2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——地球電磁場環(huán)流規(guī)律與地下水資源勘察利用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)的代表字母填在題后的括號內(nèi)）1.麥克斯韋方程組中，描述電場隨時間變化產(chǎn)生磁場的方程是？A.高斯電場定律B.高斯磁場定律C.法拉第電磁感應(yīng)定律D.安培-麥克斯韋定律2.在均勻、無限、各向同性的理想導(dǎo)電介質(zhì)中，地表附近穩(wěn)定電流場的產(chǎn)生主要原因是？A.地下巖層的自然極化B.地下介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)C.地球內(nèi)部電場的激發(fā)D.人工電偶極子的供電3.大地電磁測深（MT）中，視電阻率（ρa(bǔ)）是哪個物理量？A.地下實(shí)際電阻率B.地下某深度等效電阻率C.地表觀測到的等效電阻率D.地下介質(zhì)電導(dǎo)率的倒數(shù)4.大地電磁阻抗張量（Z）是一個？A.標(biāo)量B.向量C.矩陣D.張量場5.在大地電磁測深資料解釋中，視電阻率ρa(bǔ)隨深度增加而增大通常意味著？A.接觸電阻增加B.下方高阻介質(zhì)的影響增強(qiáng)C.感應(yīng)電流趨膚效應(yīng)減弱D.供電電流增加6.甚低頻電磁法（VLF-EM）主要利用哪個頻段的電磁場？A.中頻段（kHz級）B.低頻段（Hz-Hz）C.極低頻段（<10Hz）D.超低頻段（<1Hz）7.利用電磁法進(jìn)行地下水勘察時，尋找的異常體通常具有什么地球物理性質(zhì)？A.高密度、高磁化率B.低密度、低磁化率C.高電導(dǎo)率、高磁導(dǎo)率D.低電導(dǎo)率、低磁導(dǎo)率8.影響大地電磁測深（MT）數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一是？A.發(fā)射功率大小B.測點(diǎn)距地表的深度C.觀測資料的噪聲水平D.地下介質(zhì)的放射性強(qiáng)度9.可控源音頻大地電磁法（CSAMT）與大地電磁測深（MT）的主要區(qū)別在于？A.僅用于時間域測量B.僅用于頻率域測量C.使用人工可控的源和測量系統(tǒng)D.只能測量視電阻率10.當(dāng)?shù)叵麓嬖诟唠妼?dǎo)率含水層時，大地電磁法記錄到的視電阻率ρa(bǔ)通常表現(xiàn)出？A.隨頻率升高而增大B.隨頻率升高而減小C.在某個頻率處出現(xiàn)最小值D.基本不隨頻率變化二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在橫線上）1.地球電磁場的場源主要包括______和______。2.法拉第電磁感應(yīng)定律揭示了變化的______產(chǎn)生______的現(xiàn)象。3.大地電磁測深（MT）中，阻抗張量元素Zxx的物理意義是______與______的比值。4.電磁法勘探中，感應(yīng)電流的密度與介質(zhì)的______和電場強(qiáng)度有關(guān)。5.野外電磁法數(shù)據(jù)采集時，為了獲得良好的信號質(zhì)量，通常需要考慮______、______和測線布設(shè)等因素。6.解釋電磁法勘探結(jié)果時，除了地質(zhì)解譯外，還需考慮______和______等因素。7.與電阻率法相比，電磁法在探測深部低阻異常體方面具有______的優(yōu)勢。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述地磁感應(yīng)電流產(chǎn)生的物理過程。2.簡述大地電磁測深（MT）中，利用視電阻率ρa(bǔ)隨頻率變化曲線推斷地下電性層結(jié)構(gòu)的思路。3.簡述選擇大地電磁測深（MT）方法進(jìn)行地下水勘察的基本原則。4.簡述電磁法勘探中存在的主要噪聲來源及其可能的影響。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某大地電磁測深站點(diǎn)，在地表觀測到水平電場強(qiáng)度Ex和水平磁場強(qiáng)度Hz的復(fù)數(shù)表達(dá)式分別為：Ex=10∠0°μV/m和Hz=5∠45°nT。假設(shè)地下介質(zhì)均勻、無限、各向同性，且位于磁傾角i=0°的地理位置。請計(jì)算該測點(diǎn)的視電阻率ρa(bǔ)和視電導(dǎo)率σa。2.設(shè)地下存在三層水平電性層，上層（淺部）為高阻層（ρ1=1000Ω·m，厚度h1=50m），中間為低阻含水層（ρ2=10Ω·m，厚度h2=100m），下層（深部）為高阻基巖（ρ3=2000Ω·m）。假設(shè)地表水平均勻場，頻率f=1kHz。請定性說明該模型在頻率域視電阻率ρa(bǔ)隨深度變化的趨勢，并簡要解釋原因。五、綜合應(yīng)用題（10分）假設(shè)某地區(qū)地下水勘查任務(wù)，地質(zhì)資料顯示淺部存在一層厚度較?。s幾十米）的第四系松散沉積物，其下伏基巖為灰?guī)r，局部可能存在裂隙含水。該地區(qū)地表平坦，無大型人工電磁干擾源。請簡述選用大地電磁測深（MT）方法進(jìn)行該區(qū)地下水勘察的工作流程，并說明在資料解釋時需要關(guān)注哪些關(guān)鍵信息來推斷含水層的分布。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.C4.C5.B6.C7.C8.C9.C10.B二、填空題1.地球內(nèi)部電場地球外源磁場2.磁場電場3.水平電場強(qiáng)度水平磁場強(qiáng)度4.電導(dǎo)率5.發(fā)射電流強(qiáng)度供電頻率6.地質(zhì)模型勘探目的7.深探測三、簡答題1.解析思路：闡述地磁場變化（主要是水平分量隨時間變化）在導(dǎo)電地球內(nèi)部感生出地磁感應(yīng)電流。強(qiáng)調(diào)這是電磁感應(yīng)現(xiàn)象在地球介質(zhì)中的具體體現(xiàn)，感應(yīng)電流的大小和分布與地磁場變化率、地球電導(dǎo)率結(jié)構(gòu)有關(guān)。2.解析思路：說明視電阻率ρa(bǔ)隨頻率變化是地下電性結(jié)構(gòu)對交變電磁場的響應(yīng)。低頻時，感應(yīng)電流穿透深；高頻時，電流受淺部電阻影響大。通過分析ρa(bǔ)隨頻率的變化趨勢（如低頻高值、高頻低值），可以推斷地下的電性分層、層厚和電阻率大小。3.解析思路：列舉選擇MT方法進(jìn)行地下水勘察的依據(jù)：①M(fèi)T方法無需人工供電，利用天然場，成本相對較低；②對于深部地下水，MT具有較深的勘探能力；③MT方法能提供關(guān)于地下電導(dǎo)率結(jié)構(gòu)的詳細(xì)信息；④勘探深度與頻率成反比，可選擇合適頻率段探測目標(biāo)深度。4.解析思路：列舉噪聲來源：①天電噪聲（來自大氣放電活動）；②工頻干擾（來自電力線路、變電所等）；③電臺干擾（來自廣播發(fā)射臺）；④儀器自身噪聲。分析其影響：降低信號信噪比，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真，影響參數(shù)計(jì)算精度和異常解釋的可靠性。四、計(jì)算題1.解析思路：利用阻抗Z=|Ex|/|Hz|和相位角φ=arg(Ex)-arg(Hz)計(jì)算復(fù)阻抗Z。然后利用視電阻率ρa(bǔ)=1/σa=|Z|*2πf/(μ0*σa)，其中μ0為磁導(dǎo)率（真空磁導(dǎo)率），σa為視電導(dǎo)率。通過Z計(jì)算出ρa(bǔ)，再反算出σa。注意單位統(tǒng)一（使用國際單位制：μ0=4π*10^-7H/m）。計(jì)算過程：Z=|Ex|/|Hz|*∠(arg(Ex)-arg(Hz))=10μV/m/5nT*∠(0°-45°)=(10*10^-6V/m)/(5*10^-9T)*∠(-45°)=2000Ω*∠-45°ρa(bǔ)=|Z|*2πf/μ0=2000Ω*2π*(1*10^3Hz)/(4π*10^-7H/m)=2000*10^3/(4*10^-7)Ω·m=0.5*10^12Ω·m=500GΩ·mσa=1/ρa(bǔ)=1/(500*10^9Ω·m)≈2*10^-12S/m答案：ρa(bǔ)=500GΩ·m,σa≈2*10^-12S/m2.解析思路：分析三層模型的電性響應(yīng)。由于淺部有高阻層，其存在會屏蔽下部低阻層的信號。低阻含水層位于中間，其電阻率遠(yuǎn)低于上下圍巖。根據(jù)電阻率分層模型對電磁場響應(yīng)的原理，低阻層會使其上部的視電阻率降低，使其下部的視電阻率也降低。但低阻層對地表的影響通常更顯著。定性描述ρa(bǔ)隨深度（或頻率）的變化趨勢，并解釋原因時需考慮各層電阻率相對大小和厚度的影響。通常情況下，在地表附近ρa(bǔ)可能受淺部高阻層影響而較高，但在較低頻或較深處，ρa(bǔ)會趨于反映下部低阻層的存在而降低。此處模型中低阻層較厚，其影響可能貫穿整個探測深度范圍，使ρa(bǔ)隨深度增加而減小。五、綜合應(yīng)用題解析思路：首先說明為什么選擇MT。然后詳細(xì)描述工作流程：①勘探區(qū)踏勘，了解地質(zhì)概況；②設(shè)計(jì)測網(wǎng)，確定測線方向、測點(diǎn)密度；③儀器安裝調(diào)試，進(jìn)行儀器標(biāo)定；④野外數(shù)據(jù)采集，同步記錄電場和磁場分量，注意環(huán)境噪聲影響；⑤數(shù)據(jù)預(yù)處理，去除工頻干擾、天電干擾等；⑥資料處理，計(jì)算視電阻率和阻抗張量；⑦資料解釋，