2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——地球物理方法研究地質(zhì)構(gòu)造模型考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題3分，共15分）1.地球物理構(gòu)造模型2.波阻抗3.重力垂向二階導(dǎo)數(shù)4.磁異常5.地震反射波二、填空題（每題2分，共20分）1.地震波主要包括______波和______波。2.斷裂構(gòu)造是地殼中常見的______構(gòu)造。3.磁異常的類型分為______異常和______異常。4.大地電磁測深（MT）主要利用______場來探測地下的電性結(jié)構(gòu)。5.地震反射法中，反射波的形成需要滿足兩個基本條件：一是存在______界面，二是界面兩側(cè)存在______差異。6.重力異常主要由地下物質(zhì)分布的______差異引起。7.電法勘探中，電阻率較高的地層通常表現(xiàn)為______（高阻或低阻）響應(yīng)。8.瞬變電磁法（TDEM）主要探測地下物質(zhì)的______差異。9.地球物理反演的目的是從觀測到的______數(shù)據(jù)中反演地下的______分布。10.解釋地球物理資料時，必須考慮解釋的______性。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述地震波在通過斷層時會發(fā)生哪些主要變化？2.與磁法勘探相比，重力勘探在研究水平方向延伸的構(gòu)造（如斷層）時具有哪些優(yōu)勢？3.簡述電法測深曲線的主要類型及其反映的地下地層結(jié)構(gòu)特征。4.在綜合解釋多種地球物理資料時，需要注意哪些基本原則？四、論述題（每題10分，共30分）1.論述地震反射資料在解釋褶皺構(gòu)造方面的主要依據(jù)和方法。2.詳細說明如何利用重力異常數(shù)據(jù)推斷一個地區(qū)的地殼結(jié)構(gòu)或是否存在深大斷裂。3.結(jié)合你所學(xué)的地球物理方法，論述如何構(gòu)建一個區(qū)域性的地質(zhì)構(gòu)造模型，并說明其中可能存在的局限性。試卷答案一、名詞解釋1.地球物理構(gòu)造模型：指基于地球物理觀測數(shù)據(jù)，經(jīng)過解釋和建模得到的地殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)、形態(tài)和構(gòu)造要素（如地層、斷層、褶皺等）的representation。它綜合了多種地球物理方法的信息，是對地下地質(zhì)構(gòu)造的一種定量或半定量的描述。2.波阻抗：地震波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)質(zhì)點振動速度與質(zhì)點密度（或質(zhì)量密度）的乘積。它是描述介質(zhì)聲學(xué)特性的重要參數(shù)，反映了地震波能量在介質(zhì)界面處傳遞和轉(zhuǎn)換的難易程度，是地震資料解釋中劃分地層、識別界面和刻畫構(gòu)造的關(guān)鍵參數(shù)。3.重力垂向二階導(dǎo)數(shù)：指重力異常相對于水平距離的二階空間導(dǎo)數(shù)。它能有效地突出地下密度異常體的水平邊界，對于探測埋藏較淺、水平延伸的構(gòu)造（如斷層、鹽丘、背斜）以及圈定火成巖體的侵入邊界等具有優(yōu)勢。4.磁異常：地球總磁場在地球表面產(chǎn)生的磁場強度變化。磁異常的產(chǎn)生與地球內(nèi)部巖石磁性物質(zhì)的分布和性質(zhì)有關(guān)。通過測量和分析磁異常，可以推斷地下巖漿巖的分布范圍、侵入體的形態(tài)和產(chǎn)狀、斷裂帶的存在（因破碎帶磁性可能降低）、變質(zhì)帶的影響以及古地磁信息等。5.地震反射波：指在地震勘探中，地震波從地下一個界面（反射界面）向上反射到地表，被檢波器接收到的波。當入射波遇到波阻抗差異顯著的界面時會發(fā)生反射，反射波的強度、旅行時、波形等信息蘊含了反射界面以下的地質(zhì)信息，是地震資料解釋的主要依據(jù)。二、填空題1.P，S2.構(gòu)造3.正，負4.自然5.傾斜，波阻抗6.密度7.高阻8.電性9.觀測，物理參數(shù)（或物性）10.多解三、簡答題1.簡述地震波在通過斷層時會發(fā)生哪些主要變化？*波分裂：對于走滑斷層，S波通過斷層時可能發(fā)生偏振面的旋轉(zhuǎn)，即所謂的“走滑地震的偏振現(xiàn)象”，有助于確定斷層的滑動方向。*波速變化：斷層帶通常存在破碎和弱化，其波速（P波和S波）一般會低于兩側(cè)的完整巖石，導(dǎo)致通過斷層的波速降低。*反射和繞射：斷層面可以作為反射界面產(chǎn)生反射波；斷層的尖滅點或復(fù)雜形態(tài)可以產(chǎn)生繞射波，這些特殊的地震波場是識別斷層的重要標志。*波場畸變：斷層的存在會引起地震波場的能量擴散和振幅衰減，使接收到的波形發(fā)生畸變。*傳播路徑改變：地下斷層可能改變地震波的傳播路徑，導(dǎo)致旅行時發(fā)生變化。2.與磁法勘探相比，重力勘探在研究水平方向延伸的構(gòu)造（如斷層）時具有哪些優(yōu)勢？*對水平界面敏感：重力異常主要受地下密度分布的控制。當存在水平方向的密度差異時（如區(qū)域性沉積蓋層與下伏結(jié)晶基底之間的密度差異，或水平斷層兩盤巖石密度不同時），即使界面傾角較小，也會在水平方向上產(chǎn)生重力異常梯度，有助于識別水平或近水平展布的構(gòu)造。*探測深度潛力大：對于密度差異較小的水平構(gòu)造，雖然異常幅度可能較弱，但重力勘探的探測深度可以相對較大，理論上可以探測到地殼甚至上地幔的較大規(guī)模的水平密度變化。*數(shù)據(jù)連續(xù)性：重力測量可以在地表進行連續(xù)布線，獲得沿測線方向的重力異常剖面，便于研究構(gòu)造的橫向變化和展布特征。3.簡述電法測深曲線的主要類型及其反映的地下地層結(jié)構(gòu)特征。*A型曲線（正常曲線）：表現(xiàn)為視電阻率隨深度增加而增加。通常反映地表以下存在一個或多個電阻率高于地表的層次，即“蓋層”之上為“基底”或電阻率較高的地層。是大陸地殼常見的類型。*B型曲線（似水平曲線）：表現(xiàn)為視電阻率隨深度增加而降低或趨于平穩(wěn)。通常反映地表以下存在一個水平延伸范圍很大、電阻率顯著低于地表的層次（如巨厚的沉積盆地、鹽膏層、低阻基巖等）。*C型曲線（逆增曲線）：表現(xiàn)為視電阻率隨深度增加先降低后增加。通常反映地表以下存在一個中間的、電阻率低于上下地層的低阻層（如泥巖、頁巖、含水層），且上下地層電阻率都比中間低阻層高。4.在綜合解釋多種地球物理資料時，需要注意哪些基本原則？*目的性：解釋應(yīng)圍繞具體的地質(zhì)問題展開，選擇合適的方法組合。*單一性原則：盡量選擇對目標地質(zhì)體響應(yīng)清晰、對干擾因素不敏感的方法。*自洽性原則：不同方法獲得的結(jié)果應(yīng)相互印證，避免出現(xiàn)明顯的矛盾。當存在矛盾時，應(yīng)分析原因，優(yōu)先信任信息量更大、分辨率更高或?qū)Φ刭|(zhì)認識更關(guān)鍵的方法結(jié)果。*地質(zhì)約束：地球物理解釋必須以可靠的地質(zhì)背景知識為基礎(chǔ)，如區(qū)域地質(zhì)圖、鉆井資料等，對地球物理數(shù)據(jù)結(jié)果進行約束和篩選。*考慮探測深度和分辨率：不同方法有不同的探測深度和空間分辨率，解釋時應(yīng)明確各方法的有效范圍，避免錯誤地用淺層方法解釋深層問題，或用低分辨率方法解釋精細構(gòu)造。*認識多解性：地球物理資料的解釋往往存在多種可能性，解釋結(jié)果應(yīng)說明各種可能的地質(zhì)模型及其對應(yīng)的地球物理響應(yīng)，并討論其概率大小或不確定性。四、論述題1.論述地震反射資料在解釋褶皺構(gòu)造方面的主要依據(jù)和方法。*主要依據(jù)：*層位：地震反射資料的核心是識別和追蹤地下的反射層位。連續(xù)、平行或有一定規(guī)律彎曲的反射同相軸是褶皺構(gòu)造的基本組成部分（背斜的向上拱曲同相軸，向斜的向下凹陷同相軸）。*波阻抗：地震反射的強度與界面兩側(cè)的波阻抗差異有關(guān)。波阻抗高差大的界面反射強，是劃分巖性和地層界面的重要依據(jù)，也是褶皺形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。*同相軸的曲率：褶皺構(gòu)造引起反射同相軸的彎曲。背斜同相軸向核部凸出，向斜同相軸向核部凹陷。通過測量同相軸的曲率半徑，可以估計褶皺的緊閉程度。*同相軸的產(chǎn)狀：褶皺軸的傾角和走向可以通過追蹤同相軸的起伏和延伸方向來確定。*內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)：褶皺內(nèi)部的反射特征（如平行、交錯、消失等）可以反映褶皺的形態(tài)（短軸背斜、長軸背斜、斜歪褶皺等）和形成過程。*斷層相關(guān)褶皺（FaciesTrapping）：斷層活動與褶皺形成常相伴生，識別斷層和斷層相關(guān)的褶皺樣式是解釋的關(guān)鍵。*主要方法：*層位追蹤與對比：在地震剖面上追蹤反射同相軸的連續(xù)性，確定地層的頂?shù)捉缑?，建立區(qū)域性的層序格架。*同相軸解釋：識別和解釋主要的褶皺同相軸，確定其形態(tài)、產(chǎn)狀和空間展布。*構(gòu)造樣式分析：基于同相軸的形態(tài)、疊置關(guān)系、斷點組合等，分析褶皺的類型（背斜、向斜）、形態(tài)（緊閉、寬展、平緩）、組合方式（雁行褶皺、疊瓦狀褶皺）等。*構(gòu)造應(yīng)力場分析：結(jié)合褶皺的產(chǎn)狀、斷層性質(zhì)等，分析區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的方向和特征。*屬性分析：利用地震數(shù)據(jù)的振幅、頻率、相位、斜率等屬性，輔助識別和刻畫褶皺構(gòu)造，特別是微弱或復(fù)雜褶皺。*三維可視化解釋：利用三維地震數(shù)據(jù)體進行可視化解釋，可以更全面、精細地展示地下褶皺構(gòu)造的三維形態(tài)和空間關(guān)系。2.詳細說明如何利用重力異常數(shù)據(jù)推斷一個地區(qū)的地殼結(jié)構(gòu)或是否存在深大斷裂。*推斷地殼結(jié)構(gòu)：*計算地殼厚度：通過測量區(qū)域的重力異常，利用布格重力異常公式進行校正，得到均衡重力異常。均衡重力異常與地殼的平均密度和厚度密切相關(guān)?？梢酝ㄟ^比較均衡重力異常與已知地殼厚度的地區(qū)的理論值，或利用區(qū)域重力場模型，推斷該地區(qū)地殼的厚度變化。例如，重力低常指示地殼加厚或存在低密度物質(zhì)（如基性巖漿活動區(qū)、地幔柱上涌區(qū)），重力高則可能對應(yīng)地殼減薄或存在高密度物質(zhì)。*劃分地殼結(jié)構(gòu)單元：地殼內(nèi)部的密度差異（如基巖、沉積蓋層、軟流圈頂部）會導(dǎo)致重力場的局部變化。通過分析重力異常的形態(tài)、強度和梯度，可以識別不同密度巖石圈單元的邊界，如莫霍面以上的不同地殼層（如花崗質(zhì)層、玄武質(zhì)層）的界面，以及大型沉積盆地、結(jié)晶基底與蓋層的接觸帶。*識別深部密度異常體：深大斷裂帶常常伴隨著巖石圈的破碎、變質(zhì)和部分熔融，可能導(dǎo)致斷裂帶及其附近區(qū)域存在密度異常。例如，走滑斷層兩盤的差異運動可能導(dǎo)致一側(cè)巖石圈減?。芏冉档停?，另一側(cè)增厚（密度增高）；或斷裂帶本身因破碎而密度降低。通過高精度重力測量和異常分析（如重力梯度的變化、垂向二階導(dǎo)數(shù)異常），可以嘗試圈定深大斷裂的位置和影響范圍。*推斷是否存在深大斷裂：*重力異常的突變：在區(qū)域重力異常圖上，如果存在一條清晰的、與區(qū)域背景值差異顯著的重力異常邊界，尤其是在兩側(cè)具有明顯不同的重力高或重力低時，可能是深大斷裂引起上下地殼密度分布差異的反映。*重力梯度的變化：深大斷裂通常會造成巖石圈密度的急劇變化，從而導(dǎo)致重力梯度（異常強度和方向的變化率）在該處出現(xiàn)顯著增大或方向突變。分析區(qū)域重力梯度圖是尋找深大斷裂的重要手段。*垂向二階導(dǎo)數(shù)異常：如前所述，垂向二階導(dǎo)數(shù)對水平方向的密度變化非常敏感，能有效突出水平延伸的構(gòu)造邊界。深大斷裂帶引起的水平密度差異（即使傾角較?。诖瓜蚨A導(dǎo)數(shù)圖上形成正負異常帶，是識別深大斷裂的指示器。*綜合其他資料：重力推斷深大斷裂通常需要與其他地球物理方法（如磁法、地震）以及地質(zhì)資料（如地表斷裂跡象、鉆井信息）進行綜合分析和驗證。例如，地震資料可以直接顯示斷層的存在和產(chǎn)狀，磁異常的變化也可以與斷裂活動有關(guān)。3.結(jié)合你所學(xué)的地球物理方法，論述如何構(gòu)建一個區(qū)域性的地質(zhì)構(gòu)造模型，并說明其中可能存在的局限性。*構(gòu)建區(qū)域性地質(zhì)構(gòu)造模型的方法：*確定研究目標和范圍：首先明確需要解決的區(qū)域地質(zhì)問題（如盆地形成演化、造山帶結(jié)構(gòu)、資源勘探目標等），確定研究的地理范圍和深度域。*選擇合適的地球物理方法組合：根據(jù)研究目標和地下構(gòu)造特征，選擇能夠有效探測目標層位和構(gòu)造要素的地球物理方法。通常采用多種方法（如地震、重力、磁法、電法）進行綜合勘查，以獲取更全面的信息，相互印證，提高解釋的可靠性。例如，用地震勘探精細刻畫淺中淺層構(gòu)造，用重力勘探探測深部地殼結(jié)構(gòu)和大型構(gòu)造單元，用磁法研究巖漿活動。*野外數(shù)據(jù)采集：按照設(shè)計進行野外數(shù)據(jù)采集，確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量和信噪比。注意各方法采集參數(shù)的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)。*數(shù)據(jù)處理與解釋：對采集到的數(shù)據(jù)進行必要的處理（如偏移、疊加、反演、磁化率校正、重力歸一化等），然后進行解釋。包括：繪制各種地球物理剖面圖、平面圖、斷面圖；識別和追蹤地震層位、解釋斷層、劃分構(gòu)造樣式；分析重力、磁異常的成因，推斷地下密度、磁化率分布；結(jié)合鉆井、測井等地質(zhì)信息，對地球物理結(jié)果進行標定和約束。*模型建立與驗證：基于綜合解釋結(jié)果，建立區(qū)域性的地質(zhì)-地球物理模型。該模型通常以數(shù)字形式（如三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)）表示地下不同地質(zhì)體（地層、構(gòu)造單元）的空間位置、形狀、產(chǎn)狀和物理屬性（密度、磁化率、電阻率等）。利用正演方法模擬該模型產(chǎn)生的地球物理場，與實際觀測數(shù)據(jù)進行對比，評估模型的合理性和精度。如果差異較大，則需要調(diào)整模型參數(shù)，進行迭代優(yōu)化。*模型應(yīng)用與更新：將建立的模型應(yīng)用于區(qū)域地質(zhì)研究、資源勘探、工程勘察等領(lǐng)域。隨著新的地球物理數(shù)據(jù)或地質(zhì)信息的獲取，需要對模型進行更新和修正，使其始終保持較高的可靠性和時效性。*模型可能