2025年大學(xué)《地球化學(xué)》專業(yè)題庫——地球地磁場與地球化學(xué)的關(guān)系考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題3分，共15分）1.地磁極性倒轉(zhuǎn)2.虛擬地磁極(VGP)3.地核發(fā)電機(jī)4.Ar-Ar定年5.礦物剩磁二、填空題（每題2分，共20分）1.地球磁場的來源主要被認(rèn)為是__________中的發(fā)電機(jī)效應(yīng)。2.地球磁場的矢量分量主要包括磁偏角、磁傾角和__________。3.古地磁學(xué)主要通過研究巖石中的__________來重建古地磁場方向。4.Sm-Nd同位素系統(tǒng)常被用于研究地幔__________和巖漿演化過程。5.地磁場極性倒轉(zhuǎn)事件在地球磁性地層中表現(xiàn)為__________的周期性變化。6.球粒隕石被認(rèn)為是研究地球早期____________成分的重要載體。7.巖漿巖的稀土元素配分模式可以反映其形成時(shí)的__________條件。8.地球化學(xué)示蹤元素（如Rb-Sr,K-Ar）可以用于確定巖石的__________年齡。9.某些礦物在特定的溫度和壓力條件下可以保存下地磁場方向，稱為__________。10.地磁場強(qiáng)度波動可能與地核中__________的動態(tài)變化有關(guān)。三、簡答題（每題5分，共25分）1.簡述地核發(fā)電機(jī)理論的基本思想。2.解釋什么是古地磁學(xué)的“熱剩磁”和“化學(xué)剩磁”。3.說明地磁場極性倒轉(zhuǎn)事件對板塊構(gòu)造可能產(chǎn)生的影響。4.描述利用Sm-Nd同位素體系研究地幔演化時(shí)，分異系數(shù)(?Nd)的計(jì)算意義。5.簡述古地磁學(xué)在確定地殼運(yùn)動方向和古地理位置中的作用。四、論述題（每題10分，共30分）1.論述地磁場特性（如場強(qiáng)、極性穩(wěn)定性）的變化可能對巖漿活動過程（如巖漿房演化、結(jié)晶分異）產(chǎn)生哪些潛在影響？2.結(jié)合具體地球化學(xué)示蹤元素（如Rb,Sr,K,Ar）或同位素體系（如U-Pb,Sm-Nd），論述如何利用其地球化學(xué)行為來約束古地磁極性事件的年齡和古地理位置。3.綜合闡述地磁記錄（古地磁學(xué)）和地球化學(xué)證據(jù)（如球粒隕石成分、地幔同位素虧損）在重建地球早期形成和演化歷史中的作用與相互印證。試卷答案一、名詞解釋1.地磁極性倒轉(zhuǎn)：地球磁場的極性（N極和S極的位置）發(fā)生反轉(zhuǎn)，原本的北極變成南極，南極變成北極的現(xiàn)象。**解析思路：*考察對地磁場基本動態(tài)特征的理解。地磁場并非一成不變，其極性會經(jīng)歷漫長地質(zhì)時(shí)間（數(shù)百萬年）的周期性反轉(zhuǎn)。2.虛擬地磁極(VGP)：在球面上，通過地磁異常中心點(diǎn)與地磁南北極連線所構(gòu)成的圓圈上，所作一切經(jīng)線的交點(diǎn)。虛擬地磁極的位置可以用來近似代表某一時(shí)刻古地磁極的位置。**解析思路：*考察古地磁學(xué)中的基本概念。由于古地磁極位于球心，直接測量困難，通常通過觀測現(xiàn)代地磁場在球面上的投影點(diǎn)（VGP）來反推古地磁極位置。3.地核發(fā)電機(jī)：位于地球外核液態(tài)鐵鎳合金中，通過熔體對流、地球自轉(zhuǎn)驅(qū)動和對流擴(kuò)散等方式，使導(dǎo)體液中的電子運(yùn)動，從而產(chǎn)生地球磁場的過程。**解析思路：*考察地磁場成因理論的核心。地核發(fā)電機(jī)是解釋地球擁有穩(wěn)定、強(qiáng)大的磁場的主要理論。4.Ar-Ar定年：利用鉀（K）衰變產(chǎn)生的氬（Ar-40）氣，通過加熱樣品使其釋放，根據(jù)釋放氬氣的量和溫度變化關(guān)系（步進(jìn)加熱或單步加熱）來確定樣品形成年齡或受熱事件的地質(zhì)年代的古地磁/地球化學(xué)定年方法。**解析思路：*考察常用的放射性同位素定年方法及其在地磁研究中的應(yīng)用。Ar-Ar定年常用于火山巖定年，進(jìn)而確定古地磁極性事件的年齡。5.礦物剩磁：巖石在形成或之后遭受的地球磁場或其他磁場的作用下，被磁化并保留下來的一部分磁化強(qiáng)度。古地磁學(xué)研究的就是這種剩磁。**解析思路：*考察古地磁學(xué)研究的對象。巖石記錄了形成時(shí)地磁場的“快照”，剩磁是獲取這個(gè)信息的關(guān)鍵。二、填空題1.外核2.磁感應(yīng)強(qiáng)度（或磁場強(qiáng)度）3.剩磁4.不均一性5.極性條帶6.原始7.壓力8.形成9.天然剩磁(NRM)10.環(huán)流三、簡答題1.簡述地核發(fā)電機(jī)理論的基本思想。**解析思路：*要求概述地磁場的物理成因。地核發(fā)電機(jī)理論認(rèn)為，外核中液態(tài)鐵鎳導(dǎo)體在地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的科里奧利力、熱對流以及可能的地幔對流驅(qū)動下發(fā)生運(yùn)動，電子在這些運(yùn)動中加速并螺旋式前進(jìn)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，最終形成并維持全球性的磁場。該過程類似于發(fā)電機(jī)的原理。2.解釋什么是古地磁學(xué)的“熱剩磁”和“化學(xué)剩磁”。**解析思路：*區(qū)分古地磁學(xué)中不同類型的剩磁。熱剩磁是指礦物在形成初期處于較高溫度，只有當(dāng)溫度降至其“居里溫度”以下時(shí)才能夠保存下來的剩磁，通常記錄了巖石形成時(shí)的古磁場方向?；瘜W(xué)剩磁是指在礦物生長過程中，由于化學(xué)環(huán)境變化導(dǎo)致晶格缺陷或化學(xué)成分的不均勻分布而形成的剩磁，其方向不一定與當(dāng)時(shí)的地磁場方向一致，記錄信息可能較為復(fù)雜或失真。3.說明地磁場極性倒轉(zhuǎn)事件對板塊構(gòu)造可能產(chǎn)生的影響。**解析思路：*探討地磁場變化與地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動的潛在聯(lián)系。地磁場極性倒轉(zhuǎn)期間，地磁場強(qiáng)度可能減弱，對洋流的模式、大氣環(huán)流可能產(chǎn)生影響，進(jìn)而可能影響板塊間的相互作用力（如俯沖帶的活動強(qiáng)度、洋中脊的玄武巖成分等）。雖然直接因果關(guān)系復(fù)雜，但可從地球系統(tǒng)整體耦合的角度進(jìn)行闡述。4.描述利用Sm-Nd同位素體系研究地幔演化時(shí)，分異系數(shù)(?Nd)的計(jì)算意義。**解析思路：*解釋同位素比值與地球化學(xué)參數(shù)的關(guān)系。?Nd值是通過將樣品的??Sm/??Nd比與其所在母體地幔的??Sm/??Nd比進(jìn)行比較而得到的相對值。它反映了樣品相對于地幔標(biāo)準(zhǔn)值的同位素組成差異。正的?Nd值通常表示樣品富集了輕稀土元素（LREE），可能來源于地幔的部分熔融或后期交代；負(fù)的?Nd值則表示樣品虧損LREE。因此，?Nd是判斷地幔來源、熔體演化路徑和混合程度的重要參數(shù)。5.簡述古地磁學(xué)在確定地殼運(yùn)動方向和古地理位置中的作用。**解析思路：*闡述古地磁學(xué)的核心應(yīng)用價(jià)值。古地磁學(xué)通過測定火山巖或變質(zhì)巖中的剩磁方向，可以確定巖漿結(jié)晶或礦物形成時(shí)的古地磁極位置。結(jié)合巖石的地理分布，可以反推過去地殼塊體的運(yùn)動軌跡、古大陸的位置、板塊的聚合與離散歷史等，是板塊構(gòu)造理論的重要支撐手段。四、論述題1.論述地磁場特性（如場強(qiáng)、極性穩(wěn)定性）的變化可能對巖漿活動過程（如巖漿房演化、結(jié)晶分異）產(chǎn)生哪些潛在影響？**解析思路：*要求分析地磁場與巖漿過程的相互作用?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面論述：①地磁場變化可能影響地幔深處的熱狀態(tài)和對流模式，進(jìn)而改變巖漿源區(qū)的性質(zhì)和產(chǎn)生機(jī)制；②極性倒轉(zhuǎn)或場強(qiáng)減弱期間，可能伴隨著地球內(nèi)部動力學(xué)環(huán)境的變化，影響巖漿房的熱量收支和物質(zhì)交換，從而改變巖漿的成分和演化路徑；③磁場可能對巖漿房中的對流起促進(jìn)作用或抑制作用，影響巖漿的混合和均一化程度；④某些元素（如Fe）的磁化率可能與巖漿物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，磁場變化可能間接影響元素的分餾和礦物相的平衡。2.結(jié)合具體地球化學(xué)示蹤元素（如Rb,Sr,K,Ar）或同位素體系（如U-Pb,Sm-Nd），論述如何利用其地球化學(xué)行為來約束古地磁極性事件的年齡和古地理位置。**解析思路：*綜合運(yùn)用地球化學(xué)定年方法和古地磁學(xué)原理。例如，通過測定火山巖中的K-Ar或Ar-Ar年齡，可以確定該火山噴發(fā)事件發(fā)生的絕對時(shí)間點(diǎn)。如果該火山巖同時(shí)具有可靠的古地磁極性方向，那么就可以將這個(gè)古地磁極性事件與地質(zhì)年代標(biāo)尺上的相應(yīng)年齡進(jìn)行關(guān)聯(lián)，從而精確地確定該極性事件的開始或結(jié)束時(shí)間。結(jié)合多個(gè)不同地點(diǎn)、不同時(shí)代的火山巖的古地磁極性數(shù)據(jù)和相應(yīng)的年齡，就可以構(gòu)建詳細(xì)的古地磁極性年表，用于確定古大陸漂移路徑和板塊構(gòu)造演化歷史。U-Pb定年（如鋯石U-Pb）常用于測定變質(zhì)巖或古老火成巖的年齡，這些巖石可能記錄了其形成時(shí)的古磁場信息，結(jié)合巖石的構(gòu)造位置和地球化學(xué)特征，也可為古地磁重建提供年齡約束。3.綜合闡述地磁記錄（古地磁學(xué)）和地球化學(xué)證據(jù)（如球粒隕石成分、地幔同位素虧損）在重建地球早期形成和演化歷史中的作用與相互印證。**解析思路：*要求從不同角度整合信息以重建地球歷史。古地磁學(xué)通過記錄巖石中的古磁場方向，為確定古地理位置、古大陸漂移、板塊構(gòu)造演化提供了關(guān)鍵證據(jù)。地球化學(xué)通過分析天體碎屑（如球粒隕石）和地球樣品（地幔巖、殼幔分異巖石）的元素和同位素組成，揭示了地球形成時(shí)的物質(zhì)來源、分異過程、化學(xué)演化歷史。例如，球粒隕石被認(rèn)為是太陽星云的殘留物，其