2025年大學《海洋科學》專業(yè)題庫——沉積有機質(zhì)對沉積作用的影響考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填涂在答題卡相應位置）1.下列哪一項不屬于沉積有機質(zhì)的主要來源？A.海洋浮游植物的生產(chǎn)B.底棲生物的代謝活動C.陸地河流帶來的有機碎屑D.深海熱液噴口處的化學生物合成2.通常情況下，富含分散有機質(zhì)的沉積物，其沉積速率往往表現(xiàn)為？A.始終較快B.始終較慢C.可能較快，也可能較慢，取決于其他因素D.與無機質(zhì)含量完全無關3.在缺氧的沉積環(huán)境（如海底遠洋）中，沉積有機質(zhì)的主要保存機制通常與哪種過程有關？A.強烈的氧化分解作用B.微生物強烈的降解作用C.與鐵、錳等金屬離子的結(jié)合D.快速的物理淋濾損失4.沉積有機質(zhì)能夠顯著影響沉積物的哪種物理性質(zhì)？A.磁化率B.密度C.粘聚性D.以上都是5.沉積物中有機質(zhì)含量（通常以TOC表示）的相對高低，可以直接反映？A.沉積物的粒度分布B.沉積環(huán)境的氧化還原條件C.沉積物的年代D.沉積物的壓實程度6.下列哪種有機質(zhì)組分通常被認為是沉積物中較為惰性的組分？A.分散有機質(zhì)（DOM）B.生物結(jié)構(gòu)有機質(zhì)（BOM）C.聚合有機質(zhì)（POM）D.碳酸鹽結(jié)合有機質(zhì)7.有機質(zhì)在沉積物中發(fā)生氧化分解過程，通常會導致沉積物孔隙水中哪種離子濃度升高？A.Ca2?B.Mg2?C.H?D.SiO???8.沉積有機質(zhì)作為“粘結(jié)劑”促進泥質(zhì)沉積，其主要作用機制是？A.增加沉積物的有效粒度B.降低沉積物的沉降速度C.提高沉積物的滲透性D.增強沉積物的抗剪切強度9.與純無機沉積物相比，富含有機質(zhì)的沉積物在早期成巖階段，其pH緩沖能力通常？A.降低B.升高C.基本不變D.不確定，取決于有機質(zhì)類型和環(huán)境10.沉積有機質(zhì)對沉積物中微量元素（如U,V,Mo,Re）的富集或虧損具有重要影響，其作用主要是通過？A.物理吸附B.化學絡合C.生物吸收D.礦物置換二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填寫在答題卡相應位置）1.沉積有機質(zhì)在沉積物中主要以________和________兩種主要賦存狀態(tài)存在。2.有機質(zhì)的存在會顯著影響沉積物的顏色，富含________的沉積物通常呈黑色或深灰色。3.沉積有機質(zhì)通過影響沉積物的氧化還原電位（Eh），可以成為重要的________指標。4.有機質(zhì)在沉積物中的分解過程會消耗孔隙水中的________，并釋放________。5.沉積有機質(zhì)可以與粘土礦物發(fā)生作用，例如，有機質(zhì)可以促進伊利石的________，并可能影響沉積物的壓實行為和滲透性。6.沉積有機質(zhì)在沉積過程中的物理化學行為，如吸附、分散和聚集，受到________、________和________等環(huán)境因素的顯著影響。三、名詞解釋（每題4分，共16分。請將答案填寫在答題卡相應位置）1.生物標志物（Biomarkers）2.沉積物顏色3.有機碳成熟度（OrganicCarbonMaturation）4.底棲燃燒/加熱事件（BenthicBurning/HeatingEvents）四、簡答題（每題6分，共18分。請將答案填寫在答題卡相應位置）1.簡述沉積有機質(zhì)對沉積物元素組成（特別是C,H,N,S）的影響。2.比較缺氧環(huán)境和富氧環(huán)境下，沉積有機質(zhì)的主要轉(zhuǎn)化途徑及其對沉積物性質(zhì)可能產(chǎn)生的不同影響。3.簡述有機質(zhì)作為粘結(jié)劑促進泥質(zhì)沉積的兩個主要機制。五、論述題（共26分。請將答案填寫在答題卡相應位置）1.論述沉積有機質(zhì)如何影響沉積物的物理性質(zhì)（如顏色、磁化率、粘聚性、滲透性等），并舉例說明這些性質(zhì)的變化對于理解沉積環(huán)境和過程有何意義。（12分）2.結(jié)合海洋沉積過程，詳細闡述沉積有機質(zhì)在化學風化、元素循環(huán)（如碳、氮、硫循環(huán)）以及沉積物-水界面地球化學障中的重要作用。（14分）試卷答案一、選擇題1.D2.C3.D4.D5.B6.C7.C8.D9.B10.B二、填空題1.分散有機質(zhì)（DOM），聚合有機質(zhì)（POM）2.碳3.古環(huán)境4.氧氣（O?），二氧化碳（CO?）/無機碳5.脫水6.水動力條件，氧化還原條件，生物活動三、名詞解釋1.生物標志物（Biomarkers）：指來源于生物體，經(jīng)過地質(zhì)年代改造后仍然保存在沉積物或沉積巖中的有機分子，它們是古代生物組織的化學指紋，可用于指示古生物源、古環(huán)境等信息。2.沉積物顏色：沉積物的顏色是其自身化學成分和礦物組成綜合作用的反映，尤其受到有機質(zhì)含量、氧化還原條件、鐵質(zhì)存在形式等因素的顯著影響，是判斷沉積環(huán)境的重要指標之一。3.有機碳成熟度（OrganicCarbonMaturation）：指沉積有機質(zhì)在沉積物埋藏和成巖作用下，其分子結(jié)構(gòu)發(fā)生化學變化（如裂解、聚合）的程度。通常用鏡質(zhì)體反射率（Ro）、熱解參數(shù)或生物標志物分子結(jié)構(gòu)的變化來衡量，反映了沉積物經(jīng)歷的地質(zhì)溫度和時間條件。4.底棲燃燒/加熱事件（BenthicBurning/HeatingEvents）：指在沉積盆地底部發(fā)生的快速、局地的有機質(zhì)加熱和燃燒過程，可能由生物活動、火山活動、地熱異?；蚋粴洵h(huán)境引發(fā)。這些事件會導致沉積物急劇升溫，引起有機質(zhì)快速分解、揮發(fā)組分丟失、元素重新分布（如硫、磷富集）以及形成特殊礦物（如綠泥石、黃鐵礦）。四、簡答題1.沉積有機質(zhì)顯著改變了沉積物的元素組成。富含有機質(zhì)的沉積物通常具有較高的碳（C）、氫（H）含量，并可能富集氮（N）、硫（S）等元素。有機質(zhì)的輸入可以增加沉積物中的總碳、氫、氮、硫含量。同時，有機質(zhì)的分解過程會消耗孔隙水中的氧氣，并釋放二氧化碳、硫化氫等，改變孔隙水的化學成分，進而影響微量元素的分布。例如，有機質(zhì)可以絡合或吸附某些微量元素（如U,V,Mo,Re），也可以通過生物化學過程（如硫酸鹽還原）影響其他元素（如鈣、鎂、硅）的沉淀或溶解。2.在缺氧環(huán)境下，沉積有機質(zhì)主要發(fā)生厭氧分解，主要途徑包括硫酸鹽還原（SRB作用）、產(chǎn)甲烷作用等。硫酸鹽還原作用會將有機質(zhì)中的碳氧化為二氧化碳，硫酸鹽還原為硫化氫；產(chǎn)甲烷作用則將有機質(zhì)完全分解為甲烷和二氧化碳。這些過程通常較慢，釋放的硫化氫可能導致沉積物顏色變暗（如形成黃鐵礦），并可能影響礦物沉淀（如形成綠泥石）。在富氧環(huán)境下，有機質(zhì)主要發(fā)生好氧分解，主要途徑是氧化作用。有機質(zhì)被微生物氧化成二氧化碳和水，同時消耗氧氣。這個過程相對較快，可能導致孔隙水氧化還原電位升高，并可能使有機質(zhì)中的碳、氮、硫等元素部分保留或以其他形式（如溶解態(tài)離子）流失。3.有機質(zhì)作為粘結(jié)劑促進泥質(zhì)沉積的兩個主要機制是：①形成粘土-有機質(zhì)復合體：有機質(zhì)分子（特別是富含-OH,-COOH基團的組分）可以與粘土礦物的表面發(fā)生物理吸附或離子交換，增強粘土顆粒之間的相互作用力，提高泥質(zhì)的粘聚性和塑性，使其更容易在較低的水動力條件下沉積。②調(diào)節(jié)沉降行為：有機質(zhì)可以包裹或吸附在泥粒表面，改變泥粒的表面性質(zhì)和有效重量，從而影響其懸浮沉降速度和沉降模式，例如，可能促進形成更細粒的泥質(zhì)沉積物或影響懸浮泥的再懸浮。五、論述題1.沉積有機質(zhì)通過多種方式影響沉積物的物理性質(zhì)。首先，有機質(zhì)含量直接影響沉積物的顏色。富含未分解有機質(zhì)的沉積物通常呈黑色或深灰色，因為有機質(zhì)吸收了可見光中的長波輻射。顏色的深淺可以反映有機質(zhì)的含量和成熟度，是判斷沉積環(huán)境氧化還原條件的重要指標。例如，深色沉積物通常指示缺氧環(huán)境，有利于有機質(zhì)的保存。其次，有機質(zhì)的存在顯著影響沉積物的磁化率。有機質(zhì)本身具有磁性，且可以吸附或催化鐵磁性礦物（如磁鐵礦、赤鐵礦）的生成或轉(zhuǎn)化。富含有機質(zhì)的沉積物，特別是經(jīng)歷生物活動或加熱事件的沉積物，其磁化率通常較高，這反映了有機質(zhì)與磁性礦物的密切關系，可用于指示古環(huán)境和成巖歷史。此外，有機質(zhì)可以提高沉積物的粘聚性。有機質(zhì)分子可以橋聯(lián)粘土顆粒，形成氫鍵網(wǎng)絡，增強顆粒間的相互作用力，使沉積物（尤其是泥質(zhì)沉積物）表現(xiàn)出更高的塑性、粘度和抗剪切強度。這種性質(zhì)對于沉積物的成巖作用、結(jié)構(gòu)形成以及工程地質(zhì)性質(zhì)都具有重要意義。最后，有機質(zhì)可以影響沉積物的滲透性。一方面，有機質(zhì)的存在可能堵塞孔隙，降低滲透性；另一方面，有機質(zhì)可以促進某些粘土礦物（如伊利石）的形成，這些礦物可能具有特定的孔隙結(jié)構(gòu)，從而影響整體的滲透性能。同時，有機質(zhì)的熱解（干酪根裂解）在成巖后期會形成新的孔隙，也可能顯著改變沉積物的滲透性。總之，沉積有機質(zhì)對沉積物物理性質(zhì)的影響是多方面的，這些性質(zhì)的變化對于理解沉積物的形成過程、保存條件、成巖演化以及其所記錄的古環(huán)境信息具有重要的指示意義。2.沉積有機質(zhì)在海洋沉積過程的化學風化、元素循環(huán)和沉積物-水界面地球化學障中扮演著至關重要的角色。在化學風化方面，有機質(zhì)本身是復雜的有機分子，其在沉積物埋藏和成巖過程中的分解（氧化或還原）是一種重要的化學風化過程，會消耗或釋放氧氣、二氧化碳等氣體，并改變孔隙水的pH值和離子組成。更重要的是，有機質(zhì)可以作為“反應媒介”或“催化劑”，影響無機礦物的水解和溶解。例如，有機質(zhì)可以提供質(zhì)子（H?）或氫氧根離子（OH?）參與反應，或者通過其含氧官能團（如羧基、羥基）與礦物表面發(fā)生絡合作用，促進礦物的溶解。這種有機-無機相互作用顯著加速了沉積物的化學破碎和元素釋放過程。在元素循環(huán)方面，沉積有機質(zhì)是碳、氮、磷、硫等關鍵生物地球化學元素的重要匯和源。有機質(zhì)的輸入將陸地或水體中的這些元素固定在沉積物中。在沉積物內(nèi)部，有機質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化過程（如氧化、還原、聚合）驅(qū)動著這些元素的循環(huán)。例如，硫酸鹽還原作用將硫酸鹽（S源）轉(zhuǎn)化為硫化物（S匯），并釋放硫酸根離子用于其他礦物沉淀；有機質(zhì)的分解消耗氧氣并釋放二氧化碳，影響碳循環(huán)；有機質(zhì)分解產(chǎn)生的含氮化合物或與氮固定的微生物活動共同控制著沉積物中的氮循環(huán)；有機質(zhì)對磷的吸附和釋放也受到其分解狀態(tài)的影響。因此，有機質(zhì)的存在和分解過程深刻調(diào)控著沉積物-水界面以及沉積物內(nèi)部的元素地球化學循環(huán)路徑和速率。在沉積物-水界面地球化學障方面，有機質(zhì)通過多種機制影響界面的物質(zhì)交換。首先，有機質(zhì)分子本身可以吸附或絡合界面水中的金屬離子（如鐵、錳、鋁、鈣、鎂、鉬、釩等），形成有機-無機復合物，從而限制這些元素在水相中的活性和向沉積物的傳輸速率，構(gòu)成一個“