1、地科概论习题1. 大爆炸理论是根据哪些证据来建立的？2. 如何用 H-R 图来推测太阳的命运?3. 如何用大爆炸理论解释宇宙中的元素分布?4. 如何用冷凝模型来解释太阳系中行星的分布和结构?1.答:大爆炸理论的建立的根据有:1埃德温 哈勃测量了 18 颗恒星发来的光，发现它们全部都存在着红移。根据多普勒效应，恒星一边后退一边发光而且光束是不变的话，我们收到光的波长就会长于原来的值。哈勃认为，遥远星系的光波变长是由于宇宙正在膨胀的结果. 由此倒推可以得知宇宙过去是聚合在一起的，由于一次大爆炸形成了我们现在知道的宇宙。2彭齐亚斯和威尔逊偶然地观察到弥漫在全天空的微波背景辐射，这种辐射以相同的强度从
2、空间的各个方向射向地球。这个发现被称为“ 宇宙微波背景辐射” ，对它的测量表明，它的有效温度大约比绝对零度高 3 度。只能将微波背景辐射解释为这是宇宙原初阶段大爆炸的直接遗迹，是从大爆炸散落的残余辐射由于宇宙膨胀而冷却所具有的。2.答: H-R 图中绝大多数恒星聚集在 1 条从左上到右下的带状区域中，此区域称主序带，带上的星称主序星，温度高的恒星光度强，温度低的恒星光度弱，恒星一生大部分在主序带度过，赫罗图中右上方的恒星光度强，表面温度低，主要因为体积很大，分别是红巨星及红超巨星，而在左下方的星正好相反，体积小温度高光度弱，它们是白矮星。利用赫罗图可以帮助我们对恒星作相互的比较，进一步能用来研
3、究恒星的形成和演化。3.答:在宇宙的早期，温度极高，在 100 亿度以上。物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温度很快下降。中子开始失去自由存在的条件，质子与中子或其他质子结合，形成较重的元素；后又形成了氦等更重的化学元素，就是从这一时期开始形成了各种元素。温度进一步下降到 100 万度后，早期形成化学元素的过程结束。4.答:原始太阳呈一团中央隆起的不停自转的圆盘状星云，星云团由炽热的气体组成，其成分大致接近今天的太阳。 当温度下降一定温度时，原始太阳星云冷凝和聚积，行星开始逐渐生长。在冷凝、
4、生长过程中，行星内部重的物质下沉，轻的物质上浮，于是逐渐形成了现在地球的圈层结构1. 从地震波传播图上解释 p 波影区形成原理。2. 解释 p 波、s 波和面波在固体地球介质中的传播特点。3. 解释莫霍面、古登堡面的性质和意义。1答：地幔与地核之间的古登堡面，是地球内部最显著的一个不连续面。P 波到了这个界面上，由于由固体地幔进入液体地核，类似于光的折射，入射角大于折射角，使 P 波急剧改变行进方向，使地面上在 105-140距离范围内接收不到直达的 P 波，即形成 P 波的影区2答：P 波 在固体地球介质中的传播特点是：介质质点发生震动的方向与波的传播方向一致。可通过固体、液体和气体。速度大
5、于 S波。S 波 在固体地球介质中的传播特点是：介质的质点发生震动的方向与波的传播方向相垂直，即靠介质的剪切变形来传播，因而只能通过固体而不能通过液体和气体介质。速度只有 P 波的一半。面波 主要在地表传播，能量最大，波速约为 3.8 千米/ 秒。面波的传播既可以引起地表上下的起伏，也可以使地表做横向的剪切。3答：莫霍面: 1性质：位于地下 33KM, 经过莫霍面时纵波速度由 7.6 公里/秒急增到 8.1 公里/ 秒，横波由 4.2 公里/秒增至 4.6 公里/ 秒.2意义：莫霍面是地壳和地幔的分界线古登堡面: 1性质：位于地下 2900KM, 经过古登堡面时纵波速度由 13.64 公里/秒
6、，突然降为 8.1 公里/秒，而横波由 7.3 公里/秒至此完全消失. 2意义：古登堡面是地幔与地核的分界面1. 65 百万年前小行星撞击地球的证据主要有哪几条？2. 生命的进化是循序渐进的吗 ?3. 要争取人类演化的光明未来 ,我们应该做什么 ?1 、答 : 65 百万年前小行星撞击地球的证据有:1白垩纪与第三纪之间的界面: 科学家们在 K/T 界线的石灰岩层中发现了一层厚约 1 厘米的粘土薄层, 由此得出这是小行星撞击产生的尘埃沉积形成。2化学异常: 在意大利亚平宁山脉古比奥附近的白垩纪至第三纪地层的交界处( K/T 界线 ) 采到岩石样品中发现，粘土层中铱的含量较高，比正常含量高 30
7、倍。由此得知在 6500 万年以前的白垩纪末期，一颗直径为 10 公里、重约 127000 亿吨的小行星以每小时10000 公里的速度与地球相撞。因而造成元素异常。3化学异常 玄武质小球粒 : 1981 年，Simt 在卡拉瓦卡 K/T 粘土中找到直径大于 1mm 的矿物小球粒。伯克利大学的 Alessandro Montanari 证实在意大利的 K/T 黏土中也有这些小球体。这些小球粒起源于玄武岩受撞击时被冲击熔化，并快速冷却。它们是更富含二氧化硅的玻璃质玻陨石和微玻陨石的玄武岩相当物，而我们已知道玻陨石和微玻陨石是较小撞击事件的结 果。因而得出 65 百万年前有小行星撞击地球。4冲击成因
8、的石英颗粒: Donald 和 Triplehorn 发现了接受冲击作用的石英矿物颗粒。这些颗粒有着多组相交的平面状层纹 变形条带，反应出超高速冲击作用的特征。这种颗粒仅在已知的陨石坑中，在核实验场所，在实验室内的受到急剧冲击的物质中，以及在 K/T 界面层中才有发现。 因而得出 它是小行星撞击地球的产物。5同位素比值: 锇有两个稳定同位素，锇 -186 和锇-187 ，锇-187 是铼-187 的衰变产物。由于放射性铼衰变成锇-187 ，富锇的物质中自然会有比锇-186 多的锇-187 ，岩石圈中铼含量要比陨石中多得多，所以陆源沉积物中锇-187 和锇-186 的比值要高于宇宙陨落物。据估计
9、，陆源岩石中的这一比值要在 10 左右，但陨石中只有 1 。测量结果显示，正常海洋沉积物中的同位素比值在 6 8.5 之间，而界面粘土的同位素比值只有 1.29 1.65 。将宇宙物质与地球物质混染的因素考虑进去，界面粘土的同位素比值说明了地外物质的撞击作用。2 、答 ：生命的进化未必是循序渐进的。生命进化的历史是难以预料的， 这一过程中充满了大起大落，既有物种多样性的指数增长时期，也有大规模绝灭时期。总的来说， 地球上生命的进化是通过一系列意外的小概率偶发事件来实现的。 所以生命的进化未必是循序渐进的。3 、答 ：要争取人类演化的光明未来, 我们应该1 保护物种多样性 处在食物链金字塔顶端的
10、人类，是以几何级数倍的各类生物的种类和数量为基础的。消灭生物多样性，就是挖掉食物链金字塔的基础，也就是消灭人类自己生存的基础。2 坚持德、智、体全面进化， 避免食物特化、生殖特化、机体特化。3 要用文明精神制约科学技术的负面影响科学技术的一个重大影响方面就是它大大增强了人类统治我们生存的唯一家园地球的能力。要反对少数人为了个人的、局部的、短期的发展需要，利用这种统治能力剥削和损害地球 消灭生物多样性、浪费资源、污染环境。要自觉地为了自己整体长远的利益而制约自己。不能走“先发展、后治理”的道路。1.板块构造理论建立的证据主要有哪几条？2.解释洋中脊、俯冲带、转换断层、的性质和意义。1 答:1)
11、南美和非洲、印度和澳大利亚的地层两两相似，以及大西洋两岸所共有的地质现象证明大陆曾经是拼合在一起的。人们从各个大陆不同时代的地层里测出几千个古磁极的位置，连接任一大陆不同时期的古磁极的线，就是那个大陆的视极移曲线。将各大陆视极移曲线比较，调整的结果也表明，在 2 亿年前的所有大陆曾共同组成一个单一的大陆 泛大陆2) 科学家们曾经在今天非洲, 南美洲和印度等地的低海拔、低纬度地区发现了很多处冰川作用的痕迹。3) 人们通过声纳测深发现大西洋中央存在一个宽阔的洋中脊。1956 1960 年间，美国和英国的海洋考察队用深部记录仪探索这个海洋中脊系统，发现它不仅正好位于大西洋和印度洋的中央，并且在大洋洲
12、和南极洲之间与太平洋西部的洋中脊相连。科学家发现洋中脊中部为裂谷，而且洋中脊系统的整个脉络都和一些长达数十至数百千米的地表断裂带彼此交错。4) 人们发现深海玄武岩不但有反向磁化现象，而且正反磁化岩石还组成一种很窄而平行的磁异常图案，每一异常宽约 30 公里，大约向北向延伸 1000 公里左右。5) 太平洋的很多海底山和火山岛呈线状排列。地质研究已经证明，这些呈链状分布的岛屿和海底山并不是由同期的火山活动引起的。科学家将其解释为在岩石圈板块移动过程中，板块上不同的点因地幔中称为 “ 热点 ” 的加热而发生部分重熔，因而形成了海底火山链。2 答:洋中脊: 又名大洋中脊、中隆或中央海岭。隆起于洋底中
13、部，并贯穿整个世界大洋，为地球上最长、最宽的环球性洋中山系。 大洋中脊是分离的板块边界，上地幔岩浆在这里上涌，形成新的海底，并将两边的岩石推开。俯冲带 : 位于大洋边缘，洋底岩石圈在这里俯冲到大陆岩石圈之下，并潜入软流圈而消失。它是海洋板块的消亡带。转换断层: 由于 洋中脊之间 相邻两板块作剪切错动，无增生，无消减 的运动造成的部分中脊平移产生的断层。1 965 年由 J.T. 威尔逊辨认出这一种板块边界类型并称之为转换断层。1.臭氧层的作用和臭氧洞的形成机制。2.阐述大气层中发生哪些化学作用及其对人的影响。3.阐述大洋热盐循环的机制及其对地球气候的影响。1答：臭氧层的作用：1） “过滤”来自
14、太阳的紫外线（UV），避免紫外线直射到地球表面破环或改变在地球上繁衍的各种生命，它有效防止了因过量的紫外线照射而发生的人和动物免疫力下降，皮肤癌的发病率增高，甚至于使动物和人眼睛失明的问题2） 臭氧决定了大气圈的分割，进而也就决定了它的活动。臭氧层将大气圈分为两层，即“下面”的对流层和“上面”的平流层。对流层属气象范畴，气体密度大，充满水分，活动变幻无常。风、风暴、飓风与平静期交替出现。平流层是平静的稀薄空气。臭氧洞的形成：工业上大量使用氟里昂气体是破坏臭氧层的主要原因之一。通常，氟里昂是比较稳定的物质，然而，当它被大气环流带到平流层时，由于受太阳紫外线的照射，容易形成游离的氯离子。这些氯离子
15、非常活泼，容易与臭氧起化学反应，把臭氧（O3）变成氧分子（O2 ）和氧原子（O），而从总体上看，期间不消耗氯离子，从而使臭氧总量减少，使形成了臭氧洞。2答：大气层中发生的化学作用：进行氧和二氧化碳的物质循环，并维持着生物的生命活动。地球表面的水，通过蒸发进入大气，水汽在大气中凝结以降水的形式降落地表，这个水的循环过程往复不止，使地球上始终有水存在。大气层中发生的化学作用对人的影响：1）为地球上的生物提供充足的氧气2）大气层中的臭氧层吸收了绝大多数紫外线，避免地球上的生物受到强紫外线的伤害。3）形成云降雨，是地球水循环的重要环节，水是地球任何生物都需要的4）大气层有缓冲作用，避免地球表面温度变化
16、过于剧烈，过冷，过热导致地球生物的死亡。3答：大洋热盐循环: 热带的热量可以通过洋流来输运，热的低盐水流靠近表面而冷的高盐水流位于深层。北大西洋暖流是热盐循环的一个环节，将赤道的热量进一步朝北带往北大西洋，在那里加热了整个西北欧。北大西洋海水的蒸发以及水温下降同时导致了盐分的增加（相对盐度），从而使表面的水密度增大。同时，海冰的形成也进一步浓缩了海水中的盐分。因此较重的表面海水向下沉降，而同时向南方潜行。通过寒流流回赤道。如此循环往复，形成大洋热盐循环。大洋热盐循环对地球气候的影响: 对海洋中多种物理过程、化学过程、生物过程和地质过程，以及海洋上空的气候和天气的形成及变化，都有影响和制约的作用
17、。例如：暖流对沿岸气候有增温增湿作用，寒流对对沿岸气候有降温减湿作用。1.什么是自然资源？2.中东为什么会有巨量的石油,这会对世界经济造成什么样的影响 ?1. 答: 所谓自然资源 就是指自然过程所产生的 有使用价值的并能为人所开发利用的 自然生成物 ，包括一切生产资料和生活资料。2. 答：中东有巨量的石油的原因：石油集中在大型稳定地块上的古浅海和湖群、陆地边缘上的陆坡、山前褶皱带以及古裂谷四种古地质环境中。而中东伊朗和阿拉伯两大陆地块区和它们碰撞挤压形成的扎格罗斯山前褶皱带古地质环境是典型的大型稳定地块上的古浅海和湖群、陆地边缘上的陆坡、山前褶皱带。这里有巨厚的优质生油岩层，有良好的石膏、盐类
18、封盖层，有疏松的砂岩和多孔的碳酸盐岩作储集层，有能使石油富集成藏的大型褶皱。这些条件同时具备使得中东地区有特别丰富的油藏。对世界经济造成的影响：由于石油需求量呈稳定上升趋势，石油的分布在中东 5 个国家更集中，占全世界储量的 2/3 。因而使得中东地区的稳定状况得到了全球的共同关注。这些因素使得石油在全球经济中起决定性作用，其能够触发大规模战争的能力也超于其它物资。1.假如地球上不再有板块运动和各种造山作用，试想地球表面可能会如何演变？2.试述月球上的表生作用与地球上的差异。1 答 : 板块运动和造山运动停止后，会使得：地球上的大陆分布固定，威尔逊旋回停止。现有山脉不再继续抬升，并由于风化作用
19、，顶部逐渐变成平滑的圆锥形，逐渐被剥蚀。由于河流的侵蚀作用使得河谷不断加深加宽，最终使得陆地平均海拔降低、地表准平原化。随着进一步发展，随着海洋的冲刷，陆地面积渐渐减少，最终被海洋淹没。不再有剧烈的环境变化产生，自然环境种类会逐渐减少，引起生物大量灭绝。2 答： 月球上的表生作用与地球上的差异有：月球上的表生作用的能量来源全部来自太阳能月球上不存在水、大气、生物的作用月球上只存在热力作用引起的物理风化举例说明地球系统研究在灾害预报中的作用。答：地球系统研究在灾害预报中的作用有:利用认识地球的知识为减轻灾害提供科学与技术的支持。如我国东部地壳减薄、西部地壳加厚集齐深部动力学过程的研究，对地震成因
20、与预测均有重要作用，为灾害预报工作有巨大贡献。如大型水库可利用地球系统研究知识了解水库封孔蓄水后的诱发地震(及滑坡等其它地质灾害)问题，对局部气候的影响及其导致的生态环境问题，保障水库安全。 从碳循环的角度探讨 CO2 地质封存的可能策略。答 :将 CO2 压缩液注入地下枯竭的油气层将 CO2 转化为碳酸盐埋藏封存通过钻孔储存于深达 1000m 海床下的含盐地层中将 CO2 溶解于高压深海海水中含 CO2 储存于盐地层高度矿化的盐水中因 CO2 可吸附于煤层表面 , 将 CO2 储存于煤层中。该过程中同时会产生甲烷气体 , 并可加以开采利用1.你对未来地球资源的态度？悲观还是乐观？请陈述理由。
21、2.淡水和能源不足的问题是否能够用价格机制的调节来解决？1. 答： 我认为未来地球资源态度乐观，理由是： 目前人类已经在开发可燃冰、太阳能、潮汐能、核能等多种新能源以取代化石能源即将枯竭的现状。全世界的潮汐能折合成煤约为每年 30 亿吨，仅浅海区的一部分，每年约可折合为 6000 万吨煤。而可燃冰，据科学家估计，海底可燃冰分布的范围约占海洋总面积的10%，相当于 4000 万平方公里，是迄今为止海底最具价值的矿产资源，足够人类使用 1000 年。这些能源完全可以提供人类生活所需所有能源。 自然资源就其物质性而言毕竟是有限的，盲目乐观是不正确的。只要我们坚持可持续发展路线，保护环境，地球资源的前
22、景还是很乐观的。2. 答： 淡水和能源不足的问题不能够用价格机制调节，理由是：淡水和能源作为一种社会资源，本身具有价值。但在供给不足的情况下，必然会导致竞争,如果通过价格机制来调节。这时掌握这两种资源的国家便得到了控制权，必然导致资源分配不当。这样只有少数国家获利，那些资源匮乏，经济实力薄弱的国家将失去生存保障。所以, 淡水和能源不足的问题靠价格机制是不够的。1. 如何用氧同位素来测定古海水的温度。2. 驱动冰期- 间冰期反复交替的原因。1、海洋环境中氧同位素地质温度计的原理O 的同位素有 16O、 18O 两种，在海洋环境中二者均参与海水、生物碳酸盐、无机碳酸盐等的氧的组成，且相互之间发生氧
23、同位素交换，温度升高，氧同位素含量降低。反之，氧同位素含量将变大，同时表明海水温度降低，气候变冷。因此在古气候研究中，氧同位素组成的变化可以定性反映古海水温度的变化。大陆漂移与板块构造的异同点大陆漂移学说是板块构造说的前身，经过科学家的不断完善，到 19 世纪 60 年代形成板块构造学说。大陆漂移学说主要出发点是大陆原来是一个整体，经过运动漂移才形成今天这个世界。而板块构造学说强调地球的岩石圈不是一个整体，而是被一些断裂构造带分割成许多单元。大陆漂移中，并没有指出怎么漂流。在 60 年代初期，提出了海底扩张学说，恰好可以解释当年魏格纳无法解释的大陆漂移理论。 地球是由地核、地幔、地壳组成的。地
24、幔的厚度达 2900 千米，是由硅镁物质组成，占地球质量 68。1 。因为地幔温度很高，压力大，像沸腾的钢水，不断翻滚，产生对流，形成强大的动能。大陆则被动地在地幔对流体上移动。形象地说，当岩浆向上涌时，海底产生隆起是理所当然的，岩浆不停地向上涌升，自然会冲出海底，随后岩浆温度降低，压力减少，冷凝固结，铺在老的洋底上，变成新的洋壳。当然，这种地幔的涌升是不会就此停止的。在继之而来的地幔涌升力的驱动下，洋壳被撕裂，裂缝中又涌出新的岩浆来，冷凝、固结、再为涌升流动所推动。这样反复不停地运动，新洋壳不断产生，把老洋壳向两侧推移出去，这就是海底扩张。板块构造学说认为岩石圈的构造单元是板块，板块的边界是
25、洋中脊、转换断层、俯冲带和地缝合线。由于地幔的对流，板块在洋中脊分离、扩大，在俯冲带和地缝合线处下冲、消失。在板块内部，地壳相对比较稳定，而板块与板块交界处，则是地壳比较活动的地带，这里火山、地震活动以及断裂、挤压褶皱、岩浆上升、地壳俯冲等频繁发生。 大陆漂移：大陆漂移的设想早在 19 世纪初就出现了，最初的提出是为了解释大西洋两岸明显的对应性。直到 1915 年，德国气象学家阿尔弗雷德 魏格纳（Alfred Wegener）的海陆的起源问世，才作为一个科学假说受到广泛重视。在这本不朽的著作中，魏格纳根据拟合大陆的外形、古气候学、古生物学、地质学、古地极迁移等大量证据，提出中生代地球表面存在一
26、个泛大陆（Pangea），这个超级大陆后来分裂，经过二亿多年的漂移形成现在的海洋和陆地。但是，魏格纳的大陆漂移机制存在明显缺陷。他认为大陆是由密度较小的花岗岩层组成，一旦大陆分裂，裂解的陆块就在密度较大的玄武岩层上漂移和运动，而驱动力则是潮汐力和离极力。而物理学证明，刚性花岗岩层是不可能在刚性玄武岩层上漂移和运动的，潮汐力和离极力太小，不足以驱动其漂移，此外，大陆如何具体拼合等问题也未能很好解决。 板块构造：板块构造学说(Plate tectonics)是在大陆漂移学说和海底扩张学说的基础上提出的。板块构造含义是岩石圈分裂成许多巨大块体板块，他们驮在软流圈上做大规模水平运动，致使相邻板块相互作用。板块边缘便成为了地质活动最强烈的地带。板块作用从根本上控制了各种内力地质作用、外力地质作用，特别是沉积作用的进程。根据这一新学说，地球表面覆盖着不变形且坚固的板块(地壳) ，这些板块确实在以每年 1 厘米到 10 厘米的速度在移动。由于地球表面积是有限的，地球板块分类为三种状态：其一为彼此接近的聚敛型板块边界；其二为彼此远离的离散型板块边界；其三为彼此交错的剪切型板块边界。板块本身是不会变形的，地球表面活动便都在这三种状态下集中发生。
