2025年大學(xué)《地球系統(tǒng)科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——地球化學(xué)循環(huán)與巖石演變考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.在地球化學(xué)循環(huán)中，下列哪個(gè)過(guò)程主要將巖石圈物質(zhì)轉(zhuǎn)移至水圈？A.巖漿冷卻結(jié)晶B.風(fēng)化作用C.沉積作用D.地幔對(duì)流2.放射性同位素地質(zhì)年代測(cè)定所依據(jù)的基本原理是：A.質(zhì)量守恒定律B.同位素分餾規(guī)律C.放射性衰變具有恒定的半衰期D.元素化學(xué)性質(zhì)相似性3.下列哪種同位素通常用于測(cè)定海水的年齡？A.1?CB.12CC.1?OD.3H4.地球化學(xué)障是指：A.元素濃度發(fā)生突變的界面B.元素遷移能力發(fā)生突變的界面C.元素發(fā)生沉淀的界面D.元素發(fā)生同化作用的界面5.下列哪個(gè)元素通常被認(rèn)為是親石元素？A.鐵(Fe)B.鋁(Al)C.鈦(Ti)D.鈾(U)6.礦物共生組合規(guī)律主要受哪些因素控制？A.溫度、壓力、化學(xué)成分B.地形、氣候、生物C.河流、湖泊、海洋D.人類活動(dòng)、政策、經(jīng)濟(jì)7.巖漿分異的主要機(jī)制是：A.巖漿混合B.同化混染C.結(jié)晶分異D.地幔部分熔融8.能夠形成片麻巖的變質(zhì)作用主要是：A.接觸變質(zhì)作用B.區(qū)域變質(zhì)作用C.巖漿變質(zhì)作用D.動(dòng)力變質(zhì)作用9.沉積巖中，由風(fēng)力作用形成的沉積構(gòu)造是：A.層理B.波痕C.砂鍋構(gòu)造D.泥裂10.下列哪種巖石主要由火山碎屑物質(zhì)組成？A.礦物巖B.巖漿巖C.沉積巖D.火山碎屑巖11.穩(wěn)定同位素分餾的主要原因是：A.放射性衰變B.化學(xué)鍵的斷裂與形成C.分子量的差異D.溶解度的差異12.地殼中含量最高的元素是：A.氧(O)B.硅(Si)C.鋁(Al)D.鐵(Fe)13.形成花崗巖的巖漿主要來(lái)源于：A.地幔部分熔融B.巖石圈深部重熔C.上地幔殘留巖漿D.海底沉積物熔融14.下列哪種變質(zhì)反應(yīng)屬于布氏反應(yīng)（Brewster'sreaction）？A.CaAl?Si?O?+SiO?=CaSiO?+Al?SiO?B.KAlSi?O?+H?O=Al?Si?O?(OH)?+K?+SiO?C.NaAlSi?O?+H?O=Al?Si?O?(OH)?+Na?+SiO?D.Mg?SiO?+CO?=MgCO?+SiO?15.生物活動(dòng)對(duì)碳循環(huán)的主要影響體現(xiàn)在：A.化石燃料的形成B.大氣CO?濃度的變化C.碳酸鹽巖的沉積D.以上都是二、填空題1.地球化學(xué)循環(huán)主要包括________循環(huán)、________循環(huán)、________循環(huán)和________循環(huán)。2.放射性同位素地質(zhì)年齡測(cè)定的基本公式為_(kāi)_______=________ln(1+________)，其中t為年齡，T?/?為半衰期，N?為初始原子數(shù)，N為當(dāng)前原子數(shù)。3.控制元素在地球不同圈層間遷移的主要因素包括________、________、________和________。4.巖漿巖根據(jù)二氧化硅含量可分為_(kāi)_______巖、________巖、________巖和________巖。5.變質(zhì)作用的三個(gè)基本因素是________、________和________。6.沉積巖的三大類是________巖、________巖和________巖。7.元素地球化學(xué)行為的主要差異體現(xiàn)在其________、________和________特征上。三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述風(fēng)化作用的類型及其對(duì)巖石圈物質(zhì)組成的影響。2.簡(jiǎn)述巖漿分異的主要方式及其對(duì)巖漿巖多樣性形成的意義。3.簡(jiǎn)述變質(zhì)作用的類型及其與巖漿作用的區(qū)別。4.簡(jiǎn)述沉積巖形成的基本過(guò)程及其主要特征。四、論述題1.論述硅質(zhì)循環(huán)在地球化學(xué)和地質(zhì)作用中的重要性。2.論述放射性同位素在地球科學(xué)中的主要應(yīng)用及其局限性。3.論述地球化學(xué)障在元素遷移和富集過(guò)程中的作用機(jī)制及其地質(zhì)意義。試卷答案---1.B解析：風(fēng)化作用是指地表或近地表的巖石受到物理、化學(xué)、生物因素破壞分解的過(guò)程，將巖石圈物質(zhì)破碎并釋放到地表圈層（主要是水圈、大氣圈、生物圈），為后續(xù)的侵蝕、搬運(yùn)和沉積做準(zhǔn)備。2.C解析：放射性同位素地質(zhì)年代測(cè)定的基礎(chǔ)是放射性元素的原子核發(fā)生衰變時(shí)，其衰變速率（半衰期）是恒定不變的。通過(guò)測(cè)定樣品中放射性同位素及其子體的含量，可以計(jì)算出自巖漿結(jié)晶以來(lái)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。3.D解析：3H（氚）是氫的同位素，半衰期較短（約12.3年），主要用于測(cè)定現(xiàn)代水體的年齡，如地下水的年齡、冰川冰芯中的水年齡等。4.B解析：地球化學(xué)障是指地球內(nèi)部或地表某處，元素的遷移能力發(fā)生顯著突變或受到限制的界面。它使得元素在通過(guò)界面時(shí)發(fā)生行為上的改變，如濃度急劇升高或降低，或由一種遷移形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N。5.B解析：親石元素是指在地殼中富集、主要賦存于硅酸鹽礦物中的元素，如鉀（K）、鈉（Na）、鈣（Ca）、鎂（Mg）、鋁（Al）、硅（Si）等。鋁（Al）是典型的親石元素。6.A解析：礦物共生組合規(guī)律是基于礦物形成的地球化學(xué)條件，特別是溫度和壓力條件。特定的礦物組合只能在特定的溫壓范圍內(nèi)穩(wěn)定存在，因此礦物組合可以反映形成時(shí)的環(huán)境條件。7.C解析：巖漿分異是指巖漿在冷卻結(jié)晶過(guò)程中，由于某些組分的結(jié)晶先于或快于其他組分，導(dǎo)致巖漿的化學(xué)成分發(fā)生改變的現(xiàn)象。主要機(jī)制是結(jié)晶分異，即不同礦物在不同溫度下結(jié)晶析出，使剩余巖漿成分逐漸改變。8.B解析：區(qū)域變質(zhì)作用是在地殼深處或造山帶等地帶，由于大規(guī)模的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和深大斷裂引起的溫度、壓力顯著升高而發(fā)生的變質(zhì)作用。它通常影響范圍廣，形成片麻巖、片巖、片麻狀巖等典型變質(zhì)巖石。9.C解析：砂鍋構(gòu)造（或稱鍋穴構(gòu)造）是由風(fēng)吹過(guò)松散的沙丘表面，吹蝕形成的圓坑狀地貌，是風(fēng)力侵蝕作用的一種典型沉積構(gòu)造。10.D解析：火山碎屑巖是由火山噴發(fā)產(chǎn)生的火山碎屑物質(zhì)（如火山灰、巖塊、巖屑等）通過(guò)搬運(yùn)、沉積形成的巖石。11.C解析：穩(wěn)定同位素分餾的根本原因是不同同位素原子質(zhì)量不同，導(dǎo)致在物理化學(xué)過(guò)程（如蒸發(fā)、冷凝、結(jié)晶、擴(kuò)散等）中，根據(jù)質(zhì)量差異發(fā)生微弱的分配比例不同。12.A解析：根據(jù)地球化學(xué)數(shù)據(jù)，氧（O）是地殼中含量最高的元素，約占46.6%。硅（Si）是第二高的元素。13.B解析：花崗巖是長(zhǎng)英質(zhì)侵入巖，其形成的巖漿通常被認(rèn)為是來(lái)自地殼下部或上地幔深處的巖石（如玄武巖）在高溫高壓下發(fā)生部分熔融產(chǎn)生的硅鋁質(zhì)巖漿，即巖石圈深部重熔。14.C解析：該反應(yīng)式表示鉀長(zhǎng)石（正長(zhǎng)石）在低溫、富水的條件下失去SiO?形成絹云母，是典型的低溫區(qū)域變質(zhì)反應(yīng)（布氏反應(yīng)），反映了圍巖環(huán)境條件的變化。15.D解析：生物活動(dòng)通過(guò)光合作用、呼吸作用、分解作用等過(guò)程，極大地影響著大氣、水圈、巖石圈和生物圈中的碳循環(huán)，特別是對(duì)大氣CO?濃度有顯著的調(diào)節(jié)作用，并參與碳酸鹽巖的形成。---1.水圈；大氣圈；生物圈；巖石圈解析：地球化學(xué)循環(huán)涉及地球的主要圈層，水圈是物質(zhì)遷移的主要介質(zhì)，大氣圈是氣體成分交換的場(chǎng)所，生物圈是元素生物地球化學(xué)循環(huán)的主體，巖石圈是元素儲(chǔ)存和再循環(huán)的重要場(chǎng)所。2.t；T?/?；N?/N-1解析：該公式是放射性衰變的基本公式，t為時(shí)間（年齡），T?/?為放射性同位素的半衰期，N?為初始時(shí)刻樣品中放射性母體原子數(shù)，N為當(dāng)前時(shí)刻樣品中放射性母體原子數(shù)。N?/N=e^(-λt)，其中λ是衰變常數(shù)，ln(1+(N?-N)/N)=ln(e^(-λt))=-λt，λ=ln(2)/T?/?。3.溫度；壓力；地球化學(xué)勢(shì)；反應(yīng)物濃度解析：元素的遷移能力受多種因素控制，溫度影響反應(yīng)速率和相平衡，壓力影響相態(tài)和溶解度，地球化學(xué)勢(shì)（或活動(dòng)度）是驅(qū)動(dòng)力，反應(yīng)物和產(chǎn)物的濃度影響平衡位置和遷移方向。4.花崗巖；閃長(zhǎng)巖；輝長(zhǎng)巖；橄欖巖解析：這是巖漿巖按二氧化硅（SiO?）含量的分類，從高到低依次為花崗巖（>65%）、閃長(zhǎng)巖（52%-65%）、輝長(zhǎng)巖（45%-52%）、橄欖巖（<45%）。5.溫度；壓力；化學(xué)成分（流體）解析：變質(zhì)作用的三個(gè)基本因素，溫度和壓力決定礦物的穩(wěn)定場(chǎng)，化學(xué)成分（特別是流體）影響元素的遷移和交代反應(yīng)。6.碎屑巖；化學(xué)巖；生物化學(xué)巖解析：這是沉積巖按成因的分類，碎屑巖由碎屑物質(zhì)堆積而成，化學(xué)巖由溶液中化學(xué)沉淀物形成，生物化學(xué)巖由生物遺骸經(jīng)化學(xué)或生物化學(xué)作用形成。7.物理性質(zhì)；化學(xué)性質(zhì)；地球化學(xué)行為解析：元素的不同地球化學(xué)性質(zhì)（如離子半徑、電荷、電負(fù)性）決定了它們?cè)诓煌厍蚧瘜W(xué)體系中的行為差異（如遷移能力、絡(luò)合能力、沉淀趨勢(shì)等）。---1.風(fēng)化作用可分為物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化。物理風(fēng)化通過(guò)溫度變化、凍融作用等破壞巖石結(jié)構(gòu)而不改變化學(xué)成分?；瘜W(xué)風(fēng)化通過(guò)水、氧氣、酸等化學(xué)作用分解巖石礦物，改變化學(xué)成分。生物風(fēng)化由生物活動(dòng)（如植物根系、微生物代謝）加速物理和化學(xué)風(fēng)化。這些作用將原生巖石分解，釋放出造巖元素，是地球化學(xué)循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，豐富了地表物質(zhì)組成。2.巖漿分異的主要方式是結(jié)晶分異，即巖漿在冷卻結(jié)晶過(guò)程中，不同礦物按一定順序結(jié)晶析出，由于各礦物化學(xué)性質(zhì)不同，其飽和度不同，導(dǎo)致先結(jié)晶的礦物與后結(jié)晶的礦物之間發(fā)生元素交換和富集，使得巖漿成分逐漸改變，最終形成成分不同的巖漿巖系列。此外，巖漿混合（不同巖漿的混合）和同化混染（巖漿與圍巖的相互作用）也是巖漿成分變化的方式，但結(jié)晶分異是巖漿自身演化導(dǎo)致成分變化的主要機(jī)制。巖漿分異是造成巖漿巖多樣性（如不同成分、不同類型的巖漿巖）的主要原因。3.變質(zhì)作用的類型按形成條件可分為接觸變質(zhì)作用（巖漿接觸熱引起）、區(qū)域變質(zhì)作用（區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起的深大范圍變質(zhì)）、巖漿變質(zhì)作用（巖漿侵入或附近巖漿活動(dòng)引起）和動(dòng)力變質(zhì)作用（構(gòu)造應(yīng)力作用引起，如斷層帶）。變質(zhì)作用與巖漿作用的區(qū)別在于：變質(zhì)作用主要受溫度、壓力和化學(xué)成分（流體）控制，不一定有巖漿的直接參與（但巖漿可提供熱源或流體），改變的是原巖的礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造；而巖漿作用是巖漿的形成、演化、冷卻結(jié)晶的過(guò)程，主要受溫度、壓力和巖漿自身成分控制，形成新的巖石類型。4.沉積巖形成的基本過(guò)程包括：①物質(zhì)的來(lái)源（風(fēng)化作用釋放物質(zhì)）；②物質(zhì)的搬運(yùn)（水流、風(fēng)力、冰川等）；③物質(zhì)的沉積（搬運(yùn)能量減弱導(dǎo)致沉積）；④沉積物的成巖作用（壓實(shí)、膠結(jié)、重結(jié)晶等，使松散沉積物轉(zhuǎn)變?yōu)楣探Y(jié)巖石）。主要特征包括：具有明顯的層理構(gòu)造、常含有化石（生物擾動(dòng)或埋藏后形成）、成分多樣（取決于來(lái)源和沉積環(huán)境）、結(jié)構(gòu)特征明顯（如顆粒大小、分選、磨圓度、膠結(jié)物等）。---1.硅質(zhì)循環(huán)是地球化學(xué)循環(huán)的重要組成部分，涉及硅元素在巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈之間的遷移和轉(zhuǎn)化。其重要性體現(xiàn)在：①硅是構(gòu)成地殼和上地幔的主要元素，硅質(zhì)巖石（如石英、長(zhǎng)石、輝石、角閃石）占地球固體地殼的很大比例，硅質(zhì)循環(huán)影響著地球的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)。②硅質(zhì)循環(huán)與生命活動(dòng)密切相關(guān)，硅是許多生物（如硅藻、放射蟲(chóng)、硅藻土）的重要組成成分，影響著生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。③硅質(zhì)循環(huán)對(duì)沉積環(huán)境有顯著影響，硅質(zhì)物質(zhì)的沉積可形成重要的沉積巖類型（如硅藻土、燧石）。④硅質(zhì)循環(huán)中的火山活動(dòng)釋放大量二氧化硅，影響大氣成分和氣候。⑤硅質(zhì)循環(huán)過(guò)程伴隨著其他元素的遷移和富集，如鋁、鉀、鎂、鐵、錳等，對(duì)成礦作用有重要意義。因此，硅質(zhì)循環(huán)是理解地球圈層相互作用、生物演化、沉積建造和成礦作用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2.放射性同位素在地球科學(xué)中有廣泛的應(yīng)用，主要利用其恒定的衰變速率測(cè)定地質(zhì)年齡（如U-Pb法測(cè)定地質(zhì)年代）、確定地質(zhì)事件的順序、研究地球的形成和演化歷史、追蹤地球化學(xué)物質(zhì)的來(lái)源和遷移路徑（示蹤劑）。例如，通過(guò)測(cè)定隕石的放射性同位素年齡可以估算地球的形成年齡；通過(guò)測(cè)定火山巖和沉積巖的時(shí)代可以重建地質(zhì)歷史事件；通過(guò)測(cè)定地下水中的3H或1?C可以確定地下水的年齡和補(bǔ)給來(lái)源。其局限性在于：①需要合適的樣品和合適的放射性同位素體系；②對(duì)樣品的初始條件（如初始母體、子體含量）有嚴(yán)格要求，可能存在封閉性不完善或后期干擾等問(wèn)題；③對(duì)于年齡過(guò)老或過(guò)年輕的樣品，測(cè)定精度可能受限；④放射性同位素年齡測(cè)定結(jié)果通常需要結(jié)合地質(zhì)背景進(jìn)行綜合解釋；⑤某些同位素豐度低或半衰期短，測(cè)定技術(shù)要求高。3.地球化學(xué)障是元素遷移路徑上的濃度突變帶或遷移能力突變帶。其作用機(jī)制在于，當(dāng)元素遷移流經(jīng)地球化學(xué)障時(shí)，由于障兩側(cè)的地球化學(xué)環(huán)境（如溫度、壓力、pH、氧化還原條件、流體成分、礦物相）發(fā)生突變，導(dǎo)致元素的溶解度、遷移能力、絡(luò)合狀態(tài)或吸附/解吸平衡發(fā)生劇烈變化。例如，在沉積物-孔隙水界面，由于氧化還原條件的變化，鐵、錳等元素的價(jià)態(tài)和遷移形式可能發(fā)生