2025年大學(xué)《空間科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫(kù)——火星地質(zhì)構(gòu)造研究技術(shù)探討考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分。在每小題列出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是最符合題目要求的，請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.在火星地質(zhì)構(gòu)造研究中，利用高分辨率地形數(shù)據(jù)（DEM）識(shí)別線性地形的最佳方法是（）。A.光譜分析識(shí)別特定礦物組合B.通過(guò)坡度圖和曲率圖識(shí)別斷裂帶C.地震波探測(cè)確定斷層活動(dòng)性D.磁性測(cè)量識(shí)別與斷裂相關(guān)的巖漿活動(dòng)2.下列哪一項(xiàng)技術(shù)主要利用火星表面的高反射率特征來(lái)探測(cè)近地表結(jié)構(gòu)和淺層構(gòu)造？（）A.激光雷達(dá)（LiDAR）測(cè)高B.熱紅外成像C.主動(dòng)式微波雷達(dá)（SAR）D.漫反射光譜測(cè)量3.火星上最顯著的地質(zhì)構(gòu)造單元之一是巨大的火山群，如奧林帕斯山。其形成的主要地質(zhì)過(guò)程是（）。A.大型撞擊事件導(dǎo)致的褶皺變形B.板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引發(fā)的造山運(yùn)動(dòng)C.長(zhǎng)期巖漿活動(dòng)噴發(fā)堆積形成D.構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)壓縮形成的地壘構(gòu)造4.火星全球磁場(chǎng)的重建主要通過(guò)分析（）。A.火星巖石圈的熱結(jié)構(gòu)B.火星大氣環(huán)流模式C.火星表面巖石和土壤的磁異常分布D.火星衛(wèi)星的軌道攝動(dòng)數(shù)據(jù)5.火星地質(zhì)構(gòu)造研究中，“構(gòu)造解析”的主要目的是（）。A.精確測(cè)量火星表面的經(jīng)緯度坐標(biāo)B.確定火星地質(zhì)年代序列C.識(shí)別、解釋和定量分析地表構(gòu)造形態(tài)及其形成機(jī)制D.評(píng)估火星地表資源（如水冰、礦物）的分布6.下列哪種類型的地質(zhì)構(gòu)造通常表現(xiàn)為一系列雁行排列的小型斷陷盆地？（）A.正斷層相關(guān)構(gòu)造系B.逆斷層相關(guān)構(gòu)造系C.伸展構(gòu)造盆地D.撞擊坑次生破裂構(gòu)造7.火星車上的“機(jī)械臂+鉆探工具”組合在地質(zhì)構(gòu)造研究中的核心作用是（）。A.大范圍區(qū)域遙感成像B.獲取原位、高精度的巖石物理和化學(xué)樣本C.激發(fā)火星內(nèi)部產(chǎn)生地震D.精確測(cè)量地表形變速率8.利用火星軌道器搭載的測(cè)高儀獲取的數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)，其主要應(yīng)用不包括（）。A.計(jì)算地表坡度和曲率B.識(shí)別線性構(gòu)造（如斷層、褶皺軸）C.繪制火星地質(zhì)圖D.直接測(cè)量巖石的密度9.火星地質(zhì)構(gòu)造研究中，地震學(xué)方法的主要優(yōu)勢(shì)在于（）。A.能夠直接獲取地表以下幾米到幾十米的地質(zhì)信息B.可用于探測(cè)數(shù)千公里深的內(nèi)部結(jié)構(gòu)C.只能識(shí)別大規(guī)模的板塊邊界構(gòu)造D.成本相對(duì)較低，易于實(shí)施10.對(duì)于評(píng)價(jià)不同火星地質(zhì)構(gòu)造研究技術(shù)的有效性而言，以下哪個(gè)因素最為關(guān)鍵？（）A.技術(shù)的成本和實(shí)施難度B.獲取數(shù)據(jù)的時(shí)空分辨率C.技術(shù)所揭示的地質(zhì)信息的深度和可靠性D.技術(shù)是否為最新研發(fā)的尖端技術(shù)二、填空題（本大題共5小題，每空1分，共10分。請(qǐng)將答案填寫在題中橫線上。）1.火星上廣泛分布的________和________是其地質(zhì)歷史上板塊構(gòu)造活動(dòng)或大規(guī)?；鹕交顒?dòng)的重要記錄。2.斷層是巖石圈中發(fā)生顯著________的面狀構(gòu)造，按力學(xué)性質(zhì)可分為正斷層、逆斷層和________斷層。3.火星軌道磁力計(jì)主要用于測(cè)量火星________場(chǎng)的強(qiáng)度和方向，為研究火星古地磁和殼幔結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。4.利用地形數(shù)據(jù)計(jì)算________圖和________圖是識(shí)別火星表面線性構(gòu)造（如斷層）的常用方法。5.火星地質(zhì)構(gòu)造研究中的“多尺度”分析意味著需要同時(shí)關(guān)注從微觀的________特征到宏觀的行星尺度結(jié)構(gòu)。三、名詞解釋（本大題共3小題，每小題4分，共12分。請(qǐng)解釋下列名詞的含義。）1.火星古地磁學(xué)2.伸展構(gòu)造3.構(gòu)造解譯四、簡(jiǎn)答題（本大題共4小題，每小題6分，共24分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題。）1.簡(jiǎn)述利用火星光譜數(shù)據(jù)研究地質(zhì)構(gòu)造的方法及其主要依據(jù)。2.簡(jiǎn)述火星撞擊坑中的次生破裂構(gòu)造及其在地質(zhì)構(gòu)造研究中的意義。3.比較火星與地球在地質(zhì)構(gòu)造研究方面面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)。4.簡(jiǎn)述現(xiàn)場(chǎng)鉆探取樣技術(shù)在火星地質(zhì)構(gòu)造研究中的獨(dú)特價(jià)值。五、論述題（本大題共2小題，每小題25分，共50分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，深入分析和回答下列問(wèn)題。）1.以火星阿卡迪亞平原或水手谷為例，分析其主要地質(zhì)構(gòu)造特征，并探討利用遙感、現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)和地球物理等多種技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行其地質(zhì)構(gòu)造研究的主要思路和方法。2.討論當(dāng)前火星地質(zhì)構(gòu)造研究中存在的主要科學(xué)問(wèn)題和技術(shù)瓶頸，并展望未來(lái)可能的技術(shù)發(fā)展方向及其對(duì)解決這些問(wèn)題的潛力。試卷答案1.B2.C3.C4.C5.C6.A7.B8.D9.B10.C1.撞擊坑；火山構(gòu)造2.應(yīng)變；平移3.全球；局部4.坡度；曲率5.巖石；構(gòu)造1.火星古地磁學(xué)是利用火星巖石和土壤中保存的古磁方向信息，重建火星過(guò)去的磁場(chǎng)狀況、地磁極位置和反轉(zhuǎn)歷史，進(jìn)而推斷火星巖石圈、地幔乃至早期板塊構(gòu)造演化的學(xué)科。解析思路：考察對(duì)古地磁學(xué)基本概念及其在火星研究中的應(yīng)用的理解。答案需包含利用古磁方向、重建過(guò)去磁場(chǎng)、推斷行星內(nèi)部和構(gòu)造演化的要素。2.伸展構(gòu)造是在地殼或上地幔承受拉張應(yīng)力作用下形成的構(gòu)造變形，常見表現(xiàn)為地塹、半地塹、地壘、斷陷盆地等構(gòu)造樣式，反映了巖石圈減薄和伸展的過(guò)程。解析思路：考察對(duì)伸展構(gòu)造定義、力學(xué)成因和典型構(gòu)造樣式的掌握。答案需明確指出拉張應(yīng)力、減薄伸展過(guò)程，并能列舉一兩種典型構(gòu)造。3.構(gòu)造解譯是指利用各種地質(zhì)數(shù)據(jù)（如遙感影像、地形圖、地球物理場(chǎng)數(shù)據(jù)、鉆孔資料等），識(shí)別、分析和解釋地表及地下的地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象，闡明其形成機(jī)制、演化歷史和空間分布規(guī)律的過(guò)程。解析思路：考察對(duì)構(gòu)造解譯概念、輸入數(shù)據(jù)類型和核心任務(wù)的理解。答案應(yīng)涵蓋識(shí)別、分析、解釋構(gòu)造現(xiàn)象，以及闡明形成機(jī)制、演化歷史等環(huán)節(jié)。1.利用火星光譜數(shù)據(jù)研究地質(zhì)構(gòu)造的方法主要是通過(guò)分析不同地表單元（如巖屑、土壤、特定巖石類型）在中遠(yuǎn)紅外波段的吸收特征（光譜曲線），識(shí)別礦物組成。不同礦物組合及其空間分布直接反映了巖石的成因、蝕變類型和構(gòu)造環(huán)境。例如，特定礦物組合（如角閃石、輝石）可能與深部巖漿活動(dòng)及侵入構(gòu)造相關(guān)；而綠泥石、絹云母等蝕變礦物則指示了區(qū)域變質(zhì)或熱液改造的構(gòu)造背景。結(jié)合光譜數(shù)據(jù)與地形、雷達(dá)等數(shù)據(jù)，可以反演構(gòu)造單元的巖石性質(zhì)差異，推斷構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)對(duì)礦物分異和蝕變的影響。解析思路：考察光譜數(shù)據(jù)在地質(zhì)構(gòu)造研究中的應(yīng)用原理。需說(shuō)明光譜如何反映礦物組成，進(jìn)而如何關(guān)聯(lián)到巖石成因、蝕變和構(gòu)造環(huán)境，并提及結(jié)合其他數(shù)據(jù)的重要性。2.火星撞擊坑中的次生破裂構(gòu)造是指由撞擊事件產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊波和應(yīng)力場(chǎng)在坑壁、坑底及周圍地區(qū)引發(fā)的一系列構(gòu)造破裂，其規(guī)模和樣式通常與撞擊能量和地質(zhì)介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)。這些次生破裂（如放射狀斷裂、環(huán)狀破裂、棋盤格狀斷裂）可以揭示撞擊瞬間及之后的應(yīng)力狀態(tài)，幫助理解撞擊過(guò)程的動(dòng)力學(xué)機(jī)制。同時(shí)，這些次生破裂也控制了撞擊后坑內(nèi)物質(zhì)的分布、風(fēng)化剝蝕過(guò)程以及后續(xù)地質(zhì)作用（如火山活動(dòng)、構(gòu)造變形）的路徑和強(qiáng)度，是研究撞擊坑演化歷史和區(qū)域構(gòu)造背景的重要線索。解析思路：考察對(duì)撞擊坑次生破裂構(gòu)造的定義、成因、類型及其在研究中的意義的理解。答案需包含其成因（沖擊波、應(yīng)力場(chǎng)）、主要類型（放射狀、環(huán)狀等）以及其在撞擊動(dòng)力學(xué)、坑體演化、區(qū)域構(gòu)造研究中的價(jià)值。3.火星與地球在地質(zhì)構(gòu)造研究方面面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)存在顯著差異。地球擁有活躍的板塊構(gòu)造、豐富的地表水、稠密的大氣層和磁場(chǎng)，為地質(zhì)構(gòu)造研究提供了多樣、動(dòng)態(tài)且易于觀測(cè)的條件。而火星大氣稀薄、表面水冰封存、缺乏全球性板塊活動(dòng)和強(qiáng)磁場(chǎng)，導(dǎo)致其地質(zhì)構(gòu)造過(guò)程相對(duì)靜態(tài)和隱匿。主要挑戰(zhàn)包括：①缺乏大范圍、高精度的地表測(cè)量和直接采樣；②遙感數(shù)據(jù)分辨率和穿透深度有限，難以獲取深部構(gòu)造信息；③地震學(xué)方法應(yīng)用受限；④需要依賴有限的著陸器和漫游車進(jìn)行原位探測(cè)，覆蓋范圍??；⑤需要綜合多源、多時(shí)代、分辨率各異的數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯，信息融合難度大。解析思路：考察對(duì)比分析能力，需明確指出地球和火星在地質(zhì)環(huán)境（活動(dòng)性、水、大氣、磁場(chǎng)、板塊）上的主要差異，并基于這些差異，推導(dǎo)出各自在地質(zhì)構(gòu)造研究上面臨的核心技術(shù)挑戰(zhàn)。4.現(xiàn)場(chǎng)鉆探取樣技術(shù)在火星地質(zhì)構(gòu)造研究中的獨(dú)特價(jià)值在于能夠直接獲取原位、未經(jīng)擾動(dòng)的、高保真度的巖石和土壤樣品，這對(duì)于深入理解火星淺層地殼的物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、礦物學(xué)、巖石學(xué)特征以及精確的原位地球化學(xué)和物理性質(zhì)分析至關(guān)重要。由于火星表面環(huán)境惡劣且缺乏大氣的風(fēng)化作用，淺層巖石可能保存了較古老的地質(zhì)信息。鉆探樣品可以直接驗(yàn)證遙感或地球物理探測(cè)提出的地質(zhì)假設(shè)（如某區(qū)域巖石類型、是否存在特定礦物），提供定量的礦物組成、包裹體信息、同位素年齡等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，從而為精確識(shí)別和解釋微觀數(shù)據(jù)構(gòu)造特征、理解構(gòu)造變形機(jī)制、追溯地質(zhì)歷史提供無(wú)可替代的實(shí)證依據(jù)。此外，原位顯微觀測(cè)和分析能力更可揭示巖石在微觀尺度上的變形特征。解析思路：考察對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鉆探取樣技術(shù)在火星地質(zhì)構(gòu)造研究中獨(dú)特性的理解。需強(qiáng)調(diào)其獲取“原位”、“高保真度”樣品的能力，以及相比遙感、現(xiàn)場(chǎng)儀器的優(yōu)勢(shì)（驗(yàn)證假設(shè)、提供定量數(shù)據(jù)、揭示微觀特征），并說(shuō)明其對(duì)理解構(gòu)造、追溯歷史的貢獻(xiàn)。1.以火星阿卡迪亞平原為例，其主要地質(zhì)構(gòu)造特征表現(xiàn)為廣泛分布的北東-南西向線性褶皺和斷裂構(gòu)造系，以及發(fā)育在不同尺度上的地塹-地壘構(gòu)造。這些構(gòu)造通常被解釋為與火星早期強(qiáng)烈的板塊構(gòu)造活動(dòng)或大規(guī)模裂谷作用有關(guān)，反映了地殼經(jīng)歷了顯著的拉伸和變形。研究利用遙感技術(shù)（如高分辨率相機(jī)、雷達(dá)）可識(shí)別和測(cè)繪這些線性構(gòu)造的分布格局、幾何形態(tài)和空間關(guān)系，結(jié)合地形數(shù)據(jù)（DEM）計(jì)算坡度、曲率等參數(shù)，精確定位斷裂帶和褶皺軸。現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)（如火星車巡視）則通過(guò)視覺(jué)、光譜、鉆探等手段獲取沿線巖石樣品，分析礦物組成、巖石結(jié)構(gòu)、變形特征（如微裂隙、斷層泥），確定巖石性質(zhì)和變形機(jī)制。地球物理方法，特別是局部磁異常測(cè)量和重力異常分析，有助于探測(cè)地下結(jié)構(gòu)和構(gòu)造邊界。多技術(shù)結(jié)合的研究思路是：首先利用遙感進(jìn)行宏觀構(gòu)造格局的識(shí)別與解譯；然后利用地形和地球物理數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)造幾何和力學(xué)性質(zhì)分析；最后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)獲取關(guān)鍵樣品和原位數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證和精細(xì)刻畫，綜合重建阿卡迪亞平原的構(gòu)造演化歷史。解析思路：考察綜合運(yùn)用多種技術(shù)研究特定區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的能力。需先描述目標(biāo)區(qū)域（阿卡迪亞平原）的主要構(gòu)造特征，然后按技術(shù)類型（遙感、地形、現(xiàn)場(chǎng)、地球物理）分述其應(yīng)用方法和目的，最后總結(jié)多技術(shù)結(jié)合的研究思路和最終目標(biāo)（綜合重建演化歷史）。2.當(dāng)前火星地質(zhì)構(gòu)造研究中存在的主要科學(xué)問(wèn)題包括：①火星早期板塊構(gòu)造的規(guī)模、持續(xù)時(shí)間及其對(duì)全球地質(zhì)演化的影響；②火星殼幔耦合作用機(jī)制及其對(duì)火山活動(dòng)和構(gòu)造變形的控制；③探索火星地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)與宜居環(huán)境演化的內(nèi)在聯(lián)系；④理解火星表面構(gòu)造變形的長(zhǎng)期穩(wěn)定性與短期活動(dòng)的時(shí)空關(guān)系。主要技術(shù)瓶頸在于：①火星惡劣環(huán)境對(duì)長(zhǎng)期、連續(xù)、大范圍的地面觀測(cè)和探測(cè)設(shè)備部署構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)；②缺乏對(duì)火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)和動(dòng)力過(guò)程（如地幔對(duì)流、殼幔相互作用）的直接探測(cè)手段，主要依賴間接地球物理方法推斷；③火星表面風(fēng)化和侵蝕作用強(qiáng)烈，掩蓋或破壞了早期構(gòu)造信息，增加了地質(zhì)解譯的難度；④現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)能力有限，難以覆蓋廣闊區(qū)域，獲取的樣品和觀測(cè)數(shù)據(jù)代表性受限。未來(lái)可能的技術(shù)發(fā)展方向包括：發(fā)展更耐候、更長(zhǎng)壽命的自主探測(cè)器和著陸器，實(shí)施更深入、更廣泛的鉆探取樣計(jì)劃以獲取深部信息；部署更強(qiáng)