2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——地球內(nèi)部地震機(jī)制及其在前沿研究中的應(yīng)用考試時(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.在地震波傳播中，下列哪種波能夠通過(guò)液體介質(zhì)？()A.P波B.S波C.Love波D.Rayleigh波2.根據(jù)地震射線理論，地震波在通過(guò)不同介質(zhì)分界面時(shí)，會(huì)發(fā)生什么變化？()A.波速增加B.波的能量完全反射C.部分波發(fā)生反射和折射D.波的頻率發(fā)生變化3.地震矩張量是一個(gè)（）階張量？()A.2B.3C.4D.64.地震層析成像的主要原理是利用地震波在地球內(nèi)部不同區(qū)域傳播的（）差異？()A.速度B.方向C.強(qiáng)度D.頻率5.S波無(wú)法通過(guò)的地球內(nèi)部區(qū)域被稱為（）？()A.地幔B.外核C.地殼D.軟流圈6.接收函數(shù)法主要用于研究（）？()A.地震震源機(jī)制B.地球內(nèi)核結(jié)構(gòu)C.地幔內(nèi)部的速度結(jié)構(gòu)D.地殼的橫向變化7.地震矩是描述震源物理過(guò)程的物理量，其單位通常是（）？()A.力·長(zhǎng)度B.力·時(shí)間C.能量D.功率8.地幔對(duì)流是地球內(nèi)部動(dòng)力學(xué)的核心過(guò)程之一，它主要通過(guò)什么方式驅(qū)動(dòng)？()A.地球自轉(zhuǎn)B.核幔邊界的熱流C.地殼板塊的俯沖D.太陽(yáng)輻射能9.慢源事件是指震源位置隨時(shí)間緩慢移動(dòng)的地震現(xiàn)象，它與哪種地質(zhì)過(guò)程密切相關(guān)？()A.爆炸B.隕石撞擊C.斷層蠕變D.火山噴發(fā)10.利用地震方法研究其他行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)，主要面臨的挑戰(zhàn)是（）？()A.缺乏地表觀測(cè)數(shù)據(jù)B.行星自轉(zhuǎn)速度未知C.地震儀無(wú)法部署在行星表面D.行星內(nèi)部物質(zhì)與地球完全不同二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填入橫線處）1.地震波根據(jù)其振動(dòng)方向與波傳播方向的關(guān)系，可分為_(kāi)_____波和______波。2.斯涅爾定律描述了地震波在兩種均勻介質(zhì)分界面上的______和______關(guān)系。3.震源機(jī)制解通常用______圖或______圖來(lái)表示。4.地震波走時(shí)資料是推斷地球內(nèi)部______結(jié)構(gòu)的主要依據(jù)。5.地震層析成像技術(shù)常被稱為地球內(nèi)部的“______”。6.地核分為_(kāi)_____內(nèi)核和______外核。7.地震斷層力學(xué)研究斷層在不同應(yīng)力狀態(tài)下的______和______。8.接收函數(shù)法通過(guò)分析遠(yuǎn)震P波記錄的______來(lái)獲取接收臺(tái)站下方地殼的Vp/Vs比值。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)述地震波反射和折射的基本原理。2.解釋什么是地震矩，它如何與震源機(jī)制解聯(lián)系起來(lái)？3.簡(jiǎn)述地震層析成像的基本思想及其主要應(yīng)用。4.為什么S波無(wú)法穿過(guò)外核？四、計(jì)算題（每題10分，共20分。請(qǐng)列出計(jì)算步驟并給出結(jié)果）1.假設(shè)地震波從地面某點(diǎn)出發(fā)，垂直入射到地殼與地幔的界面，已知地殼厚度為35公里，P波在地殼中的速度為8.0公里/秒，在地幔中的速度為8.5公里/秒。請(qǐng)計(jì)算P波穿過(guò)該界面所需的時(shí)間。2.某地震事件的震源機(jī)制解表明，其節(jié)面Ⅰ的走向?yàn)镹30°E，傾角為70°，節(jié)面Ⅱ的走向?yàn)镹150°W，傾角為20°。請(qǐng)定性描述該震源事件可能的斷層類型和運(yùn)動(dòng)方式。五、論述題（15分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，全面闡述你的理解）地震學(xué)作為地球物理學(xué)的重要分支，在探索地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)、理解地球動(dòng)力學(xué)過(guò)程以及研究行星科學(xué)方面發(fā)揮著不可替代的作用。請(qǐng)選擇地震學(xué)的一個(gè)具體應(yīng)用領(lǐng)域（例如：利用地震波研究地幔對(duì)流、通過(guò)震源機(jī)制解反演板塊運(yùn)動(dòng)、地震層析成像探尋核幔邊界等），詳細(xì)闡述該領(lǐng)域的科學(xué)問(wèn)題、主要研究方法、關(guān)鍵進(jìn)展以及面臨的挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.A2.C3.D4.A5.B6.D7.A8.B9.C10.C二、填空題1.縱；橫2.入射角；折射角（或反射角）3.球極；三軸4.速度5.CT6.固態(tài)；液態(tài)7.形變；破裂8.到達(dá)時(shí)間延遲三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：反射是指入射波到達(dá)界面后，一部分能量返回到原介質(zhì)的現(xiàn)象；折射是指入射波到達(dá)界面后，一部分能量進(jìn)入第二種介質(zhì)并改變傳播方向的現(xiàn)象。斯涅爾定律定量描述了反射角/折射角與入射角之間的關(guān)系。2.解析思路：地震矩是描述震源物理過(guò)程的標(biāo)量量綱最大的物理量，它代表了震源產(chǎn)生的總“力矩”效應(yīng)。震源機(jī)制解是通過(guò)分析地震波形推斷出的震源在空間中的取向（由兩個(gè)相互垂直的節(jié)面確定），它描述了震源釋放的地震矩的矢量方向和大小。3.解析思路：地震層析成像類似于醫(yī)學(xué)CT，通過(guò)收集大量來(lái)自不同角度的地震走時(shí)數(shù)據(jù)，將走時(shí)差異轉(zhuǎn)化為速度異常圖像。主要應(yīng)用包括成像地幔結(jié)構(gòu)（如地幔柱、俯沖帶）、地殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。4.解析思路：S波是橫波，其振動(dòng)方向垂直于傳播方向。外核被推斷為液態(tài)，而橫波無(wú)法在液態(tài)介質(zhì)中傳播（只能在外核的固態(tài)內(nèi)核中傳播），因此S波無(wú)法穿過(guò)外核，形成了S波陰影區(qū)。四、計(jì)算題1.解析思路：計(jì)算P波通過(guò)界面所需的時(shí)間，實(shí)際上是計(jì)算P波在兩種介質(zhì)中傳播特定距離所需時(shí)間的總和。首先計(jì)算P波在地殼中傳播35公里所需的時(shí)間（t1=距離/速度），然后計(jì)算P波穿過(guò)界面進(jìn)入地幔時(shí)，在界面上方和下方各傳播一半距離（17.5公里）所需的時(shí)間（t2=2*(17.5公里/8.5公里/秒)）?？倳r(shí)間t=t1+t2。計(jì)算過(guò)程：t1=35km/8.0km/s=4.375st2=2*(17.5km/8.5km/s)=2*2.0588s≈4.12st=4.375s+4.12s=8.495s≈8.50s結(jié)果：P波穿過(guò)界面所需的時(shí)間約為8.50秒。2.解析思路：根據(jù)震源機(jī)制解的兩個(gè)節(jié)面方位，可以確定震源斷層的走向、傾向和滑動(dòng)方向。節(jié)面Ⅰ和節(jié)面Ⅱ的夾角約為60°（90°-70°，90°-20°）。N30°E走向、傾角70°的節(jié)面（節(jié)面Ⅰ）在北半球近似為北東東向陡傾面。N150°W走向、傾角20°的節(jié)面（節(jié)面Ⅱ）在北半球近似為南東東向緩傾面。兩個(gè)節(jié)面共同定義了斷層的產(chǎn)狀。根據(jù)節(jié)面Ⅰ的傾向（向北東東）和通常的物理約束（兩個(gè)節(jié)面之一為破裂面），可以推斷出可能的斷層走向（平行于節(jié)面Ⅰ的走向，或其附近）。運(yùn)動(dòng)方式則需要結(jié)合斷層的具體幾何構(gòu)型和物理狀態(tài)判斷，但題目?jī)H要求定性描述，通?？赏茢酁槟鏇_或右旋走滑分量。例如，若節(jié)面Ⅰ為破裂面，其走向約為N30°E，可能為右旋走滑斷層，兼具逆沖分量的可能性較大。五、論述題（以下提供一個(gè)論述思路框架，具體內(nèi)容需學(xué)生根據(jù)知識(shí)儲(chǔ)備展開(kāi)）選擇領(lǐng)域：利用地震波研究地幔對(duì)流科學(xué)問(wèn)題：地幔對(duì)流是驅(qū)動(dòng)板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、山脈抬升、地?zé)岱植嫉鹊厍虮砻婕皟?nèi)部現(xiàn)象的根本動(dòng)力。如何通過(guò)地震波觀測(cè)來(lái)探測(cè)地幔內(nèi)部的物質(zhì)流動(dòng)、密度異常、溫度變化以及流體的存在？主要研究方法：1.地震層析成像（SeismicTomography）：這是最核心的方法。通過(guò)分析大量地震波的走時(shí)（P波和S波）或振幅差異，制作地幔內(nèi)部的速度或密度異常圖?？觳ó惓＃ǜ咚俣龋┩ǔＶ甘据^冷、較致密的巖石圈物質(zhì)，可能代表下沉的板塊或地幔柱頭部；慢波異常（低速度）通常指示較熱、較弱的巖石圈物質(zhì)，可能代表上升的地幔熱羽或俯沖板塊的根部。2.接收函數(shù)法（ReceiverFunctionMethod）：通過(guò)分析遠(yuǎn)震P波記錄的尾波Q值或波形變化，可以獲得接收點(diǎn)下方地殼和上地幔頂部（410/660公里界面附近）的Vp/Vs比值。Vp/Vs比值對(duì)溫度、壓力和流體含量敏感。研究表明，在許多地幔柱上方和某些熱點(diǎn)地區(qū)，地幔頂部存在低Vp/Vs異常，被解釋為地幔中存在熔體或流體的證據(jù)。3.地震波形反演（SeismicWaveformInversion）：不僅僅是獲取速度/密度圖像，還可以嘗試反演地幔的更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，如速度梯度、密度分布，甚至嘗試模擬地幔波的傳播，以更精確地約束對(duì)流模型。關(guān)鍵進(jìn)展：*構(gòu)建了全球范圍的地幔速度結(jié)構(gòu)圖像，識(shí)別出許多大型低速異常區(qū)，如各大洋的地幔柱和太平洋俯沖帶下方。*發(fā)現(xiàn)了地幔頂部普遍存在的低Vp/Vs異常，為地幔中存在流體提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。*利用地震散射等效應(yīng)研究地幔內(nèi)部的精細(xì)結(jié)構(gòu)和湍流性