2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——古地磁記錄與古氣候研究考試時(shí)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(xiàng)的字母填在題后的括號內(nèi)）1.地球磁場的起源主要與下列哪一項(xiàng)因素有關(guān)？A.地球內(nèi)部液態(tài)鐵鎳外核的對流運(yùn)動B.地球內(nèi)部放射性元素衰變產(chǎn)生的熱能C.地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力D.太陽風(fēng)與地球大氣層的相互作用2.下列哪一項(xiàng)不是地磁場非偶極場的典型特征？A.偏角和傾角的變化范圍較大B.地磁赤道附近磁場強(qiáng)度最大C.南北磁極的位置并不完全與地理南北極重合D.磁場強(qiáng)度隨緯度升高而減小3.古地磁學(xué)中，用來測定巖石剩余磁化強(qiáng)度的方法稱為？A.熱退磁B.交變退磁C.巖石磁學(xué)D.古地磁測年4.熱釋光測年法主要適用于測定哪種類型的古地磁樣品？A.鮞粒B.玄武巖C.沉積物D.變質(zhì)巖5.地磁場極性倒轉(zhuǎn)是指？A.地球磁場的強(qiáng)度突然增強(qiáng)B.地球磁場的方向發(fā)生突然改變，原本指向北極的磁針指向南極，反之亦然C.地球磁場的傾角變?yōu)榱鉊.地球磁場的偏角變?yōu)榱?.古地磁極移軌跡的恢復(fù)可以幫助我們研究？A.地球磁場的演化歷史B.地球自轉(zhuǎn)速率的變化C.地殼運(yùn)動和板塊構(gòu)造D.以上所有7.下列哪一項(xiàng)不是常用的古氣候記錄類型？A.冰芯B.樹木年輪C.洞穴沉積物D.地震波8.古氣候研究中，氧同位素比值（δ18O）的變化主要反映了？A.海洋鹽度的變化B.全球氣溫的變化C.大氣環(huán)流的變化D.降水量的變化9.地球軌道參數(shù)的變化，特別是偏心率、傾角和歲差的變化，被稱為？A.冰期旋回B.米蘭科維奇旋回C.氣候突變D.氣候周期10.利用古地磁記錄重建古緯度，進(jìn)而研究古氣候帶變化，這種方法主要利用了古地磁記錄的哪一種性質(zhì)？A.磁化強(qiáng)度的方向記錄了當(dāng)時(shí)的地磁場方向B.磁化強(qiáng)度的強(qiáng)度記錄了當(dāng)時(shí)的地磁場強(qiáng)度C.巖石的磁化狀態(tài)記錄了巖石形成時(shí)的溫度D.巖石的化學(xué)成分記錄了巖石形成時(shí)的環(huán)境二、填空題（每空1分，共10分。請將答案填在題后的橫線上）1.地球磁場的強(qiáng)度通常用______來表示，其單位是______。2.古地磁學(xué)中，用來確定古地磁極位置的年代稱為______。3.巖石磁學(xué)中，原生磁化是指巖石形成時(shí)受到______作用而獲得的磁化強(qiáng)度。4.古地磁極移軌跡是指______隨時(shí)間變化的空間軌跡。5.冰芯中包含的______和______可以用來重建古氣候信息。6.米蘭科維奇旋回是指______的變化與地球______的變化之間的周期性關(guān)系。7.古氣候重建的方法主要包括______、______和______等。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述地磁場偶極場和非偶極場的區(qū)別。2.簡述古地磁測年方法的基本原理。3.簡述利用古地磁記錄研究地殼運(yùn)動的方法。4.簡述古氣候研究的意義。四、計(jì)算題（10分）假設(shè)某地磁極倒轉(zhuǎn)事件期間，某巖石的磁化方向與現(xiàn)代地磁北極（地理南極附近）的偏角為30°，傾角為60°。請計(jì)算該巖石形成時(shí)地磁北極的地理緯度。（地球半徑約為6371公里，地心到地磁極的距離約為0.1倍地球半徑）五、論述題（20分）論述古地磁記錄在古氣候研究中的作用，并舉例說明如何利用古地磁記錄重建古氣候信息。---試卷答案一、選擇題1.A*解析思路：地磁場的起源主要與地球內(nèi)部液態(tài)鐵鎳外核的對流運(yùn)動有關(guān)，這種運(yùn)動產(chǎn)生了發(fā)電機(jī)效應(yīng)，從而產(chǎn)生了地磁場。2.B*解析思路：地磁赤道附近磁場強(qiáng)度最小，兩極附近磁場強(qiáng)度最大。選項(xiàng)B描述錯(cuò)誤。3.C*解析思路：巖石磁學(xué)是研究巖石中磁化強(qiáng)度的學(xué)科，其中包括測定巖石剩余磁化強(qiáng)度的方法。4.B*解析思路：熱釋光測年法主要適用于測定火山巖等年輕巖石，這些巖石在形成過程中會保留熱事件產(chǎn)生的電子，通過測量這些電子可以確定巖石形成的年代。5.B*解析思路：地磁場極性倒轉(zhuǎn)是指地磁場方向發(fā)生突然改變，原本指向北極的磁針指向南極，反之亦然。6.D*解析思路：古地磁極移軌跡的恢復(fù)可以提供地殼運(yùn)動、板塊構(gòu)造、地球自轉(zhuǎn)速率變化等多方面的信息。7.D*解析思路：地震波是地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究的工具，不屬于古氣候記錄類型。8.B*解析思路：古氣候研究中，氧同位素比值（δ18O）的變化主要反映了全球氣溫的變化，δ18O值越高，通常表示氣溫越低。9.B*解析思路：地球軌道參數(shù)的變化，特別是偏心率、傾角和歲差的變化，被稱為米蘭科維奇旋回，這種變化與地球接收到的太陽輻射量的變化之間存在周期性關(guān)系，從而影響地球氣候。10.A*解析思路：利用古地磁記錄重建古緯度，進(jìn)而研究古氣候帶變化，這種方法主要利用了古地磁記錄的磁化強(qiáng)度的方向記錄了當(dāng)時(shí)的地磁場方向這一性質(zhì)。二、填空題1.磁感應(yīng)強(qiáng)度；特斯拉（T）*解析思路：磁場強(qiáng)度用磁感應(yīng)強(qiáng)度表示，單位是特斯拉。2.極性年表*解析思路：古地磁學(xué)中，用來確定古地磁極位置的年代稱為極性年表。3.地磁場*解析思路：原生磁化是指巖石形成時(shí)受到地磁場作用而獲得的磁化強(qiáng)度。4.古地磁極位置*解析思路：古地磁極移軌跡是指古地磁極位置隨時(shí)間變化的空間軌跡。5.氣泡；冰層*解析思路：冰芯中包含的氣泡和冰層可以用來重建古氣候信息，氣泡中保存了過去的空氣成分，冰層中包含了各種氣候信號。6.地球軌道參數(shù)；地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道*解析思路：米蘭科維奇旋回是指地球軌道參數(shù)的變化與地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道的變化之間的周期性關(guān)系。7.氧同位素分析；磁化率測量；孢粉分析*解析思路：古氣候重建的方法主要包括氧同位素分析、磁化率測量、孢粉分析等。三、簡答題1.地磁場偶極場是指地球磁場近似于一個(gè)位于地心的磁偶極子產(chǎn)生的磁場，其特征是在赤道附近磁場強(qiáng)度最小，兩極附近磁場強(qiáng)度最大，磁力線近似于同心圓和經(jīng)線，磁偏角和磁傾角的變化范圍較小。地磁場非偶極場是指除了偶極場之外，還存在的一些偏離偶極場分布的磁場分量，其特征是磁場強(qiáng)度在赤道附近較大，兩極附近較小，磁力線較為復(fù)雜，磁偏角和磁傾角的變化范圍較大。2.古地磁測年方法的基本原理是利用巖石中保留的剩余磁化強(qiáng)度來測定巖石形成的年代。當(dāng)巖石形成時(shí)，如果處于地磁場中，它會受到地磁場的作用而獲得一定的磁化強(qiáng)度。如果這個(gè)磁化強(qiáng)度能夠被后續(xù)的熱事件或交變磁場所保留，那么它就可以被視為剩余磁化強(qiáng)度。通過測定剩余磁化強(qiáng)度的方向和強(qiáng)度，結(jié)合地磁極性年表，就可以確定巖石形成時(shí)的地磁極位置和年代。3.利用古地磁記錄研究地殼運(yùn)動的方法主要包括以下步驟：首先，通過古地磁測量確定巖石的古磁極位置；其次，根據(jù)地磁極性年表將古磁極位置轉(zhuǎn)換為古緯度；然后，將同一地質(zhì)年代的不同巖石的古緯度進(jìn)行對比，就可以確定地殼運(yùn)動的方向和速度；最后，通過分析不同地質(zhì)年代的古緯度變化，就可以重建地殼運(yùn)動的歷史。4.古氣候研究的意義在于：首先，可以幫助我們了解地球氣候系統(tǒng)的演變歷史，從而更好地認(rèn)識當(dāng)前氣候變化的成因和趨勢；其次，可以幫助我們預(yù)測未來氣候變化的趨勢，從而為人類的生產(chǎn)生活提供指導(dǎo)；最后，可以幫助我們評估人類活動對氣候的影響，從而為制定環(huán)境保護(hù)政策提供依據(jù)。四、計(jì)算題首先，根據(jù)題目信息，可知該巖石的磁化方向與現(xiàn)代地磁北極的偏角為30°，傾角為60°。我們需要計(jì)算該巖石形成時(shí)地磁北極的地理緯度。假設(shè)該巖石形成時(shí)地磁北極的地理緯度為φ，由于地磁極位于地球球面上，因此地磁北極的地理緯度φ與該巖石的古緯度ψ之間存在以下關(guān)系：tan(φ)=tan(ψ)*tan(60°)由于該巖石的古磁極位置與現(xiàn)代地磁北極的偏角為30°，因此該巖石的古緯度ψ與該巖石形成時(shí)地磁北極的地理緯度φ之間的關(guān)系為：ψ=90°-30°=60°將ψ=60°代入上述公式，得到：tan(φ)=tan(60°)*tan(60°)=(√3)*(√3)=3因此，φ=arctan(3)≈71.57°所以，該巖石形成時(shí)地磁北極的地理緯度約為71.57°。五、論述題古地磁記錄在古氣候研究中具有重要的作用，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，古地磁記錄可以用來重建古緯度。當(dāng)巖石形成時(shí)，它會受到當(dāng)時(shí)地磁場的作用而獲得一定的磁化強(qiáng)度，這個(gè)磁化強(qiáng)度的方向近似于當(dāng)時(shí)的地磁場方向。通過測定巖石中剩余磁化強(qiáng)度的方向，結(jié)合地磁極性年表，就可以確定巖石形成時(shí)的地磁極位置，進(jìn)而計(jì)算出巖石形成時(shí)的古緯度。通過分析不同地質(zhì)年代、不同地區(qū)的巖石的古緯度變化，就可以重建古氣候帶的變化，從而了解古氣候的特征。其次，古地磁記錄可以用來研究地球軌道參數(shù)的變化與氣候變化之間的關(guān)系。地球軌道參數(shù)的變化，特別是偏心率、傾角和歲差的變化，被稱為米蘭科維奇旋回，這種變化與地球接收到的太陽輻射量的變化之間存在周期性關(guān)系，從而影響地球氣候。通過分析古地磁記錄中的極性倒轉(zhuǎn)事件，可以確定地質(zhì)年代，進(jìn)而將古氣候信息與地球軌道參數(shù)的變化進(jìn)行對比，從而研究兩者之間的關(guān)系。最后，古地磁記錄還可以用來研究氣候變化對地球環(huán)境的影響。通過分析古氣候記錄中的氣候變化信息，可以了解氣候變化對海平面、海流、大氣環(huán)流等地球環(huán)境因素的影響，從而更好地認(rèn)識氣候變化的機(jī)制和影響。舉例說明如何利用古地磁記錄重建古氣候信息：例如，通過對南極冰芯中古地磁記錄的分析，可以重建過去幾