“燕園元培杯”2023-2024學(xué)年全國中學(xué)生地球科學(xué)奧林匹克競賽決賽試題詳解

2023-2024學(xué)年全國中學(xué)生地球科學(xué)奧林匹克競賽決賽試題詳解定遠(yuǎn)高于現(xiàn)今地球。這種狀態(tài)意味著早期地球(40億年之前的地球)Q1.下列()屬于基性巖石。A.輝綠巖；B.玄武巖；C.英云閃長根據(jù)二氧化硅的含量，巖石學(xué)家將巖漿巖分為四大類，1:超基性巖：二氧化硅含量小于45%,如橄欖巖、輝石巖等，2:基性巖：二氧化硅含量介于45%~52%,如玄武巖、輝長巖等?；詭r的二氧化硅含量為45%~53%,鐵、鎂質(zhì)含量高，基本不含石英紋巖等。)是一種顯晶質(zhì)中酸性深成巖。Q2.從月球大碰撞發(fā)生的時間算起(約45億年),到地球最古老的礦物JackHill鋯石形成的時間(約44億年)為止，地球就獲得了能夠形成鋯石的溫度、成分和壓力條件。鋯石主要形成于()巖類巖石中。A.橄欖巖；B.科馬提巖；C.花崗巖；D.斜長巖。鋯石(Zircon)是一種硅酸鹽礦物，化學(xué)式是ZrSiO?。它是提煉金屬鋯的主要礦石，含有Hf、Th、U、TR等混入物。鋯石廣泛存在于酸性火成巖，也產(chǎn)于變質(zhì)巖和其他沉積物中。本題中橄欖巖、科瑪提巖屬于超基性巖，斜長巖屬于基性巖，花崗巖屬于酸性巖。Q3.早期地球內(nèi)部的溫度較高，意味著更為劇烈的火山作用?；鹕阶饔脟姵龅臍怏w形成了當(dāng)時的大氣層。那么請問，這種火山作用形成的大氣層中，下列()組分不可能是主導(dǎo)成分。A.氫氣；B.氦氣；C.乙醇；D.二氧化碳?；鹕阶饔眯纬傻脑缙诘厍虼髿鈱又饕煞质怯苫鹕絿姵龅臍怏w決定的。主要包括水蒸氣(H?O),二氧化碳(CO?),氮氣(N?),以及少量的氫氣(H?):氫氣是火山噴發(fā)時可能存在的氣體之一，但由于氫氣的分子質(zhì)量較小，容易逃逸到太空，所以在早期地球大氣層中氫氣的濃度不會很高。氦氣(He):氦氣雖然在地球上存在，但它并不是火山噴發(fā)時大量產(chǎn)生的氣體。氦氣主要是由放射性元素衰變產(chǎn)生的，而且因為氦氣是惰性氣體，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，很容易逃逸到太空，因此不會在早期地球大氣層中大量存在。乙醇(C?H?O):乙醇不是火山作用形成的氣體。乙醇是有機化合物，主要由生物活動產(chǎn)生，而不是由地質(zhì)活動如火山噴發(fā)直接產(chǎn)生的。二氧化碳(CO?):二氧化碳是火山噴發(fā)時產(chǎn)生的大量氣體之一，早期地球大氣層中二氧化碳是主要成分之一。Q4.下列()機制可能可以很快將月球形成大碰撞之后的地球狀態(tài)改造到適合JackHil鋯石形成的狀態(tài)?A.板塊運動；B.地幔柱；C.熱管構(gòu)造；D.軟蓋構(gòu)造。AccretionaryPrismVolcanicArcContinentJackHill鋯石是地球上最古老的礦物之一，形成于40億年前，這意味著在此期間地球表面需要冷卻并穩(wěn)定到一定程度，允許巖石和礦物的形成板塊運動：板塊運動是地球內(nèi)部熱量驅(qū)動的地質(zhì)過程，涉及地殼和上地幔的移動和相互作用。板塊運動在地球冷卻和形成大陸地殼的過程中起重要作用，但這個過程相對較慢，可能需要數(shù)億年的時間才能顯著改變地球的狀態(tài)。地幔柱：地幔柱是從地球深處上升的熱物質(zhì)流，可以引起火山活動和地質(zhì)變化。地幔柱的活動會導(dǎo)致局部的加熱和地表的改變，但這種局部的作用并不一定能夠迅速改變整個地球的狀態(tài)。熱管構(gòu)造：熱管構(gòu)造是一種理論機制，通過火山活動將地球內(nèi)部的熱量快速傳遞到地表，使地球冷卻。這個過程可能比板塊運動更快地改變地球表面的溫度和條件，從而更迅速地形成適合JackHill鋯石形成的環(huán)境。軟蓋構(gòu)造：軟蓋構(gòu)造指的是地球早期地殼覆蓋在部分熔融的地幔之上的狀態(tài)，這種狀態(tài)的變化也是緩慢的，可能需要很長時間才能導(dǎo)致地表環(huán)境的顯著變化。從以上分析來看，熱管構(gòu)造(C)是最有可能迅速改變地球狀態(tài)，達(dá)到適合JackHill鋯石形成的環(huán)境的機制。熱管構(gòu)造可以有效地將地球內(nèi)部的熱量快速釋放到地表，從而加速地球的冷卻和地殼的形成。Q5.地球上最古老的礦物的年齡是44億年，而最古老的巖石的年齡是40億年，二者之間的差距很大，其原因可能是()。A.形成最古老礦物即JackHill鋯石時，還沒形成巖石；B.巖石被地球動力過程所銷毀，但是鋯石被保留了下來；C.鋯石容易保持放射性同位素封閉狀態(tài)，而巖石的放射性同位素體系會成為開放狀態(tài)；D.44億的JackHill是隕石帶來的，故而遠(yuǎn)遠(yuǎn)老于地球自己形成的最古老巖石。要解釋地球上最古老的礦物(如JackHill鋯石)的年齡(44億年)與最古老的巖石(40億年)之間的差距，需考慮礦物和巖石在地球動力過程中的穩(wěn)定性和保存性。A.形成最古老礦物即JackHill鋯石時，還沒形成巖石：鋯石是一種非常堅硬、穩(wěn)定的礦物，可以在極端條件下形成并保留其年齡信息。鋯石確實可以在巖漿冷卻之前形成，并在巖石完全形成之前存在，因此這個選項是合理的。B.巖石被地球動力過程所銷毀，但是鋯石被保留了下來：這是一個合理的解釋。地球的地質(zhì)過程(如板塊構(gòu)造、侵蝕和變質(zhì)作用)可能會摧毀或重新加工早期的巖石，而堅硬的鋯石顆粒能在這些過程中幸存下來,并被后來的巖石包裹，從而保留了更古老的年齡信息。C.鋯石容易保持放射性同位素封閉狀態(tài)，而巖石的放射性同位素體系會成為開放狀態(tài)：鋯石是一種非常穩(wěn)定的礦物，能夠很好地保留其內(nèi)部的放射性同位素，保持封閉體系。而巖石，尤其是由多種礦物組成的復(fù)雜巖石，在地質(zhì)作用過程中更容易發(fā)生同位素交換，使其放射性同位素D.44億的JackHill是隕石帶來的，故而遠(yuǎn)遠(yuǎn)老于地球自己形成的最古老巖石：JackHill鋯石是在地球上發(fā)現(xiàn)的，屬于地球本身的礦物，而不是隕石帶來的。因此，這一選項不成立。最合理的答案是：A、B和C。Q6.太陽系()天體的現(xiàn)今狀態(tài)與43億年前的地球最為相似。43億年前的地球正處于冥古宙早期，這一時期的地球擁有一個熔融的表面、頻繁的火山活動、高溫和沒有氧氣的大氣層。A.火星：火星的表面現(xiàn)今寒冷干燥，且大氣稀薄，主要由二氧化碳組成。盡管火星曾經(jīng)可能擁有液態(tài)水和較厚的大氣，但其現(xiàn)今狀態(tài)與早期地球的高溫熔融狀態(tài)有顯著差異。B.水星：水星是一個小而密集的行星，表面充滿了撞擊坑，幾乎沒有大氣。水星的表面環(huán)境極端，但由于其離太陽較近，表面溫度變化劇烈，白天非常高溫，夜晚極度寒冷，這與早期地球的熔融狀態(tài)和頻繁的火山活動不符。C.谷神星：谷神星是位于小行星帶中的一個矮行星，主要由冰和巖石組成，表面溫度較低，沒有熔融的表面狀態(tài)。它的環(huán)境與早期地球差異D.金星：金星現(xiàn)今擁有極厚的大氣層，主要由二氧化碳組成，表面溫度極高，達(dá)到約470攝氏度。金星的表面也有大量的火山和熔巖流，整體環(huán)境與43億年前的高溫、熔融、火山活動頻繁的地球最為相似。因此，太陽系中現(xiàn)今狀態(tài)與43億年前地球最為相似的天體是金星。Q7.地球如今依然生龍活虎，高山在隆起，大陸在裂張，但是月球卻是下列原因中可能的是()。A.月球沒有大氣層，它的熱能很快散失到太空去了；B.月球的揮發(fā)性成分較低，不利于形成類似于地球這樣的板塊運動的C.月球經(jīng)歷了遠(yuǎn)比地球多的隕石撞擊，破壞了月球內(nèi)部的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使得月球難以形成全球統(tǒng)一的動力學(xué)體制；D.我們目前并沒有對月球進(jìn)行詳細(xì)采樣，所以月球可能沒有死翹翹。A.月球沒有大氣層，它的熱能很快散失到太空去了：這是一個可能的原因。月球沒有大氣層，導(dǎo)致其熱量容易散失，不能有效保溫，從而難以維持內(nèi)部的熱動力過程。B.月球的揮發(fā)性成分較低，不利于形成類似于地球這樣的板塊運動的,但這不是月球地質(zhì)活動停止的主要原因。Q8.月球在40億年到38億年之間經(jīng)歷了一次隕石密集撞擊事件，這找到類似的隕石密集撞擊事件留下的證據(jù)，可能的原因是()。A.從月球是地球的衛(wèi)星，隕石在撞擊地球之前會首先撞擊月球。也就是說，月球是地球的屏障，可能攔下了撞向地球的隕石，所以在地球上看不到密集的隕石撞擊坑；B.月球近地面的隕石坑分布規(guī)律提出的晚期月表隕石密集撞擊事件不能代表整個月球，也就是說可能從整個月球的角度來看，40~38億年之間的隕石通量并不顯著高于其它時段。故而，在找地球上找不到相應(yīng)C.月球沒有大氣層，隕石很容易達(dá)到月球表面，留下隕石坑。但是地球有稠密的大氣層，隕石會被大氣層所消耗，因此沒有在地球表面留下晚期月表隕石密集撞擊事件的印記；D.地球上劇烈而頻繁的地球動力學(xué)過程把形成于地殼表面的隕石坑破壞完了，所以我們看不到地球表面存留有這一時期的隕石坑。A.從月球是地球的衛(wèi)星，隕石在撞擊地球之前會首先撞擊月球。也就是說，月球是地球的屏障，可能攔下了撞向地球的隕石，所以在地球上能代表整個月球，也就是說可能從整個月球的角度來記錄：這在一定程度上是合理的，但多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為LHB確實發(fā)生了，等，這些過程會不斷改造地球表面，使得古老的隕石坑難以保存下來。時間，火星就進(jìn)入了紅色火星的時代，火星上的水可能去了()。A.火星上的水與火星的大氣層一起被太陽風(fēng)吹跑了；B.火星上的水凝結(jié)到火星的極地形成了冰川；C.火星上的水被儲存在粘土礦物中；D.火星上的水以地下水或者地下冰的形成儲存?；鹦巧系乃诓煌臅r期和環(huán)境條件下可能經(jīng)歷了不同的變化，并被儲存在多個地方。以下是對每個選項的分析：A.火星上的水與火星的大氣層一起被太陽風(fēng)吹跑了：這是可能的，火星的磁場消失后，太陽風(fēng)逐漸剝離了火星的大氣層，這也導(dǎo)致火星表面的水逐漸逸散到太空中。B.火星上的水凝結(jié)到火星的極地形成了冰川：這是合理的，火星的極地有大量的水冰儲存，這些水冰可能是早期火星表面水的一部分。C.火星上的水被儲存在粘土礦物中：這也是可能的?？茖W(xué)家在火星表面發(fā)現(xiàn)了含水的粘土礦物，這些礦物能夠捕獲并保留水分。Q10.近年來，人們在金星的大氣層中探測到了磷化氫。在地球上，磷生命體應(yīng)該是()。件的生命體應(yīng)該是嗜酸厭氧型的。Q11.下面關(guān)于不整合的描述你認(rèn)為()是正確的。A.角度不整合是指不整合面上下的巖層均與不整合面呈一定角度相交；B.角度不整合下伏巖層的產(chǎn)狀與不整合面斜交；C.平行不整合面上下的巖層均為水平的；D.平行不整合是指不整合面上下的巖層產(chǎn)狀基本一致。Q12.()標(biāo)志基本可以確定不整合的存在。A.兩套地層的產(chǎn)狀呈一定角度接觸；B.兩套地層之間存在有古風(fēng)化殼；C.上覆地層底部發(fā)現(xiàn)很多下伏巖層成分的礫巖；D.上覆巖層和下伏巖層成分基本一致。理解兩個基本概念，角度不整合與平行不整合。題干解釋了什么是不整合接觸，不整合接觸分為：平行不整合和角度不整合。平行不整合：主要表現(xiàn)是不整合面上、下兩套地層的產(chǎn)狀基本保持平行,但因時代不連續(xù)，其間存在地層缺失，有反映長期沉積間斷和風(fēng)化剝蝕的剝蝕面存在，剝蝕面上常分布有古風(fēng)化殼、風(fēng)化殘積礦產(chǎn)，上覆巖層底部由于開始沉積的地形差異較大而常形成底礫巖。角度不整合：上、下兩套地層產(chǎn)狀不一致，以一定的角度相交；兩套地層的時代不連續(xù)，兩者之間有代表長期風(fēng)化剝蝕與沉積間斷的剝蝕面存理清這兩個基本概念后，可判斷Q11正確答案為：B和D。Q12正確答案為A,B和C。這里要注意：下圖顯示了一個地區(qū)的地形(實線等高線)以及該地區(qū)的地下潛水面的起伏(虛線等高線),兩組高程均以米為單位。未位于等高線的井位高Q13.在標(biāo)記為X的點位(214m等高線內(nèi)),你必須從地表向下鉆探()米才能到達(dá)的潛水面?A.168;B.214;C.大于46但小于52;D.小于46。Q14.假設(shè)位于X點位(214m等高線內(nèi))的儲油罐開始泄漏，地圖上顯示的哪口井可能被最早污染()?Q15.下面各井水位深度正確的排列順序為()。A.井A<井B<井C<井D;B.井B<井A<井C<井D;標(biāo)記點X(214m等高線內(nèi)):潛水面高程168,地形高程大于214m,小第15題：各個井位的深度比較的是地形高程和潛水面高流失速率大概為每年10萬噸。我們知道，一個物體要脫離地球的引力oQ16.雖然地球有一個強大的磁場，但是它也有薄弱之處，那么地球大氣的流失途徑包括()。A.部分氣體分子相互碰撞中獲得足夠的動能；C.從地球的兩極地區(qū)逃逸；D.從地球赤道頂部逃逸。根據(jù)題干所描述的內(nèi)容：一個物體要脫離地球的引力束縛，就必須具有第二宇宙速度，且呈中性?？梢缘弥与x地球需要要有足夠的速度，或A.部分氣體分子相互碰撞中獲得足夠的動能：這是可能的。在高層大氣中，氣體分子通過碰撞可能獲得足夠的能量達(dá)到逃逸速度。B.大氣中電離的"快離子"與速度較慢的中性粒子碰撞，俘獲電子成為中性粒子：這也是一種可能的機制。電離粒子在磁場中加速后，通過碰撞變?yōu)橹行粤Ｗ?，可以逃脫磁場束縛。C.從地球的兩極地區(qū)逃逸：地球磁場在極地區(qū)域較弱，形成了所謂的"極隙",這里是大氣逃逸的主要區(qū)域之一。D.從地球赤道頂部逃逸：赤道地區(qū)的磁場線平行于地表，不利于帶電粒子逃逸。但中性粒子仍可能從這里逃逸，盡管不如極地區(qū)域顯著。綜合分析：選項A描述了熱逃逸機制，這是一種常見的大氣逃逸方式。選項B描述了電荷交換逃逸，這也是一種重要的逃逸機制。選項C提到了極地區(qū)域，這確實是大氣逃逸的主要途徑之一。選項D雖然不是主要途徑，但對于中性粒子來說仍是可能的逃逸路徑。因此，所有這些選項Q17.根據(jù)大氣組成的特征，主要流失的大氣分子包括()。Q18.下圖是某地發(fā)現(xiàn)的某巖層的層面，根據(jù)你的知識判斷，下面()本題展示的是波痕構(gòu)造，波痕構(gòu)造在巖層的上層面(頂面)更容易保存和觀察到，因為它們是在沉積物表面形成的。印痕構(gòu)造通常出現(xiàn)在巖層的下層面，因為它們是由上覆沉積物壓入下伏軟沉積物形成的。因此，正確答案為A。Q19.不同的行星具有不同的表面特征，如地球表面分為陸地和海洋，陸地崎嶇不平，有山地、丘陵、平原、盆地和高原，月球和水星表面布滿了隕石坑。那么塑造行星表面形態(tài)特征的主要控制因素有()。A.圈層相互作用；B.行星的物質(zhì)組成；C.隕石撞擊；D.行星環(huán)這個問題涉及到行星地質(zhì)學(xué)的核心概念。讓我們逐一分析每個選項：A.圈層相互作用：這是塑造行星表面的重要因素，特別是對于像地球這樣的活躍行星。例如，地球的巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈之間的相互作用形成了多樣的地表特征。板塊構(gòu)造、水循環(huán)、風(fēng)化作用等都是圈層相互作用的結(jié)果。C.隕石撞擊：這是塑造許多行星和衛(wèi)星表面的重要外部因素。月球和D.行星環(huán)境：這包括行星的大小、質(zhì)量、自轉(zhuǎn)速度、軌道特征、大氣綜合分析：考慮到題目要求的是"主要控制因素",而所有列出的選項都確實是重要的方向前進(jìn)，你就會發(fā)現(xiàn)()。曲線和地質(zhì)構(gòu)造剖面，從圖上可以得到下面正確的結(jié)論是()。本題較為簡單，即使沒有遇到相關(guān)概念，也應(yīng)該能推測出正確答案。我們只需要比較布格重力異常的分布曲線和地質(zhì)構(gòu)造剖面的相似點，即可發(fā)現(xiàn)布格重力異常的分布曲線與地殼的厚度變化相吻合，海洋地殼較薄,大陸地殼較厚。因此，正確答案為B,D。布格重力異常反映了地下密度分布的差異。在海洋-大陸過渡帶，我們觀察到從海洋到大陸的布格重力異常由正變負(fù)，這主要反映了地殼厚度海洋區(qū)域：薄地殼→高密度上地?？拷乇怼牟几裰亓Ξ惓４箨憛^(qū)域：厚地殼→低密度地殼物質(zhì)較多→負(fù)的布格重力異常Q22.關(guān)于地磁極，下面描述正確的是()。A.地磁極由實測結(jié)果得到，是地球表面上地磁場傾角為90°、磁場強度B.地磁南、北極極與地球南、北極重合；C.地磁極為偶極子地磁軸與地球表面的交點，其連線一定通過地心；D.地磁南、北極不與地球南、北極重合。地磁極確實是通過實測得到的，而且在地磁極處，地磁場傾角為90°。但是，磁場強度在地磁極并不一定是最大的。地磁極和地理極(地球自轉(zhuǎn)軸與地表的交點)并不重合。實際上，它們之間有相當(dāng)大的距離。理想化的地磁場模型(偶極子模型)確實假設(shè)地磁軸通過地心，但實際的地磁場更為復(fù)雜，地磁極的連線并不一定精確地通過地心。取決于