EOE101 Review#

树仁24级 / 徐政男 / 课程总评 A(96) / 论文分数：24 / Version : V1.0.0_250208_release

前言#

  • 关于本文： 本文是 Sustech 地球科学概论（EOE101）的复习笔记。这是一门相对较简单的通识必修课程，基于高中地理的知识水平和期末考试的应试需求，笔者根据授课PPT归纳了一些可能的重点。因为课程资料使用英文而试卷采用中文，笔记为记录的方便采用了一些不严格的表述。相对常识性的内容如俯冲带岩石结构、海岸地貌形态，与记忆性的内容如数据、元素比重、地质年代表内容等，出于简略的考虑未做记录。本笔记适合修读本课程的同学参考复习，或者高中地理学生拓展知识使用。

  • 关于笔者：有相关问题、需要交流或者勘误，想要联系我？欢迎发送邮件至12412903@mail.sustech.edu.cn，或者微信联系我。本笔记未来可能放到个人 blog 中（建设中）。有学习疑问、个人问题也欢迎联系我！

  • 关于课程学习建议：重视简单的小测，防止被卡绩点；本人是王辰老师，讲课朴实无华，建议选择王蕊嘉老师，讲课因果清晰、重点突出；最后的期末考试十分简单，但是个人感觉较难拿到满分；个人认为无论是临时抱佛脚还是好好听课都很适合的一门课程。

Feel Free to Contact Me! 也欢迎用打赏零钱来告诉我——你在看（）

课程笔记#

  • 总领性结构框架图

    • 海洋关联性!https://api2.mubu.com/v3/document_image/f7e61b10-6564-47e2-a6c7-b6ef6cdb9982-5709998.jpg

    • 地理圈关联性

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  • Lecture 2 : Big Bang

    • 宇宙大爆炸假说和宇宙膨胀模型证据支持
      • 黑夜佯谬 Dark Sky Paradox
      • 宇宙红移：速度由红移计算，星系距离由标准主序星(标准烛光法）计算和星系大小，取倒数得出宇宙年龄
      • 宇宙微波背景辐射，说明均一性 omnipresent
      • 宇宙物质的氢氦元素比例

  • Lecture 3 : Origin of Element

    • 元素的产生
      • 中子-负电子-光子-正电子-中子
        • nuclei图，衰变方式，稳定岛理论
      • 宇宙大爆炸冷却模型：物质生成和分配
        • 中子解体衰变成光子，光子核反应形成氢。1-5 号产生于宇宙大爆炸初期
        • 早期物质重力作用聚合后行星内建造更重元素，核聚变
        • 超新星爆炸生成比结合能大于铁Fe56的元素，中子捕获
      • 地球的元素丰度与星云物质类似
      • 月球起源假说：月球：无核，物质相似
        • 捕获
        • 地球解体
        • 分裂
      • 分子的产生：在超新星分配元素后在行星星云中产生
        • 三个因素从原子形成分子
      • 含硅矿物和有机物在星云中存在

  • Lecture 4 : Formation of Solar System

    • 共轨道、黄道面
    • Bode‘s Law 用于预测行星的顺序和太阳距离的关系（接近线性，包括小行星带）
    • 内外层（小行星带）质量体积外层冰气，密度内层岩石金属—靠近内层太阳风，gas volatility
      • 陨石元素丰度和太阳大气相近
    • 金星自转方向不同

  • Lecture 5 : The Age of Universe and Earth

    • 绝对地质年代学
      • 放射性年代法：大气交换衰变
    • 相对地质年代学
      • 沉积岩分层
      • 化石分层
      • 磁地层

  • Lecture 6 : Interior Modification

    • 主要证据：地球密度5.5g，地表岩石2.7g；转动惯量的理论计算——推断地球内部有更重物质
    • 地震波：S waves 横波，折射说（向内部）
    • 地球圈层形成的主要机理假说
      • 基本原理：地球内部压力上升，物质密度上升。外核温度大铁融化，内核压力大，铁变成固体
      • 同质吸积：密度分化/异质吸积：先形成金属内核但是硅酸盐比金属先凝固
      • 形成速度差别：吸积和核心同时发生：地幔同位素比例和地核相同。渐进形成。核幔同位素
      • 不同圈层的元素组成差别，岩石圈
        • 地壳亲岩浆magma，地幔含硅亲岩石元素lithosphere，地核金属元素

  • Lecture 7 : Plate Tectonics

    • 板块构造学说-大陆漂移学说
      • 岩石先在水平方向形成，然后再受到挤压改变方向。
      • dilemma : force, destroy the crust
    • 岩石的变化-地球磁场随时间的变化
      • 海底扩张的证据：大洋中脊处新洋壳的不断形成和俯冲带旧洋壳的消亡，洋壳年龄。岩石磁性相反、条带状对称，说明海底扩张形成新岩石
    • 板块边界：生长、消亡、滑移/错位
    • 大洋中脊处的火山活动形成海底
    • 洋壳玄武岩密度大，陆壳花岗岩

  • Lecture 8 : Natural Hazards

    • Earthquake

      • 土壤液化：破坏土壤孔隙结构，增强土壤流动性，破坏建筑物地基，建筑物上部阻尼器

    • Volcanoes eruption

      • 硅黏度（流纹岩、安山岩）、气体含量（爆炸性喷发）
      • Stratovolcano复式火山

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    • Tsunami

    • Landslides

    • Tropical Cyclone

    • Droughts

    • Floods

  • Lecture 9 : Origin of Life

    • 生命起源的相关假说：CHO，NSP。

      • 自发生成说：Redi实验封闭鲜肉，Pasteur实验液封曲颈烧瓶煮沸肉汤

      • 共同起源假说证据：

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        • Common energy pathways : CHemosynthesis(热液烟囱), photosynthesis
        • metabolism : 维持生命体征的化学反应
        • 左旋选择性
        • LUCA : Last Universal Common Ancestor

      • 重要步骤：进化产生手性、形成核膜、磷酸脂质双分子层包裹生物大分子形成细胞、无生命分子自我复制

      • ！五个过程！

        • 有机分子形成条件
          • 宇宙分子可以运移到地球上
          • 大气具有还原性：还原性原始大气生成小分子有机物 : Miller-Urey Experiment
          • 与深海热液喷口的类似条件下（高温高压反应活性）
          • 聚合物能在无酶无细胞条件下自发性形成
          • 单体可以脱水缩合
        • 聚合物形成
          • 脱水理论（化学依据）
          • Clay Breeding Ground : 粘土矿物为小分子复制成大分子提供帮助
        • 手性选择：生物体蛋白质左手手性
        • 细胞容器的形成：细胞膜、脂质体、细胞核
        • 繁殖和自然选择

      • 形态学证据：叠层石证明蓝藻形成，地球最早的生命迹象

    • 元素含量的原因与组成：

      • 水溶性反应、化学载体、水的自然丰富性
      • 水的优良性质：内聚力、吸附力、高表面张力、温度密度变化、高比热、优异溶解性
      • 碳的优良性质：自成键形成复杂化合物、丰富结构、多种形态存在形式、存在可溶性与非可溶性变化、多种价态
      • 碳水化合物、蛋白质、脂肪、核酸

  • Lecture 10 : Oxygen Production

    • 原始大气（氢气）的形成地热、太阳风消散，火山喷发形成次生大气，现代大气

    • 氧气平衡：光化学反应吸收、光合作用释放

      • 早期地球生命的证据：微生物化石、叠层石生物遗体、沉积岩的古代有机碳
      • 蓝藻菌的重要作用和真核生物的产生
      • 两种结果：slow, gradual increase, Great Oxidation Event(GOE), Snowball Earth

    • 氧气含量增长的重要证据：元古宙前后期氧化事件Boring Billion，前GOE后NOE，NOE大冰期结束固定细菌出现影响CO循环

    • snowball earth 是

      氧气氧化甲烷，温室效应强度差别

      • 碳同位素Carbon Isotope：生物选择性吸收利用，对比沉积岩中偏好碳同位素笔力比例差别
      • 条带状含铁建造BIF：增加红床，海水氧化环境
      • 硫同位素非质量分馏SMIF：针对火山硫氧化含量。同位素反应速率差异
      • 沉积岩中的Mo钼元素同位素比例

  • Lecture 11 : Ocean Introduction

    • 海洋的数据认知
      • 全球海洋占比0.7，深海占比0.5（passive margin为界限)，Pacific Ocean 大于陆地占比。地球唯一液态水-合适的日地距离。分为四个principal ocean + Southern/Antarctic ocean
      • Morphology : 平均陆地高度740m, 平均海洋深度3734m, 中位深度4093m
      • 产生0.5氧气，海平面上涨15cm
      • 海洋开发资源益处：矿物、油气、生物食物-领海基线等等规定
    • 海底地形测量历程
      • ADCP：轮船的多波束声呐测线数据
      • ARGO float drifting, 卫星通信。工作原理，deepsea drifting
      • Air-Sea Interaction Meteorology(ASIMET) 浮标基座
      • CTD : Conductivity, thermal, deep (温盐深仪）
      • Gravity Corer: 钻取岩芯，recover sediment core海底
      • Multi-beam Echo Souder : 测量水深
      • Magnetometer：测量海底磁场
      • Ocean Bottom Seismometer : underwater earthquakes
      • satellite-based remote sensing：特殊传感器遥感大尺度海洋现象
      • Ocean general circulation models ( OGCMs) 热力环流模型描述动态变化
    • 综合海洋起源说：水彗星+脱气

  • Lecture 12 : Marine Geology

    • 海洋地球物理：作为观测场所的原因和优势

    • Marine Geophysics

      • 海洋岩石圈与大洋中脊的演化

        • 厚度增加的原因：沉积堆积俯冲

        • 下沉的原因

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        • 大洋中脊增生的过程

          • 离散边界拉破板块形成地壳薄弱地带，洋中脊熔融主要是减压熔融而不是高温
          • 解释大洋中脊分段的过程：板块扩张过程速度不一样，张裂
          • 海洋洋壳年代越老越深
          • 俯冲带系统

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        • 碳循环过程：化学沉降、海洋沉积、俯冲进入岩石圈、火山喷发返回
        • 水循环过程：含水矿物的形成和脱水化，热液烟囱的排放（或热液喷口）
        • 俯冲带是元素循环活跃区，长度大致等同大洋中脊
        • 岩石循环（高中内容）

      • 海山：热点热柱模型（火山活点）

        • 形成机制

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      • 被动大陆边缘

        • 研究原因：有古老沉积物在远古抬升形成
        • 大陆和海洋地壳的因抬升产生的连续区域被称为passive margin

  • Lecture 13 : Physical Ocean

    • Marine Physics（非重点）

      • 水-盐-温-密曲线，相图等物理性质

        • 密度跃层：促进垂直和水平混合

      • Ocean water movement

        • waves, tides, ocean circulation(time scales), currents

          • 物质运移、海水混合、河口演变

        • shallow wave motion pattern

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        • 平衡潮理论：引力和向心力平衡

        • Dynamic Tide Theory（动态形成演化）

          • 大陆形状限制
          • 科里奥利力的偏转

        • Thermalhaline circulationL The conveyor Belt

          • 温度和盐度的驱动过程和形成机制
          • 绕极翻转流
          • 长期时间尺度，稳定大水团运动

  • Lecture 14 : Chemical Ocean

    • 海洋起源假说：无统一模型

      • 过程机理：重力压缩地球组成物质-放射性元素衰变加热内核-内核物质融化分层释放水气等形成原始大气-原始大气冷却使得水蒸气
      • 其他假说：氘富含，固体物质是水库碳库
        • 地球内核排出水蒸气
        • 高挥发性彗星

    • 海水成分

      • Conductivity-Temperature-depth Sampler, DMSO-DMSP
      • 典型盐度35ppt，死海340ppt。表面弱碱性8.1,
        • 碳酸盐缓冲
      • 常见元素含量：Cl, Na, SO4-, Mg, Ca, K
        • 常见的生物利用渠道：Zn制造酶，无氧呼吸载体Fe
      • 有机物质DOC(Dissolved)POC(particulate)动物残体等

    • 海洋地理化学过程

      • 热液烟囱

        • 火山降水和热液烟囱主要带来氯离子，阳离子钠来自淡水（大陆岩石风化），火山灰富含硫
        • 蒸发-降水水量平衡

      • 海洋二氧化碳来源与消失

        • 大气二氧化碳，海洋生物呼吸作用，有机物质氧化
        • 光合作用，化学岩石自养生物（吸收游离二氧化碳），碳酸盐沉积
        • 垂直keeling curve（表层光合作用，中间层生物吸收，底层生物减少）

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  • Lecture 16 : Climate Change & Global Warming

    • 水圈、地理圈、冰圈、地理圈、人类圈
    • 气候强迫：黑雪，温室气体。负值的有悬浮物和底层云
    • 全球海平面上升：通过潮汐测量。海洋热膨胀，山地冰川融化，北极格陵兰冰川融化
    • 海气相互作用：风压，摩擦，蒸发降水

  • Lecture 17 : Carbon and Water Cycle

    • 主要的碳库：地幔、岩石圈、生物圈、水圈、大气圈
    • 生物碳中死亡植物远大于活
    • 生物碳的消失过程：被食用、燃烧、分解、沉积
    • 碳泵：carbonate, biological, physical
    • 碳平衡过程：
      • 火山喷发、地幔排出
      • silicate weathering(硅风化) ，光合作用有机吸收，carbonate chemical 沉积，有机碳沉积，海洋溶解
    • 气候反馈过程
      • 正强化，冰反射形成雪球地球
      • 负反馈自稳态：二氧化碳增强气候活跃度，强化硅风化降低二氧化碳。或者是增强化学反应活性增强光合作用
    • 水循环的动力：重力和太阳辐射，水体更新周期（大气8d，土壤水分2m，冰川湖泊20y）
    • 大气中含有的水质量：3km高度以内
    • Tropical Clone, Atmospheric Rivers
      • 海气相互作用，中纬西风大洋东岸
      • 携带大量水蒸气，南极地区大气河时间，传输热量，中纬度地区暴雨

  • Lecture 18 : Air Pollution and Global Warming

    • 两极冰川融化不会导致全球均匀的海平面上升，冰川泡在海里面，而不是冰盖

  • Lecture 20 : Energy and Natural Resources

    • 油气形成过程
      • 矿源岩：厌氧沉积、
      • 熟化作用
      • 初次二次运移
      • 储存岩：多孔储存容量、可渗透流动
      • 围闭和盖层：阻止流失
      • 成藏时限

模拟题目部分#

模拟试题1（徐政男）#

  1. 为什么海洋岩石圈的厚度增加

  2. 海水酸化的机制、影响，以及为什么近年来引起人们的重视

  3. 描述洪水、干旱、滑坡的形成原因

  4. 描述地热能和太阳能的优势和劣势，各讲两点

  5. 解释气候强迫和气候反馈的含义，并各举一例

  6. 介绍主流月球起源假说，并说明证据（引力比例，大碰撞矿物成分）

  7. 介绍碳汇的主要途径

  8. 介绍海洋盐分的来源机制

  9. 简述生命起源的主要五个过程

  10. 介绍水的优良性质

  11. 介绍元素起源过程

模拟题目（李嘉忆）#

  1. 解释地球内部各圈层主要性质

  2. 介绍地球大气的形成和演变过程

  3. 介绍地理系统正反馈和负反馈的含义并给出例子

  4. 地理传感器的分辨率分为哪些方便（多指的是卫星遥感）（时间分辨率：返回原地需要的时间、空间分辨率：像素对应面积、电磁分辨率：能辨别的最小电磁变化量）

  5. 介绍油气的形成过程和必要条件（漏成熟过程mutation）

  6. 介绍一下臭氧困境

  7. 介绍热盐循环的动力和机制

  8. 阐述板块构造理论（海底在洋中脊处生成，洋壳生成与消亡、陆壳永不俯冲）

  9. 简述地球氧气来源

注：加粗部分是与考题重合部分