2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——行星巖石圈形變與地震活動(dòng)關(guān)聯(lián)分析考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡(jiǎn)述巖石圈脆性變形與延性變形的主要區(qū)別，并說(shuō)明影響兩者變形性質(zhì)的地球物理參數(shù)。二、地震波包括哪些類型？簡(jiǎn)述P波和S波在傳播速度、振動(dòng)方向、傳播介質(zhì)等方面的主要差異。三、震源機(jī)制解能夠提供哪些關(guān)于震源破裂面的信息？解釋什么是震源深度、節(jié)面解、滑動(dòng)角。四、描述行星巖石圈在拉張環(huán)境下可能形成的典型構(gòu)造樣式及其形成的地質(zhì)背景。五、闡述巖石圈內(nèi)部應(yīng)力如何積累、傳遞并最終導(dǎo)致斷層發(fā)生破裂，進(jìn)而引發(fā)地震的基本過(guò)程。六、為什么地震活動(dòng)性（如地震頻度、震級(jí)分布）能夠反映行星巖石圈的形變狀態(tài)？請(qǐng)結(jié)合具體機(jī)制進(jìn)行說(shuō)明。七、比較地球與金星巖石圈形變與地震活動(dòng)的顯著差異，并分析造成這些差異的主要原因。八、簡(jiǎn)述GPS、InSAR等現(xiàn)代大地測(cè)量技術(shù)在研究行星（或地球）巖石圈形變中的應(yīng)用原理及其優(yōu)勢(shì)。九、論述地幔對(duì)流對(duì)行星全球尺度地震活動(dòng)分布的控制作用?？紤]不同行星（如地球、木星）內(nèi)部熱狀態(tài)對(duì)地幔對(duì)流模式和地震活動(dòng)性的可能影響。十、如果一個(gè)行星衛(wèi)星觀測(cè)到廣泛分布的拉張構(gòu)造，但地震活動(dòng)卻相對(duì)稀疏且震源深度較淺，請(qǐng)分析可能的原因。試卷答案一、答案：脆性變形是指巖石在低于其靜態(tài)強(qiáng)度下，突然發(fā)生斷裂的變形過(guò)程，通常發(fā)生在溫度較低、壓力較高的淺部地殼。其特點(diǎn)是變形量小、斷層面較平直、常形成角礫構(gòu)造。延性變形是指巖石在較高溫度和壓力下，能夠承受較大變形量而不斷裂的塑性變形過(guò)程，主要發(fā)生在地幔深處。其特點(diǎn)是變形量較大、變形均勻、常形成褶皺構(gòu)造。影響兩者變形性質(zhì)的主要地球物理參數(shù)包括：溫度、壓力、圍壓、巖石有效應(yīng)力、巖石礦物成分、晶粒大小、初始缺陷等。高溫、高壓、低圍壓有利于延性變形；低溫、低應(yīng)力有利于脆性變形。解析思路：首先需明確脆性變形和延性變形的定義和基本特征（變形方式、規(guī)模、產(chǎn)物）。其次，要指出影響這兩種變形的關(guān)鍵因素，核心是溫度、壓力及應(yīng)力狀態(tài)（特別是圍壓），同時(shí)提及巖石本身的性質(zhì)（成分、結(jié)構(gòu)）也是重要影響因素。二、答案：地震波主要包括體波（P波和S波）和面波（Love波和Rayleigh波）。P波（縱波）是振動(dòng)方向與波傳播方向一致的壓縮波/稀疏波，能在固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)介質(zhì)中傳播，傳播速度最快。S波（橫波）是振動(dòng)方向垂直于波傳播方向的剪切波，只能在固態(tài)介質(zhì)中傳播，傳播速度慢于P波。傳播介質(zhì)方面，P波在固體、液體、氣體中都能傳播，S波僅在固體中傳播；P波在液體和氣體中表現(xiàn)為壓縮/稀疏波，S波無(wú)法傳播。解析思路：列出地震波的主要類型。對(duì)P波和S波分別進(jìn)行定義（振動(dòng)方向、波型），并比較其傳播速度的規(guī)律（P波>S波）。重點(diǎn)說(shuō)明S波的傳播介質(zhì)限制（僅固態(tài)）以及P波在非固態(tài)介質(zhì)中的表現(xiàn)（不能傳播剪切波，表現(xiàn)為縱波）。三、答案：震源機(jī)制解能夠提供關(guān)于震源破裂面（斷層面）的三個(gè)要素：震源深度（地震震源在地球內(nèi)部的垂直位置）、節(jié)面解（確定兩個(gè)相互垂直的破裂面，即節(jié)面，其中一個(gè)為初動(dòng)極性一致的“快節(jié)面”，另一個(gè)為“慢節(jié)面”）、滑動(dòng)角（震源破裂面在斷層面上的滑動(dòng)方向與斷層面走向的夾角）。這些參數(shù)共同描述了震源破裂的幾何形態(tài)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征。解析思路：明確震源機(jī)制解的核心作用是描述震源破裂。列出其能提供的關(guān)鍵信息：深度（位置）、節(jié)面（兩個(gè)垂直的破裂面及區(qū)分）、滑動(dòng)角（破裂面上的滑動(dòng)方向特征）。解釋這些參數(shù)的意義及其組合能揭示的震源破裂特征。四、答案：行星巖石圈在拉張環(huán)境下，上地幔部分熔融或塑性減弱，巖石圈整體伸展變薄。地殼受力拉伸，脆性破裂優(yōu)先發(fā)生，形成一系列大致平行、延伸較遠(yuǎn)的正斷層。隨著拉伸加劇，斷層可能發(fā)生位移，形成地塹（斷陷盆地）和地壘（斷塊抬升）構(gòu)造。在伸展盆地區(qū)域，還可能發(fā)育半地殼熔融，形成火山活動(dòng)。典型構(gòu)造樣式包括：正斷層、地塹-地壘構(gòu)造、區(qū)域性伸展褶皺（若存在韌性變形）。解析思路：描述拉張環(huán)境對(duì)巖石圈的影響（伸展、變薄）。解釋地殼在拉伸應(yīng)力下的主要響應(yīng)機(jī)制（脆性破裂）。說(shuō)明典型的構(gòu)造表現(xiàn)形式（正斷層、地塹地壘）?？商峒叭舸嬖诎氲貧と廴?，則可能伴隨火山活動(dòng)。五、答案：巖石圈形變過(guò)程中，構(gòu)造應(yīng)力會(huì)逐漸在局部區(qū)域（如斷層帶）積累。當(dāng)應(yīng)力超過(guò)巖石的靜態(tài)強(qiáng)度或動(dòng)態(tài)破裂閾值時(shí)，巖石發(fā)生突然的脆性破裂，形成斷層滑動(dòng)。斷層滑動(dòng)釋放了積累的彈性應(yīng)變能，一部分能量以地震波形式向外輻射，形成地震。這個(gè)過(guò)程涉及應(yīng)力積累-應(yīng)力集中-失穩(wěn)破裂-能量釋放（地震）的完整鏈條。解析思路：闡述應(yīng)力如何在巖石圈變形中積累。解釋應(yīng)力何時(shí)、何地超過(guò)強(qiáng)度導(dǎo)致破裂（失穩(wěn)）。說(shuō)明破裂（滑動(dòng)）如何導(dǎo)致能量以地震波形式釋放。強(qiáng)調(diào)這是一個(gè)從應(yīng)力到地震的動(dòng)態(tài)過(guò)程。六、答案：地震活動(dòng)性反映了巖石圈中應(yīng)力集中和釋放的動(dòng)態(tài)過(guò)程。地震頻度和震級(jí)分布與巖石圈變形速率、應(yīng)力狀態(tài)密切相關(guān)。例如，高地震活動(dòng)區(qū)通常對(duì)應(yīng)著強(qiáng)烈的構(gòu)造變形帶（如板塊邊界）。地震目錄分析（如震中分布、震源機(jī)制解）可以揭示變形帶的幾何形態(tài)、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征和應(yīng)力張量。因此，通過(guò)分析地震活動(dòng)性，可以反推巖石圈的形變模式、應(yīng)力狀態(tài)和構(gòu)造演化歷史。解析思路：建立地震活動(dòng)性與巖石圈變形/應(yīng)力的聯(lián)系。解釋地震是應(yīng)力集中和釋放的表現(xiàn)。說(shuō)明通過(guò)分析地震數(shù)據(jù)（頻度、震級(jí)、分布、機(jī)制）可以獲得關(guān)于形變和應(yīng)力的信息。強(qiáng)調(diào)這種分析是理解行星構(gòu)造演化的關(guān)鍵途徑。七、答案：地球與金星巖石圈形變與地震活動(dòng)的顯著差異主要體現(xiàn)在：1）地球擁有全球板塊構(gòu)造，地震活動(dòng)沿板塊邊界呈明顯的鏈狀分布，震源深度覆蓋從淺表到地核邊界，且存在強(qiáng)烈的深部地震；金星缺乏全球板塊構(gòu)造，其地震活動(dòng)相對(duì)彌散，震源深度較淺，缺乏強(qiáng)烈的深部地震，可能與地幔對(duì)流模式（如柱狀對(duì)流）和巖石圈整體剛度有關(guān)。2）地球地殼較薄，巖石圈變形受板塊俯沖、碰撞等驅(qū)動(dòng)明顯；金星地殼極厚，變形可能更多受整體伸展或壓縮以及內(nèi)部熱狀態(tài)驅(qū)動(dòng)。3）金星表面缺乏類似地球的板塊邊界地震活動(dòng)。解析思路：列舉地球和金星在形變與地震活動(dòng)方面的主要區(qū)別點(diǎn)。從板塊構(gòu)造存在與否、地震活動(dòng)分布（空間、深度）、地殼巖石圈厚度、驅(qū)動(dòng)機(jī)制等方面進(jìn)行對(duì)比。分析造成這些差異的可能原因，如內(nèi)部結(jié)構(gòu)、熱狀態(tài)、動(dòng)力學(xué)演化路徑等。八、答案：GPS和InSAR是現(xiàn)代大地測(cè)量技術(shù)中研究行星（主要是地球）巖石圈形變的常用方法。其原理是利用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GPS）精確測(cè)定地面點(diǎn)的三維坐標(biāo)變化，或利用合成孔徑雷達(dá)（InSAR）干涉測(cè)量技術(shù)獲取地表微小形變（毫米級(jí)）的影像。通過(guò)分析長(zhǎng)時(shí)間序列的GPS數(shù)據(jù)或InSAR影像變化，可以反演地殼和上地幔的形變速率、方向和空間分布，揭示斷層活動(dòng)、地殼均衡調(diào)整、地幔對(duì)流等地質(zhì)過(guò)程。優(yōu)勢(shì)在于提供高精度、連續(xù)、大范圍的空間-temporal形變信息，有助于理解構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地震孕育背景。解析思路：分別介紹GPS和InSAR技術(shù)的原理（測(cè)定坐標(biāo)變化vs觀測(cè)雷達(dá)干涉相位變化）。說(shuō)明這些技術(shù)如何被用來(lái)獲取地表形變信息。解釋通過(guò)分析這些信息可以研究哪些地質(zhì)問(wèn)題（斷層活動(dòng)、地幔對(duì)流等）。強(qiáng)調(diào)其優(yōu)勢(shì)在于精度、連續(xù)性和覆蓋范圍。九、答案：地幔對(duì)流是行星內(nèi)部熱量傳輸?shù)闹饕绞?，?qū)動(dòng)著巖石圈的宏觀變形和應(yīng)力分布，是地震活動(dòng)的重要背景。地幔對(duì)流模式（如行星尺度環(huán)狀對(duì)流、柱狀對(duì)流）決定了巖石圈受到的驅(qū)動(dòng)應(yīng)力類型和分布，進(jìn)而影響地震活動(dòng)的區(qū)域分布和性質(zhì)。例如，地球的地幔對(duì)流與板塊構(gòu)造密切相關(guān)，板塊邊界是地震活動(dòng)最集中的區(qū)域。木星等氣態(tài)巨行星內(nèi)部存在劇烈的地幔對(duì)流，雖然缺乏固態(tài)巖石圈板塊，但其內(nèi)部剪切帶和環(huán)帶物質(zhì)運(yùn)動(dòng)也會(huì)引發(fā)強(qiáng)烈的地震活動(dòng)（如木星的伽利略衛(wèi)星）。行星內(nèi)部熱狀態(tài)（如放射性元素豐度、初始溫度）決定了對(duì)流強(qiáng)度和巖石圈剛度，進(jìn)而影響地震活動(dòng)水平。解析思路：闡述地幔對(duì)流作為熱量傳輸和驅(qū)動(dòng)力的作用。解釋地幔對(duì)流如何通過(guò)施加應(yīng)力來(lái)影響巖石圈形變和地震活動(dòng)。結(jié)合具體例子（地球板塊、木星內(nèi)部）說(shuō)明其影響。最后指出內(nèi)部熱狀態(tài)是影響對(duì)流強(qiáng)度和地震活動(dòng)性的關(guān)鍵因素。十、答案：如果一個(gè)行星衛(wèi)星觀測(cè)到廣泛分布的拉張構(gòu)造但地震活動(dòng)稀疏且震源淺，可能的原因包括：1）巖石圈整體剛度高，即使發(fā)生拉伸變形，應(yīng)力也難以積累到足以引發(fā)地震的閾值。這可能是因?yàn)閹r石圈非常厚，或者地幔剛性大。2）拉張主要發(fā)生在巖石圈表層，應(yīng)力未能有效傳遞到足夠深的位置引發(fā)深部破裂。3）拉張應(yīng)力以非保守方式耗散（如通過(guò)巖石圈流變變形），而不是主要通過(guò)