结晶出来的。主要有两种模型：一种是缓慢增长模型，认为内核从外核中缓慢结晶，并导致外核持续冷却；另一种是快速增长模型，认为内核在地球早期快速形成，之后外核才逐渐冷却。4.解析思路：地球化学研究通过分析来自地球不同圈层的岩石、矿物和宇宙物质中的元素和同位素组成，可以推断地球内部的物质组成、化学成分和演化历史。例如，通过对陨石（被认为是太阳星云残留物质）的研究，可以推断地球形成时的元素丰度；通过对地幔岩石的研究，可以了解地幔的化学成分和部分熔融过程；通过对地球深部震源的研究，可以推断地幔和地核的化学性质。这些地球化学证据对于约束地球内部结构模型、理解地球内部动力学过程以及探索地球内核的形成和演化具有重要意义。四、计算题（每题10分，共20分。）1.解析思路：计算地震波的平均传播速度，需要知道地震波传播的距离和时间。题目已知地震波从地表传播到内核边界的时间为8分钟，即480秒，平均深度为2900公里，即2900×10^3米。利用速度=距离/时间的公式，即可计算出地震波的平均传播速度。答案：v=d/t=2900×10^3米/480秒≈6041.67米/秒2.解析思路：计算内核和外核的体积比，需要知道内核和外核的半径。题目已知内核半径为3480公里，即3480×10^3米；外核半径为5150公里，即5150×10^3米。球的体积公式为V=(4/3)πr^3。分别计算出内核和外核的体积，然后计算两者之比即可。内核体积V内核=(4/3)π(3480×10^3)^3外核体积V外核=(4/3)π(5150×10^3)^3体积比=V内核/V外核=(3480/5150)^3≈0.186五、论述题（10分。）解析思路：论述地震波在内核边界上的行为对理解内核结构的重要性，需要从地震波的反射、折射和全反射三个方面入手，分别解释它们如何提供关于内核边界性质和内核内部结构的信息。首先，地震波在内核边界上的反射和折射现象表明内核边界存在一个明显的物理界面，这个界面将内核分为固态内核球和液态外核。通过分析反射和折射波的强度、偏振态等特征，可以推断内核边界的性质，例如其厚度、粗糙度、是否存在缺陷等。其次，地震波在内核边界上的全反射现象表明内核边界是一个波速发生剧烈变化的界面，这进一