2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——金星地球化學(xué)元素的對(duì)比研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填涂在答題卡相應(yīng)位置。）1.與地球相比，金星地幔中顯著富集的元素組主要是：A.鉀（K）、鈉（Na）、鈣（Ca）B.鐵鎂元素（Fe,Mg）C.硅（Si）、鋁（Al）D.氫（H）、氧（O）2.導(dǎo)致地球與金星在氧同位素組成（δ1?O）上存在顯著差異的主要因素是：A.行星形成時(shí)原始物質(zhì)來(lái)源的不同B.行星內(nèi)部放射性元素衰變積累的熱量差異C.金星地表缺乏液態(tài)水，而地球有廣泛的水圈D.金星比地球質(zhì)量更大，引力場(chǎng)更強(qiáng)3.金星地殼主要由哪種類(lèi)型的巖石構(gòu)成，這與其地球化學(xué)特征有何暗示？A.花崗巖，暗示了與地球類(lèi)似的部分熔融和殼幔分異過(guò)程B.礦床巖石，暗示了豐富的金屬元素富集C.熔巖流，暗示了持續(xù)但性質(zhì)相對(duì)單一的地?；顒?dòng)D.巖漿巖，暗示了強(qiáng)烈的火山活動(dòng)但缺乏分異4.地球化學(xué)研究表明，金星大氣中硫酸霧的形成主要涉及：A.水的蒸發(fā)和二氧化碳的溶解B.二氧化硫（SO?）與水蒸氣的化學(xué)反應(yīng)C.氮?dú)猓∟?）與氧氣的放電反應(yīng)D.甲烷（CH?）的氧化反應(yīng)5.與地球板塊構(gòu)造作用顯著不同，金星地質(zhì)演化的重要特征是：A.廣泛的造山運(yùn)動(dòng)和沉積巖發(fā)育B.持續(xù)的、全局性的火山活動(dòng)C.穩(wěn)定的地殼結(jié)構(gòu)，無(wú)大型構(gòu)造運(yùn)動(dòng)D.強(qiáng)烈的風(fēng)化作用，導(dǎo)致地殼成分均勻化6.某些地球化學(xué)示蹤劑（如某些微量元素或同位素）可以用來(lái)推斷行星內(nèi)部熔體的來(lái)源和演化路徑。以下哪項(xiàng)元素或同位素通常被認(rèn)為在金星的強(qiáng)烈火山活動(dòng)中具有特殊的指示意義？A.鈾（U）、釷（Th）等放射性元素及其衰變產(chǎn)物B.鉻（Cr）、鈷（Co）等親鐵元素C.鋁（Al）、硅（Si）等主量元素D.氫（H）、氟（F）等揮發(fā)性元素7.金星表面普遍存在的“熱點(diǎn)”（Hotspot）火山活動(dòng)，如果其地球化學(xué)特征與地球上的熱點(diǎn)火山（如夏威夷）相似，則可能暗示：A.類(lèi)似于地球的板塊熱點(diǎn)機(jī)制B.行星內(nèi)部熱物質(zhì)柱的持續(xù)上涌C.表面水熱活動(dòng)的廣泛存在D.大氣環(huán)流對(duì)火山噴發(fā)柱的強(qiáng)烈影響8.對(duì)比地球和金星的硫同位素組成，可以推斷：A.金星早期大氣中硫酸霧的豐度比地球高得多B.金星地?？赡芙?jīng)歷了與地球不同的硫化物分異過(guò)程C.金星地表溫度極高，導(dǎo)致硫同位素分餾效應(yīng)消失D.金星缺乏像地球火山噴發(fā)那樣重要的硫輸運(yùn)過(guò)程9.如果金星曾經(jīng)擁有過(guò)類(lèi)似地球的板塊構(gòu)造，但后來(lái)演變成了當(dāng)前的無(wú)板塊狀態(tài)，那么可能導(dǎo)致這種轉(zhuǎn)變的地球化學(xué)機(jī)制是：A.地幔物質(zhì)組成發(fā)生根本性改變，降低了板塊俯沖的驅(qū)動(dòng)力B.金星內(nèi)部放射性元素含量遠(yuǎn)低于地球，地幔冷卻速率過(guò)快C.持續(xù)強(qiáng)烈的全球性火山活動(dòng)消耗了地幔中的關(guān)鍵組分D.金星與地球相比，地殼巖石的剛性更強(qiáng)，難以形成斷裂10.地球化學(xué)證據(jù)（如地幔巖石地球化學(xué)）表明，金星可能存在一個(gè)相對(duì)較小的地核。以下哪項(xiàng)證據(jù)支持這一觀點(diǎn)？A.金星整體密度測(cè)量值與地球相近B.金星地震波速度顯示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有與地球類(lèi)似的層圈C.對(duì)地球地核成分和規(guī)模的精確認(rèn)知D.金星表面缺乏磁場(chǎng)，暗示其液態(tài)外核可能規(guī)模較小或運(yùn)動(dòng)不活躍二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填寫(xiě)在答題卡相應(yīng)位置。）1.對(duì)比地球和金星，地球地殼中________元素（填“硅”或“鐵”）含量相對(duì)更高，而金星地殼則可能富集________元素（填“鉀”或“硫”）。2.金星大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的強(qiáng)烈吸收主要是由其高濃度的________氣體以及形成的________層造成的。3.地球化學(xué)研究表明，金星地幔的部分熔融程度可能比地球________（填“高”或“低”），這與其地表火山活動(dòng)________（填“更劇烈”或“更平靜”）有關(guān)。4.由于缺乏類(lèi)似地球的板塊構(gòu)造和有效的________循環(huán)，金星地表元素的化學(xué)風(fēng)化作用可能遠(yuǎn)不如地球。5.某些研究表明，金星過(guò)去可能存在過(guò)液態(tài)水環(huán)境，這可以通過(guò)分析其地表巖石中發(fā)現(xiàn)的________礦物或高豐度的________元素（填“氯”或“鈉”）等地球化學(xué)證據(jù)來(lái)間接支持。6.在地球化學(xué)對(duì)比研究中，________同位素體系（如δ13C,δ1?O）對(duì)于追蹤金星大氣成分演變和表面液態(tài)水歷史具有重要意義。7.與地球硅酸鹽巖石相比，金星火山巖普遍具有更高的________元素（填“鋁”或“鐵”）/________元素（填“硅”或“鎂”）比值。8.推測(cè)金星內(nèi)部缺乏全球性磁場(chǎng)的原因之一，可能是其液態(tài)外核規(guī)模相對(duì)較小或缺乏有效的________運(yùn)動(dòng)。9.利用地球化學(xué)方法研究金星，可以通過(guò)分析來(lái)自金星探測(cè)任務(wù)的________數(shù)據(jù)（如伽馬射線(xiàn)能譜、中子能譜）來(lái)推斷其表層和淺層地幔的元素組成。10.金星與地球地球化學(xué)對(duì)比研究的意義在于，它有助于我們限制早期太陽(yáng)系________的范圍，并理解行星宜居性條件形成的________過(guò)程。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分。請(qǐng)將答案寫(xiě)在答題卡相應(yīng)位置。）1.簡(jiǎn)述地球化學(xué)元素在行星內(nèi)部不同圈層（地殼、地幔、地核）中的分布特征，并指出造成這種分布的主要成因機(jī)制。2.解釋什么是地球化學(xué)示蹤劑，并舉例說(shuō)明如何利用地球化學(xué)示蹤劑（除氧同位素外）來(lái)研究金星的火山活動(dòng)性質(zhì)或地幔演化歷史。3.對(duì)比說(shuō)明地球的水圈和金星的“水圈”（或揮發(fā)性元素富集層）在地球化學(xué)組成和循環(huán)特征上的主要區(qū)別。4.描述金星地表巖石圈可能經(jīng)歷的兩種主要地質(zhì)演化模式（例如，有板塊構(gòu)造模式和無(wú)板塊構(gòu)造模式），并簡(jiǎn)述每種模式下地球化學(xué)演化的主要特征。四、論述題（每題10分，共30分。請(qǐng)將答案寫(xiě)在答題卡相應(yīng)位置。）1.試結(jié)合具體的地球化學(xué)證據(jù)（如元素豐度、同位素組成、巖石類(lèi)型等），論述金星與地球在行星形成和早期演化的根本性差異。2.詳細(xì)闡述地球化學(xué)研究方法（如巖石地球化學(xué)、同位素地球化學(xué)）在揭示金星內(nèi)部結(jié)構(gòu)、地幔組成和火山活動(dòng)性質(zhì)方面所起的作用，并分析當(dāng)前研究中面臨的主要挑戰(zhàn)。3.探討金星當(dāng)前極端地表環(huán)境（高溫、高壓、無(wú)全球性磁場(chǎng)、濃厚大氣）的地球化學(xué)成因，并分析這些成因?qū)鹦俏磥?lái)地質(zhì)活動(dòng)和宜居性可能產(chǎn)生的影響。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.A4.B5.B6.D7.B8.B9.A10.D二、填空題1.硅；鉀2.二氧化硫；硫酸霧3.高；更劇烈4.水循環(huán)5.硫化物；氯6.碳7.鐵；鎂8.環(huán)流9.伽馬射線(xiàn)能譜、中子能譜10.原始物質(zhì)；行星分異三、簡(jiǎn)答題1.地球化學(xué)元素在行星內(nèi)部分布不均。地殼富集硅、鋁等輕元素形成的硅酸鹽巖石，地幔以鐵鎂硅酸鹽為主，地核主要由鐵、鎳等重元素構(gòu)成。這種分布是行星形成過(guò)程中，根據(jù)元素密度差異發(fā)生分異作用的結(jié)果。重元素沉入內(nèi)部形成地核，輕元素上浮形成地幔和地殼。2.地球化學(xué)示蹤劑是指那些在地球化學(xué)過(guò)程中行為相對(duì)特殊的元素或同位素，它們可以像“標(biāo)記”一樣，攜帶關(guān)于其來(lái)源、運(yùn)移路徑或寄主巖石形成環(huán)境的信息。例如，利用稀有地球元素（REE）的配分模式，可以判斷金星的火山巖是來(lái)源于地幔的部分熔融，是均一地幔熔融還是地?；烊镜炔煌梢?；利用鍶（Sr）、鉛（Pb）或鈾（U）、釷（Th）、鉀（K）及其衰變產(chǎn)物的同位素比值，可以估算金星地幔的部分熔融程度、地殼的形成年齡或混合程度。3.地球的水圈是一個(gè)動(dòng)態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，包含海洋、大氣和陸地水，水體成分復(fù)雜，以水分子（H?O）為主，并溶解了大量鹽類(lèi)和微量元素。地球化學(xué)循環(huán)活躍，水積極參與風(fēng)化、侵蝕、搬運(yùn)和沉積過(guò)程，并影響大氣成分和巖石圈演化。金星缺乏穩(wěn)定液態(tài)水，其“水圈”概念通常指大氣中高豐度的水蒸氣，以及可能存在于地表或淺層地下的揮發(fā)性物質(zhì)（如硫化氫、氯化氫等），以氣體或吸附狀態(tài)存在，缺乏活躍的循環(huán)，對(duì)地表巖石的改造作用微乎其微。4.一種是具有板塊構(gòu)造的演化模式，類(lèi)似于早期地球或現(xiàn)代地球，存在板塊分裂、漂移、俯沖等過(guò)程，地殼物質(zhì)循環(huán)劇烈，巖漿活動(dòng)與板塊邊界密切相關(guān)，形成多樣化的巖石圈結(jié)構(gòu)。對(duì)應(yīng)的地球化學(xué)特征是存在不同類(lèi)型的造山帶巖石、俯沖帶火山巖、大規(guī)模的沉積巖系等。另一種是無(wú)板塊構(gòu)造的演化模式，地表表現(xiàn)為大面積的單面坡（Tesseraterrain），地質(zhì)活動(dòng)以廣泛而持續(xù)的火山噴發(fā)為主，地殼物質(zhì)可能經(jīng)歷多期次的熔融和混合，缺乏明顯的俯沖和造山作用。對(duì)應(yīng)的地球化學(xué)特征是地表巖石以不同時(shí)代的火山巖為主，可能存在全球性巖漿省的地球化學(xué)特征，地殼成分相對(duì)均一化。四、論述題1.金星與地球在行星形成和早期演化上的根本性差異體現(xiàn)在多個(gè)地球化學(xué)方面。首先，元素豐度上，金星地幔相對(duì)富集鐵鎂元素，而地球地幔成分更接近太陽(yáng)系元素豐度（MSD）。這表明金星可能經(jīng)歷了更強(qiáng)的地幔部分熔融，或者其原始地幔形成過(guò)程與地球不同。其次，同位素組成上，金星巖石圈和地幔的鍶（Sr）、鉛（Pb）、氬（Ar）等放射性同位素體系顯示其年齡可能比地球年輕，或者經(jīng)歷了不同于地球的演化路徑。再次，地核規(guī)模上，地球化學(xué)證據(jù)（如密度、地震波速）暗示金星地核可能比地球地核小，這影響了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和磁場(chǎng)產(chǎn)生機(jī)制。最后，揮發(fā)性元素（水、硫、氯等）的地球化學(xué)證據(jù)表明，金星可能從未形成像地球這樣穩(wěn)定持久的水圈，其大氣和地表環(huán)境演化路徑與地球截然不同，例如金星可能經(jīng)歷了硫酸霧主導(dǎo)的極端風(fēng)化作用。2.地球化學(xué)方法在研究金星方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。巖石地球化學(xué)通過(guò)分析從金星探測(cè)器（如Venera,Magellan,VenusExpress,Akatsuki等）獲取的巖石樣本（直接著陸或間接遙感推斷）的元素和礦物組成，可以推斷金星表層和淺層地幔的成分、火山巖的類(lèi)型和成因（如部分熔融程度、地幔源區(qū)特征、混合作用等），進(jìn)而反演金星內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地幔演化歷史。同位素地球化學(xué)利用元素的同位素比值（如氧、硫、碳、氫、鍶、鉛等）作為示蹤劑，可以追蹤金星大氣成分的演變、表面液態(tài)水（或揮發(fā)性物質(zhì)）的歷史、地幔的部分熔融過(guò)程以及地殼的形成和改造事件。當(dāng)前研究面臨的挑戰(zhàn)主要包括：金星地表?xiàng)l件惡劣，直接采樣難度極大，主要依賴(lài)遙感探測(cè)和少量著陸器數(shù)據(jù)；金星缺乏全球性磁場(chǎng)，對(duì)火山噴發(fā)柱和內(nèi)部物質(zhì)的對(duì)流過(guò)程屏蔽效應(yīng)差，增加了從地表觀測(cè)推斷內(nèi)部過(guò)程的難度；需要更精確的模型來(lái)解釋探測(cè)數(shù)據(jù)，并整合多圈層（大氣、地表、地幔）的地球化學(xué)信息。3.金星當(dāng)前極端地表環(huán)境的地球化學(xué)成因主要與高豐度的揮發(fā)性元素（特別是水蒸氣）和強(qiáng)烈的火山活動(dòng)有關(guān)。早期金星可能通過(guò)大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)向大氣釋放了巨量的水蒸氣、二氧化碳、二氧化硫、氯化氫和硫化氫等。這些揮發(fā)性物質(zhì)和溫室氣體（主要是CO?）形成了強(qiáng)大的溫室效應(yīng)，導(dǎo)致地表溫度急劇升高，足以使原始海洋蒸發(fā)殆盡，并可能使地表壓力達(dá)到數(shù)百個(gè)大氣壓。同時(shí)，強(qiáng)烈的