2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——理技械處理理得塑性考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.下列哪種巖石類型在高溫高壓條件下通常表現(xiàn)為韌性變形？()A.花崗巖B.玄武巖C.片麻巖D.鈣質(zhì)頁(yè)巖2.地質(zhì)年代較新的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)疊加在較古老的構(gòu)造之上時(shí)，通常表現(xiàn)為？()A.古構(gòu)造被完全破壞B.新構(gòu)造繞過或切割古構(gòu)造C.新構(gòu)造的力學(xué)性質(zhì)通常更強(qiáng)，能改造古構(gòu)造D.新老構(gòu)造的變形特征完全相同3.在地應(yīng)力作用下，巖石發(fā)生塑性變形的主要機(jī)制是？()A.晶體滑移B.斷裂C.粒界滑動(dòng)D.巖漿活動(dòng)4.地震反射資料中，斷層引起的同相軸中斷或繞射，主要反映了斷層的？()A.產(chǎn)狀B.運(yùn)動(dòng)學(xué)特征C.動(dòng)力學(xué)特征D.化學(xué)成分5.重力異常主要由地殼密度不均勻引起，以下哪種構(gòu)造通常引起正重力異常？()A.花崗巖體B.深大斷裂帶C.海底擴(kuò)張中心D.沉積盆地6.地球物理反演的目的是？()A.將觀測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為物理模型B.將物理模型轉(zhuǎn)換為觀測(cè)數(shù)據(jù)C.對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析D.對(duì)物理模型進(jìn)行參數(shù)估計(jì)7.地震疊后偏移的主要目的是？()A.提高地震數(shù)據(jù)的信噪比B.恢復(fù)地下地質(zhì)體的真實(shí)形態(tài)C.將共中心點(diǎn)道集轉(zhuǎn)換為共偏移距道集D.去除地表靜校正效應(yīng)8.在巖石圈流變學(xué)中，軟流圈通常被認(rèn)為是？()A.剛性板塊B.韌性層C.脆性層D.密度最低的層9.利用重磁資料推斷深部構(gòu)造時(shí)，通常需要考慮？()A.地球曲率校正B.磁偏角影響C.巖石磁性參數(shù)D.以上都是10.地震資料解釋中，“閉合等時(shí)面”的概念主要用于？()A.解釋巖性B.劃分構(gòu)造層C.確定地層層位D.計(jì)算地層厚度二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填入橫線處）1.地球塑性變形通常發(fā)生在__________溫度和壓力條件下。2.斷層根據(jù)斷層面產(chǎn)狀可分為__________斷層、走向斷層和__________斷層。3.地震數(shù)據(jù)處理中的“疊加”是為了提高_(dá)_________常數(shù)，增強(qiáng)__________能量。4.重力異常分為__________異常和__________異常，前者與埋深有關(guān)，后者與密度有關(guān)。5.地球物理反演分為__________反演和__________反演，前者求解目標(biāo)函數(shù)最小值，后者直接搜索最優(yōu)解。6.地殼的變形可分為__________變形和__________變形。7.地震波通過不同介質(zhì)時(shí)，其__________和__________會(huì)發(fā)生改變。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述脆性變形和塑性變形的主要區(qū)別。2.簡(jiǎn)述地震資料解釋的基本流程。3.簡(jiǎn)述影響巖石圈流變性質(zhì)的主要因素。4.簡(jiǎn)述重磁異常分離的主要方法及其原理。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.假設(shè)一水平層狀介質(zhì)，上層密度ρ?=2500kg/m3，厚度h?=1000m；下層密度ρ?=2800kg/m3，埋深H。地表重力測(cè)量得到自由空氣異常Δg_air=10mGal。忽略地殼上部密度變化，試計(jì)算地殼平均密度ρ_avg和下層頂面埋深H。（提示：自由空氣異常公式Δg_air=0.308Hρ_avg）2.假設(shè)某處地震剖面記錄到P波和S波的旅行時(shí)分別為t_p=2s和t_s=3s。已知該介質(zhì)中P波速度v_p=3000m/s，S波速度v_s=1732m/s。試計(jì)算震源距x，并確定該處介質(zhì)是剛性還是延性？（提示：走時(shí)曲線近似為t_p=αx/√(x2+β2)，t_s=βx/√(x2+α2)，其中α=v_p，β=v_s）五、綜合分析題（共25分）假設(shè)在某造山帶進(jìn)行區(qū)域地球物理調(diào)查，獲得了地震、重力和磁力數(shù)據(jù)。地震剖面顯示存在一系列逆沖斷層和背斜構(gòu)造，斷層傾角較陡；重力數(shù)據(jù)顯示該區(qū)域存在局部高密度異常體；磁力數(shù)據(jù)顯示存在條帶狀磁異常，走向與區(qū)域構(gòu)造一致。請(qǐng)結(jié)合地球塑性變形理論，分析：1.該區(qū)域主要的構(gòu)造變形類型是什么？簡(jiǎn)述其形成機(jī)制。2.地震、重力、磁力數(shù)據(jù)分別提供了哪些關(guān)于構(gòu)造變形和物質(zhì)組成的證據(jù)？3.如何綜合運(yùn)用這三種地球物理信息，對(duì)該區(qū)域的構(gòu)造變形和深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行解釋？4.在解釋結(jié)果時(shí)，需要注意哪些可能影響解釋準(zhǔn)確性的因素？試卷答案一、選擇題1.B2.C3.A4.B5.A6.A7.C8.B9.D10.B二、填空題1.較高2.陡傾；斜交3.延時(shí)；同相軸4.真空；布格5.線性；非線性6.脆性；塑性7.速度；振幅三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：區(qū)分兩種變形的根本在于應(yīng)力水平和溫度壓力條件。脆性變形發(fā)生在低溫、高壓或應(yīng)力速率較快的條件下，巖石以斷裂為主；塑性變形發(fā)生在高溫、高壓或應(yīng)力速率較慢的條件下，巖石內(nèi)部發(fā)生物質(zhì)遷移和重組，以變形為主。*答案：脆性變形和塑性變形的主要區(qū)別在于變形機(jī)制、發(fā)生條件及產(chǎn)物。脆性變形主要發(fā)生在低溫、高壓或應(yīng)力速率較快的條件下，以斷裂、破碎為主要變形機(jī)制，產(chǎn)物為斷層、節(jié)理等。塑性變形主要發(fā)生在高溫、高壓或應(yīng)力速率較慢的條件下，以晶體滑移、粒界滑動(dòng)等為主要變形機(jī)制，使巖石發(fā)生永久變形，形成褶皺等。2.解析思路：地震資料解釋是一個(gè)從已知到未知、由整體到局部的邏輯推理過程。首先需要確定工區(qū)的地質(zhì)背景和構(gòu)造格架，然后對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)觀察和分析，識(shí)別反射構(gòu)造形態(tài)，解釋其地質(zhì)意義（地層、斷層、巖性等），最后進(jìn)行綜合解釋和成果圖編制。*答案：地震資料解釋的基本流程通常包括：①區(qū)域地質(zhì)概況研究；②地震資料預(yù)處理（質(zhì)量控制）；③初步解釋（層位標(biāo)定、構(gòu)造成圖）；④詳細(xì)解釋（斷層識(shí)別與解釋、巖性識(shí)別、沉積相分析等）；⑤綜合解釋（與區(qū)域地質(zhì)、其他地球物理資料、鉆井資料對(duì)比）；⑥成果圖件編制與報(bào)告撰寫。3.解析思路：巖石圈的流變性質(zhì)受多種因素影響，核心是溫度、壓力和應(yīng)力狀態(tài)。溫度升高，使巖石更容易變形；壓力（特別是圍壓）增大，通常使巖石變形方式由脆性向塑性轉(zhuǎn)變；應(yīng)力狀態(tài)（如差應(yīng)力）直接影響巖石的變形機(jī)制和強(qiáng)度。*答案：影響巖石圈流變性質(zhì)的主要因素包括：①溫度：溫度是影響巖石流變性質(zhì)最關(guān)鍵的參數(shù)，隨深度增加而升高，促使巖石變形能力增強(qiáng)；②壓力：壓力，特別是圍壓，能提高巖石的屈服強(qiáng)度，影響變形機(jī)制（如從脆性到塑性的轉(zhuǎn)變）；③應(yīng)力狀態(tài)：應(yīng)力大小和應(yīng)力比（差應(yīng)力/圍壓）決定了巖石的變形路徑和強(qiáng)度；④時(shí)間：巖石變形速率與應(yīng)力作用時(shí)間有關(guān)，長(zhǎng)期載荷下易發(fā)生塑性變形；⑤流體：流體存在可以降低巖石強(qiáng)度，促進(jìn)變形（如流體壓力傳遞、溶解作用）；⑥礦物組成與初始結(jié)構(gòu)：不同礦物的流變學(xué)性質(zhì)不同，巖石的孔隙度和結(jié)構(gòu)也影響其整體流變行為。4.解析思路：重磁異常分離旨在區(qū)分由不同原因引起的異常。密度異常是引起重力異常的主要因素，而磁異常主要與巖石磁性有關(guān)。分離方法需基于異常的成因機(jī)制和數(shù)學(xué)處理技術(shù)。密度異常通常與地質(zhì)體密度差異和埋深有關(guān)，可利用反演方法求解；磁異常則可通過濾波、趨勢(shì)分析或基于巖性的反演方法處理。*答案：重磁異常分離的主要方法及其原理包括：①譜分析分離：利用不同異常源（如密度、磁性）在頻域上的差異進(jìn)行分離，如通過濾波分離趨勢(shì)場(chǎng)和異常場(chǎng)；②聯(lián)合反演：將重力和磁力數(shù)據(jù)聯(lián)合進(jìn)行反演，同時(shí)求解密度和磁性參數(shù)，從而分離出與密度和磁性相關(guān)的異常信息；③基于巖性的反演：利用巖石物理關(guān)系，先建立巖性參數(shù)（密度、磁化率）與重磁響應(yīng)的模型，再進(jìn)行反演分離；④假設(shè)分離：基于對(duì)地質(zhì)體的先驗(yàn)認(rèn)識(shí)，假設(shè)某種異常主要與特定因素有關(guān)，然后進(jìn)行針對(duì)性的數(shù)據(jù)處理或反演。原理是利用不同異常在空間分布、強(qiáng)度特征或與地質(zhì)因素（密度、磁性）的耦合關(guān)系上的差異。四、計(jì)算題1.解析思路：利用自由空氣異常公式計(jì)算地殼平均密度，再利用布格異常公式（忽略上覆巖層）反推下層頂面埋深。關(guān)鍵在于理解異常公式和地殼結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型。*答案：已知Δg_air=0.308Hρ_avg。假設(shè)地殼總厚度為H，平均密度為ρ_avg。則有ρ_avg=Δg_air/(0.308H)=10mGal/(0.308Hm/s2·kg/m3)=32.5/H(m3/kg)。*假設(shè)地殼上層密度ρ?=2500kg/m3，厚度h?=1000m；下層密度ρ?=2800kg/m3，埋深H。地殼平均密度ρ_avg=(ρ?h?+ρ?(H-h?))/H=(2500*1000+2800(H-1000))/H=(2.5*10?+2800H-2.8*10?)/H=(2800H-300)/H=2800-300/H。*將ρ_avg表達(dá)式聯(lián)立：32.5/H=2800-300/H。整理得：32.5/H+300/H=2800，即332.5/H=2800，解得H=332.5/2800≈0.119m。此結(jié)果顯然不合理，說明假設(shè)地殼僅由上下兩層構(gòu)成或忽略ρ?影響導(dǎo)致錯(cuò)誤。更合理的方法是假設(shè)H遠(yuǎn)大于1000m，或使用更精確的布格異常公式估算H，再反算ρ_avg。此處按原始數(shù)據(jù)反推H：*假設(shè)H遠(yuǎn)大于1000m，ρ_avg≈ρ?=2500kg/m3。則H=10mGal/(0.308*2500m/s2·kg/m3)≈13.06km。*（注：此計(jì)算結(jié)果基于簡(jiǎn)化假設(shè)，實(shí)際地殼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，計(jì)算需更精確模型。）*若以H≈13.06km計(jì)算，則地殼平均密度ρ_avg≈2500kg/m3。此時(shí)下層頂面埋深H約為13.06km。2.解析思路：利用走時(shí)方程，通過P、S波走時(shí)差求解震源距x。求解出x后，比較v_p和v_s的大小。如果v_p顯著大于v_s(通常大于1.7倍)，則認(rèn)為介質(zhì)為剛性；否則為延性。*答案：已知t_p=2s,t_s=3s,v_p=3000m/s,v_s=1732m/s。走時(shí)方程為t_p=αx/√(x2+β2),t_s=βx/√(x2+α2)，其中α=v_p,β=v_s。*t_p-t_s=αx/√(x2+β2)-βx/√(x2+α2)=(3000x/√(x2+17322)-1732x/√(x2+30002))=1s。*令y=x/√(x2+17322)，則t_p=3000y，t_s=1732/y，t_p-t_s=(3000y-1732/y)=1。*整理得3000y2-1732=y，即3000y2-y-1732=0。解此二次方程：y=[1±√(1+4*3000*1732)]/(2*3000)=[1±√(1+20736000)]/6000=[1±4553.7]/6000。*取正值解：y=(1+4553.7)/6000≈0.76。*震源距x=y*√(x2+17322)=0.76*√(x2+17322)。代入y=x/√(x2+17322)得x=0.76*√(x2+17322)。*兩邊平方：x2=0.5776*(x2+17322)。整理得(1-0.5776)x2=0.5776*17322，即0.4224x2=0.5776*17322。*x2=(0.5776/0.4224)*17322≈1.363*3000246.24≈4108337.6。解得x≈√4108337.6≈2027m。*震源距x≈2027m。*比較v_p和v_s：v_p/v_s=3000/1732≈1.73。由于v_p/v_s>1.7，該處介質(zhì)可判斷為剛性。五、綜合分析題1.解析思路：逆沖斷層和背斜構(gòu)造是典型的壓縮構(gòu)造變形特征。分析其形成機(jī)制需結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景和應(yīng)力場(chǎng)。陡傾逆沖斷層通常形成于地殼短縮或走滑轉(zhuǎn)換帶，背斜是短縮作用下巖層彎曲形成的。*答案：該區(qū)域主要的構(gòu)造變形類型是壓縮構(gòu)造變形。地震剖面顯示的逆沖斷層和背斜構(gòu)造是典型的短縮構(gòu)造特征。形成機(jī)制可能是由于區(qū)域性的擠壓應(yīng)力作用，導(dǎo)致地殼物質(zhì)短縮、增厚。陡傾逆沖斷層可能是在俯沖、推覆構(gòu)造或地殼疊瓦構(gòu)造體系中形成的，反映了強(qiáng)烈的水平擠壓和垂直位移。背斜的形成是巖層在水平擠壓力作用下發(fā)生彎曲變形的結(jié)果。這種構(gòu)造變形通常與造山帶的形成、板塊碰撞或地殼均衡調(diào)整有關(guān)。2.解析思路：分別分析地震、重力和磁力數(shù)據(jù)提供的證據(jù)。地震數(shù)據(jù)主要顯示構(gòu)造形態(tài)和斷層位置；重力數(shù)據(jù)可反映構(gòu)造圈閉、高密度體（如基巖、火成巖）的存在；磁力數(shù)據(jù)可反映巖性、變質(zhì)程度和侵入體位置。*答案：地震數(shù)據(jù)提供了最直接的構(gòu)造證據(jù)，清晰展示了背斜的形態(tài)、斷層的產(chǎn)狀、斷層面起伏和位移量，揭示了地下的構(gòu)造格架和變形樣式。重力數(shù)據(jù)通過異常分析，可以圈定高密度異常體（可能與逆沖斷層腳wall的基巖、褶皺核部的結(jié)晶巖或小型侵入體有關(guān)），這些異常體可能控制了局部構(gòu)造的形成，同時(shí)重力數(shù)據(jù)也能反映地殼的厚度變化和密度結(jié)構(gòu)。磁力數(shù)據(jù)中的條帶狀磁異?？赡芘c不同巖性的分布有關(guān)（如變質(zhì)巖帶、侵入巖體），這些巖性差異可能影響區(qū)域應(yīng)力狀態(tài)和變形路徑，或者某些磁性異常體本身就是構(gòu)造薄弱帶。因此，這三種數(shù)據(jù)從不同角度（幾何形態(tài)、物質(zhì)密度、巖性屬性）提供了關(guān)于構(gòu)造變形和物質(zhì)組成的證據(jù)。3.解析思路：綜合解釋需要將三種信息融合。利用地震數(shù)據(jù)確定構(gòu)造格架，利用重力異常定位高密度體，利用磁異常識(shí)別巖性或侵入體。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景和塑性變形理論，解釋構(gòu)造與物質(zhì)分布的相互作用。*答案：綜合運(yùn)用這三種地球物理信息，可以這樣解釋：首先，以地震數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建區(qū)域構(gòu)造格架，確定背斜、斷層的位置和幾何形態(tài)。其次，利用重力異常分析，識(shí)別并定位高密度異常體，例如在背斜核部或斷層附近發(fā)現(xiàn)正異常，這可能暗示存在結(jié)晶基底或火成巖侵入體，這些高密度體可能是導(dǎo)致局部逆沖推覆的驅(qū)動(dòng)力或阻力。同時(shí)，分析重力異常形態(tài)（如布格異常、航磁異常）可以推斷地殼的橫向密度變化和均衡狀態(tài)。然后，利用磁力數(shù)據(jù)，特