2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——地球物理學(xué)在土地變遷研究中的作用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項字母填在括號內(nèi)）1.在研究城市擴(kuò)張導(dǎo)致的土地覆被變化對淺層地下水影響時，最適合用于探測地下管線和淺層障礙體的是（）。A.大地電磁法B.微重力法C.探地雷達(dá)（GPR）D.地震折射法2.某地區(qū)發(fā)生地面沉降，地質(zhì)調(diào)查懷疑與深層承壓水開采有關(guān)。地球物理探測中，用于確定含水層深度和基巖頂界面的是（）。A.高密度電阻率法B.瞬時電磁法C.地震反射剖面D.磁法勘探3.地球物理方法在考古勘探中，主要利用目標(biāo)是（）。A.探測深部地?zé)豳Y源B.尋找地下溶洞和空腔C.精確測定地表高程D.大范圍繪制地形等高線4.電阻率法中，當(dāng)探測目標(biāo)（如地下水體、低阻污染帶）與周圍介質(zhì)電性差異越大時，其探測效果通常（）。A.越差B.越好C.無明顯變化D.取決于探測深度5.用于探測埋藏古河道、古渠道等地下空隙構(gòu)造，且在飽和砂土或含水量較高地層中效果較好方法是（）。A.磁法B.重力法C.探地雷達(dá)D.地震波反射法6.土地鹽堿化地區(qū)的土壤通常具有高電阻率特征，利用地球物理方法進(jìn)行勘查時，這將有利于探測（）。A.地下水富集區(qū)B.地下空洞C.礦產(chǎn)資源D.古文化遺跡7.地震勘探在土地變遷研究中，可以用來（）。A.直接測定土壤含水量B.高精度測定淺層地表位移C.探測地殼深部結(jié)構(gòu)變化D.成像淺層地下管線分布8.磁法勘探對于研究人類活動形成的土地變遷，如（）效果顯著。A.地面沉降B.土壤污染C.古墓葬、古遺址的探測D.地下水位變化9.在進(jìn)行土地覆被變化監(jiān)測時，若需快速獲取大面積地表及淺層地下結(jié)構(gòu)信息，可選用的地球物理方法是（）。A.地震淺層探測B.探地雷達(dá)連續(xù)測量C.大面積航空磁測D.高精度重力測量10.地球物理探測方法在土地變遷研究中面臨的主要挑戰(zhàn)之一是（）。A.儀器設(shè)備過于昂貴B.獲取數(shù)據(jù)難以滿足精度要求C.解譯結(jié)果缺乏唯一性D.野外施工條件限制小二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在橫線上）1.地球物理方法探測土地變遷，本質(zhì)上是通過測量地表或淺層介質(zhì)物理性質(zhì)的變化，這些性質(zhì)主要包括密度、______、電導(dǎo)率、磁化率和孔隙流體壓力等。2.利用探地雷達(dá)探測地下管線時，通常采用______法或______法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。3.地震波在介質(zhì)中傳播速度的變化與介質(zhì)的______、密度等因素密切相關(guān)。4.在電阻率法中，當(dāng)探測目標(biāo)電阻率低于周圍介質(zhì)時，在電極電流方向上該目標(biāo)兩側(cè)的電位通常較高，形成______。5.地面沉降通常伴隨著地下空洞的發(fā)育或地表介質(zhì)密度的變化，利用______方法可以有效探測這類結(jié)構(gòu)異常。6.地球物理方法在土地變遷研究中，不僅可以用于______，還可以用于______和______。7.磁法勘探主要用于探測具有不同______的地質(zhì)體，如巖性界面、地下空洞、磁性礦產(chǎn)以及人類活動遺跡等。8.地球物理數(shù)據(jù)處理中的基線校正主要是消除由于______變化引起的儀器記錄變化。9.選擇地球物理方法時，除了考慮探測目標(biāo)的大小、埋深、物理性質(zhì)差異外，還應(yīng)綜合考慮______、______和______等因素。10.綜合利用遙感影像、地質(zhì)資料和地球物理探測數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)對土地變遷信息的______和______。三、名詞解釋（每題3分，共15分。請給出簡潔明了的定義）1.地球物理探測2.電阻率成像3.地震反射法4.磁異常5.土地利用變化四、簡答題（每題5分，共20分。請簡要回答下列問題）1.簡述電阻率法的基本原理及其在探測地下水分布方面的主要應(yīng)用。2.與地震勘探相比，探地雷達(dá)（GPR）在探測淺層地下結(jié)構(gòu)方面有哪些優(yōu)勢和局限性？3.解釋什么是地球物理方法解譯中的多解性問題，并簡述在土地變遷研究中如何減少多解性帶來的影響。4.土地利用變化（如森林砍伐、城市硬化）如何影響地表的地球物理參數(shù)？五、論述題（每題10分，共20分。請圍繞下列主題進(jìn)行較為深入的論述）1.結(jié)合具體實例，論述地球物理方法在考古遺址探測與保護(hù)中的應(yīng)用價值。2.針對沿海地區(qū)可能出現(xiàn)的地面沉降問題，設(shè)計一個包含多種地球物理探測方法的綜合調(diào)查方案，并說明選擇這些方法的原因。---試卷答案一、選擇題1.C2.C3.B4.B5.D6.A7.D8.C9.B10.C二、填空題1.速度2.透視（或共中心點）,同點3.彈性模量（或聲阻抗）4.高電位異常（或正異常）5.地震波反射法（或探地雷達(dá)法）6.監(jiān)測,評估,預(yù)測7.磁化率8.時間（或日變）9.成本,效率,地質(zhì)條件10.綜合分析,動態(tài)監(jiān)測三、名詞解釋1.地球物理探測：利用人工激發(fā)的地球物理場（如電場、磁場、重力場、地震波等）與地球介質(zhì)相互作用產(chǎn)生的響應(yīng)，通過測量、處理和分析這些響應(yīng)來探測地下結(jié)構(gòu)和物質(zhì)分布的方法。2.電阻率成像：利用電阻率法采集的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理（如資料解釋圖件繪制、數(shù)值反演）獲得地下電性結(jié)構(gòu)的空間分布圖（截面圖或平面圖），直觀展示地下不同電性體（如含水層、污染體、空洞）的分布范圍和形態(tài)。3.地震反射法：通過人工激發(fā)地震波，記錄其在地下不同界面反射回來的波信號，利用這些反射波信息來探測地下結(jié)構(gòu)分層、界面位置、介質(zhì)物理參數(shù)（如速度、密度）的方法。4.磁異常：地球磁場的局部擾動，即某區(qū)域磁場強度的大小或方向與該區(qū)域正常地磁場的差異。5.土地利用變化：指人類活動導(dǎo)致土地覆蓋類型、空間分布格局及其使用功能發(fā)生改變的過程和現(xiàn)象，如森林轉(zhuǎn)為農(nóng)田、耕地改為建設(shè)用地等。四、簡答題1.電阻率法的基本原理是利用不同地質(zhì)體（或介質(zhì)）具有不同的電阻率這一物理特性。通過向地下供入交流電，測量電極間產(chǎn)生的電位差，根據(jù)歐姆定律計算地中某點的電阻率。電阻率高的介質(zhì)（如干燥土壤、基巖）對電流的阻礙大，測得的電阻率值高；電阻率低的介質(zhì)（如飽和土壤、地下水體、含污染物的土壤）導(dǎo)電性好，測得的電阻率值低。在探測地下水時，可以通過測量電阻率異常（通常表現(xiàn)為低阻異常）來圈定地下水富集區(qū)、含水層分布范圍或了解地下水位變化。2.優(yōu)勢：GPR屬近地表探測技術(shù)，設(shè)備輕便，操作靈活，數(shù)據(jù)采集速度快，能夠提供探測區(qū)域淺層地下結(jié)構(gòu)（如地層界面、空洞、管線、遺跡）的連續(xù)剖面圖像，分辨率相對較高，尤其適用于小范圍、精細(xì)化的探測任務(wù)。局限性：探測深度有限，通常在幾米到十幾米，受探測介質(zhì)電導(dǎo)率（高阻介質(zhì)中衰減快）和頻率選擇的影響；對非磁性、非電性異常體（如無填充物的空洞、某些類型的污染）的探測效果較差；數(shù)據(jù)解譯受經(jīng)驗影響較大，存在多解性問題；易受地表起伏、電磁干擾等因素影響。3.地球物理方法解譯中的多解性問題是指對于獲取的同一組地球物理數(shù)據(jù)，可能存在多種不同的地質(zhì)模型能夠解釋。這是因為地球物理場是地下介質(zhì)多種物理參數(shù)綜合作用的結(jié)果，且測量數(shù)據(jù)本身帶有誤差。在土地變遷研究中，由于地表環(huán)境復(fù)雜多變，地下結(jié)構(gòu)可能具有多種成因，使得解譯結(jié)果具有不確定性。減少多解性影響的方法包括：①增加多種地球物理方法組合探測，相互印證；②結(jié)合地質(zhì)、鉆探、遙感等非地球物理信息進(jìn)行綜合解釋；③優(yōu)化數(shù)據(jù)處理方法，提高數(shù)據(jù)信噪比；④利用先驗信息約束反演；⑤對多種可能的解釋模型進(jìn)行評估和篩選。4.土地利用變化會顯著改變地表及淺層地下的物理性質(zhì)，進(jìn)而影響地表的地球物理參數(shù)。例如：①植被覆蓋：植被（尤其是喬木）根系發(fā)達(dá)，土壤疏松，含水量高，會降低地表及淺層土壤的電阻率，并在磁法勘探中可能產(chǎn)生特定的磁異常。森林砍伐后，土壤電阻率可能升高。②城市硬化：建筑物、道路、廣場等混凝土、瀝青等人工材料覆蓋，其電阻率遠(yuǎn)高于天然土壤和巖石，導(dǎo)致地表電阻率顯著升高。同時，這些人工結(jié)構(gòu)可能改變地表的磁場分布。③土地平整與改良：對土地進(jìn)行平整、壓實或添加改良劑，會改變土壤的密度、孔隙度、含水率等，從而影響土壤的電阻率和聲波速度等參數(shù)。這些物理性質(zhì)的變化，都可以通過地球物理方法探測到，為研究土地利用變化及其環(huán)境影響提供依據(jù)。五、論述題1.地球物理方法在考古遺址探測與保護(hù)中具有重要應(yīng)用價值。首先，無損探測是考古研究的基本要求，地球物理方法能夠在不破壞文物和遺址的前提下，探測地下埋藏的遺跡、墓葬、城墻、坑道等。例如：①探地雷達(dá)（GPR）可用于探測地表以下幾米范圍內(nèi)的遺跡分布，如墓葬的形態(tài)、分布范圍，灰坑的位置和深度，以及地表以下的堆積層次。②地震勘探（特別是淺層地震反射法）可以探測地下更大范圍的遺跡分布，如城墻基址、地下坑道、宮殿基址等，確定遺跡的深度和規(guī)模。③磁法勘探對探測人類活動形成的遺跡效果顯著，如古墓葬、灰坑、窯址、城墻等常因包含含鐵器物或燒土而形成磁異常，可用于大面積快速探測。④電阻率法可用于探測地下水位、空洞以及某些特定材質(zhì)（如陶器群）的分布。通過綜合運用這些方法，可以快速、經(jīng)濟(jì)地獲取遺址的地下結(jié)構(gòu)信息，為考古勘探提供定位、定深、定性依據(jù)，幫助考古學(xué)家制定發(fā)掘方案，減少盲目發(fā)掘的風(fēng)險，有效保護(hù)珍貴文化遺產(chǎn)。此外，地球物理方法還可以用于遺址保護(hù)工程，如監(jiān)測保護(hù)結(jié)構(gòu)變形、探查病害區(qū)域、評估工程影響等。2.針對沿海地區(qū)可能出現(xiàn)的地面沉降問題，設(shè)計一個包含多種地球物理探測方法的綜合調(diào)查方案如下：*調(diào)查目標(biāo)：查明地面沉降的觸發(fā)因素（如過量開采地下水、工程活動加載、地殼構(gòu)造活動等），評估沉降的范圍、速率和深度，探明導(dǎo)致沉降的地下結(jié)構(gòu)異常（如空洞、軟土層、基巖裂隙發(fā)育區(qū)）。*綜合調(diào)查方案：1.初步調(diào)查與信息收集：收集區(qū)域地質(zhì)圖、水文地質(zhì)圖、地下水監(jiān)測資料、地面沉降監(jiān)測點數(shù)據(jù)、歷史土地利用變化資料、工程活動記錄等。2.航空磁測（可選）：進(jìn)行大面積航空磁測，快速探測區(qū)域深部構(gòu)造、基巖起伏、隱伏火成巖分布等，為理解區(qū)域地質(zhì)背景和深部因素提供宏觀信息。3.地球物理地面探測：*高精度水準(zhǔn)測量：精確測定地面沉降監(jiān)測點的垂直位移變化，獲取沉降速率和時空分布數(shù)據(jù)。*大地電磁測深（MT）：沿測線布設(shè)，探測深部地殼的電性結(jié)構(gòu)，有助于了解深部流體分布、基巖深度、是否存在低阻構(gòu)造等，為分析深部因素（如基巖含水、構(gòu)造應(yīng)力）引起的沉降提供依據(jù)。*地震反射/折射剖面：選擇代表性剖面進(jìn)行地震勘探，探測基巖頂界面深度，劃分上覆沉積層的厚度和結(jié)構(gòu)，識別大型地下空洞、軟弱夾層等可能引起局部沉降的地質(zhì)構(gòu)造。*探地雷達(dá)（GPR）：在重點區(qū)域（如沉降中心、可疑點）進(jìn)行網(wǎng)格化或連續(xù)測量，探測淺層（0-20米）地下的地層變化、空洞、管線、障礙體等，為解釋淺層沉降機制提供詳細(xì)信息。*高密度電阻率成像（ERT）：在沉降區(qū)、河流沿岸、人工填埋區(qū)等布設(shè)，探測淺層地下的含水層分布、水位變化、污染羽、低阻軟弱土層等，有助于分析地下水開采、土壤性質(zhì)變化等對沉降的影響。*微重力法（可選）：在區(qū)域尺度或重點區(qū)域進(jìn)行布設(shè)，探測地下密度異常體，如大型空腔、基巖隆起或凹陷、地下水富集區(qū)等，可能反映與沉降相關(guān)的地下結(jié)構(gòu)變化。*數(shù)據(jù)處理與綜合解釋：對各種地球物理數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、反演和解釋，獲得地下結(jié)構(gòu)、物理參數(shù)（電阻率、速度、密度、磁化率）的空間