2025年大學(xué)《地球化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——地球空間地球化學(xué)關(guān)系與太空地球化學(xué)關(guān)系考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.下列哪項(xiàng)同位素體系常用于測(cè)定沉積巖的形成年齡？(A)1?C-13C(B)1?O/1?O(C)??Ar/3?Ar(D)1??Sm/1??Nd2.在地殼物質(zhì)循環(huán)中，下列哪種作用過(guò)程通常導(dǎo)致元素的富集和分異？(A)風(fēng)化剝蝕(B)沉積作用(C)巖漿結(jié)晶(D)地表徑流3.地幔楔中水含量的增加，主要會(huì)影響巖漿的：(A)飽和度(B)礦物組合(C)溫度(D)密度4.指示礦物（如鋯石、獨(dú)居石）常被用于地球化學(xué)研究，主要是因?yàn)樗鼈儯?A)分布廣泛(B)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定(C)形成速度快(D)易于風(fēng)化5.下列哪項(xiàng)地球化學(xué)過(guò)程是大氣中臭氧層形成的基礎(chǔ)？(A)光合作用(B)水循環(huán)(C)平流層中氧原子與氧分子的反應(yīng)(D)化學(xué)風(fēng)化6.太陽(yáng)風(fēng)對(duì)地球磁層的主要作用是：(A)增加熱層溫度(B)護(hù)衛(wèi)地球免受宇宙射線(C)引導(dǎo)帶電粒子進(jìn)入范艾倫帶(D)導(dǎo)致極光現(xiàn)象7.恒星演化的最終階段，對(duì)于理解地幔的形成可能提供什么線索？(A)恒星內(nèi)部的重元素分布(B)恒星外層的物質(zhì)丟失過(guò)程(C)恒星核的最終狀態(tài)(D)恒星的年齡測(cè)定8.隕石中的球粒狀隕石被認(rèn)為是太陽(yáng)系早期物質(zhì)的主要代表，其主要成分是：(A)巖石碎屑(B)礦物晶體(C)鐵鎳金屬(D)硅酸鹽和有機(jī)物9.月球缺乏全球性磁場(chǎng)的最主要原因可能是：(A)內(nèi)部缺乏放射性元素(B)曾經(jīng)遭受強(qiáng)烈的熔融分異(C)缺乏足夠大的鐵鎳核心(D)長(zhǎng)期處于潮汐鎖定狀態(tài)10.行星探測(cè)中，對(duì)地表成分進(jìn)行遙感分析主要依據(jù)的是：(A)地表反射的可見(jiàn)光光譜(B)地表釋放的放射性氣體(C)地表溫度分布(D)地表重力異常二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填入橫線處）1.地球化學(xué)循環(huán)主要包括水循環(huán)、__________循環(huán)、碳循環(huán)和生物地球化學(xué)循環(huán)。2.地球化學(xué)障是指阻礙元素或化合物進(jìn)行_______的界面或區(qū)域。3.利用同位素組成差異來(lái)追溯物質(zhì)來(lái)源或過(guò)程的技術(shù)稱為_(kāi)______地球化學(xué)。4.地幔柱被認(rèn)為是地幔物質(zhì)向上運(yùn)移的_______狀結(jié)構(gòu)。5.沉積巖的成分主要反映了其形成時(shí)的_______條件。6.隕石根據(jù)其成分和結(jié)構(gòu)可分為球粒隕石、無(wú)球粒隕石和_______三大類。7.地球化學(xué)組成研究表明，月球與地球的地幔具有相似性，暗示了兩者可能具有相似的_______來(lái)源。8.太空地球化學(xué)研究有助于我們理解太陽(yáng)系行星的_______和演化歷史。9.指示礦物通常具有_______的化學(xué)性質(zhì)，能夠記錄其形成時(shí)的地球化學(xué)條件。10.太陽(yáng)風(fēng)是來(lái)自太陽(yáng)日冕的高能_______流。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述風(fēng)化作用對(duì)地殼地球化學(xué)組成的影響。2.解釋什么是地球化學(xué)障，并舉例說(shuō)明其在元素遷移中的作用。3.簡(jiǎn)述利用Sm-Nd同位素體系研究地幔演化的基本原理。4.太空探索如何為地球地球化學(xué)研究提供新的視角和證據(jù)？四、論述題（每題10分，共30分）1.論述巖漿作用在地球化學(xué)分異和造山帶形成中的關(guān)鍵作用。2.結(jié)合具體實(shí)例，論述水-巖相互作用在沉積環(huán)境地球化學(xué)中的重要性。3.試述地球化學(xué)方法在火星探測(cè)任務(wù)中的應(yīng)用及其意義。---試卷答案一、選擇題1.C2.C3.B4.B5.C6.C7.B8.D9.B10.A二、填空題1.氣候2.遷移3.同位素4.尖5.水文6.金屬隕石7.共同8.早期9.穩(wěn)定10.粒子三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述風(fēng)化作用對(duì)地殼地球化學(xué)組成的影響。答：風(fēng)化作用通過(guò)物理、化學(xué)和生物過(guò)程破壞巖石，使巖漿形成的礦物分解，將元素釋放出來(lái)?；瘜W(xué)風(fēng)化特別是，通過(guò)氧化還原、水解、碳酸化等反應(yīng)，使難溶元素（如Si,Al,Fe,Mg）形成可溶性鹽類進(jìn)入水圈，而親氧元素（如K,Ca,Na,Mg）相對(duì)富集在原生礦物殘留體中。這導(dǎo)致風(fēng)化產(chǎn)物（如土壤、坡積物）中Al,Fe,Mn等元素含量增高，而Si相對(duì)減少，并顯著改變巖石的化學(xué)成分，為后續(xù)的搬運(yùn)和沉積作用奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。2.解釋什么是地球化學(xué)障，并舉例說(shuō)明其在元素遷移中的作用。答：地球化學(xué)障是指地球系統(tǒng)中阻礙元素或化合物進(jìn)行物理遷移或化學(xué)交換的界面或區(qū)域。它可以是相界面（如水-巖界面、氣-液界面）、礦物表面或濃度不連續(xù)帶。地球化學(xué)障的存在可以：①控制元素的遷移速率；②導(dǎo)致元素在障面發(fā)生沉淀或吸附，實(shí)現(xiàn)元素的富集或去除，例如，在沉積物-水界面，氧化還原障控制鐵的價(jià)態(tài)和遷移；③分隔不同的地球化學(xué)系統(tǒng)，維持各系統(tǒng)內(nèi)部元素的相對(duì)平衡，例如，地殼與地幔之間可能存在化學(xué)障，影響地幔物質(zhì)的俯沖和上涌。3.簡(jiǎn)述利用Sm-Nd同位素體系研究地幔演化的基本原理。答：Sm-147和Nd-144是同量異位素，Sm是變價(jià)元素（+2,+3），Nd通常為+3價(jià)，不易發(fā)生化學(xué)分異。在巖漿演化過(guò)程中，Sm和Nd傾向于留在熔體中，而其他元素易于分離。由于Sm和Nd的離子半徑和化學(xué)性質(zhì)相似，它們?cè)诖蠖鄶?shù)地質(zhì)過(guò)程中表現(xiàn)出相近的行為。通過(guò)測(cè)定巖漿巖、地幔巖石（如橄欖巖）或隕石中的1??Sm/1??Nd比率和1??Nd的初始比率（通過(guò)衰變常數(shù)和樣品年齡計(jì)算），可以計(jì)算巖石形成時(shí)的地幔虧損程度、地?；旌铣潭龋瑓^(qū)分不同的地幔源區(qū)（如HIMU,EM,D），并追蹤地幔柱、地幔羽等大規(guī)模地幔對(duì)流過(guò)程。4.太空探索如何為地球地球化學(xué)研究提供新的視角和證據(jù)？答：太空探索，特別是對(duì)月球、火星、小行星等太陽(yáng)系天體的探測(cè)，為地球地球化學(xué)研究提供了獨(dú)特的視角和關(guān)鍵證據(jù)。首先，通過(guò)分析天體的化學(xué)組成和同位素特征，可以直接了解太陽(yáng)系形成的原始物質(zhì)組成和演化歷史，為理解地球的形成和早期演化提供參照系。其次，許多在地球上難以獲得或被改造的同位素比值、礦物組合信息，在天體上得以保存，例如月球古老地幔的記錄，有助于揭示地球內(nèi)部過(guò)程（如地幔分異、超級(jí)地幔柱活動(dòng)）的強(qiáng)度和規(guī)模。此外，太空探測(cè)技術(shù)（如遙感光譜分析）的發(fā)展和驗(yàn)證，也促進(jìn)了這些技術(shù)在地球科學(xué)研究中的應(yīng)用，提高了對(duì)地球表面物質(zhì)組成和過(guò)程的探測(cè)能力。四、論述題1.論述巖漿作用在地球化學(xué)分異和造山帶形成中的關(guān)鍵作用。答：巖漿作用是地球化學(xué)分異的最主要?jiǎng)恿χ?。地殼和地幔中的放射性元素衰變產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致局部物質(zhì)熔融形成巖漿。巖漿在上升、冷卻結(jié)晶和分離結(jié)晶的過(guò)程中，發(fā)生顯著的地球化學(xué)分異：①分離結(jié)晶：巖漿冷卻時(shí)，不同礦物按一定順序結(jié)晶，早期結(jié)晶的礦物（如斜長(zhǎng)石）將富含incompatibleelements的熔體分離出來(lái)，導(dǎo)致殘余熔體成分逐漸改變，形成成分差異巨大的巖漿系列（如鈣堿性系列、玄武巖系列），這是造山帶中多種巖石類型形成的基礎(chǔ)。②巖漿混合：不同源區(qū)或不同演化階段的巖漿發(fā)生混合，可形成成分復(fù)雜的巖石。③巖漿交代：巖漿與圍巖發(fā)生反應(yīng)，改變圍巖和巖漿自身的成分。巖漿作用是造山帶形成的關(guān)鍵過(guò)程。造山帶通常伴隨著大規(guī)模的巖漿活動(dòng)，形成巨量的侵入巖和火山巖。這些巖漿的成因（如地殼物質(zhì)部分熔融、地幔柱活動(dòng)、俯沖板片脫水）和演化過(guò)程，直接反映了造山帶的形成機(jī)制（如碰撞造山、板片俯沖）。侵入巖的分布和成分揭示了地殼的加厚和改造過(guò)程，火山活動(dòng)則與板塊邊界或地?；顒?dòng)有關(guān)。因此，巖漿作用不僅導(dǎo)致了地球內(nèi)部物質(zhì)成分的巨大差異，也是造山帶巖石圈結(jié)構(gòu)、成分和演化的主要塑造力。2.結(jié)合具體實(shí)例，論述水-巖相互作用在沉積環(huán)境地球化學(xué)中的重要性。答：水-巖相互作用是沉積環(huán)境地球化學(xué)中最基本的過(guò)程之一，它控制著沉積物中元素的遷移、轉(zhuǎn)化、富集和虧損，對(duì)沉積物的形成和地球化學(xué)記錄具有重要影響。在河流、湖泊、海洋等沉積環(huán)境中，地表水、地下水或海水與沉積物/母巖之間的化學(xué)交換，主要表現(xiàn)為：①元素釋放與沉淀：水流通過(guò)物理化學(xué)作用（溶解、吸附-解吸、氧化還原）從母巖或先存沉積物中溶解元素，或?qū)⑺羞^(guò)飽和的元素沉淀為礦物。例如，在近海缺氧環(huán)境下，鐵還原菌活動(dòng)導(dǎo)致鐵從沉積物中釋放，形成鐵質(zhì)軟泥；而在正常海水中，鐵則沉淀為水合氧化物（如針鐵礦）。②生物地球化學(xué)循環(huán)的耦合：水-巖界面是水圈、巖石圈和生物圈相互作用的場(chǎng)所。生物活動(dòng)（如分泌粘液、排泄物、骨骼）會(huì)顯著影響元素的化學(xué)形態(tài)和遷移行為。例如，磷酸鹽的沉淀與生物骨骼的分解密切相關(guān)；錳結(jié)核的形成是沉積物-水界面長(zhǎng)期氧化還原循環(huán)和生物作用的產(chǎn)物。③沉積物地球化學(xué)分異：不同水化學(xué)條件（pH、Eh、鹽度、氧化還原狀態(tài)）導(dǎo)致不同的元素行為，形成具有特定地球化學(xué)特征的沉積物。例如，濱海環(huán)境中的碳酸鹽巖沉積，反映了鈣鎂質(zhì)母巖的溶解和碳酸鹽沉淀過(guò)程；紅層（富含鐵、錳的沉積巖）則指示了特定的氧化環(huán)境。實(shí)例：黑海深層缺氧環(huán)境導(dǎo)致大量硫酸鹽還原菌活動(dòng)，使沉積物中硫酸鹽被消耗，硫化物生成，并伴隨U,V,Mo等元素的釋放和P,Fe,Mn等元素的沉淀。因此，深刻理解水-巖相互作用機(jī)制及其在不同環(huán)境中的具體表現(xiàn)，對(duì)于解釋沉積物地球化學(xué)記錄、預(yù)測(cè)環(huán)境變化、尋找礦產(chǎn)資源等都至關(guān)重要。3.試述地球化學(xué)方法在火星探測(cè)任務(wù)中的應(yīng)用及其意義。答：地球化學(xué)方法是火星探測(cè)任務(wù)的核心技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用于火星表面和潛在地下的成分分析、過(guò)程解釋以及尋找生命跡象。其主要應(yīng)用包括：①遙感地球化學(xué)：利用火星軌道飛行器（如CTES,CRISM,HiRISE）搭載的光譜儀，對(duì)火星表面進(jìn)行大范圍掃描，識(shí)別礦物組合（如氧化物、硫化物、硅酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽），繪制元素分布圖（如Fe,Mn,Si,Al,S,Cl）。這為選擇著陸點(diǎn)和巡視器探測(cè)區(qū)域提供了關(guān)鍵信息，并揭示了火星表面的風(fēng)化作用、水活動(dòng)以及可能的過(guò)去宜居環(huán)境線索（如三角洲、湖泊沉積物中的碳酸鹽）。實(shí)例：CRISM發(fā)現(xiàn)了大量過(guò)去或現(xiàn)在的液態(tài)水活動(dòng)證據(jù)，如硫酸鹽沉積物、hydratedminerals。②現(xiàn)場(chǎng)原位地球化學(xué)分析：火星車（如Spirit,Opportunity,Curiosity,Perseverance）和著陸器攜帶的鉆頭、化學(xué)與礦物學(xué)分析儀（如APXS,CheMin,SAM,ChemCam）能夠?qū)r石和土壤進(jìn)行近距離成分分析。APXS提供元素總量（XRF），識(shí)別礦物相；CheMin利用X射線衍射分析礦物結(jié)構(gòu)；SAM進(jìn)行氣體分析（包括同位素分析），尋找有機(jī)物和測(cè)定大氣成分；ChemCam利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）進(jìn)行遠(yuǎn)程元素和礦物分析。這些數(shù)據(jù)揭示了火星巖石的火成巖、變質(zhì)巖和沉積巖特征，火星土壤的成分和年齡，以及過(guò)去水的性質(zhì)和存在證據(jù)（如Opportunity在古謝夫撞擊坑發(fā)現(xiàn)黃鉀鐵礬，表明長(zhǎng)期氧化環(huán)境）。實(shí)例：Curiosity在蓋爾撞擊坑發(fā)現(xiàn)古代湖泊沉積物中富含有機(jī)分子和硫酸鹽，表明過(guò)去可能存在微生物生命所需的化學(xué)環(huán)境。③同位素地球化學(xué)：