2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——行星地下熔巖通道探測(cè)技術(shù)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共30分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.地下熔巖通道最主要的形成機(jī)制與哪種地質(zhì)活動(dòng)直接相關(guān)？A.構(gòu)造運(yùn)動(dòng)B.火山噴發(fā)C.潮汐力作用D.星球會(huì)合運(yùn)動(dòng)2.在行星科學(xué)中，利用電磁法探測(cè)地下結(jié)構(gòu)，其基本原理依賴(lài)于地下介質(zhì)對(duì)電磁場(chǎng)的何種響應(yīng)？A.光學(xué)散射B.聲波衰減C.電磁感應(yīng)與傳導(dǎo)D.熱輻射吸收3.對(duì)于探測(cè)深部（數(shù)百米至數(shù)公里）的地下熔巖通道，哪種探測(cè)技術(shù)理論上具有更好的穿透能力？A.探地雷達(dá)（GPR）B.寬角地震勘探C.熱紅外遙感D.地磁測(cè)量4.在火山活動(dòng)休眠期，利用熱紅外遙感技術(shù)探測(cè)地下熔巖通道的主要依據(jù)是？A.通道自身具有異常高的放射性B.通道內(nèi)殘留巖漿或熱液仍維持較高溫度C.通道導(dǎo)致上覆巖石熱導(dǎo)率顯著降低D.通道周?chē)寥浪之惓Ｕ舭l(fā)5.甚低頻（VLF）電磁法在行星地下熔巖通道探測(cè)中，主要優(yōu)勢(shì)在于其？A.對(duì)淺層、低阻異常敏感B.能夠提供高分辨率的地下結(jié)構(gòu)圖像C.對(duì)金屬管線(xiàn)等人工干擾不敏感D.可在強(qiáng)磁干擾環(huán)境下穩(wěn)定工作6.聲波或地震波在穿過(guò)不同介質(zhì)界面時(shí)，會(huì)發(fā)生的主要現(xiàn)象是？A.介質(zhì)密度增加B.波速發(fā)生改變C.波的能量完全消失D.頻率發(fā)生偏移7.重力探測(cè)地下熔巖通道的主要依據(jù)是通道存在導(dǎo)致局部重力場(chǎng)發(fā)生何種變化？A.增強(qiáng)效應(yīng)B.減弱效應(yīng)C.不變效應(yīng)D.周期性變化8.磁法探測(cè)地下熔巖通道，其有效性很大程度上取決于通道巖石本身是否具有？A.高電導(dǎo)率B.高熱導(dǎo)率C.磁化特性D.密度異常9.當(dāng)單一探測(cè)技術(shù)難以獲得滿(mǎn)意結(jié)果時(shí)，通常會(huì)考慮采用何種策略？A.增加探測(cè)儀器的靈敏度B.單獨(dú)增加探測(cè)時(shí)間C.多種探測(cè)技術(shù)的綜合應(yīng)用D.改變探測(cè)頻率10.行星表面風(fēng)化作用強(qiáng)烈，會(huì)對(duì)接收到的地下熱紅外信號(hào)產(chǎn)生的主要影響是？A.增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度B.使信號(hào)特征變得模糊C.導(dǎo)致信號(hào)完全不可辨識(shí)D.沒(méi)有影響11.地震反射法探測(cè)地下結(jié)構(gòu)，其基本工作方式類(lèi)似于？A.醫(yī)學(xué)超聲波檢查B.無(wú)線(xiàn)電波通信C.光學(xué)透鏡成像D.照相機(jī)拍照12.在分析探測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)信號(hào)存在顯著噪聲干擾，可能的原因包括？A.探測(cè)技術(shù)選擇不當(dāng)B.行星表面存在強(qiáng)烈的天然電磁場(chǎng)C.探測(cè)儀器性能不穩(wěn)定D.以上所有原因13.熔巖通道的空腔結(jié)構(gòu)對(duì)其物理性質(zhì)（如密度、聲波速度、熱導(dǎo)率）與周?chē)鷰r石相比，通常表現(xiàn)為？A.密度更高，聲波速度更快B.密度更低，聲波速度更慢C.密度變化不定，聲波速度不變D.密度更低，聲波速度更快14.對(duì)于需要精確測(cè)定通道頂板埋深的情況，哪種探測(cè)技術(shù)相對(duì)更為直接有效？A.熱紅外掃描B.地震反射/折射C.電磁感應(yīng)測(cè)量D.重力梯度測(cè)量15.目前，對(duì)地球淺層熔巖隧道進(jìn)行探測(cè)，應(yīng)用最廣泛的無(wú)損探測(cè)技術(shù)之一是？A.鉆探取樣B.探地雷達(dá)C.地下連續(xù)墻D.超聲波檢測(cè)二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線(xiàn)上）1.地下熔巖通道內(nèi)通常充滿(mǎn)空氣或低壓氣體，這使得其聲波傳播速度與周?chē)鷰r石相比，一般會(huì)______。2.利用電磁法探測(cè)時(shí)，地下電導(dǎo)率高的區(qū)域通常在探測(cè)圖譜上表現(xiàn)為_(kāi)_____異常。3.為了克服行星表面電磁環(huán)境的干擾，進(jìn)行電磁探測(cè)時(shí)，常需要采用______或______等技術(shù)來(lái)提高信號(hào)質(zhì)量。4.聲波或地震波的______是判斷地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的重要依據(jù)。5.熱紅外遙感探測(cè)地下熔巖通道，主要尋找的是地表溫度的______或______區(qū)域。6.重力測(cè)量中，一個(gè)規(guī)則的地下空腔（如熔巖通道）通常會(huì)引起其上覆區(qū)域重力值的______。7.磁法探測(cè)效果的好壞，不僅取決于目標(biāo)體的磁化強(qiáng)度，還與其磁化方向相對(duì)于行星______的方向有關(guān)。8.將不同探測(cè)技術(shù)獲得的地下信息進(jìn)行整合分析，以獲得更全面、可靠的結(jié)論，這一過(guò)程稱(chēng)為_(kāi)_____。9.在設(shè)計(jì)行星熔巖通道探測(cè)任務(wù)時(shí)，需要綜合考慮探測(cè)目標(biāo)深度、行星表面環(huán)境以及可用的______資源。10.由于行星（尤其是類(lèi)地行星）內(nèi)部存在液態(tài)成分，重力測(cè)量結(jié)果除了能反映密度結(jié)構(gòu)外，還能提供關(guān)于內(nèi)部______狀態(tài)的信息。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題）1.簡(jiǎn)述利用聲波探測(cè)技術(shù)（如地震法）探測(cè)地下熔巖通道的基本原理。2.與電磁法相比，熱紅外遙感技術(shù)在探測(cè)地下熔巖通道時(shí)主要面臨哪些挑戰(zhàn)？3.為什么說(shuō)單一探測(cè)技術(shù)往往難以完全滿(mǎn)足行星地下結(jié)構(gòu)探測(cè)的需求？4.在實(shí)際探測(cè)任務(wù)中，如何利用重力異常信息來(lái)初步推斷地下熔巖通道的存在？四、論述題（每題10分，共30分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，深入闡述下列問(wèn)題）1.論述電磁法（如時(shí)間域電磁法TDEM）在探測(cè)行星地下熔巖通道時(shí)的主要原理、優(yōu)勢(shì)以及可能存在的局限性。2.假設(shè)你需要為一個(gè)未來(lái)的火星探測(cè)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)旨在尋找地下熔巖通道的探測(cè)策略，請(qǐng)簡(jiǎn)述你會(huì)考慮哪些探測(cè)技術(shù)，并說(shuō)明選擇這些技術(shù)的理由以及如何進(jìn)行數(shù)據(jù)融合分析。3.分析當(dāng)前行星地下熔巖通道探測(cè)技術(shù)面臨的主要科學(xué)挑戰(zhàn)和技術(shù)瓶頸，并展望未來(lái)可能的發(fā)展方向。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.B4.B5.A6.B7.B8.C9.C10.B11.C12.D13.B14.B15.B二、填空題1.降低2.低阻（或低值）3.深度聚焦（或聚焦）、屏蔽4.到達(dá)時(shí)間（或旅行時(shí)間）5.高于、低于6.降低（或減小、偏移）7.磁場(chǎng)（或地磁場(chǎng)）8.數(shù)據(jù)融合（或信息融合）9.軟件和硬件10.密度和流體三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：聲波探測(cè)利用聲波在介質(zhì)中傳播速度和路徑的變化來(lái)成像地下結(jié)構(gòu)。探測(cè)時(shí)，在行星表面布置震源（如小爆炸、振動(dòng)器）產(chǎn)生聲波，利用檢波器接收從地下介質(zhì)界面（包括熔巖通道頂?shù)装?、?cè)壁）反射或透射回來(lái)的信號(hào)。通過(guò)分析接收到的反射波（主要是底反射波，因?yàn)轫敯逋ǔ］^近且可能被火山碎屑充填）的旅行時(shí)間、強(qiáng)度、頻率變化等信息，可以推斷通道的深度、寬度、頂?shù)装逍螒B(tài)等結(jié)構(gòu)特征。2.解析思路：熱紅外遙感面臨的主要挑戰(zhàn)包括：①信號(hào)微弱且易受干擾，地下熱源強(qiáng)度相對(duì)地表接收到的太陽(yáng)輻射或環(huán)境熱輻射較弱，且易被地表覆蓋層（土壤、巖石、植被等）的熱特性及晝夜變化所掩蓋；②分辨率限制，空間分辨率和光譜分辨率可能不足以區(qū)分通道與圍巖的細(xì)微溫度差異或識(shí)別通道口等小型特征；③缺乏直接探測(cè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的能力，主要反映地表溫度異常，間接指示地下熱活動(dòng)，對(duì)通道的具體形態(tài)和埋深信息獲取有限；④不同熱源類(lèi)型的混淆，地表其他熱源（如撞擊坑、近期火山活動(dòng)）可能導(dǎo)致誤判。3.解析思路：?jiǎn)我惶綔y(cè)技術(shù)通常有其固有的探測(cè)深度、分辨率和靈敏度限制。例如，電磁法對(duì)深部低阻體敏感但淺層干擾多；地震法穿透深但分辨率受限于波長(zhǎng)；熱紅外法受地表環(huán)境影響大；重力法提供整體信息但分辨率低。此外，不同技術(shù)探測(cè)的物理量不同，可能遺漏某些信息。行星表面的復(fù)雜環(huán)境（如強(qiáng)磁場(chǎng)、低重力、風(fēng)化、土壤）也會(huì)對(duì)不同技術(shù)產(chǎn)生獨(dú)特或嚴(yán)重的干擾。因此，結(jié)合多種技術(shù)，利用不同技術(shù)的互補(bǔ)性（探測(cè)深度、分辨率、物理量、對(duì)干擾的敏感性不同），可以獲取更全面、準(zhǔn)確、可靠的地下結(jié)構(gòu)信息，彌補(bǔ)單一技術(shù)的不足。4.解析思路：利用重力異常推斷地下熔巖通道，主要是基于空腔結(jié)構(gòu)導(dǎo)致局部密度降低的原理。規(guī)則形狀的空腔（如近球體或圓柱體）會(huì)引起其上方和周?chē)囊?chǎng)相對(duì)于周?chē)橘|(zhì)發(fā)生減弱（負(fù)異常）。通過(guò)布設(shè)重力儀進(jìn)行測(cè)量，獲得重力異常圖，分析異常的形態(tài)、規(guī)模和強(qiáng)度。如果發(fā)現(xiàn)一個(gè)范圍與預(yù)期通道大小相當(dāng)?shù)?、中心區(qū)域重力值顯著低于周邊的負(fù)異常區(qū)，則可以初步推斷該區(qū)域下方可能存在熔巖通道。需要注意區(qū)分其他也能引起負(fù)異常的因素，如鹽丘、空化構(gòu)造、疏松沉積物等，并結(jié)合其他信息進(jìn)行判斷。四、論述題1.解析思路：電磁法（特別是TDEM）原理：利用時(shí)變電流產(chǎn)生的電磁場(chǎng)在地下傳播時(shí)，不同電導(dǎo)率介質(zhì)中感應(yīng)渦流的大小和分布不同，導(dǎo)致二次場(chǎng)隨時(shí)間變化率不同。高電導(dǎo)率區(qū)域（如熔巖通道）產(chǎn)生的二次場(chǎng)衰減較慢，幅值較大；低電導(dǎo)率區(qū)域衰減較快。通過(guò)測(cè)量接收到的二次磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化，可以反演出地下電導(dǎo)率分布圖像。優(yōu)勢(shì)：①非侵入性，無(wú)需鉆孔；②對(duì)埋藏較深、規(guī)模較大的低阻體（通道）敏感；③儀器相對(duì)便攜，可用于較大范圍的區(qū)域探測(cè)。局限性：①主要探測(cè)電導(dǎo)率，對(duì)高阻通道不敏感；②探測(cè)深度受信號(hào)穿透能力的限制，受地表電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、介電常數(shù)以及頻率選擇的影響較大；③反演過(guò)程復(fù)雜，存在多解性，需要可靠的先驗(yàn)信息；④易受金屬管線(xiàn)、礦物蝕變等局部因素的干擾。2.解析思路：探測(cè)策略設(shè)計(jì)需綜合考慮目標(biāo)特征、行星環(huán)境和技術(shù)能力?？紤]的技術(shù)：①地震反射/折射：穿透深，適用于探測(cè)深部通道結(jié)構(gòu)，可提供良好成像。②電磁法（如TDEM）：有效探測(cè)淺中深部低阻通道，成本相對(duì)較低。③磁法：若通道巖石具磁化特性或附近存在剩磁，可提供定位信息。④熱紅外遙感：用于大面積普查，尋找地表熱異常指示的淺部活動(dòng)或通道入口。⑤雷達(dá)（GPR）：適用于非常淺部的探測(cè)。選擇理由：根據(jù)通道可能埋深和規(guī)模，地震法和電磁法是核心。地震法用于獲取深部結(jié)構(gòu)和成像，電磁法用于探測(cè)不同深度和規(guī)模，特別是低阻通道。磁法和熱紅外作為輔助手段，用于提供補(bǔ)充信息或進(jìn)行初步篩選。數(shù)據(jù)融合分析：將不同技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)（如地震剖面、電磁斷面圖、磁異常分布、熱紅外圖像）進(jìn)行空間匹配和屬性關(guān)聯(lián)，利用各自的優(yōu)勢(shì)信息，互為補(bǔ)充，排除干擾，共同構(gòu)建更準(zhǔn)確的地下三維結(jié)構(gòu)模型。例如，電磁法圈定潛在的低阻區(qū)域，再用地震法獲取該區(qū)域的精細(xì)結(jié)構(gòu)。3.解析思路：主要挑戰(zhàn)與瓶頸：①行星表面環(huán)境惡劣：低重力、強(qiáng)輻射、溫差大、風(fēng)化作用強(qiáng)，對(duì)探測(cè)設(shè)備的生存能力、信號(hào)傳輸和地表穩(wěn)定性構(gòu)成嚴(yán)峻考驗(yàn)。②信號(hào)信噪比低：行星內(nèi)部場(chǎng)源強(qiáng)度弱，信號(hào)傳播距離遠(yuǎn)，易被背景噪聲淹沒(méi)，尤其在低重力環(huán)境下，重力信號(hào)微弱。③探測(cè)深度限制：受物理定律（如電磁波衰減、聲波擴(kuò)散）和設(shè)備性能限制，探測(cè)深層結(jié)構(gòu)難度極大。④行星地質(zhì)復(fù)雜性：不同行星地質(zhì)背景差異大，缺