2025年7月地质学试题含参考答案

2025年7月地质学试题含参考答案一、名词解释（每题4分，共24分）1.假化石：指非生物成因的地质体或构造因形态类似生物遗迹而被误判为化石的现象，常见于沉积岩中，如矿物晶体生长形成的树枝状图案、泥裂或结核的特殊形态等，需通过结构细节（如是否具有生物结构单元）与真化石区分。2.斜长石环带结构：斜长石晶体因岩浆成分或温度波动，在生长过程中核部到边缘成分呈周期性变化，形成的同心环状结构，分为正环带（核部An高、边缘An低）、反环带（核部An低、边缘An高）和韵律环带（多期成分交替），是岩浆演化过程中物理化学条件变化的重要记录。3.威尔逊旋回：描述大洋盆地从形成到闭合的完整演化周期，包括胚胎期（裂谷）、青年期（窄海，如红海）、成熟期（开阔大洋，如大西洋）、衰退期（俯冲消减，如太平洋）、终了期（残余海盆，如地中海）和遗迹期（造山带，如喜马拉雅），是板块构造理论的重要应用模型。4.热液蚀变：热液与围岩发生物质交换导致的矿物成分和结构变化，常见类型有硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化等，蚀变类型和分带性可指示热液性质（如酸性、碱性）、矿化类型（如铜、金矿床）及成矿温度（如高温黑云母化、低温高岭土化）。5.同沉积褶皱：在沉积作用过程中因构造运动（如基底断裂活动）持续发育的褶皱，表现为褶皱两翼地层厚度不等（背斜顶部薄、翼部厚，向斜中心厚、边缘薄）、层理与褶皱面不平行（早期层理被后期褶皱改造），是分析沉积期构造活动的关键标志。6.同位素地质温度计：利用矿物对中同位素分馏与温度的定量关系（如氧同位素在石英-磁铁矿中的分馏系数）测定矿物平衡温度的方法，需满足矿物对在封闭体系中达到同位素平衡、分馏系数与温度的函数关系已知（如Clayton公式），是研究成岩成矿温度的重要手段。二、简答题（每题8分，共40分）1.简述矿物的标型特征及其研究意义。矿物标型特征指特定矿物在一定地质条件下形成的固有属性（如形态、成分、物理性质），具有成因指示意义。形态标型如岩浆石英的六方双锥、热液石英的柱状；成分标型如金红石中Nb-Ta含量指示形成环境（基性岩中Nb>Ta，酸性岩中Ta>Nb）；物理标型如磁铁矿的居里温度反映成因（沉积型低于岩浆型）。研究意义：①判别成岩成矿环境（如黄铁矿Co/Ni比值>1指示热液成因，<1指示沉积成因）；②追溯物质来源（如锆石Hf同位素示踪地壳生长）；③指导找矿（如黑钨矿Mn/Fe比值高指示高温热液矿床）。2.对比岩浆岩与变质岩的结构构造差异。结构差异：岩浆岩以结晶结构（全晶质、半晶质、玻璃质）和交代结构（如钾长石交代斜长石）为主，结晶程度受冷却速率控制（如深成岩全晶质粗粒，火山岩玻璃质或隐晶质）；变质岩以变晶结构（粒状变晶、鳞片变晶）和碎裂结构（如构造角砾岩）为主，变晶结构反映重结晶程度（如区域变质的粗粒变晶），碎裂结构指示动力变质。构造差异：岩浆岩常见块状构造、流纹构造（火山岩）、气孔杏仁构造（火山岩）、层状构造（侵入岩）；变质岩常见片理构造（板状、千枚状、片状、片麻状）、条带状构造（混合岩）、块状构造（大理岩）。本质区别：岩浆岩构造反映岩浆流动或冷凝过程（如流纹构造指示岩浆流动方向），变质岩构造反映应力方向或重结晶分异（如片理与主压应力垂直）。3.简述板块边界类型及各类型的地质特征。板块边界分三类：①离散型边界（生长边界）：两板块分离，以洋中脊（如大西洋中脊）和大陆裂谷（如东非大裂谷）为代表。地质特征：拉张应力环境，发育正断层、地堑；火山活动频繁（玄武岩为主），地震为浅源、小震级；新生洋壳形成，热流值高（如洋中脊热流值是大陆的3-5倍）。②汇聚型边界（消亡边界）：两板块相向运动，包括俯冲边界（洋-陆或洋-洋）和碰撞边界（陆-陆）。俯冲边界（如环太平洋带）：洋壳俯冲至陆壳下，发育海沟（深度>6000m）、岛弧（如日本列岛）或大陆边缘火山弧（如安第斯山）；地震为深源（可达700km）、中强震级；火山岩以安山岩为主。碰撞边界（如印度-欧亚板块碰撞带）：陆壳碰撞，地壳增厚（如青藏高原平均厚度70km），发育大规模逆冲断层、褶皱山系（如喜马拉雅山）；地震为浅-中源，强震频发；变质作用强烈（如高压低温蓝片岩相、高温低压麻粒岩相）。③转换型边界（守恒边界）：两板块沿断层剪切滑动（如圣安德列斯断层）。地质特征：走滑应力环境，发育平移断层；无岩浆活动或火山活动；地震为浅源、中强震级；断层两侧岩石无明显增生或消亡。4.说明地层划分与对比的主要方法。地层划分是根据地层特征将连续剖面划分为不同单位，对比是确定不同地区地层的时代或层序关系。主要方法：①岩石地层学方法：依据岩性、岩相、旋回性划分（如碎屑岩的砂岩-泥岩旋回），对比标志为特殊岩性层（如煤层、蒸发岩层）或岩相组合（如浅海相灰岩与深海相硅质岩的分界）。②生物地层学方法：利用化石组合（如笔石带、牙形石带）划分，对比依据为标准化石（分布广、演化快，如奥陶纪的直角石）或化石组合带（如寒武纪的莱德利基虫带）。③年代地层学方法：通过同位素测年（如锆石U-Pb定年）确定地层年龄，对比依据为同位素年龄值（如某层火山灰锆石年龄为100Ma）。④构造地层学方法：针对构造复杂区（如造山带），依据不整合面（如角度不整合划分构造层）或断层切割关系划分对比。⑤地球化学方法：利用元素异常（如K-T界线的Ir异常）或同位素组成（如碳同位素漂移）划分对比（如二叠纪-三叠纪界线的δ¹³C负异常）。5.分析沉积岩颜色的成因类型及研究意义。沉积岩颜色分原生色（沉积或成岩期形成）和次生色（后期风化或热液改造）。原生色包括：①继承色：碎屑岩中碎屑矿物的颜色（如长石砂岩的肉红色），反映物源区母岩成分（如含黑云母的砂岩指示母岩为花岗岩）。②自生色：自生矿物的颜色（如赤铁矿使岩石呈红色，海绿石呈绿色），反映沉积环境氧化还原条件（红色为氧化环境，如陆相红层；绿色为弱氧化-弱还原，如浅海；黑色为还原，如深海页岩）。③混合色：多种色素混合（如灰绿色为绿泥石与少量赤铁矿混合）。研究意义：①恢复古沉积环境（如黑色页岩指示静水、缺氧的深海或湖相）；②判别物源（如含铬云母的绿色砂岩指示母岩含超基性岩）；③辅助找矿（如含铜矿物的蓝色/绿色指示铜矿床）。三、论述题（每题15分，共30分）1.从岩石学和地球化学角度论述中酸性侵入岩的成因分类及判别标志。中酸性侵入岩（SiO₂=52%-65%）的成因分类主要基于源区性质和形成机制，经典分类为I型、S型、A型和M型（少量）。（1）I型（火成源区）：源区为未经历过显著风化的火成岩（如玄武质下地壳），以钙碱性系列为主。岩石学特征：含角闪石、黑云母，无白云母；斜长石以中-拉长石为主（An=30-50）；副矿物含磷灰石、榍石。地球化学特征：δ¹⁸O=6‰-10‰（与火成岩一致）；εNd(t)较高（-10到+8），指示年轻源区；微量元素：Sr/Y中等（10-50），Eu异常不明显（δEu=0.6-1.0）；稀土配分模式为轻稀土富集（La/Yb=10-30），无明显负Eu异常（如安第斯岩基的I型花岗岩）。（2）S型（沉积源区）：源区为经历过风化的沉积岩（如泥质岩），以过铝质系列为主（A/CNK>1.1）。岩石学特征：含白云母、石榴子石，无角闪石；斜长石以钠-更长石为主（An<30）；副矿物含电气石、独居石。地球化学特征：δ¹⁸O>10‰（沉积岩高δ¹⁸O特征）；εNd(t)较低（-20到-10），指示古老地壳源区；微量元素：Sr/Y低（<10），Eu负异常显著（δEu<0.5）；稀土配分模式为轻稀土高度富集（La/Yb=30-100），负Eu异常明显（如澳大利亚拉克伦褶皱带的S型花岗岩）。（3）A型（碱性/过碱性）：形成于拉张环境（如裂谷、后造山），源区为下地壳或地幔部分熔融。岩石学特征：含碱性长石（正长石、微斜长石）、铁橄榄石，常见霓石、钠闪石；结构粗粒，常呈块状构造。地球化学特征：高SiO₂（>68%）、高碱（K₂O+Na₂O>8%），低CaO、MgO；微量元素：高Ga/Al（>2.6），高Zr、Nb、Y（如Zr>350ppm）；稀土配分模式为轻稀土富集（La/Yb=5-20），无Eu异常或弱正异常（如我国东南沿海的A型花岗岩）。（4）M型（地幔源区）：罕见，源区为地幔楔部分熔融，常与岛弧环境相关。岩石学特征：含角闪石、辉石，贫钾长石；斜长石以拉长石为主（An=50-70）。地球化学特征：εNd(t)高（+5到+10），δ¹⁸O低（5‰-7‰）；微量元素：Sr/Y高（>50），Eu无异常（如阿留申群岛的M型闪长岩）。判别标志需综合岩石学（矿物组合）、主量元素（A/CNK、碱含量）、微量元素（Sr/Y、Ga/Al）和同位素（δ¹⁸O、εNd(t)）。例如，含白云母、A/CNK>1.1、δ¹⁸O>10‰指向S型；含角闪石、A/CNK<1.1、εNd(t)较高指向I型；高碱、高Ga/Al指向A型。2.论述构造运动对沉积盆地演化的控制作用。构造运动通过改变盆地的边界条件（如沉降速率、地形坡度、物源供给）控制沉积盆地的类型、充填序列和岩相分布，具体表现为以下阶段：（1）盆地初始形成阶段（伸展构造环境）：区域拉张导致地壳减薄，发育正断层系统，形成断陷盆地（如渤海湾盆地）。构造特征：边界断层活动强烈（如铲式正断层），沉降中心靠近断层；沉积响应：早期为深水湖相（如半深湖-深湖泥岩），伴随火山岩（如玄武岩）；中期物源区抬升，发育近源粗碎屑（如冲积扇、扇三角洲），形成“断陷陡坡带粗、缓坡带细”的岩相分异。（2）盆地稳定沉降阶段（热沉降或弱挤压）：断层活动减弱，地壳因冷却收缩均匀沉降，形成坳陷盆地（如松辽盆地白垩纪）。构造特征：沉降速率低且均匀（<100m/Ma），地形平缓；沉积响应：广泛发育河流-湖泊相（如大型湖盆的油页岩、三角洲），岩相横向稳定（如松辽盆地青山口组的黑色页岩），厚度变化小（同一层位厚度差<50m）。（3）盆地收缩闭合阶段（挤压构造环境）：区域挤压导致盆地边缘逆冲抬升，形成前陆盆地（如龙门山前陆盆地）。构造特征：逆冲断层活动（如龙门山断裂带），盆地沉降中心向克拉通迁移；沉积响应：近端发育粗碎屑磨拉石建造（如砾岩、砂岩），厚度大（可达数千米），具明显的前积结构（如冲积扇的叠瓦状砾石）；远端为细碎屑（如泥岩、粉砂岩），含海相或海陆交互相化石（如四川盆地西部的须家河组）。（4）构造反转阶段（应力场转换）：挤压应力超过盆地抗剪强度，早期正断层反转成逆断层，盆地抬升遭受剥蚀（如东海陆架盆地新生代反转）。沉积响应：不整合面发育（如角度不整合），上覆地层为河流相或山麓堆积（如砾岩），下伏地层褶皱变形（如断层相关褶皱）。实例：塔里木盆地演化中，古生代受南天山洋闭合影响，发育周缘前陆盆地（如志留纪柯坪塔格组的前陆磨拉石）；中生代区域伸展，发育断陷-坳陷盆地（如三叠纪的河流-湖泊相沉积）；新生代印度-欧亚板块碰撞，盆地周缘强烈挤压，形成再生前陆盆地（如库车坳陷的巨厚砾岩）。四、综合分析题（26分）某地区出露一套火山-侵入岩组合，其中火山岩为流纹岩（SiO₂=72.3%，K₂O=4.8%，Na₂O=3.2%，A/CNK=1.05），侵入岩为二长花岗岩（SiO₂=68.5%，K₂O=5.1%，Na₂O=3.8%，A/CNK=1.02）。火山岩稀土元素总量（ΣREE）=120ppm，La/Yb=15，δEu=0.65；二长花岗岩ΣREE=150ppm，La/Yb=18，δEu=0.72。火山岩锆石U-Pb年龄为135±2Ma，二长花岗岩锆石U-Pb年龄为132±1Ma。火山岩εHf(t)=+5.2，二长花岗岩εHf(t)=+4.8；两者Sr同位素初始值（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）i均为0.7045。问题：（1）判别火山岩和侵入岩的岩石系列及成因类型。（2）分析两者的源区特征及构造背景。参考答案：（1）岩石系列与成因类型：火山岩：SiO₂=72.3%（酸性），K₂O+Na₂O=8.0%（高钾），A/CNK=1.05（准铝质），属高钾钙碱性系列。稀土La/Yb=15（轻稀土富集），δEu=0.65（弱负异常），指示斜长石分离结晶；εHf(t)=+5.2（正值），(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)i=0.7045（低初始Sr），结合A/CNK<1.1（非过铝质），排除S型，属I型花岗岩类（火成源区）。侵入岩：SiO₂=68.5%（中酸性），K₂O+Na₂O=8.9%（高钾），A/CNK=1.02（准铝质），同样属高钾钙碱性系列。稀土La/Yb=18（轻稀土更富集），δEu=0.72（弱负异常），εHf(t)=+4.8（与火山岩接近），(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)i=0.7045（一致），成因类型与火山岩相同，为I型，可能为同源岩浆分异产物。（2）源区特征与构造背景：源区特征：εHf(t)正值（+4.8~+5.2），指示源区含年轻幔源物质（Hf模式年龄TDM≈800-1000Ma）；(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)i=0.