2025年大学《行星科学》专业题库- 行星表面特征对地质地貌演变与自然灾害的影响分析

2025年大学《行星科学》专业题库——行星表面特征对地质地貌演变与自然灾害的影响分析考试时间：______分钟总分：______分姓名：______考生注意：以下问题请根据所学知识，围绕行星表面特征对地质地貌演变与自然灾害的影响进行分析和阐述。1.试述不同行星表面重力、大气密度和成分差异对其风化作用类型、强度及主要地貌特征形成的根本性影响。2.以火星或木卫二为例，详细分析其表面水活动（或冰活动）的痕迹（如河谷、三角洲、冰川、冰碛等），并探讨这些水活动（或冰活动）对相应区域地质地貌演变及潜在地质灾害（如洪水、冰崩）的影响机制。3.比较金星和地球火山活动的异同，结合其表面构造背景和火山地貌特征，分析造成两者火山活动模式及产物差异的主要原因，并探讨这些差异对各自地质地貌演化和表面环境可能产生的长远影响。4.选择一个典型的陨石撞击坑（例如，地球的巴林杰陨石坑或火星的赫斯珀罗斯撞击坑），分析撞击事件对其宿主行星的地质构造、地形地貌、物质溅射与沉积、以及可能引发的次生灾害（如地震、喷发、环境改变）的全面影响。5.假设在一个拥有液态水、但大气稀薄、昼夜温差巨大的行星表面进行探测，请分析这种环境条件下主要的侵蚀和风化过程是什么？这些过程将如何塑造地表形态？并讨论在这种环境下可能发生的自然灾害类型及其风险特征。6.探讨行星的板块构造活动（或其替代机制，如冰盖运动、大型撞击后重建设计）与其表面山脉建造、大型裂谷系统、地震分布等地质地貌特征之间的内在联系。分析构造活动如何控制地质灾害（特别是地震和火山活动）的风险。7.结合具体例子，论述行星表面斜坡稳定性受哪些表面特征因素（如坡度、坡长、岩石/土壤性质、水文条件、风力侵蚀/沉积等）的影响？这些因素如何相互作用，导致滑坡、崩塌或泥石流等地质灾害的发生？试卷答案1.答案：行星表面重力直接影响风化作用的强度和可达深度，低重力（如火星）使得风化作用相对较浅，更容易受风力侵蚀主导；高重力（如地球部分区域）则可能促进更深层的物理和化学风化。大气密度和成分决定风化类型，稀薄或无大气（如火星、月球）以物理风化（温差、风蚀）为主，大气密度高且含有水汽、二氧化碳等（如地球、金星）则化学风化和生物风化更为显著。大气成分还影响风蚀地貌形态，例如干燥沙尘天气易形成streamlinedfeatures，湿润环境则可能伴随风力沉积物的淋滤和富集。这些因素共同塑造了不同行星独特的地貌景观，如地球的复杂侵蚀地貌、火星的沙漠环境和风蚀蘑菇，以及金星的火山和硫酸盐沉积物等。解析思路：首先明确风化受重力（影响作用力范围和方式）和大气（提供介质、化学反应物、影响过程类型）的双重关键控制。然后分别阐述重力大小对风化深度和方式的影响，大气密度对物理/化学风化主导权的决定性作用，以及大气成分（特别是水、CO2）对具体风化过程（如氧化、溶解）和产物的影响。最后，将这些因素与不同行星的实际地貌特征进行联系，说明其塑造作用。2.答案：以火星为例，其表面广泛分布的河谷、辩状三角洲和层理沉积物是过去液态水活动的有力证据。这些水活动主要受火星过去存在的液态水（可能源于温室效应或地下水源）驱动。水流的侵蚀作用切割出河谷，搬运沉积物形成三角洲和层理。这种水活动极大地改变了火星表面地形，塑造了平原和低地，并沉积了丰富的沉积物。其对地质地貌演变的影响是深刻的，形成了不同于现在干燥环境的侵蚀地貌网络。潜在的自然灾害主要与水活动消退后的不稳定有关，例如，在含水层压力变化或极端温度下可能引发区域性洪水，或由沉积物不均匀性导致的滑坡等次生地质灾害。解析思路：先识别火星的关键水活动遗迹（河谷、三角洲等），并指出其形成原因（过去液态水）。然后分析水活动对火星地貌的塑造过程（侵蚀、搬运、沉积）及其地理分布特征。接着探讨这种活动对火星整体地质地貌演化的贡献。最后，分析水活动停止后可能遗留的地质不稳定性，以及由此可能引发的潜在次生自然灾害（洪水、滑坡）。3.答案：金星和地球火山活动差异显著。地球拥有板块构造，火山活动与板块边界（洋中脊、俯冲带、热点）密切相关，活动形式多样，包括溢流玄武岩、爆炸性亚alkaline火山等，产物多样，形成火山弧、大型火山区等。金星缺乏板块构造，其广泛分布的熔岩平原和巨大盾状火山（如麦哲伦火山群）表明其火山活动可能由全球性热点或大型地幔柱驱动，以低粘度的玄武岩溢流为主，活动强度和爆炸性相对较弱。造成差异的根本原因是地球的板块构造系统和金星的稳定单一地壳结构及不同的地幔动力学。这些差异长远影响了行星的热演化速率、大气组成（火山气体排放）和表面地貌的均一性。解析思路：首先对比两者火山活动的宏观特征（类型、强度、产物分布）。然后深入探究造成这些差异的根本原因——地球的板块构造机制与金星的缺乏板块构造背景及其地幔动力学。接着，将这种构造活动的根本差异与其火山活动具体表现联系起来。最后，讨论这些差异对行星长期演化的潜在影响（热演化、大气、地貌均一性）。4.答案：以地球的巴林杰陨石坑为例，其直径约20公里，形态近似圆形，边缘陡峭，中央存在反弹峰。撞击事件瞬间释放巨大能量，导致地壳破碎、强烈震动（引发地震），产生冲击波，并将大量岩石碎屑、熔融物质溅射到数万甚至数十公里之外，形成覆盖广阔区域的熔融岩石（tektites）和撞击喷发岩（breccias）。沉积物在撞击坑内堆积，形成多层结构。撞击还可能诱发或加剧次生地质活动，如后续的火山喷发（由地壳变形应力释放或岩浆房扰动引起）。长期来看，陨石坑本身成为重要的地质记录，其形态和内部结构的演化也受到后续风化、侵蚀等地质作用的影响。解析思路：首先描述所选陨石坑的基本特征。然后按时间顺序或能量传递顺序，详细阐述撞击过程及其直接后果（地震、冲击波、碎屑飞溅、熔融物形成）。接着分析撞击引发的沉积作用（坑内物质堆积）。然后探讨撞击可能引发的次生地质现象（如火山活动）。最后，指出陨石坑作为地质记录的价值及其后续的地质演化。5.答案：在液态水存在但大气稀薄、昼夜温差巨大的行星表面，主要的侵蚀过程将是物理风化（由剧烈的温度波动导致岩石碎裂）和风力侵蚀（尽管大气稀薄，但温差和可能的局部风暴仍能驱动风对松散物质和脆弱岩石的搬运和磨蚀）。风化作用相对较弱且不深入，主要影响地表浅层。风力侵蚀将是塑造地貌的主导力量，特别是在干燥时期，可能形成风蚀洼地、风蚀蘑菇、沙丘链等。斜坡稳定性主要受控于温度循环引起的物理风化（岩石碎裂和松动）和风力作用（吹蚀坡脚）。此外，大气稀薄意味着水汽含量低，化学风化微弱。潜在的自然灾害主要是突发性的、由强局部风暴引发的短期洪水（如果存在不稳定的地表水），以及由物理风化加剧导致的浅层滑坡或崩塌，风险相对地球较低但可能具有突发性和破坏性。解析思路：先根据给定条件判断主要地质营力（物理风化、风力侵蚀）。分析这些营力对地表形态的直接塑造作用。然后重点分析温度波动和风力对斜坡稳定性的综合影响机制。接着判断其他风化类型（化学风化）的相对重要性。最后，基于环境特征推测可能发生的自然灾害类型及其触发因素和风险特征。6.答案：行星的板块构造活动（或其替代机制）是驱动其地质地貌演变的根本动力。板块构造（地球）控制着山脉（碰撞带）的建造、裂谷（洋中脊）的张开和地震活动（板块边界）。大型冰盖运动（冰盖行星或地球冰期）通过冰流侵蚀和沉积（冰碛物）塑造了广阔的低地和丘陵地貌。大型撞击后重建设计（如木卫二）则彻底重塑了行星表面，形成了撞击坑、盆地和后续的火山/构造活动改造地貌。这些构造运动和地貌特征直接关联到地质灾害的风险分布。地震主要集中分布在板块边界或构造断裂带。火山活动与地幔上涌、地壳薄化或热点有关。冰盖的进退和消融可能导致冰崩、冰架崩解引发海啸，以及冰后回弹引发的地震。撞击本身及其后续的地质扰动也伴随着强烈的地震和可能的火山喷发风险。因此，理解构造活动是评估和预测行星地质灾害风险的关键。解析思路：首先确立构造活动是地貌演变的驱动力。然后分别阐述不同类型的构造活动（板块运动、冰盖运动、撞击重设）如何具体塑造地质构造和地貌特征。接着，将这些构造活动和地貌特征与主要的地质灾害类型（地震、火山、冰相关灾害、次生灾害）进行明确关联，指出地质灾害的发生与构造应力、能量释放、物质运移等过程密切相关。最后强调构造分析在灾害风险评估中的核心作用。7.答案：行星表面斜坡稳定性受多种表面特征因素影响，这些因素相互作用，共同决定斜坡的稳定性状态。关键因素包括：坡度与坡长，陡峭的坡度（通常超过一定阈值，如35-45度）本身易于失稳；坡长增加，滑动力累积，稳定性降低。岩石/土壤性质，强度低、透水性差、节理裂隙发育或饱含水的软弱物质构成的不稳定斜坡。水文条件至关重要，地表水（如洪水）或地下水位的升高会增加有效应力，降低剪切强度，诱发滑坡或泥石流。风力作用通过侵蚀坡脚或堆积在坡顶增加坡高，改变坡度，从而影响稳定性。此外，构造运动（地震）引起的震动、火山活动引发的震动或热效应、以及陨石撞击产生的冲击波和震动也会触发斜坡失稳。这些因素中，坡度是形态因素，岩土性质是物质内在属性，水文是外部触发条件，风和构造活动是动态影响因素。它们通过改变坡度、增加坡高、降低材料强度或直接施加触发应力等方式，共同控制着滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的发生。解析思路