2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫——行星內(nèi)部地幔熔漿層物質(zhì)演變考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項的代表字母填在題后括號內(nèi)）1.地幔部分熔融的主要驅(qū)動力通常被認(rèn)為是？A.地幔中放射性元素衰變產(chǎn)生的熱能B.外部沖擊加熱C.星體形成時的初始熱量D.水分等揮發(fā)分的加入降低熔點2.在地幔對流模型中，從地幔深處上升的、富含熔體的熱物質(zhì)流通常被稱為？A.海底裂谷B.地幔柱C.俯沖帶D.轉(zhuǎn)換斷層3.當(dāng)?shù)蒯r漿侵入到已固結(jié)的地殼巖石中，并將其中部分物質(zhì)熔融的過程稱為？A.結(jié)晶分異B.同化作用C.巖漿混合D.分離結(jié)晶4.地幔巖漿在上升和運(yùn)移過程中，與圍巖發(fā)生物質(zhì)交換，導(dǎo)致巖漿成分發(fā)生改變的現(xiàn)象主要是？A.結(jié)晶分異B.同化作用C.巖漿混合D.礦物相變5.下列哪種地質(zhì)現(xiàn)象是地幔深部巖漿上升到地表的直接證據(jù)？A.變質(zhì)巖B.侵入巖體C.火山噴發(fā)D.沉積巖6.在地殼和地幔的相互作用中，地殼物質(zhì)進(jìn)入地幔熔融形成巖漿的過程稱為？A.結(jié)晶分異B.同化作用C.巖漿混合D.分離結(jié)晶7.地球地幔中，通常認(rèn)為軟流圈的存在與哪種物質(zhì)狀態(tài)有關(guān)？A.完全固態(tài)B.固體與熔體共存C.高度部分熔融D.完全熔融8.巖漿結(jié)晶過程中，早期結(jié)晶的礦物通常具有較高的？A.礦物密度B.礦物熔點C.元素含量D.化學(xué)活性9.兩種成分不同的巖漿相互混合，形成成分介于兩者之間的巖漿的過程稱為？A.結(jié)晶分異B.同化作用C.巖漿混合D.分離結(jié)晶10.對于行星內(nèi)部熔體層的演化，以下哪一項描述是不正確的？A.熔體的密度通常小于周圍的固體巖石B.熔體可以促進(jìn)熱量的快速傳遞C.熔體的成分在演化過程中保持不變D.熔體是行星內(nèi)部物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵組分二、填空題（請將答案填寫在橫線上）1.地幔部分熔融是指地幔在高溫高壓下發(fā)生______的過程，產(chǎn)生的熔體與剩余的固體巖石（稱為______）共存。2.控制地幔部分熔融發(fā)生的主要因素包括溫度、壓力、巖漿源區(qū)成分以及______。3.地幔對流是地幔內(nèi)部熱物質(zhì)的主要運(yùn)移方式，它主要通過______和______兩種機(jī)制進(jìn)行。4.巖漿在上升和冷卻過程中，不同礦物會按一定的順序結(jié)晶析出，這種現(xiàn)象稱為______。5.當(dāng)巖漿的化學(xué)成分與圍巖成分相似時，巖漿會吸收圍巖物質(zhì)，使其自身成分發(fā)生變化，這個過程稱為______。6.地幔熔體層的物質(zhì)演化對于行星的______、______以及板塊構(gòu)造的形成都具有至關(guān)重要的影響。7.地球上最常見的巖漿活動類型包括______和______。8.巖漿混合作用可以產(chǎn)生成分復(fù)雜多樣的______系列巖漿。9.水分是影響地幔熔融的重要揮發(fā)組分，它的存在可以顯著______地幔的熔點。10.通過對地幔熔體（巖漿）包裹體和______的研究，科學(xué)家可以反演古代巖漿房的條件和物質(zhì)演化歷史。三、簡答題（請簡要回答下列問題）1.簡述地幔部分熔融的主要理論依據(jù)和基本過程。2.比較地幔柱型和板片驅(qū)動型地幔對流模式的主要異同點。3.簡要說明巖漿結(jié)晶分異作用對巖漿房成分演化的影響。4.解釋什么是巖漿同化作用，并簡述其對地殼成分演化的意義。5.描述地幔熔體層物質(zhì)循環(huán)的主要路徑和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。四、論述題（請結(jié)合所學(xué)知識，對下列問題進(jìn)行深入論述）1.試述地幔熔體層的物理化學(xué)性質(zhì)（如成分、溫度、壓力、粘度等）及其對巖漿行為的影響。2.結(jié)合具體行星案例（如地球、月球或火星），論述地幔熔體活動在塑造其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地表形態(tài)方面的作用。3.分析水分作為揮發(fā)分在地幔熔體演化過程中的重要角色，并探討其對巖漿性質(zhì)和行星演化的影響機(jī)制。試卷答案一、選擇題1.A解析思路：地幔部分熔融的主要驅(qū)動力是地幔內(nèi)部放射性元素（如鈾、釷、鉀）衰變產(chǎn)生的熱能，導(dǎo)致局部溫度升高而熔融。2.B解析思路：地幔柱是指從地幔深部（可能達(dá)到核幔邊界）上升的、柱狀的熱物質(zhì)流，常與熱點火山活動相關(guān)。選項A海底裂谷是巖漿從洋殼底部涌出的場所；選項C俯沖帶是海洋板塊向地幔俯沖的場所；選項D轉(zhuǎn)換斷層是板塊錯動的場所。3.B解析思路：同化作用是指巖漿在上升或侵入過程中，與圍巖（已固結(jié)的巖石）發(fā)生接觸變質(zhì)，將圍巖部分熔融并吸收到巖漿中，導(dǎo)致巖漿成分發(fā)生變化的過程。4.B解析思路：同化作用是巖漿與圍巖物質(zhì)交換的具體過程，導(dǎo)致巖漿成分改變。結(jié)晶分異是巖漿自身冷卻結(jié)晶的過程；巖漿混合是兩種或多種巖漿混合的過程；礦物相變是固結(jié)巖石在溫度壓力變化下礦物轉(zhuǎn)變。5.C解析思路：火山噴發(fā)是地幔深處的巖漿（熔體）直接上升到地表并噴出的過程，是巖漿活動最直觀的表現(xiàn)形式。侵入巖是巖漿在地表以下冷卻形成的；變質(zhì)巖是固態(tài)巖石在高溫高壓下轉(zhuǎn)變形成的；沉積巖是由松散沉積物固結(jié)形成的。6.B解析思路：同化作用特指地殼物質(zhì)被地幔熔體吸收的過程，是地殼與地幔物質(zhì)交換的重要方式之一。7.B解析思路：軟流圈通常被定義為地幔中一個部分熔融或具有較低粘度的區(qū)域，是地幔對流的主要場所。雖然軟流圈可能不完全由熔體組成，但其物理狀態(tài)允許熔體和部分熔體存在并流動。8.B解析思路：根據(jù)巖漿結(jié)晶序言（Bowen反應(yīng)系列），隨著巖漿冷卻，早期結(jié)晶的礦物（如斜長石、輝石）通常形成于較高的溫度范圍，其化學(xué)成分（特別是硅鋁含量）代表了結(jié)晶時巖漿的成分。9.C解析思路：巖漿混合是指不同成分的巖漿體相遇并發(fā)生物理混合的過程，產(chǎn)生的混合巖漿成分介于原始巖漿之間。10.C解析思路：熔體的成分在演化過程中（如通過結(jié)晶分異、同化、混合等作用）是會發(fā)生變化的，選項C的描述不正確。其他選項A（熔體密度小于固態(tài)巖石）、B（熔體導(dǎo)熱性好，促進(jìn)熱量傳遞）、D（熔體是物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵）都是正確的。二、填空題1.熔融，殘余巖漿（或殘留巖）解析思路：地幔部分熔融是地幔巖石發(fā)生熔融形成熔體的過程，熔融產(chǎn)生的液態(tài)部分是熔體（巖漿），未熔融的部分是固態(tài)的殘余巖漿或稱為殘余巖。2.揮發(fā)分（如水）解析思路：影響地幔部分熔融的因素除了溫度、壓力、成分外，揮發(fā)分（特別是水）的存在可以顯著降低巖石的熔點，是促進(jìn)地幔熔融的重要因素。3.熱對流，重排對流（或密度差異驅(qū)動）解析思路：地幔對流的機(jī)制主要是依靠熱物質(zhì)（高溫、低密度）上升和冷物質(zhì)（低溫、高密度）下沉形成的循環(huán)流動。這種流動可以是由于溫度差異驅(qū)動的熱對流，也可以是由于成分密度差異驅(qū)動的重排對流。4.結(jié)晶分異解析思路：結(jié)晶分異是指巖漿在冷卻過程中，不同礦物按一定的化學(xué)成分順序先后結(jié)晶析出的現(xiàn)象，是巖漿自身成分變化的重要方式。5.同化作用解析思路：同化作用就是巖漿吸收圍巖物質(zhì)，改變自身成分的過程。6.內(nèi)部結(jié)構(gòu)，表面形態(tài)解析思路：地幔熔體活動通過影響巖漿的生成、遷移和結(jié)晶，進(jìn)而影響行星內(nèi)部的密度分層、板塊構(gòu)造等結(jié)構(gòu)，以及地表的火山活動、造山運(yùn)動等形態(tài)。7.弧火山，裂隙式火山解析思路：地球上常見的火山活動類型按形態(tài)和噴發(fā)方式可分為兩類：陸地上多見的大型盾狀火山（可視為裂隙式噴發(fā)的集合）和海洋中常見的小型錐狀火山（可視為弧火山噴發(fā)的結(jié)果）。8.礦物解析思路：巖漿混合作用如果兩種混合巖漿的成分差異較大，混合后的巖漿常常會結(jié)晶出多種不同的礦物，形成復(fù)雜的礦物組合。9.降低解析思路：水分（H?O）作為揮發(fā)分，在巖漿體系中扮演“低熔劑”的角色，其存在會顯著降低巖漿的結(jié)晶溫度，促進(jìn)部分熔融和巖漿活動。10.礦物包裹體解析思路：礦物包裹體是保存在巖漿中未及時結(jié)晶的微小礦物晶體，它們可以提供巖漿結(jié)晶時的溫度、壓力等條件信息。巖漿鋯石是長英質(zhì)巖漿中常見的一種耐熔礦物，其內(nèi)部可以含有多期次的包裹體，通過研究這些包裹體可以追溯巖漿的演化歷史。三、簡答題1.簡述地幔部分熔融的主要理論依據(jù)和基本過程。解析思路：地幔部分熔融的理論依據(jù)主要基于地球化學(xué)和物理實驗證據(jù)，顯示在特定溫度、壓力條件下，地幔巖石（如橄欖巖）可以發(fā)生熔融，且熔融程度與源區(qū)成分、溫度、壓力及揮發(fā)分含量密切相關(guān)。基本過程是：地幔源區(qū)在達(dá)到熔融條件（如受熱、降壓或含水）時，發(fā)生分解，形成熔體（巖漿）和殘余固相（輝石質(zhì)/榴輝質(zhì)等）。熔體與殘余巖之間成分存在差異，這一過程是巖漿形成和地球物質(zhì)分異的基礎(chǔ)。2.比較地幔柱型和板片驅(qū)動型地幔對流模式的主要異同點。解析思路：相同點：兩者都認(rèn)為地幔內(nèi)部存在大規(guī)模的對流運(yùn)動，是熱量傳遞的主要方式，并都與地表地質(zhì)現(xiàn)象（如火山活動、構(gòu)造變形）相關(guān)聯(lián)。不同點：地幔柱模型強(qiáng)調(diào)自地幔深部（甚至核幔邊界）上升的柱狀熱物質(zhì)流是主要驅(qū)動力，常與熱點火山鏈相關(guān)，強(qiáng)調(diào)地幔的上下溝通；板片驅(qū)動模型則強(qiáng)調(diào)板塊俯沖是主要的驅(qū)動力，冷、dense的板塊向地幔俯沖下沉，引發(fā)地幔對流的建立，更側(cè)重于洋殼和地殼的循環(huán)。3.簡要說明巖漿結(jié)晶分異作用對巖漿房成分演化的影響。解析思路：巖漿結(jié)晶分異是指巖漿在冷卻過程中，早期結(jié)晶的礦物由于密度較大而沉降分離，留在后部的巖漿成分發(fā)生改變的過程。這個過程會導(dǎo)致巖漿房中剩余的巖漿成分逐漸變得更富集某些元素（特別是堿金屬、硅、鉀等），形成所謂的“巖漿演化系列”。例如，從早期的鈣堿性巖漿逐漸演變?yōu)橹型砥诘膲A性巖漿。結(jié)晶分異是巖漿房成分變化的重要機(jī)制。4.解釋什么是巖漿同化作用，并簡述其對地殼成分演化的意義。解析思路：巖漿同化作用是指正在上升或已經(jīng)侵入地殼的巖漿，在接觸過程中將圍巖（已固結(jié)的巖石）加熱、部分熔融，并吸收這些熔融物質(zhì)，使自身成分發(fā)生改變的過程。其對地殼成分演化的意義在于：它使得原本較輕、成分相對均一的地殼物質(zhì)能夠被較重的巖漿吸收和改造，導(dǎo)致地殼成分變得更加復(fù)雜多樣，可以形成成分介于巖漿和圍巖之間的混合巖。這是地殼物質(zhì)成分不斷調(diào)整和演化的重要途徑。5.描述地幔熔體層物質(zhì)循環(huán)的主要路徑和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。解析思路：地幔熔體層的物質(zhì)循環(huán)主要路徑包括：地幔部分熔融形成巖漿->巖漿通過地幔對流向上運(yùn)移->巖漿侵入地殼或噴出地表（形成侵入巖和火山巖）->巖漿冷卻結(jié)晶，部分物質(zhì)留在地殼/地幔形成殘余巖漿/巖體->殘余巖漿/巖體可能再次參與部分熔融或與其他巖漿混合->地殼/洋殼物質(zhì)通過俯沖等過程進(jìn)入地幔，與地幔物質(zhì)混合或發(fā)生熔融。關(guān)鍵環(huán)節(jié)包括：地幔部分熔融的啟動、巖漿的運(yùn)移（對流和通道）、巖漿與圍巖的相互作用（同化、混合）、巖漿的結(jié)晶分離以及地殼-地幔的物質(zhì)交換（俯沖）。四、論述題1.試述地幔熔體層的物理化學(xué)性質(zhì)（如成分、溫度、壓力、粘度等）及其對巖漿行為的影響。解析思路：地幔熔體層的物理化學(xué)性質(zhì)是理解其行為的基礎(chǔ)。成分上，主要由硅酸鹽組成，但具體元素和礦物組成（如硅鋁率、鐵鎂含量）因源區(qū)不同而有差異，揮發(fā)分（水、二氧化碳等）含量也顯著影響性質(zhì)。溫度通常在800-1300°C之間，壓力隨深度增加而增大。粘度是影響熔體流動性的關(guān)鍵，受溫度（高溫粘度低）、成分（硅鋁含量高則粘度高）、揮發(fā)分含量（揮發(fā)分高則粘度低）和晶粒（晶粒存在會顯著增加粘度）等因素控制。這些性質(zhì)共同決定了巖漿的生成、運(yùn)移方式、結(jié)晶過程和最終產(chǎn)物。例如，低粘度巖漿易于流動和混合，高粘度巖漿則不易流動，易形成分異明顯的巖漿房。成分和溫度則決定了巖漿的密度和浮力，影響其運(yùn)移路徑。2.結(jié)合具體行星案例（如地球、月球或火星），論述地幔熔體活動在塑造其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地表形態(tài)方面的作用。解析思路：以地球為例，地幔熔體活動是地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地表形態(tài)塑造的核心驅(qū)動力。內(nèi)部結(jié)構(gòu)：地幔對流和熔體活動導(dǎo)致了地球內(nèi)部的密度分層，形成了地核、地幔、地殼的基本圈層結(jié)構(gòu)。地幔熔體活動是地殼-地幔物質(zhì)交換的主要方式，通過板塊構(gòu)造（俯沖、碰撞、拉伸）不斷改造地殼和上地幔。地表形態(tài)：火山活動形成了火山錐、熔巖高原、火山區(qū)等；造山運(yùn)動（板塊碰撞）伴隨著巖漿活動形成了巨大的山脈；大規(guī)模的巖漿活動（如月球早期熔巖海、火星古代火山平原）塑造了行星的表面地貌。月球和火星雖然地幔活動減弱，但仍保留有火山證據(jù)，表明在其早期歷史上，地幔熔體活動也對其內(nèi)部和表面形態(tài)產(chǎn)生了重要影響。3.分析水分作為揮發(fā)分在地幔熔體演化過程中的重要角色，并探討其對巖漿性質(zhì)和行星演化的影響機(jī)制。解析思路：水分是地幔熔體中最重要的揮發(fā)分，對巖漿性質(zhì)和行星演化具有關(guān)鍵作用。其重要角色體現(xiàn)在：1）顯著降低熔點，促進(jìn)地幔部分熔融，尤其是在中低度部分熔融中作