2025年大学《行星科学》专业题库- 行星内部地幔流动与磁场产生

2025年大学《行星科学》专业题库——行星内部地幔流动与磁场产生考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题后的括号内。）1.下列哪一项不是驱动地球地幔对流的主要热源？A.地核的热量传递B.来自太阳的辐射能C.放射性元素（如铀、钍、钾）的衰变D.早期地球形成时的残余热量2.在地幔对流模型中，从地幔深处上涌、携带热物质并最终可能抵达岩石圈表面的流动结构被称为？A.热点B.地幔柱C.转换断层D.俯冲带3.地球磁场能够长期稳定存在的主要理论解释是？A.布朗运动B.熔融铁镍核心的自转C.发电机理论（DynamoTheory）D.地核的放射性冷却4.与地球相比，木星拥有强磁场和快速的地幔对流，其主要原因被普遍认为与下列哪项密切相关？A.更大的地幔半径B.更高的地幔导热率C.其液态铁镍核心的规模和运动D.更强的太阳风压力5.地球岩石圈板块在大陆板块下方呈大规模水平运动的主要动力来源是？A.上地幔对流的拖曳力B.海底地幔柱的推力C.俯冲板块的拉力D.岩石圈自身的重力6.发电机理论的核心要素不包括？A.导电流体B.流体的运动（剪切）C.稳定的外部磁场源D.涡旋（螺旋）场的产生7.在地质记录中，能够直接反映地球古地磁场的存在和变化特征的是？A.大型造山带B.火山岩中的磁矿物定向C.洋中脊的对称分布D.深海沉积物的沉积速率8.对于像火星这样的行星，其地幔活动减弱和全球性磁场的消失，最可能的原因是？A.地幔冷却和固结B.核心与地幔分离完成C.持续强烈的太阳风剥离D.板块构造活动过于剧烈9.地幔对流的上升流和下降流之间的转换地带，常在地表表现为显著的地貌特征，例如？A.海沟B.大型裂谷C.转换断层D.火山弧10.地震波速度的变化是了解地球内部结构和状态的重要依据，在地幔中，S波的缺失区域通常被解释为？A.软流圈B.矿物相变带C.核幔边界D.俯冲板块二、填空题（每空2分，共20分。请将正确答案填在横线上。）1.地幔对流的主要驱动力来自于地幔内部的热量差异，这种热量差异主要是由______和______产生的。2.根据发电机理论，行星的液态核心需要具备______、______和______三个基本条件才能产生和维持全球性磁场。3.地球内部的热量传递除了通过对流外，主要还有______和______两种方式。4.板块构造理论认为，海洋地幔的密度通常比大陆地幔______，这是形成______的主要原因之一。5.磁极倒转事件在地球岩石圈中留下的记录，为研究地幔深处的______活动提供了重要线索。三、简答题（每题5分，共20分。）1.简述地幔对流对地球板块构造运动的主要影响。2.简要解释什么是热点，并说明其与地幔柱之间的关系。3.为什么说地球是目前观测到的duynhất具有稳定全球性磁场的行星？与其他一些气态巨行星相比，存在哪些差异？4.简述放射性元素衰变在地幔加热和地幔对流启动过程中所起的作用。四、论述题（每题10分，共30分。）1.试论述地幔流变性质（如粘度）对地幔对流模式（如层流、湍流）以及最终行星磁场稳定性和持续时间可能产生的影响。2.对比分析地球和金星在内部地幔活动、板块构造以及全球磁场特征上的显著差异，并尝试从内部动力学角度解释这些差异的可能原因。3.结合地质观测证据（如地震数据、岩石圈年龄分布等），阐述支持地幔对流存在以及其与板块构造活动相关的论据。---试卷答案一、选择题1.B2.B3.C4.C5.A6.C7.B8.A9.D10.A二、填空题1.放射性元素衰变，核心热量传递2.导电性，运动（剪切），初始磁场（或：导电流体，运动，磁场源）3.热传导，辐射传递4.大，海沟5.对流（或：地幔流动）三、简答题1.答案：地幔对流是板块构造的驱动力。上升的地幔流将热物质带到岩石圈下方，导致岩石圈穹起并可能形成热点火山；下降的地幔流则将冷物质拉入地幔深处，可能导致岩石圈沉降并形成俯冲带。这种对流模式塑造了岩石圈板块的俯冲、分裂和汇聚等主要运动形式。解析思路：问题要求简述地幔对流如何影响板块运动。需明确指出地幔对流是板块运动的直接驱动力。然后具体阐述上升流和下降流如何分别导致板块的隆起（形成热点）和沉降（形成俯冲带），并最终塑造板块的宏观运动格局。2.答案：热点是位于地幔深部上涌的热物质形成的柱状结构，它将热量和物质带到岩石圈表面，形成火山活动。地幔柱是地幔对流模型中从地幔深处上升的通道。热点通常与地幔柱相关联，是地幔柱在地表的проявление。解析思路：问题要求解释热点及其与地幔柱的关系。首先需定义什么是热点（地幔深部上涌导致地表火山活动）。然后定义地幔柱（地幔对流模型中的上升通道）。最后阐明两者关系，即热点通常是由地幔柱携带物质到达地表形成的。3.答案：地球被认为是duynhất具有稳定全球性磁场的行星，主要归因于其活跃的液态外核。地球外核的液态铁镍在核心-地幔边界处受到地幔对流和核心自转的剪切作用，满足发电机理论的条件，能够持续产生和维持强大的全球磁场。相比之下，木星磁场虽强，但其发电机可能涉及液态金属氢，且核心状态不明。土星有磁场但较弱。天王星和海王星磁场微弱且倾斜，其发电机机制和核心状态仍是谜团。解析思路：问题要求解释地球磁场稳定性的原因及与其他行星的差异。核心在于地球拥有活跃的液态外核，并满足发电机理论的三个条件（导电性、运动、初始磁场/扰动）。需要指出其他行星（木星、土星等）的磁场特征及其可能的原因（如核心状态、成分、对流活跃度等），以形成对比。4.答案：放射性元素（铀、钍、钾等）在地球内部（特别是地幔和地壳）广泛存在，其衰变过程会持续释放热量。这些热量是地幔内部热量的主要来源之一，导致地幔内部存在温度梯度。这个温度梯度是驱动地幔物质从高温区向低温区流动（即地幔对流）的初始动力。因此，放射性元素衰变不仅提供了地幔加热的能源，也间接启动并维持了地幔对流。解析思路：问题要求解释放射性元素衰变的作用。需分两步：首先说明放射性衰变是地幔加热的主要热源；然后说明由放射性加热产生的温度梯度是驱动地幔对流的根本动力，从而启动了地幔对流过程。四、论述题1.答案：地幔流变性质（粘度）显著影响地幔对流的模式和行为。低粘度地幔更容易发生快速、湍流式的对流，这可能有利于产生更强的发电机效应，但也可能导致对流模式不稳定。高粘度地幔则倾向于产生缓慢、层流式的对流。层流模式下，地幔柱可能更清晰，但热量和物质的混合可能较弱，影响磁场的产生效率和持续时间。此外，粘度的变化（如随温度、压力、成分的变化）也会影响地幔对流的速度和规模，进而影响板块运动的效率和岩石圈的演化历史。地幔流变的不均匀性还会导致应力集中和释放，影响构造活动的发生。解析思路：问题要求论述流变性质对对流模式、磁场和板块构造的影响。需首先明确流变性质（粘度）是影响对流的关键参数。然后分别论述不同粘度（高/低）下对流的模式（层流/湍流）。接着联系发电机理论，说明对流模式如何影响磁场。最后，扩展到对板块运动和岩石圈整体演化的影响，并提及流变不均匀性的作用。2.答案：地球与金星在内部动力学和地表表现上存在巨大差异。地球拥有活跃的地幔对流、板块构造和全球性磁场；而金星内部活动微弱，缺乏全球性磁场，但存在剧烈的表面火山活动和可能的板块构造特征。这些差异的可能原因在于核心状态和地幔性质的不同。金星可能拥有一个更大、更固态的核心，或者核心与地幔的耦合方式不同，导致无法维持有效的发电机。金星地幔的成分或流变性质也可能与地球不同，影响了对流的效率和模式。此外，金星与太阳的距离更近，强烈的太阳风和日照可能也对其内部热收支和大气演化产生了重要影响，进而可能反馈调节了内部动力学。解析思路：问题要求对比地球和金星的差异并解释原因。首先清晰列出两者在内部活动（对流、磁场）、板块构造、火山活动等方面的主要差异。然后重点分析造成这些差异的内部原因，主要指向核心状态（大小、相态、耦合）、地幔性质（成分、流变）等方面。可以适当提及外部因素（如太阳距离）的潜在影响，形成综合解释。3.答案：支持地幔对流和其与板块构造相关的论据主要包括：1）地震层析成像（SeismicTomography）：显示地幔内部存在高速和低速异常区域，许多低速区位于地表火山活动区（如岛弧、热点）和俯冲带附近，这与地幔对流模型中的上升流和下降流位置一致。高速区则可能对应地幔柱或冷、刚性的地幔块体。2）岩石圈年龄分布：全球海洋地壳年龄从洋中脊向两侧递增，符合地幔物质从洋中脊上升、冷却、形成新洋壳并被两侧板块推离的模式。大陆地壳的复杂年龄结构和大型克拉通的存在也反映了长期的板块构造演化历史。3）地质构造观测：全球广泛分布的海沟、洋中脊、转换断层等大型构造体系，其形成和分布可以用板块构造模型解释，而板块构造是地幔对流的直接表现。4）火山活动分布：热点火山