2025年大学《海洋科学与技术》专业题库- 海洋沉积物气候变化记录研究

2025年大学《海洋科学与技术》专业题库——海洋沉积物气候变化记录研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分）1.在海洋沉积物中，下列哪一种稳定同位素（δ¹⁸O）的变化主要反映了古海水温度的变化？A.有孔虫壳体B.颗石藻壳体C.硅藻壳体D.藻类碎屑2.与冰期相比，间冰期海水中DIC的浓度通常较高，这主要是由什么因素造成的？A.海水蒸发量增大B.冰盖融化量增大C.海洋生物生产力降低D.海洋环流减弱3.海洋沉积物中的磁化率参数SIRM通常在以下哪种地质事件发生后显著增高？A.海平面下降，海岸线退却B.火山喷发，火山灰落入海洋C.冰川消融，大量冰水注入海洋D.海洋生物大量死亡并沉积4.以下哪种沉积物组分通常被认为是低纬度暖水环境的指示矿物？A.绿泥石B.伊利石C.蒙脱石D.白云石5.“冰核”通常指什么？A.存在于海洋沉积物中的冰川冰碎片B.存在于冰芯中的古代冰层C.存在于湖泊沉积物中的冰层D.存在于沙漠沉积物中的冻土层6.利用深海沉积物中的火山玻璃进行古气候重建，主要优势在于其能够提供关于什么信息的定年框架？A.气候周期（如米兰科维奇旋回）B.陨石撞击事件C.生物演化阶段D.地壳运动时期7.在海洋沉积物中，生物碎屑（如有孔虫、颗石藻）的搬运距离通常受哪种因素的主要控制？A.海洋盐度B.海洋深度C.海洋currents（洋流）D.沉积物粒度8.事件沉积（EventStratigraphy）研究的主要目的是什么？A.建立精确的地质年代标尺B.识别和记录地球环境发生的短期、剧烈变化事件C.分析沉积物的长期沉积速率D.研究沉积物的物质来源9.古地磁学方法在海洋沉积物古气候研究中主要应用什么原理？A.利用沉积物中自生磁矿物的磁化方向重建古纬度B.利用沉积物中碎屑矿物的磁化强度重建古温度C.利用沉积物中火山玻璃的放射性测定古年龄D.利用沉积物中生物碎屑的生态特征重建古环境10.沉积物中的“红色层”（RedBed）通常形成于什么古环境条件下？A.深海缺氧环境B.湖泊或半干旱地区氧化环境C.沿海高盐度环境D.冰海环境二、填空题（每空1分，共10分）1.海洋沉积物中记录气候变化信息的载体主要包括______、______和______。2.利用氧同位素记录重建古温度时，通常遵循“温度越高，沉积物中δ¹⁸O值越______”的原则（相对于标准）。3.磁化率参数的变化可以反映沉积物形成时的______和______等信息。4.根据硅藻的形态特征和生态习性，可以重建古______、古______和古______等环境参数。5.冰芯中包含的气泡能够保存古大气的______和______信息。三、名词解释（每题3分，共12分）1.稳定同位素2.粒度3.生物标记物（Biomarkers）4.岩芯日志（CoreLog）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述海洋沉积物中氧同位素分馏的主要过程及其对古温度重建的意义。2.简述磁化率参数如何被用于指示古气候环境的变化，并举例说明。3.简述利用深海沉积物中的生物碎屑（如有孔虫）重建古水深和古洋流信息的思路。4.简述火山灰在海洋沉积物古气候研究中的主要用途。5.简述利用沉积物纹层研究古气候事件的主要方法和步骤。五、论述题（每题10分，共20分）1.论述海洋沉积物中多种气候指标（如δ¹⁸O、磁化率、生物碎屑生态特征）综合应用于古气候重建的优势与局限性。2.试述现代海洋沉积物采样技术（如箱式取样器、岩芯钻探）在获取高质量古气候记录样品方面的重要性，并比较不同技术的适用性。试卷答案一、选择题1.A2.B3.B4.A5.B6.B7.C8.B9.A10.B二、填空题1.稳定同位素，磁化率，生物碎屑2.低3.氧化还原条件，古气候（或温度）4.盐度，深度，风场（或营养盐）5.气候，温室气体三、名词解释1.稳定同位素：指质子数相同，中子数不同的同一种元素的不同原子。在自然界的丰度相对稳定，其原子质量的微小差异（同位素丰度）可用于示踪地球各种物理化学过程和环境变化。2.粒度：指沉积物颗粒的大小，是沉积物最重要的物理性质之一。通常用粒径（如毫米、微米）或粒度参数（如分选、偏度、峰度）来描述，可反映沉积物的搬运距离、搬运能量和沉积环境。3.生物标记物（Biomarkers）：又称化石燃料precursor或生物标志物，是指来源于生物（主要是微生物）的、结构复杂的有机大分子，在沉积物中经过漫长的地质作用后仍能保存下来。它们具有高度的生物来源特异性和结构稳定性，可用于指示古环境的生物生产力、氧化还原条件、水动力条件、古温度等信息。4.岩芯日志（CoreLog）：指通过分析岩芯中沉积物的各种物理、化学、生物性质（如颜色、岩性、磁化率、声波速度、测井电阻率、微量元素、稳定同位素、古生物等）随深度的变化而建立的一条记录，它反映了沉积物形成时的古环境变化历史。四、简答题1.解析思路：首先说明氧同位素分馏的基本原理，即不同温度下水体与沉积物（或水生生物）之间的同位素交换比例不同。然后具体阐述主要分馏过程，如冰的形成（海水中较重的¹⁸O优先进入冰晶）、蒸发（海水中较轻的¹⁶O更容易蒸发）、降水（水汽凝结时较重的¹⁸O易被排斥留在原地或形成冰晶）。最后说明如何利用沉积物（如深海钙质有孔虫壳）中测得的δ¹⁸O值，结合当时的海水和冰量信息，重建古气温或古海平面。2.解析思路：首先指出磁化率是衡量沉积物中磁性矿物含量的物理量，其大小受磁性矿物的种类、含量和颗粒大小影响。然后阐述不同古气候环境下，磁性矿物的形成和改造机制不同，导致磁化率变化。例如，在氧化环境、中高盐度下形成的绿泥石等铁屑矿物含量通常较高，使磁化率增大；而在还原环境、低盐度或冰川融水影响下，磁性矿物可能被溶解或转化，导致磁化率降低。最后举例说明，如利用磁化率曲线的峰值和谷值变化识别冰期和间冰期。3.解析思路：首先说明有孔虫等钙质生物碎屑的壳体成分（方解石）和形态结构对其生活环境（如水深、盐度、光照、水流）具有选择性。然后阐述如何根据有孔虫的生态分类（如热带、亚热带、温带种）和壳体形态特征（如旋壁厚度、壳口形状），与现代有孔虫生态分布数据进行对比，推断古水体的温度、盐度范围和深度。进一步，结合沉积物的搬运证据和古海洋环流模式，可以推断古洋流的方向和强度。4.解析思路：首先说明火山灰（火山玻璃和矿物碎屑）作为瞬时输入物，其化学成分（如SiO₂含量、微量元素）和物理性质（如颜色、形态）相对稳定且记录了火山喷发时的信息。然后阐述其用途：①定年：火山灰中的火山玻璃或某些矿物具有放射性，可进行定年，建立沉积记录的时标。②环境指示：火山灰的颜色（深色指示富钛，可能形成于板块边缘；浅色指示富硅，可能形成于板内）和矿物组成可以指示火山喷发源区构造环境。③古气候/古洋流示踪：火山灰可以长距离搬运，其沉积分布可以揭示当时的风向和洋流路径。5.解析思路：首先说明沉积纹层（如钙质纹层、硅质纹层、生物扰动纹层等）的形成通常与特定的环境条件（如季节变化、短期的气候变化、水文事件）相关。然后阐述研究方法：①统计纹层的厚度、频率、形态等宏观特征，看是否能与已知气候周期（如季风旋回、米兰科维奇旋回）或短期事件对应。②利用纹层内不同层次的气候指标（如同位素、磁化率、生物微体）进行分层分析，重建纹层形成时的古环境变化。③结合岩芯日志的其他信息（如沉积速率、事件沉积层）进行综合解释。最后说明步骤通常包括：岩芯获取、纹层识别与分层数据采集、选择合适的气候指标、进行数据分析和古气候重建。五、论述题1.解析思路：首先论述综合应用的优势：①提高重建结果的可靠性，通过多个指标相互验证，减少单一指标可能存在的误差或歧义。②提供更全面的环境信息，不同指标反映气候的不同方面（如温度、降水、风、洋流），综合应用可以获得更立体的古环境图景。③克服单一指标的局限性，如某种指标可能不适用于所有环境或时期，综合应用可以弥补单一指标的不足。然后论述局限性：①指标间的响应机制可能存在复杂性和非线性，不同指标对同一气候变化的响应幅度和时间可能存在差异，解释时需要谨慎。②指标的古环境意义可能存在地域性和时代性，某个指标在某个地区或某个地质年代的有效性需要充分研究。③数据分析和解释的复杂性增加，需要跨学科知识和综合分析能力。④某些指标可能受到后期改造的影响，导致记录失真。2.解析思路：首先论述现代采样技术的重要性：①提高样品质量和代表性，现代高精度钻探技术（如综合柱状取样器、多通道岩芯钻探）能够获取连续、未扰动或扰动较小的沉积岩芯，保证获取的样品信息能够真实反映沉积时的古环境状况。②获取多样化的样品类型，不同钻探平台和设备可以获取箱式取样（表层扰动样品）、岩芯（连续记录样品）、岩屑（用于古生物分析）等多种样品，满足不同研究需求。③获取高分辨率样品，高精度钻探结合高分辨率测井技术，可以实现毫米级的样品采集和分析，为研究快速的古环境变化事件提供可能。然后比较不同技术的适用性：①箱式取样器（GrabSampler）：适用于获取表层沉积物样品，快速、成本低，但样品连续性差，仅代表小范围内的信息，适用于研究表层沉积过程、近岸环境或进行初步勘探。②岩芯钻探（Coring）：适用于获取连续的沉积记录，是研究古气候变化最核心的采样技术。其中，综合柱状取样器（PistonCore）适用于较