2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫——行星地震與地表裂縫形成考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在地球內(nèi)部，S波的傳播速度通常比P波慢，這表明什么？A.S波只能在固態(tài)中傳播。B.地球內(nèi)部存在液態(tài)層。C.地球核心是純鐵。D.地震波在地球內(nèi)部傳播時(shí)沒有能量損失。2.以下哪種地質(zhì)構(gòu)造通常形成于拉張應(yīng)力主導(dǎo)的區(qū)域？A.逆斷層B.走滑斷層C.張斷層D.橫向正斷層3.行星地震震源機(jī)制解顯示兩個(gè)節(jié)面都近乎水平，且一個(gè)節(jié)面為壓性，另一個(gè)為張性，這種震源機(jī)制最符合哪種構(gòu)造環(huán)境？A.板塊俯沖帶B.板塊生長邊緣（如洋中脊）C.伸展構(gòu)造區(qū)D.活躍走滑斷層帶4.與地震活動(dòng)密切相關(guān)，并由行星內(nèi)部冷卻收縮引起的地表構(gòu)造通常是？A.撞擊坑B.褶皺山脈C.拉伸裂縫系統(tǒng)D.走滑斷層帶5.在火星上，科學(xué)家通過分析特定隕石坑的次生碎屑分布來推斷其形成時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)，這種方法主要利用了什么原理？A.地震波的反射和折射B.巖石的流變學(xué)特性C.應(yīng)力波在坑周產(chǎn)生的幾何模式D.隕石坑的原始深度與直徑比6.地震波速度隨深度增加而普遍加快，這主要反映了地球內(nèi)部什么性質(zhì)的變化？A.密度增加B.壓力增加C.溫度升高D.礦物相變7.下列哪項(xiàng)不是解釋木星衛(wèi)星（如木衛(wèi)二）內(nèi)部存在大量地震活動(dòng)的主要理論？A.圍巖應(yīng)力B.固體潮汐C.內(nèi)部放射性元素衰變熱D.與其他天體的軌道共振8.正斷層斷層面傾斜，且上盤相對(duì)下盤向下運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)模式稱為？A.伸展B.壓縮C.滑動(dòng)D.轉(zhuǎn)動(dòng)9.行星地質(zhì)圖上，一系列平行排列的、延伸很長的線性構(gòu)造，最可能指示了什么？A.區(qū)域性拉伸作用B.局部應(yīng)力集中C.地表風(fēng)化作用D.大規(guī)?；鹕交顒?dòng)10.P波速度和S波速度之比（Vp/Vs）可以用來推斷巖石的什么性質(zhì)？A.密度B.礦物成分C.泊松比D.電阻率二、簡答題（每題5分，共25分）1.簡述P波和S波在傳播特性上的主要區(qū)別及其在行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)探測中的作用。2.描述張斷層在地表形成的形態(tài)特征，并簡述其形成的力學(xué)原因。3.解釋什么是震源機(jī)制解，并說明其主要用途。4.列舉至少三種不同的自然因素可以導(dǎo)致行星地表形成裂縫。5.簡述行星內(nèi)部冷卻收縮對(duì)行星整體構(gòu)造和地表形態(tài)可能產(chǎn)生的影響。三、論述題（每題10分，共20分）1.結(jié)合地球和火星的地質(zhì)特征，論述地震活動(dòng)水平與行星地質(zhì)演化階段之間的關(guān)系。2.闡述利用行星地震數(shù)據(jù)和地表裂縫觀測來推斷行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地質(zhì)歷史的原理與方法，并討論其局限性。試卷答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.B解析：S波是橫波，只能在中空態(tài)介質(zhì)中傳播，而P波是縱波，可以在固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)介質(zhì)中傳播。S波速度慢于P波，結(jié)合只能在固態(tài)中傳播的性質(zhì)，表明P波和S波速度差異反映了地球內(nèi)部存在不能傳播S波的液態(tài)層，通常是外核。2.C解析：張斷層是形成于拉張應(yīng)力環(huán)境下的正斷層，其斷層面陡傾，上盤相對(duì)下盤向上位移，導(dǎo)致地表形成地塹或裂谷。3.C解析：震源機(jī)制解顯示兩個(gè)節(jié)面近乎水平，一個(gè)為壓性（P），一個(gè)為張性（T），這種組合（T-P-T或T-T-P）通常代表走滑斷層，而在拉張環(huán)境下，走滑斷層常作為區(qū)域性伸展構(gòu)造的一部分或與伸展有關(guān)。4.C解析：行星內(nèi)部冷卻收縮會(huì)導(dǎo)致巖石圈繃緊，當(dāng)應(yīng)力超過巖石強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)在地表形成拉伸裂縫。這是許多古老克拉通地區(qū)和月球、火星等天體上廣泛分布裂縫的主要原因。5.C解析：隕石撞擊產(chǎn)生的應(yīng)力波會(huì)在坑周圍產(chǎn)生特定的破裂模式，次生碎屑的分布反映了這些應(yīng)力波的作用范圍和強(qiáng)度。通過分析這種幾何模式，可以反推撞擊發(fā)生時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)。6.B解析：隨著深度增加，地殼和地幔壓力顯著增大，這會(huì)導(dǎo)致構(gòu)成地殼和地幔的礦物顆粒被壓實(shí)，孔隙度降低，從而使地震波（P波和S波）的傳播速度加快。7.D解析：木衛(wèi)二內(nèi)部活躍的地震活動(dòng)主要被歸因于其薄冰殼下可能存在的液態(tài)水海洋對(duì)冰殼的應(yīng)力作用（圍巖應(yīng)力、固體潮汐），以及內(nèi)部放射性元素衰變產(chǎn)生的熱量維持海洋存在。軌道共振主要影響其軌道evolution，而非直接引起內(nèi)部地震。8.B解析：正斷層斷層面傾角較大，通常大于45度，上盤沿?cái)嗝嫦蛏衔灰?，這種運(yùn)動(dòng)是受區(qū)域擠壓應(yīng)力作用下，巖體向上錯(cuò)動(dòng)或破裂的結(jié)果。9.A解析：平行排列的線性構(gòu)造通常是區(qū)域性構(gòu)造活動(dòng)的結(jié)果。在伸展構(gòu)造環(huán)境中，地殼被拉伸，形成一系列平行或雁行排列的張性或正斷層系。10.B解析：巖石的礦物成分和微觀結(jié)構(gòu)對(duì)其彈性模量有決定性影響，而Vp/Vs比值與巖石的體積模量和剛性模量有關(guān)，這些參數(shù)又與構(gòu)成巖石的礦物類型密切相關(guān)。因此，Vp/Vs比值是反映巖石礦物成分的重要參數(shù)。二、簡答題（每題5分，共25分）1.P波是縱波，振動(dòng)方向與波傳播方向一致，可以穿過固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)介質(zhì)，速度最快。S波是橫波，振動(dòng)方向垂直于波傳播方向，只能穿過固態(tài)介質(zhì)，速度比P波慢。在行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)探測中，P波和S波的速度差異以及傳播路徑的變化（如反射、折射、繞射）可以提供關(guān)于行星內(nèi)部密度、成分和物相（固態(tài)、液態(tài)）分布的信息。例如，S波無法穿過液態(tài)外核，使得地球的液態(tài)外核得以被推斷。2.張斷層在地表形成的特征是產(chǎn)生一系列狹長、延伸距離很遠(yuǎn)的線性裂谷或地塹，兩側(cè)地面相對(duì)抬升或下沉形成陡峭的崖壁。其形成的力學(xué)原因是區(qū)域性的拉張應(yīng)力作用，使得巖石圈或地表層被拉伸，當(dāng)拉應(yīng)力超過巖石的強(qiáng)度時(shí)，巖石沿垂直于拉伸方向的最大主應(yīng)力面發(fā)生破裂，形成張性斷裂。3.震源機(jī)制解是根據(jù)地震臺(tái)記錄到的P波初動(dòng)方向（或質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡）數(shù)據(jù)，反推計(jì)算出的震源在震源機(jī)制平面（P波軸和S波軸構(gòu)成的平面）上的投影位置，并確定兩個(gè)垂直于該平面的節(jié)面（一個(gè)為壓性，一個(gè)為張性）。其主要用途是確定震源破裂的方式（走滑、正常、逆沖）、震源位置的三維取向，從而推斷發(fā)震構(gòu)造類型和區(qū)域應(yīng)力狀態(tài)。4.導(dǎo)致行星地表形成裂縫的自然因素包括：①內(nèi)部冷卻收縮，導(dǎo)致巖石圈繃緊破裂；②構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，如板塊碰撞、拉張或走滑斷裂活動(dòng)；③隕石撞擊，撞擊產(chǎn)生的應(yīng)力波和后續(xù)地殼調(diào)整可能導(dǎo)致地表裂縫；④固體潮汐，周期性變化的潮汐力可能在地表薄弱區(qū)域誘導(dǎo)裂縫。5.行星內(nèi)部冷卻收縮會(huì)導(dǎo)致整體體積減小，內(nèi)部物質(zhì)發(fā)生相變或密度調(diào)整，產(chǎn)生巨大的收縮應(yīng)力。這種應(yīng)力會(huì)傳遞到地表，導(dǎo)致巖石圈被拉伸、變薄，地表產(chǎn)生大規(guī)模的拉伸裂縫、正斷層系和地塹。同時(shí)，冷卻收縮也會(huì)導(dǎo)致行星自轉(zhuǎn)速度減慢和軌道參數(shù)變化。對(duì)于有冰殼的天體（如月球、木衛(wèi)二），冷卻收縮是形成其表面溝槽網(wǎng)絡(luò)（rille）等特征的主要驅(qū)動(dòng)力。三、論述題（每題10分，共20分）1.地球和火星的地震活動(dòng)水平與地質(zhì)演化階段存在顯著關(guān)聯(lián)。地球作為一顆活躍的行星，擁有全球尺度的板塊構(gòu)造，地震活動(dòng)遍布全球，且具有多種震源機(jī)制類型，反映了地殼、地幔和核心的活躍動(dòng)力學(xué)過程，這對(duì)應(yīng)了其地質(zhì)演化中的造山、俯沖、火山等活躍階段?；鹦悄壳暗卣鸹顒?dòng)水平遠(yuǎn)低于地球，震源主要集中在其南部古老克拉通地區(qū)，震源機(jī)制以伸展相關(guān)為主，震級(jí)也相對(duì)較低。這表明火星地殼和地幔已進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的演化階段，構(gòu)造活動(dòng)減弱，類似于地球在太古代晚期或遠(yuǎn)古時(shí)期的狀況。月球地震活動(dòng)非常微弱，震源淺，震源機(jī)制多為擴(kuò)展相關(guān)，反映了其地質(zhì)演化已進(jìn)入晚期，內(nèi)部已基本冷卻固化，構(gòu)造活動(dòng)微弱。2.利用行星地震數(shù)據(jù)和地表裂縫觀測推斷內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地質(zhì)歷史的主要原理是：地震波在行星內(nèi)部傳播時(shí)，其速度、路徑和振幅會(huì)受到介質(zhì)物理性質(zhì)（密度、彈性模量）和物相（固態(tài)、液態(tài)）的影響。通過分析地震波記錄（特別是P波和S波到時(shí)、走時(shí)差、振幅衰減等），可以反推行星內(nèi)部的波速結(jié)構(gòu)，進(jìn)而推斷密度、成分分布和物相狀態(tài)（如確定外核的液態(tài)性質(zhì)）。地表裂縫的形成與地表及近地表應(yīng)力狀態(tài)密切相關(guān)，通過分析裂縫的類型、產(chǎn)狀、分布范圍和形成年代，可以反推形成時(shí)的應(yīng)力環(huán)境（如拉張、壓縮、剪切），進(jìn)而推斷區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、地殼變形歷史以及與內(nèi)部過程（如冷卻、構(gòu)造應(yīng)力傳遞）的聯(lián)系。例如，通過地震確定地