2025年大學《地球物理學》專業(yè)題庫——巖石磁學特征與磁性地層學考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后括號內。）1.下列哪種礦物通常被認為是形成巖石原生剩磁的主要載體？A.綠泥石B.磁鐵礦C.赤鐵礦D.硫鐵礦2.當巖石在低于其居里溫度的地磁場中冷卻時，主要記錄下的是哪種剩磁？A.黏滯剩磁B.熱剩磁C.等溫剩磁D.原生剩磁3.在古地磁學中，地磁極性條帶是指地球磁極在地質歷史時期經歷過的哪些狀態(tài)？A.磁傾角和磁偏角的變化B.正極性期和反極性期的交替C.地磁場強度的增減D.磁性礦物的類型變化4.用來測量巖石單位體積磁化強度的物理量是？A.磁化率B.剩磁C.磁化矢量D.飽和磁化強度5.交變退磁實驗的主要目的是什么？A.降低巖石溫度B.去除巖石中的次生剩磁C.測量巖石的居里溫度D.增強巖石的剩磁強度6.軟流圈被認為是地球內部哪個部分？A.地幔頂部B.地核外部C.巖石圈下方D.地殼底部7.能夠記錄地球磁場方向信息的剩磁是？A.熱剩磁B.黏滯剩磁C.原生剩磁D.等溫剩磁8.極性年表（PolarityChronology）的建立主要依賴于什么？A.地震波速變化B.巖石圈板塊運動C.磁性地層柱中極性條帶的識別和定年D.氣候變化記錄9.巖石磁化率的大小主要受什么因素控制？A.磁性礦物的含量和類型B.巖石的化學成分C.巖石的孔隙度D.以上所有因素10.在進行古地磁采樣時，為避免現代地磁場的干擾，通常需要采取什么措施？A.在高緯度地區(qū)采樣B.使用抗磁材料包裝樣品C.在采樣點附近放置鐵磁性物體D.盡快將樣品運回實驗室二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在橫線上。）1.巖石磁性研究的核心目標是理解巖石在________過程中記錄的地球磁場信息。2.巖石磁化率可以分為體積磁化率（χv）、質量磁化率（χm）和________。3.巖石在高于居里溫度時表現為________性，冷卻過程中會逐漸磁化。4.天然剩磁（NRM）是巖石在形成和冷卻過程中記錄的地球磁場的________。5.熱退磁實驗通常通過逐步升高巖石溫度，并測量其剩磁隨溫度的變化來分離不同成因的剩磁分量，其中在________左右去除的是熱剩磁（TRM）。6.古地磁學的基本假設之一是，巖石在冷卻過程中應滿足________條件，以便能夠可靠地記錄地磁場方向。7.地球磁場的極性在地質歷史時期發(fā)生過多次________和________。8.根據巖石剩磁的來源，可以分為原生剩磁、黏滯剩磁、熱剩磁和________。9.磁性地層學是利用巖石磁學記錄建立全球或區(qū)域________的一門學科。10.巖石磁學方法在油氣勘探中可用于識別________和解釋地下構造。三、簡答題（每題5分，共20分。請簡要回答下列問題。）1.簡述原生剩磁和次生剩磁的主要區(qū)別。2.解釋什么是地磁極性反轉。3.簡述熱退磁實驗的基本原理及其作用。4.列舉三種常見的磁性礦物，并說明它們對巖石磁性的貢獻有何不同。四、計算題（每題8分，共16分。請寫出計算過程和結果。）1.某巖石樣品的質量為50克，體積為100立方厘米。在實驗室測量得到其體積磁化率為5x10^-5SI。請計算該巖石的質量磁化率。2.一塊火山巖在熱退磁實驗中，當溫度升高到200°C時，其剩磁強度損失了80%。假設剩余的20%剩磁為黏滯剩磁，該火山巖在200°C之前主要記錄的是熱剩磁（TRM）。如果該巖漿在地下5公里處冷卻，假設地殼平均溫度梯度為25°C/km，估算該火山巖至少需要冷卻多長時間（假設冷卻速率恒定）才能使TRM基本消失？（假設黏滯剩磁在200°C以上會完全消失）五、論述題（10分。請結合實例，論述巖石磁學方法在解決地質問題中的應用價值及其面臨的主要挑戰(zhàn)。）試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.A5.B6.C7.C8.C9.D10.B二、填空題1.成巖、變質和風化2.面積磁化率3.順磁4.記錄5.居里溫度6.等溫線7.極性反轉；極性恢復8.等溫剩磁9.地質年代10.礦床；圈閉三、簡答題1.解析思路：區(qū)分兩者來源是關鍵。原生剩磁是巖石在形成和冷卻過程中，受到當時地磁場作用而永久保留下來的磁化方向，與巖石的原始產狀和環(huán)境密切相關。次生剩磁是在巖石形成之后，由于受到后期地質作用（如加熱、地磁場變化、應力作用等）影響而形成的附加磁性，通常疊加在原生剩磁之上，或完全替代原生剩磁，其方向可能與當時的地磁場方向無關。答案要點：原生剩磁源于巖石形成時記錄的地磁場方向；次生剩磁源于巖石形成后地質作用形成，方向與當時地磁場無關。2.解析思路：理解地磁場模型和極性變化。地磁場通常被看作是一個偶極場，存在南北兩個磁極。極性反轉是指地磁場的南北極發(fā)生交換，原本的北極變成南極，南極變成北極。這種大規(guī)模、全球性的極性狀態(tài)轉變是地磁極性條帶形成的基礎。答案要點：地磁場的南北極發(fā)生交換，原本的磁北極變?yōu)榇拍蠘O，磁南極變?yōu)榇疟睒O。是一種全球性現象。3.解析思路：闡述熱退磁原理。熱退磁利用的是磁性礦物熱穩(wěn)定性不同的原理。通過逐步升高巖石的溫度，磁性較弱的剩磁分量（如TRM）會隨著溫度升高而逐漸減弱甚至消失，而磁性較強的分量（如NRM中的黏滯分量）則相對穩(wěn)定。通過分析不同溫度下的剩磁變化，可以識別和分離不同的剩磁分量，了解巖石的磁化歷史。答案要點：利用不同剩磁分量（如TRM）的熱穩(wěn)定性差異，通過逐步升溫，使特定成因的剩磁（如TRM）消失，從而分離剩磁分量，了解巖石磁化歷史。4.解析思路：列舉常見礦物并比較其磁性貢獻。常見的磁性礦物包括磁鐵礦（Fe3O4）、磁赤鐵礦（Fe2O3）和鈦磁鐵礦（FeTiO3）等。磁鐵礦是鐵磁性礦物，具有很高的磁化率和剩磁，是形成巖石強磁性的主要載體。磁赤鐵礦和鈦磁鐵礦是順磁性礦物，其磁化率和剩磁通常較弱，對巖石整體磁性貢獻較小，但在特定條件下（如含量高或形成特定結構）也可能對巖石磁性產生一定影響。答案要點：磁鐵礦（強磁性，主要貢獻者）；磁赤鐵礦、鈦磁鐵礦（弱磁性，貢獻相對較?。Ｋ?、計算題1.解析思路：運用公式χm=χv*(M/V)。已知質量m=50g，體積V=100cm3=100x10??m3，體積磁化率χv=5x10??SI。代入公式計算即可。計算過程：χm=5x10??SI*(50g/100cm3)=5x10??SI*(50/100x103g/m3)=5x10??SI*(0.5x103kg/m3)=2.5x10?2SI/m3結果：該巖石的質量磁化率為2.5x10?2SI/m3。2.解析思路：計算冷卻時間需要知道總冷卻距離和冷卻速率?？偫鋮s距離是地下5公里。冷卻速率是地殼平均溫度梯度25°C/km。時間=距離/速率。這里假設冷卻速率（溫度下降速率）恒定，即線性冷卻。冷卻到200°C所需時間為(5km)/(25°C/km)=200°C。假設TRM在200°C以上完全消失，則黏滯剩磁消失需要的時間也是200°C。題目要求的是TRM基本消失所需時間，即整個線性冷卻過程的時間。計算過程：總冷卻距離=5km=5000m。地殼平均溫度梯度=25°C/km=25°C/m。冷卻速率=溫度梯度=25°C/km。冷卻到200°C所需時間=總距離/冷卻速率=5000m/(25°C/m)=200k°C。這意味著從地下5公里處（假設溫度高于居里點）冷卻到200°C需要200k°C的時間。如果假設冷卻速率恒定，則總冷卻時間就是200k°C的時間。結果：該火山巖至少需要冷卻200k°C的時間（假設恒定冷卻速率）。注意：此題計算結果與實際復雜冷卻過程可能存在差異，且單位k°C僅為計算方便的表示，實際時間需考慮更復雜的動力學過程。五、論述題解析思路：從應用價值角度，說明巖石磁學如何幫助確定地質年代（通過極性條帶）、恢復古地理位置（古地磁極移、大陸漂移）、識別構造運動（巖層磁化方位變化）、研究盆地沉降史、指導油氣勘探（尋找?guī)r性異常、構造圈閉）等。從挑戰(zhàn)角度，說明方法局限性，如變質作用對磁記錄的改造、沉積巖記錄的復雜性、采樣位置的代表性、古地磁極移的精確計算等。答案要點：應用價值：1)建立磁性地層，確定地質年代，是全球標準之一。2)恢復古地磁極位置和古緯度，為大陸漂移、板塊構造理論提供證據。3)分析巖層磁化方位變化，識別和解釋區(qū)域構造運動。4)研究沉積盆地沉降速率和熱演化史。5)在