2025年大學(xué)《物理學(xué)》專業(yè)題庫——物理學(xué)專業(yè)中的地質(zhì)物理與巖石學(xué)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.在均勻介質(zhì)中，一維彈性體中的縱波波速(Vp)與橫波波速(Vs)之比VP/Vs主要取決于介質(zhì)的()A.密度B.磁導(dǎo)率C.彈性模量和泊松比D.熱導(dǎo)率2.當(dāng)P波從波速較高的介質(zhì)入射到波速較低的介質(zhì)界面時(shí)，其反射波和折射波的波速()A.反射波大于折射波，且均小于入射波B.折射波大于反射波，且均小于入射波C.反射波和折射波均大于入射波D.反射波和折射波均小于入射波3.地球重力異常主要是由()引起的。A.地球內(nèi)部物質(zhì)密度分布的不均勻B.地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力C.地球磁場(chǎng)的變化D.大氣層的分布4.在電阻率測(cè)井中，若地層電阻率遠(yuǎn)大于周圍地層電阻率，則該地層的視電阻率()A.小于周圍地層的視電阻率B.等于周圍地層的視電阻率C.大于周圍地層的視電阻率D.無法確定5.巖石的孔隙度主要影響其()物理性質(zhì)。A.磁化率B.電阻率C.密度D.壓電系數(shù)二、填空題1.地震波按傳播方式可分為________波和________波。2.地球物理勘探中，利用人工激發(fā)的地震波來探測(cè)地下結(jié)構(gòu)的方法稱為________法。3.重力異常δg是指觀測(cè)點(diǎn)的________與該點(diǎn)所在正常重力場(chǎng)的________之差。4.巖石的泊松比是描述巖石變形性質(zhì)的物理量，其定義為σ'/E，其中σ'代表________應(yīng)力，E代表________模量。5.地質(zhì)雷達(dá)主要利用________波在介質(zhì)界面上的反射來探測(cè)淺層地質(zhì)結(jié)構(gòu)。三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述地震波在兩種不同介質(zhì)分界面處發(fā)生反射和折射的基本條件（至少寫出兩個(gè)條件）。2.簡(jiǎn)述重力勘探的基本原理及其主要應(yīng)用領(lǐng)域。3.簡(jiǎn)述巖石的孔隙度對(duì)其電阻率的影響機(jī)制。四、計(jì)算題1.一束P波以30°入射角從空氣(Vp=3400m/s)進(jìn)入地下某種巖石層。若測(cè)得反射波與折射波到達(dá)檢波器的時(shí)差為0.5秒，且已知巖石層中的P波速度為2500m/s。求：(1)該巖石層中的S波速度(假設(shè)泊松比ν=0.25)；(2)折射波的入射角。2.在一口井中進(jìn)行電阻率測(cè)井，井徑為0.1米，周圍地層電阻率為100Ω·m。已知在井壁附近某段地層的視電阻率為200Ω·m。假設(shè)該段地層為均勻、無限延伸的薄層，試估算該地層的真電阻率。五、論述題試論述巖石物理性質(zhì)（如密度、孔隙度、含水飽和度、礦物成分等）與地球物理場(chǎng)（如重力場(chǎng)、磁場(chǎng)、電場(chǎng)、彈性波場(chǎng)）之間的基本關(guān)系，并說明這些關(guān)系在地球物理勘探中是如何被利用來識(shí)別和解釋地下地質(zhì)體的。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.A4.C5.B二、填空題1.體；面2.地震反射3.實(shí)際重力值；正常重力值4.垂直；剪切5.電磁三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：反射和折射發(fā)生在波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，在分界面處發(fā)生能量傳遞和方向改變?；緱l件包括：*遵循斯涅爾定律：入射角θi、反射角θr、折射角θt之間存在關(guān)系θi=θr，sinθi/sinθt=V1/V2(其中V1、V2為兩種介質(zhì)中的波速)。*滿足動(dòng)量守恒和能量守恒定律（或波動(dòng)方程的邊界條件）。*對(duì)于彈性波，還需考慮介質(zhì)的彈性參數(shù)（密度、彈性模量等）不同。2.解析思路：重力勘探原理基于萬有引力定律。地球整體不均勻密度分布會(huì)導(dǎo)致地表重力加速度(g)發(fā)生局部變化，形成重力異常(δg=g觀測(cè)-g正常)。通過測(cè)量重力異常分布，可以推斷地下密度異常體的存在、大小和位置。主要應(yīng)用包括：尋找密度異常體（如基巖、鹽丘、圈閉）、大地構(gòu)造研究、地殼結(jié)構(gòu)探測(cè)、礦產(chǎn)資源勘探（如煤、油氣、礦產(chǎn)）、地下水探測(cè)等。3.解析思路：巖石的電阻率與其導(dǎo)電性密切相關(guān)。巖石通常由固體礦物骨架和孔隙流體（水、油、氣）組成?？紫抖仁强紫扼w積占巖石總體積的百分比。增加孔隙度通常意味著：*增加了巖石與孔隙流體接觸的路徑，提供了更多的導(dǎo)電通道。*如果孔隙流體是導(dǎo)電的（如鹽水），則巖石整體的導(dǎo)電性會(huì)顯著增強(qiáng)，導(dǎo)致電阻率降低。*如果孔隙流體和固體骨架都是低導(dǎo)體的（如干燥的泥巖），電阻率會(huì)很高。*因此，一般情況下，巖石的孔隙度越高，其電阻率越低（特別是當(dāng)孔隙被導(dǎo)電流體飽和時(shí)）。反之，孔隙度越低，電阻率越高。四、計(jì)算題1.解析思路：(1)利用縱波速度(Vp)、橫波速度(Vs)和泊松比(ν)的關(guān)系：ν=σ'/E=ρ(Vp2-Vs2)/(2Vp2)，其中σ'是橫向應(yīng)力，E是楊氏模量。重排得Vs=Vp*sqrt(1-2ν/(1-ν))。代入ν=0.25計(jì)算。(2)利用斯涅爾定律sinθi/Vp=sinθt/Vp'，其中θi為入射角，θt為折射角，Vp為入射波速度，Vp'為折射波速度。已知入射角θi=30°，Vp=3400m/s，Vp'=2500m/s。先求折射角θt，sinθt=(Vp'/Vp)*sinθi。然后利用時(shí)差關(guān)系Δt=(2d/Vp')*sinθt-(2d/Vp)*sinθi(其中d為入射點(diǎn)深度)，解出d，再利用幾何關(guān)系d=L*sinθi(L為炮檢距)求出L，最后由sinθt=L/(2d)求出折射角θt。解：(1)Vs=3400*sqrt(1-2*0.25/(1-0.25))=3400*sqrt(1/3)≈1953m/s(2)sinθt=(2500/3400)*sin30°≈0.362*0.5≈0.181.θt≈sin?1(0.181)≈10.4°.設(shè)炮檢距為L(zhǎng)，入射點(diǎn)深度d=L*sin30°=L/2.時(shí)差Δt=(2d/Vp'*sinθt)-(2d/Vp*sinθi)Δt=(L/(Vp'*sinθi))*(sinθt-sinθi)=L*(sin10.4°-sin30°)/(2500*0.5)≈L*(-0.178)/12500.5=L*(-0.178)/1250=>L≈-1250*0.5/0.178≈-3500m(取絕對(duì)值，L≈3500m)d=L/2=1750m.驗(yàn)算折射角:sinθt=L/(2d)=3500/(2*1750)=1.θt=90°(說明此題數(shù)據(jù)可能不合理或假設(shè)條件有誤，實(shí)際折射角應(yīng)小于90°。若按標(biāo)準(zhǔn)模型計(jì)算，應(yīng)重新檢查數(shù)據(jù)或假設(shè))。假設(shè)題目意圖是計(jì)算Vs和基本折射關(guān)系。2.解析思路：此題可用斯倫貝謝公式近似計(jì)算真電阻率ρt：ρt=ρa(bǔ)*(ρl/ρa(bǔ)+2ln(ρl/ρa(bǔ)))，其中ρa(bǔ)為地層周圍介質(zhì)（地層）的電阻率，ρl為視電阻率。已知ρa(bǔ)=100Ω·m，ρl=200Ω·m。代入公式計(jì)算。ρt=100*(200/100+2ln(200/100))=100*(2+2ln2)≈100*(2+2*0.693)≈100*(2+1.386)≈100*3.386≈338.6Ω·m。五、論述題解析思路：論述題需系統(tǒng)闡述物理量與地質(zhì)體性質(zhì)的關(guān)系及應(yīng)用。*密度:地球物理密度法利用物質(zhì)密度差異探測(cè)地下結(jié)構(gòu)。巖石密度主要與礦物成分、孔隙度、含水飽和度有關(guān)。高密度體（如基巖、金屬礦）在重力場(chǎng)中產(chǎn)生正異常；低密度體（如鹽巖、天然氣藏）產(chǎn)生負(fù)異常。密度測(cè)井可區(qū)分巖性、判斷流體性質(zhì)（如水、油、氣密度不同）。*孔隙度:如簡(jiǎn)答題所述，孔隙度主要影響電阻率。高孔隙度（尤其含水）使巖石電阻率降低。電阻率測(cè)井是利用這一原理識(shí)別含油氣層、區(qū)分巖性、計(jì)算儲(chǔ)層參數(shù)的重要手段。*含水飽和度:含水飽和度顯著影響巖石電阻率（水是良導(dǎo)體）。電阻率法通過探測(cè)電阻率降低的異常區(qū)來尋找地下水、識(shí)別含油氣層。*礦物成分:不同礦物的磁性、電性、彈性波速、密度等物理性質(zhì)不同。磁法勘探可識(shí)別磁鐵礦等磁性礦物。電法勘探（電阻率、感應(yīng)）可區(qū)分不同礦物組合的巖層。地震波速受礦物成分影