2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——地震波特性與地質(zhì)構(gòu)造研究進展考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題干后的括號內(nèi)）1.在均質(zhì)、各向同性、無限大介質(zhì)中，P波的波速（Vp）與S波的波速（Vs）之比VP/VS等于？A.√3B.√2C.1.732D.1.4142.當(dāng)?shù)卣鸩◤牟ㄋ佥^高的介質(zhì)入射到波速較低的介質(zhì)界面時，以下哪種現(xiàn)象是必然發(fā)生的？A.只有反射波B.只有折射波C.反射波和折射波D.非反射非折射，能量完全透射3.在斯通利（Stonyhurst）定則中，描述的是哪種波的反射？A.P波轉(zhuǎn)換成S波B.S波轉(zhuǎn)換成P波C.P波在垂直入射情況下的反射D.S波在斜入射情況下的反射4.地震反射系數(shù)（ρ）主要由界面的哪些參數(shù)決定？A.上下介質(zhì)的質(zhì)量密度B.上下介質(zhì)的泊松比C.上下介質(zhì)的波阻抗D.上下介質(zhì)的孔隙度5.地震勘探中，利用波的（）現(xiàn)象可以探測到地下隱伏的斷裂構(gòu)造。A.反射B.折射C.繞射D.透射6.增加地震勘探的偏移距，主要目的是？A.提高地震記錄的信噪比B.增大地震波的傳播距離C.提高地震成像的分辨率D.改善對近地表地質(zhì)結(jié)構(gòu)的成像7.全波形反演（FullWaveformInversion,FWI）相比射線追蹤反演，其主要優(yōu)勢在于？A.計算速度更快B.對初始模型要求更低C.能夠提供更豐富的地下結(jié)構(gòu)信息D.不受波動方程約束8.在地震資料解釋中，識別層序地層學(xué)中的“削蝕接觸”通常依據(jù)哪種地震反射特征？A.平行且連續(xù)的反射界面B.不整合面之上的削蝕現(xiàn)象C.陡傾斜的反射同相軸D.頂部彎曲的反射同相軸9.地震屬性分析中，利用振幅屬性可以較好地預(yù)測哪種地質(zhì)參數(shù)？A.地層年代B.介質(zhì)的孔隙度C.地層的產(chǎn)狀D.斷裂的走向10.地下介質(zhì)存在各向異性時，地震波的傳播速度會表現(xiàn)出？A.僅垂直方向不同B.僅水平方向不同C.在不同方向上可能不同D.速度始終恒定不變二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.地震波根據(jù)其振動方向與傳播方向的關(guān)系，可分為______波和______波。2.當(dāng)P波以某一角度入射到兩種介質(zhì)的界面時，反射波和折射波的傳播方向都位于______面內(nèi)。3.地震波在介質(zhì)中傳播時，其振幅會隨傳播距離的增加而衰減，這種現(xiàn)象稱為______。4.利用地震波的______現(xiàn)象，可以探測到繞過障礙物傳播的波，對于識別小斷層和復(fù)雜構(gòu)造有利。5.斷裂構(gòu)造在地震剖面上可能表現(xiàn)為反射同相軸的______、______或______等現(xiàn)象。6.層序地層學(xué)理論認(rèn)為，沉積盆地中的沉積層序主要由______和______兩種沉積體系控制。7.地震反演是將地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為______的過程，其中全波形反演利用整個地震波的波形信息。8.巖石物理聯(lián)系研究的是巖石的______性質(zhì)與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和成分之間的關(guān)系。9.地震勘探中，為了提高分辨率，常采用______偏移距、______震源/檢波器密度以及______記錄時間的采集方法。10.隨著計算機技術(shù)和信號處理技術(shù)的發(fā)展，地震資料處理和解釋的水平不斷提高，例如______技術(shù)的應(yīng)用使得高分辨率地震成像成為可能。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述地震波通過一個介質(zhì)界面時發(fā)生反射和折射的條件。2.簡述地震勘探中識別斷裂構(gòu)造的主要地震標(biāo)志。3.簡述全波形反演（FWI）的基本原理及其主要優(yōu)勢。4.簡述地震屬性分析在地質(zhì)構(gòu)造解釋中的基本作用。四、計算題（共10分）設(shè)一均質(zhì)、各向同性介質(zhì)，P波速度Vp=3000m/s。一水平界面將介質(zhì)分為上下兩部分，上層密度ρ1=2200kg/m3，下層密度ρ2=2600kg/m3，且已知下層P波速度Vp2=3500m/s。一P波以入射角θi=30°從上層射向界面。請計算：（1）反射角θr和折射角θt的大?。ńY(jié)果用度表示，保留一位小數(shù)）。（2）P波反射系數(shù)Rp和折射系數(shù)Rs的大?。ńY(jié)果用小數(shù)表示，保留三位小數(shù)）。五、綜合分析題（共30分）假設(shè)你獲得了一條簡化的地震剖面（未提供），該剖面顯示在一個沉積盆地中，存在一套連續(xù)的、平行且略有起伏的反射層，層間夾有薄互層。在剖面的中段，一條近于水平延伸的強反射同相軸突然中斷，并在其兩側(cè)形成對稱的、小規(guī)模的繞射體。同相軸的連續(xù)性在繞射體后方恢復(fù)，但形態(tài)發(fā)生改變，變得更加復(fù)雜。剖面還顯示，該區(qū)域存在明顯的區(qū)域性傾斜。請基于以上描述，回答以下問題：（1）分析剖面中連續(xù)平行反射層可能代表的地質(zhì)意義。（2）解釋剖面中出現(xiàn)的強反射同相軸中斷現(xiàn)象，并推測其可能的原因。（3）分析對稱繞射體的形成機制，并說明它對解釋該區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的重要性。（4）結(jié)合區(qū)域傾斜背景，討論該區(qū)可能存在的構(gòu)造樣式（如斷陷、鹽丘等），并說明地震反射特征如何支持你的推斷。（5）如果你是解釋人員，下一步你會建議采用哪些地震資料處理或解釋技術(shù)來進一步研究該區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造細(xì)節(jié)？試卷答案一、選擇題1.C解析：在均質(zhì)、各向同性介質(zhì)中，VP/VS=√(3(1-ν)/(1-2ν))，對于巖石常用介質(zhì)，該比值約為1.732。A(√3≈1.732)、B(√2≈1.414)、C(1.732)、D(1.414)中，C最符合常見介質(zhì)的比值。2.C解析：當(dāng)波從波速高的介質(zhì)入射到波速低的介質(zhì)界面時，根據(jù)斯通利定則或幾何關(guān)系，既會發(fā)生波能量的反射，也會發(fā)生波能量的折射，只要入射角不為0或90度。3.C解析：斯通利定則描述的是P波在垂直入射（θi=0）時，反射P波與入射P波同相，且反射S波與入射S波同相的現(xiàn)象。4.C解析：地震反射系數(shù)ρ是上下兩種介質(zhì)波阻抗（Z=ρV）之差的絕對值與之和的比值，即ρ=|Z2-Z1|/(Z2+Z1)，因此主要由上下介質(zhì)的波阻抗決定。A(ρ=√(μ/(μ+κ)))涉及彈性模量，B(泊松比)也影響波阻抗，但C(波阻抗)是直接決定因素。5.C解析：當(dāng)?shù)叵麓嬖跀鄬踊蚨竷A角界面時，會形成高陡異常體，在其上方或兩側(cè)產(chǎn)生繞射波。通過追蹤和分析繞射波的位置、形態(tài)等信息，可以識別和定位隱伏的斷裂構(gòu)造。6.C解析：增加偏移距可以增大炮檢距，使得反射波在記錄上具有更大的視傾角，從而減小幾何擴散和鬼波的影響，提高淺層和復(fù)雜構(gòu)造成像的分辨率。7.C解析：FWI利用整個地震波的波形信息，通過非線性優(yōu)化將模型參數(shù)與波場進行匹配，能夠提供比基于射線理論更豐富的地下信息，如對低速帶、薄層等細(xì)節(jié)的刻畫能力更強。8.B解析：削蝕接觸是指上層沉積物被后期構(gòu)造運動或侵蝕作用抬起，導(dǎo)致其覆蓋在下伏地層之上，在地震剖面上表現(xiàn)為下伏地層的反射同相軸在削蝕區(qū)中斷或向斜上方彎曲。9.B解析：地震振幅與巖石的孔隙度、流體性質(zhì)、飽和度等巖性參數(shù)密切相關(guān)，因此振幅屬性分析常被用于預(yù)測地下的儲層參數(shù)，特別是油氣儲層。10.C解析：各向異性是指介質(zhì)在不同方向上物理性質(zhì)的差異，地震波在介質(zhì)中傳播的速度在不同方向上可能不同，例如水平層狀介質(zhì)中的縱波速度隨入射角變化（AVO）。二、填空題1.橫向；縱向解析：地震波根據(jù)振動方向與傳播方向的關(guān)系，分為振動方向垂直于傳播方向的橫波（S波）和振動方向平行于傳播方向的縱波（P波）。2.入射解析：根據(jù)反射定律和折射定律，反射波和折射波的傳播方向都位于入射ray的平面內(nèi)，該平面也稱為入射面。3.衰減解析：地震波在介質(zhì)中傳播時，由于介質(zhì)吸收能量、散射能量以及與周圍介質(zhì)耦合等原因，其振幅會隨傳播距離的增加而呈指數(shù)規(guī)律或冪律規(guī)律衰減。4.繞射解析：當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅匠叽缗c波長相當(dāng)?shù)恼系K物（如斷層、鹽丘頂、不整合面等）時，會繞過障礙物繼續(xù)傳播，形成繞射波。5.中斷；彎曲；錯斷解析：斷裂構(gòu)造在地震剖面上常見的標(biāo)志包括：反射同相軸的突然中斷或錯斷，同相軸的彎曲或平直化，地震反射強度或頻率的變化等。6.海侵；陸相解析：層序地層學(xué)理論認(rèn)為，沉積盆地的沉積層序主要由海侵（Transgressive）和陸相（Fluvial）兩種沉積體系疊置或交互形成。7.地質(zhì)模型解析：地震反演的目標(biāo)是將采集到的地震數(shù)據(jù)（波場信息）轉(zhuǎn)換為反映地下地質(zhì)特征的模型參數(shù)，如速度、密度、孔隙度等，即地質(zhì)模型。8.聲學(xué)解析：巖石物理聯(lián)系研究的是巖石的聲學(xué)性質(zhì)（如波速、密度、衰減等）與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)（孔隙、流體、礦物成分等）和力學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系。9.大；高；長解析：為了提高地震成像的分辨率，需要減小記錄點之間的距離（即增加震源/檢波器密度）和增加記錄時間（或記錄道數(shù)），這通常對應(yīng)于采用大偏移距的采集方式。10.全波形反演解析：全波形反演（FWI）技術(shù)利用整個地震波的波形信息進行反演，能夠提供比基于射線理論的常規(guī)反演更豐富的地下信息，是近年來實現(xiàn)高分辨率地震成像的重要技術(shù)手段。三、簡答題1.解析：地震波通過介質(zhì)界面發(fā)生反射和折射的條件主要依賴于界面兩側(cè)介質(zhì)的物理性質(zhì)差異以及波的入射角度。（1）反射發(fā)生條件：只要存在兩種不同物理性質(zhì)（如波阻抗不同）的介質(zhì)界面，當(dāng)波到達(dá)界面時，總會有部分能量被反射回來。（2）折射發(fā)生條件：當(dāng)入射角不為0°或90°時，如果界面兩側(cè)介質(zhì)是不同的，并且波的入射角滿足斯通利定則（對于P波入射到P-S波界面，反射角等于入射角；對于P波入射到P波界面，折射角由斯涅爾定律確定），則會有部分能量進入下層介質(zhì)發(fā)生折射。斯涅爾定律（Snell'sLaw）描述了折射角與入射角之間的關(guān)系：n1sinθi=n2sinθt，其中n1、n2是上下介質(zhì)的波數(shù)或相對折射率，與波速有關(guān)。2.解析：地震勘探中識別斷裂構(gòu)造的主要標(biāo)志包括：（1）反射同相軸的幾何異常：如同相軸的突然中斷、錯斷、位移、彎曲、平直化等。（2）地震反射能量的變化：如同相軸強度顯著減弱或增強。（3）地震頻率成分的變化：如同相軸頻率降低或出現(xiàn)高頻碎屑。（4）繞射體：在斷層附近或高陡構(gòu)造上空常形成繞射同相軸。（5）地震屬性異常：如振幅、頻率、相位、斜率等地震屬性在斷層附近出現(xiàn)突變。（6）同相軸軸跡的拐點或彎曲：指示構(gòu)造變形。3.解析：全波形反演（FWI）的基本原理是：通過建立地下地質(zhì)模型，正演計算該模型產(chǎn)生的地震波場，然后將計算得到的理論波場與實際觀測到的地震記錄進行比較，計算兩者之間的差異（殘差或誤差），并利用優(yōu)化算法（如梯度下降法）迭代調(diào)整模型參數(shù)，使得正演波場逐漸逼近觀測記錄，直到達(dá)到收斂標(biāo)準(zhǔn)，從而得到與實際地下結(jié)構(gòu)更匹配的地質(zhì)模型。FWI的主要優(yōu)勢在于：（1）利用了完整的波形信息，包含振幅、相位和頻率等多種地震屬性，能夠提供比基于振幅或初至信息的反演更豐富的地下信息。（2）能夠更有效地刻畫薄層、低速帶等細(xì)節(jié)構(gòu)造。（3）對于復(fù)雜的地下結(jié)構(gòu)，F(xiàn)WI通常比基于射線理論的反演方法能提供更準(zhǔn)確的成像結(jié)果。缺點在于計算量巨大、對初始模型敏感、收斂性可能受影響等。4.解析：地震屬性分析在地質(zhì)構(gòu)造解釋中的基本作用是將地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為各種數(shù)值型或物理型參數(shù)（屬性），然后利用這些屬性來識別地質(zhì)體、檢測地質(zhì)現(xiàn)象、進行定量分析，從而輔助和深化構(gòu)造解釋工作。具體作用包括：（1）識別和追蹤地質(zhì)體：利用振幅、頻率、相位、斜率等屬性可以識別斷層、鹽丘、背斜、向斜等構(gòu)造要素，并追蹤其空間展布。（2）檢測隱伏構(gòu)造：某些屬性（如曲率、能量、分形維數(shù)）對微小的構(gòu)造變形更敏感，有助于發(fā)現(xiàn)常規(guī)屬性難以識別的隱伏斷裂或小型構(gòu)造。（3）輔助巖性識別和儲層預(yù)測：利用與巖性相關(guān)的屬性（如振幅、頻率、全波列屬性）可以輔助識別不同巖性單元，預(yù)測儲層分布。（4）構(gòu)造應(yīng)力分析：利用屬性變化分析構(gòu)造應(yīng)力場方向和強度。（5）提高解釋的客觀性和定量性：將定性的解釋工作部分量化和標(biāo)準(zhǔn)化，減少主觀性。四、計算題解析：本題考查斯涅爾定律和反射/折射系數(shù)的計算。（1）根據(jù)斯涅爾定律：n1sinθi=n2sinθt。對于P波，波數(shù)n≈V/VP，所以有V1sinθi=V2sinθt。V1=3000m/s,θi=30°,V2=3500m/s。sinθt=(V1/V2)sinθi=(3000/3500)sin30°=(6/7)(1/2)=3/7。θt=arcsin(3/7)≈25.8°。根據(jù)反射定律，反射角θr=θi=30°。答：反射角θr=30.0°，折射角θt=25.8°。（2）反射系數(shù)Rp和折射系數(shù)Rs的計算公式分別為：Rp=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)Rs=(ρ2Vp2-ρ1Vp1)/(ρ2Vp2+ρ1Vp1)（注意：參考答案中Rs公式可能應(yīng)為基于波阻抗，此處按題目給出的形式計算）Z1=ρ1Vp1=2200*3000=6.6*10^6kg/(m·s)。Z2=ρ2Vp2=2600*3500=9.1*10^6kg/(m·s)。Rp=(9.1*10^6-6.6*10^6)/(9.1*10^6+6.6*10^6)=2.5*10^6/15.7*10^6=2.5/15.7≈0.159。Rs=(2600*3500-2200*3000)/(2600*3500+2200*3000)=(9.1*10^6-6.6*10^6)/(9.1*10^6+6.6*10^6)=2.5*10^6/15.7*10^6=2.5/15.7≈0.159。答：反射系數(shù)Rp≈0.159，折射系數(shù)Rs≈0.159。五、綜合分析題解析：本題要求基于地震剖面描述，綜合運用地震波理論和地質(zhì)知識進行地質(zhì)構(gòu)造分析。（1）連續(xù)平行反射層可能代表的地質(zhì)意義：解：剖面中顯示的這套連續(xù)、平行且略有起伏的反射層，通常反映了沉積盆地在某一時期相對穩(wěn)定的沉積環(huán)境。其連續(xù)性表明沉積物持續(xù)堆積，平行性可能指示了盆地的整體沉降或均一的海平面變化，起伏則可能代表了小型構(gòu)造運動或沉積基準(zhǔn)面的波動。根據(jù)層序地層學(xué)，這類地層可能代表了海退或陸相環(huán)境下的沉積序列，如退積三角洲、遠(yuǎn)海泥巖等，反映了盆地在特定沉積體系控制下的充填過程。（2）強反射同相軸中斷現(xiàn)象的解釋及原因：解：剖面中段出現(xiàn)的強反射同相軸突然中斷，是典型的構(gòu)造斷裂或高陡界面地震反射標(biāo)志。其可能的原因是地下存在斷層，導(dǎo)致該斷層切割了上覆的連續(xù)沉積層。當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅綌鄬用鏁r，一部分能量被反射回來，形成中斷點處的強反射；另一部分能量則發(fā)生繞射，可能形成小的繞射體。此外，該反射層的中斷也可能是由于后期構(gòu)造抬升或侵蝕作用造成的削蝕接觸，但結(jié)合后面出現(xiàn)的繞射體，斷層引起的位移或斷失是更直接的解釋。（3）對稱繞射體形成機制及其重要性：解：對稱繞射體的形成機制是地震波遇到地下高陡的、具有一定規(guī)模的空間異常體（如斷塊、鹽丘頂、不整合面等）時，波繞過異常體邊緣產(chǎn)生。其特點是繞射點的中心位于異常體頂部的垂線上，且兩側(cè)的繞射波到達(dá)檢波器的時差關(guān)于中心對稱。該繞射體對解釋該區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造非常重要，因為它直接揭示了地下存在不連續(xù)的、高陡的構(gòu)造界面或異常體，是識別隱伏斷層、鹽丘等地質(zhì)現(xiàn)象的關(guān)鍵依據(jù)，也為確定斷層的位置、產(chǎn)狀和活動性提供了重要信息。（4）區(qū)域傾斜背景下的構(gòu)造樣式推斷及依據(jù)：解：結(jié)合區(qū)域存在明顯的區(qū)域性傾斜背景，剖面中描述的現(xiàn)象暗示該區(qū)可能經(jīng)歷了顯著