2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——地球物理學(xué)在環(huán)境地質(zhì)監(jiān)測中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.在利用電阻率法探測地下水時，若目標(biāo)區(qū)域地下水位較高，含水量豐富，則地層電阻率通常會（）。A.增大B.減小C.不變D.隨深度均勻變化2.電法勘探中，溫納裝置主要用于測量（）。A.地下介質(zhì)的磁化率B.地下介質(zhì)的總孔隙度C.地下介質(zhì)在垂直方向的電性變化D.地下介質(zhì)水平方向的電性變化3.電磁法勘探相比電阻率法，其主要優(yōu)勢之一是（）。A.對高阻屏蔽體更敏感B.儀器輕便，數(shù)據(jù)采集速度快C.能直接測量地下介質(zhì)的電阻率值D.對金屬管線探測效果更差4.地震波在穿過不同地質(zhì)界面時，會發(fā)生（）現(xiàn)象。A.速度不變，振幅衰減B.速度突變，振幅不衰減C.速度漸變，振幅增強(qiáng)D.速度不變，振幅增強(qiáng)5.在環(huán)境地質(zhì)監(jiān)測中，利用重力法探測（）。A.導(dǎo)電性異常體B.磁性異常體C.速度異常體D.密度異常體6.探地雷達(dá)（GPR）主要用于探測（）。A.地下深部結(jié)構(gòu)B.廣闊區(qū)域的介質(zhì)電性變化C.淺層地下結(jié)構(gòu)D.地下介質(zhì)的熱流值7.地下水位的季節(jié)性變化，通常會引起測區(qū)內(nèi)某一深度電阻率剖面（）。A.向上平移B.向下平移C.褶皺變形D.大幅度波動8.對于一個特定的環(huán)境地質(zhì)監(jiān)測項目，選擇地球物理方法時，首要考慮的因素是（）。A.該方法的技術(shù)先進(jìn)性B.該方法的成本效益C.該方法能夠探測到目標(biāo)異常體的存在D.該方法操作人員的技術(shù)水平9.地震反射法在地下水污染羽流監(jiān)測中，主要利用反射波來追蹤（）。A.污染物的化學(xué)成分B.污染羽流的運移路徑C.污染羽流的擴(kuò)散范圍D.污染羽流的物理密度10.下列哪種地球物理方法更適合用于探測埋藏較淺的、范圍較小的污染物異常體？（）A.大地電磁測深B.探地雷達(dá)C.微重力測量D.地震折射法二、填空題（每空1分，共15分。請將正確答案填在橫線上）1.地球物理方法在環(huán)境地質(zhì)監(jiān)測中，主要通過探測地下介質(zhì)物理性質(zhì)的__________來實現(xiàn)對環(huán)境問題的監(jiān)測。2.電法勘探中，測量電極電流和電壓的相對位置關(guān)系，可以改變裝置的__________，從而研究不同深度的電性結(jié)構(gòu)。3.電磁法勘探中，常用的參數(shù)有感應(yīng)電壓和二次磁場強(qiáng)度，它們與地下介質(zhì)的__________和__________有關(guān)。4.地震勘探中，通過分析反射波的__________和時間，可以推斷地下結(jié)構(gòu)的空間分布。5.重力勘探在環(huán)境監(jiān)測中，常用于探測地下__________、空洞等密度異常體。6.探地雷達(dá)利用高頻電磁波在介質(zhì)中傳播的__________和__________來探測地下目標(biāo)。7.進(jìn)行地下水環(huán)境地球物理調(diào)查時，通常將電阻率法作為首選方法之一，因為地下水的存在會使介質(zhì)電阻率__________。8.地震波速受地下介質(zhì)密度、孔隙度、含水飽和度等多種因素影響，在環(huán)境地質(zhì)監(jiān)測中，波速的變化可以反映__________的變化。9.地球物理數(shù)據(jù)處理中的反演，是將觀測到的__________轉(zhuǎn)換成地下介質(zhì)參數(shù)分布的過程。10.在實際環(huán)境地球物理調(diào)查中，往往需要根據(jù)探測目標(biāo)、探測深度、場地條件等因素，選擇多種地球物理方法進(jìn)行__________。三、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述電阻率法在土壤污染調(diào)查中的基本原理及其主要應(yīng)用。2.簡述利用地震勘探方法監(jiān)測地面沉降的基本思路。3.簡述探地雷達(dá)（GPR）在管線探測中的應(yīng)用原理及其主要優(yōu)缺點。4.簡述選擇地球物理方法進(jìn)行環(huán)境地質(zhì)監(jiān)測時，需要考慮哪些主要因素？四、計算題（每小題8分，共16分）1.某電阻率測深剖面，在某一深度范圍內(nèi)測得視電阻率ρs=100Ω·m。已知該區(qū)域上覆基巖電阻率ρ1=500Ω·m，基巖下方存在一高含水砂層，其電阻率ρ2=10Ω·m。假設(shè)該剖面采用溫納裝置，電極距AB=20m。請簡述如何利用此數(shù)據(jù)定性判斷該高含水砂層的大致埋深范圍？（無需精確計算，說明判斷依據(jù)即可）2.在進(jìn)行某場地環(huán)境地球物理調(diào)查時，利用地震方法測得地表某測線處的P波初至?xí)r間，發(fā)現(xiàn)沿測線方向，波速呈現(xiàn)出從測線兩端向中間逐漸減小的趨勢。請分析這種現(xiàn)象可能反映了該場地淺層地下的哪些地質(zhì)情況？五、論述題（每小題10分，共20分）1.試論述電阻率法、電磁法、探地雷達(dá)（GPR）這三種方法在近地表環(huán)境地質(zhì)監(jiān)測中的應(yīng)用特點、主要優(yōu)缺點以及它們之間可能的互補關(guān)系。2.結(jié)合一個具體的環(huán)境地質(zhì)問題（如地下水污染、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警、工程場地環(huán)境評估等），論述如何設(shè)計一套包含多種地球物理方法的綜合監(jiān)測方案，并說明選擇這些方法的理由。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.B4.A5.D6.C7.B8.C9.B10.B二、填空題1.差異2.排列（或布置方式）3.電導(dǎo)率；電導(dǎo)率（或電阻率）4.頻率；振幅（或強(qiáng)度）5.空洞（或溶洞）6.傳播路徑；衰減特性（或反射/折射特性）7.降低（或減?。?.巖石性質(zhì)（或介質(zhì)特性）9.觀測數(shù)據(jù)（或測量值）10.綜合應(yīng)用（或聯(lián)合探測）三、簡答題1.原理：利用不同土壤或地下水的導(dǎo)電性差異。污染物的存在通常會改變土壤的電阻率，使其降低（若污染物導(dǎo)電）或升高（若污染物為鹽類結(jié)晶）。通過測量地面上不同位置的電阻率，可以繪制出電阻率等值線圖，從而圈定污染體的分布范圍和大致深度。應(yīng)用：圈定污染區(qū)域邊界、探測污染羽流、評估污染程度、監(jiān)測污染范圍變化等。2.思路：地面沉降通常與地下空洞、松散沉積物壓縮等相關(guān)。利用地震方法（如探地雷達(dá)或淺層地震勘探）探測淺層地下的地層結(jié)構(gòu)、空洞發(fā)育情況或松散沉積層的厚度變化。通過對比不同時期（如初期和后期）的地震探測結(jié)果，分析地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)或密度的變化，從而判斷地面沉降的發(fā)生、發(fā)展范圍和速度。3.原理：GPR向地下發(fā)射高頻電磁波，電磁波在地下傳播遇到不同介質(zhì)的界面（如管線）會發(fā)生反射和折射。通過接收并處理這些反射信號，可以形成地下淺層結(jié)構(gòu)的雷達(dá)圖像，從而定位管線的埋深、走向、材質(zhì)（有時）等信息。優(yōu)點：探測速度快、非侵入性、分辨率高、可提供高精度淺層圖像。缺點：受場地環(huán)境影響大（如含水量、介電常數(shù)）、探測深度有限、對深部或復(fù)雜介質(zhì)效果差。4.因素：*探測目標(biāo)性質(zhì)（如異常體的類型、大小、埋深、物理性質(zhì)差異）。*探測深度要求。*場地條件（如地形地貌、覆蓋層類型、是否存在干擾因素）。*資金預(yù)算和時間限制。*所需信息的詳細(xì)程度和精度要求。*現(xiàn)有儀器設(shè)備和人員技術(shù)水平。四、計算題1.解析：溫納裝置的視電阻率ρs與探測深度h、電極距AB有關(guān)。當(dāng)AB增大時，ρs主要反映更深處的信息。如果ρs從ρ1突然下降到ρ2，說明在此電極距下，探測深度恰好進(jìn)入了電阻率較低的含水砂層。隨著AB進(jìn)一步增大，ρs可能繼續(xù)下降（如果含水層較厚）或趨于穩(wěn)定（如果進(jìn)入更深的穩(wěn)定基巖或含水層底部）。因此，可以通過找到ρs值明顯下降并趨于穩(wěn)定對應(yīng)的AB值，結(jié)合ρs與h的關(guān)系（如斯倫貝謝公式或經(jīng)驗關(guān)系），定性推斷含水砂層頂板的大致埋深范圍。例如，如果20m電極距測得ρs=100Ω·m，說明該點探測深度（近似為AB/2）處存在低阻層，可推斷砂層頂板埋深在10m左右。2.解析：地震波速主要受介質(zhì)密度和彈性模量的影響，通常也與含水飽和度、孔隙度有關(guān)。波速增大意味著下方介質(zhì)可能變得更致密、更堅硬或含水性降低。波速減小則相反。波速沿測線方向從兩端向中間減小的現(xiàn)象，可能反映了以下地質(zhì)情況：*地表覆蓋層存在由邊緣向中心性質(zhì)變化的區(qū)域，例如邊緣為堅硬基巖，中心為松散沉積物。*地下存在由邊緣向中心發(fā)育的軟弱夾層、斷層破碎帶或富水區(qū)。*場地存在局部的地面沉降或隆起，導(dǎo)致淺層結(jié)構(gòu)不均勻。*兩端介質(zhì)性質(zhì)相對均勻，中心存在某種異常體或結(jié)構(gòu)。五、論述題1.解析：*電阻率法：原理基于導(dǎo)電性差異。優(yōu)點是設(shè)備相對簡單、成本較低、應(yīng)用廣泛；缺點是受地形、高阻屏蔽影響大，分辨率相對較低，對非導(dǎo)電性污染物（如某些重金屬鹽）效果差。適用于探測地下水、污染暈、鹽堿地、空洞等。*電磁法：原理基于感應(yīng)效應(yīng)，探測電導(dǎo)率差異。優(yōu)點是輕便快速、受地形影響相對較小、可測量相對電導(dǎo)率；缺點是儀器較貴，對高阻屏蔽體效果差，解釋較復(fù)雜。適用于快速普查地下水、大面積污染調(diào)查、金屬管線探測等。*探地雷達(dá)（GPR）：原理基于電磁波反射。優(yōu)點是分辨率高、探測深度適中（幾米到十幾米）、非侵入性強(qiáng)、數(shù)據(jù)直觀（成像）；缺點是受介電常數(shù)（含水、含鹽、有機(jī)質(zhì)）影響大，探測深度有限，易受金屬物體干擾。適用于淺層結(jié)構(gòu)探測、管線探測、考古、小范圍精細(xì)調(diào)查等。*互補關(guān)系：這三種方法探測的物理量（電阻率/電導(dǎo)率、波速、電磁響應(yīng)）和分辨率各有側(cè)重。在實際應(yīng)用中，特別是復(fù)雜的近地表環(huán)境監(jiān)測項目中，常常將它們組合使用。例如，用電磁法快速普查污染范圍，然后用電阻率法詳細(xì)圈定和探測，再用GPR進(jìn)行淺層精細(xì)結(jié)構(gòu)成像和管線定位，從而獲得更全面、準(zhǔn)確的信息，發(fā)揮各自優(yōu)勢，彌補單一方法的不足。2.解析：*問題示例：地下水污染調(diào)查。*方案設(shè)計：1.初步普查：使用電磁法進(jìn)行大面積快速掃描，探測異常高導(dǎo)電區(qū)域，初步圈定污染羽流的可能分布范圍。該方法速度快，適合覆蓋廣闊區(qū)域。2.詳細(xì)探測：在電磁法圈定的重點區(qū)域，使用電阻率法（如偶極-偶極或溫納裝置）進(jìn)行測線或測網(wǎng)測量，以更高的分辨率探測污染體的邊界、大致深度和形態(tài)。同時，結(jié)合地質(zhì)資料，分析電阻率異常與污染類型的關(guān)系。3.淺層精細(xì)結(jié)構(gòu)：在電阻率法確定的污染重點位置，使用探地雷達(dá)（GPR）進(jìn)行探測，以高分辨率獲取淺層地下的詳細(xì)結(jié)構(gòu)信息，如污染物分布的具體層次、管線位置、以及其他可能影響污染物遷移的地下構(gòu)造。4.驗證與輔助：可根據(jù)需要，在關(guān)鍵位置進(jìn)行少量鉆探取樣，進(jìn)行實驗室分析，驗證地球物理推斷結(jié)果。必要時，可結(jié)合微震監(jiān)測等手段，探查污染物運移的動態(tài)路徑。*選擇理由：*電磁法用于快速、大范圍篩選，效