2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——構(gòu)造地震波傳播結(jié)構(gòu)的探測(cè)方法對(duì)比分析考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分）1.簡(jiǎn)述地震反射法的基本原理及其主要探測(cè)目標(biāo)。2.地震折射法主要利用了地震波的什么現(xiàn)象？簡(jiǎn)述其確定地表以下平均速度結(jié)構(gòu)的基本思路。3.與地震反射法相比，地震層析成像在探測(cè)目標(biāo)、工作方式和對(duì)復(fù)雜構(gòu)造的處理能力方面有何顯著不同？4.地震測(cè)深方法主要解決什么類(lèi)型的地球物理問(wèn)題？其核心依據(jù)是什么？5.簡(jiǎn)述野外地震勘探中，共中心點(diǎn)（CMP）排列和共偏移距（COG）排列的主要區(qū)別及其各自的優(yōu)勢(shì)。6.在進(jìn)行構(gòu)造地震波傳播結(jié)構(gòu)探測(cè)時(shí)，野外數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量會(huì)受到哪些主要因素的影響？二、論述題（每題10分，共40分）7.詳細(xì)對(duì)比地震反射法和地震折射法在原理、野外布置、數(shù)據(jù)處理、空間分辨率、探測(cè)深度和優(yōu)缺點(diǎn)等方面的主要差異。8.闡述地震層析成像方法的基本原理。分析其在成像精度、分辨率以及對(duì)不同類(lèi)型地質(zhì)體（如高速體、低速體、斷裂帶）成像能力方面的局限性。9.論述選擇特定的構(gòu)造地震波探測(cè)方法時(shí)，需要考慮哪些關(guān)鍵因素？舉例說(shuō)明在不同勘探目標(biāo)下應(yīng)如何選擇合適的方法或方法組合。10.分析野外地震數(shù)據(jù)采集過(guò)程中可能遇到的主要噪聲類(lèi)型（如空氣波、地面振動(dòng)、隨機(jī)噪聲等），并簡(jiǎn)述針對(duì)這些噪聲影響，在采集設(shè)計(jì)或數(shù)據(jù)處理中可以采取的應(yīng)對(duì)策略。試卷答案一、簡(jiǎn)答題1.答案：地震反射法利用人工震源激發(fā)的地震波在地球內(nèi)部不同界面（如地層分界面、斷層界面）上發(fā)生反射，通過(guò)接收和記錄這些反射波，并分析其旅行時(shí)、振幅、頻率、波形等信息，來(lái)推斷界面的深度、位置、產(chǎn)狀以及上覆地層的巖性、物性等參數(shù)。主要探測(cè)目標(biāo)是地下不同界面的深度和位置，如地層層位、不整合面、斷層、鹽下構(gòu)造等。解析思路：考察對(duì)反射法基本概念的掌握。需要回答出是利用“反射”現(xiàn)象，反射源是“界面”，通過(guò)分析“反射波”的“信息”（時(shí)間、振幅等）來(lái)“推斷”界面的“參數(shù)”（深度、位置等），并明確其主要“探測(cè)目標(biāo)”（地層界面、斷層等）。2.答案：地震折射法主要利用了地震波在介質(zhì)分界面處發(fā)生折射的現(xiàn)象。當(dāng)波速連續(xù)變化的介質(zhì)中存在波速驟然變化的界面時(shí)，入射波在該界面上的折射角與入射角遵循斯涅爾定律。通過(guò)測(cè)量折射波從震源到接收點(diǎn)的“時(shí)間-距離”關(guān)系（走時(shí)），并利用幾何關(guān)系和射線(xiàn)理論，可以推斷出地表以下不同深度界面的平均波速結(jié)構(gòu)。解析思路：考察對(duì)折射法原理的掌握。核心在于利用“折射現(xiàn)象”和“斯涅爾定律”，通過(guò)測(cè)量“走時(shí)”關(guān)系，推斷“平均波速結(jié)構(gòu)”。需要點(diǎn)明其利用的是界面處波速的“驟然變化”。3.答案：地震層析成像主要目標(biāo)是探測(cè)地球內(nèi)部密度、聲波/彈性波速度等物理參數(shù)的分布，尤其適用于探測(cè)低速體或高/低速異常體。它通過(guò)從多個(gè)角度（或路徑）發(fā)射探測(cè)信號(hào)（地震波），接收來(lái)自不同路徑的信號(hào)，利用信號(hào)傳播時(shí)間（或強(qiáng)度）的差異，通過(guò)數(shù)學(xué)反演方法重建地下參數(shù)的分布圖像。它不依賴(lài)于連續(xù)的反射或折射界面，能成像連續(xù)的異常體和斷裂帶，但對(duì)分辨率和信噪比要求較高，且成像結(jié)果受速度模型初始猜測(cè)影響大。相比之下，反射法和折射法通常需要存在明顯的界面才能有效工作，成像目標(biāo)更側(cè)重于界面本身。解析思路：考察對(duì)層析成像原理和特點(diǎn)的理解。需要說(shuō)明其“目標(biāo)”（探測(cè)參數(shù)分布，特別是異常體）、“工作方式”（多角度探測(cè)、信號(hào)差異、數(shù)學(xué)反演），并與其主要“不同點(diǎn)”（無(wú)需連續(xù)界面、可成像異常體/斷裂）以及“局限性”（分辨率、信噪比要求高、依賴(lài)初始模型）進(jìn)行對(duì)比。4.答案：地震測(cè)深方法主要用于確定地表以下某一特定深度的界面（如基巖頂面、莫霍面）的深度，或者用于研究地殼/上地幔的垂直結(jié)構(gòu)。其核心依據(jù)是地震波（通常是P波或S波）在穿過(guò)不同介質(zhì)分界面時(shí)發(fā)生反射和/或折射，通過(guò)精確測(cè)量特定類(lèi)型反射波或折射波的旅行時(shí)，結(jié)合震源深度和射線(xiàn)理論，可以計(jì)算出該反射/折射界面的埋深。解析思路：考察對(duì)測(cè)深方法目的和原理的掌握。關(guān)鍵在于明確其“主要目的”（確定特定深度界面、研究垂直結(jié)構(gòu)），并說(shuō)明其“核心依據(jù)”（利用反射/折射波的“旅行時(shí)”，結(jié)合“震源深度”和“射線(xiàn)理論”計(jì)算“界面埋深”）。5.答案：共中心點(diǎn)（CMP）排列是以震源或檢波器所在的點(diǎn)為圓心，所有檢波器（或震源）呈同心圓環(huán)狀布置。其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于共中心點(diǎn)處的反射波，所有檢波器接收到的信號(hào)路徑長(zhǎng)度相似，便于進(jìn)行共中心點(diǎn)道集處理，有效消除或減弱與偏移距無(wú)關(guān)的地面震動(dòng)等寬譜干擾。共偏移距（COG）排列是震源和檢波器沿測(cè)線(xiàn)呈對(duì)稱(chēng)分布在同一個(gè)偏移距上。其優(yōu)點(diǎn)是在水平疊加處理時(shí)，來(lái)自同一反射界面的能量能夠更好地聚焦，提高疊加分辨率，特別適用于成像水平或近水平界面，是現(xiàn)代陸上地震勘探中最常用的觀(guān)測(cè)系統(tǒng)。解析思路：考察對(duì)兩種基本排列方式的定義和優(yōu)點(diǎn)的理解。需要清晰描述兩種排列的“幾何特征”（CMP為同心圓，COG為對(duì)稱(chēng)分布于偏移距），并分別闡述其“主要優(yōu)勢(shì)”（CMP利于消除寬譜干擾，COG利于水平疊加聚焦提高分辨率）。6.答案：影響野外地震數(shù)據(jù)采集質(zhì)量的主要因素包括：震源能量和頻率特性、檢波器類(lèi)型和布置、野外記錄條件（如地面震動(dòng)、噪聲水平）、觀(guān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)度、道距、偏移距、覆蓋次數(shù)）、數(shù)據(jù)處理能力、場(chǎng)地選擇、天氣條件以及操作人員的技術(shù)水平等。解析思路：考察對(duì)野外采集質(zhì)量影響因素的全面認(rèn)識(shí)。應(yīng)從“能量/頻率”（震源）、“接收”（檢波器）、“環(huán)境”（地面震動(dòng)/噪聲/天氣）、“設(shè)計(jì)”（觀(guān)測(cè)系統(tǒng)）、“技術(shù)”（數(shù)據(jù)處理能力/場(chǎng)地/操作）等多個(gè)維度進(jìn)行列舉。二、論述題7.答案：地震反射法和地震折射法是兩種基本的地震波探測(cè)方法，它們?cè)诙鄠€(gè)方面存在顯著差異：*基本原理：反射法利用波在界面上的反射現(xiàn)象；折射法利用波在界面上的折射現(xiàn)象。*探測(cè)目標(biāo)：反射法主要探測(cè)地下連續(xù)的、具有一定傾角的界面（如地層分界面、斷層），目的是獲取界面的深度、位置和形態(tài)信息。折射法主要探測(cè)近地表的、近似水平或緩傾斜的界面，目的是確定地表以下不同深度的平均波速層速度結(jié)構(gòu)。*野外布置：反射法通常采用共偏移距（COG）或共中心點(diǎn)（CMP）觀(guān)測(cè)系統(tǒng)，需要較大的偏移距范圍以覆蓋不同的構(gòu)造。折射法通常采用源檢波器距逐漸增加的“Z”形或“fan”形觀(guān)測(cè)系統(tǒng)。*數(shù)據(jù)處理：反射法數(shù)據(jù)處理流程復(fù)雜，包括去噪、偏移成像等，目的是將反射波聚焦到像點(diǎn)。折射法數(shù)據(jù)處理相對(duì)簡(jiǎn)單，主要是時(shí)間剖面繪制，如利用時(shí)間-距離交會(huì)法確定界面深度。*空間分辨率：反射法理論上可以獲得較高的垂向分辨率，尤其對(duì)于陡傾角界面。折射法分辨率受限于射線(xiàn)路徑長(zhǎng)度和射線(xiàn)彎曲，對(duì)水平界面分辨率較高，對(duì)陡傾角界面分辨率差。*探測(cè)深度：反射法可以探測(cè)較深的地下結(jié)構(gòu)（可達(dá)數(shù)千米甚至更深，取決于波長(zhǎng)和界面深度）。折射法主要探測(cè)近地表（通常幾百米到幾千米）。*優(yōu)缺點(diǎn)：反射法優(yōu)點(diǎn)是成像直觀(guān)，能提供豐富的地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息，尤其適合構(gòu)造圈閉油氣勘探。缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)采集成本高，對(duì)近地表?xiàng)l件要求高，處理解釋復(fù)雜。折射法優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低，能快速獲取近地表速度結(jié)構(gòu)信息。缺點(diǎn)是探測(cè)深度有限，分辨率相對(duì)較低，只適用于探測(cè)特定類(lèi)型的界面。解析思路：此題要求全面對(duì)比兩種方法。應(yīng)從“原理”、“目標(biāo)”、“布置”、“處理”、“分辨率”、“深度”、“優(yōu)缺點(diǎn)”等多個(gè)維度進(jìn)行系統(tǒng)的對(duì)比闡述，確保覆蓋所有關(guān)鍵對(duì)比點(diǎn)，并體現(xiàn)出兩種方法的適用性差異。8.答案：地震層析成像（SeismicTomography）的基本原理類(lèi)似于醫(yī)學(xué)CT成像。它通過(guò)從多個(gè)不同的角度（或路徑）向地下發(fā)射地震波（或利用天然地震波），接收來(lái)自地下不同位置的回波信號(hào)，記錄地震波在這些路徑上的傳播時(shí)間（或能量衰減等其他信息）。由于地下介質(zhì)的速度（或密度）分布不均勻，地震波在不同路徑上的傳播速度會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致旅行時(shí)差異。通過(guò)收集大量的、從不同角度傳播的旅行時(shí)數(shù)據(jù)，建立龐大的觀(guān)測(cè)方程組，然后利用數(shù)學(xué)中的反演算法（如迭代反演）求解這個(gè)方程組，最終得到地下介質(zhì)參數(shù)（通常是速度）分布的三維圖像。層析成像方法的主要局限性在于：首先，成像精度和分辨率受限于地震數(shù)據(jù)的信噪比和質(zhì)量。噪聲水平高會(huì)嚴(yán)重影響反演結(jié)果的準(zhǔn)確性。其次，層析成像的分辨率通常低于反射或折射法，尤其對(duì)于精細(xì)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)成像能力有限。再次，層析成像對(duì)地下結(jié)構(gòu)的成像效果很大程度上取決于射線(xiàn)路徑的覆蓋密度和均勻性。如果射線(xiàn)路徑在某些區(qū)域分布稀疏或存在覆蓋盲區(qū)，那么這些區(qū)域的成像結(jié)果將不可靠或完全缺失。此外，層析成像結(jié)果的解釋也較為復(fù)雜，需要可靠的先驗(yàn)信息（如初始速度模型）和地質(zhì)模型約束。最后，對(duì)于探測(cè)連續(xù)的、陡傾角的構(gòu)造破裂帶，層析成像的效果通常不如基于反射或折射的成像方法直接。解析思路：首先要清晰闡述“基本原理”（多角度探測(cè)、記錄旅行時(shí)/能量變化、數(shù)學(xué)反演重建圖像）。然后，需要具體分析其“局限性”，從“數(shù)據(jù)質(zhì)量”（信噪比、分辨率）、“幾何覆蓋”（射線(xiàn)路徑、盲區(qū)）、“結(jié)果解釋”（依賴(lài)先驗(yàn)?zāi)Ｐ停?、“特定目?biāo)成像”（如斷裂帶）等多個(gè)方面進(jìn)行論述。9.答案：選擇特定的構(gòu)造地震波探測(cè)方法時(shí)，需要綜合考慮以下關(guān)鍵因素：首先，勘探目標(biāo)是首要考慮因素。是尋找大型的構(gòu)造圈閉（如背斜、斷層遮擋），還是探測(cè)深大斷裂、隱伏圈閉，或是研究地殼速度結(jié)構(gòu)？不同的目標(biāo)對(duì)方法的分辨率、探測(cè)深度要求不同。其次，地下地質(zhì)構(gòu)造特征至關(guān)重要。是否存在連續(xù)的、近似水平的反射界面（利于反射法）？是否存在明顯的、近地表的波速界面（利于折射法）？地下結(jié)構(gòu)是否復(fù)雜、是否存在強(qiáng)速度異常體？這些都會(huì)影響方法的適用性。再次，探測(cè)深度要求。需要探測(cè)多深？反射法適用于較深目標(biāo)，折射法和測(cè)深法適用于近地表。第四，地表?xiàng)l件和經(jīng)濟(jì)預(yù)算。測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)度、覆蓋范圍、交通條件、是否存在障礙物、項(xiàng)目預(yù)算等都會(huì)限制可采用的觀(guān)測(cè)系統(tǒng)和方法。第五，數(shù)據(jù)質(zhì)量要求和現(xiàn)有數(shù)據(jù)。是否有可利用的現(xiàn)有數(shù)據(jù)？對(duì)最終成像的分辨率和精度要求有多高？這會(huì)影響對(duì)數(shù)據(jù)處理能力的要求。通常，為了獲得更全面的信息，常常采用多種方法組合（如折射法+反射法）或多種數(shù)據(jù)融合（地震、重磁、鉆井等）的策略。例如，在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中可能優(yōu)先考慮折射法和測(cè)深法以快速獲取基巖深度和地殼平均速度結(jié)構(gòu)；而在油氣勘探中，如果存在有效的反射界面，則會(huì)重點(diǎn)采用高分辨率的地震反射法。解析思路：此題要求論述選擇方法的決策因素。應(yīng)構(gòu)建一個(gè)邏輯框架，以“勘探目標(biāo)”為核心，輻射出“地質(zhì)構(gòu)造”、“探測(cè)深度”、“地表?xiàng)l件/預(yù)算”、“數(shù)據(jù)質(zhì)量/現(xiàn)有數(shù)據(jù)”、“方法組合/數(shù)據(jù)融合”等多個(gè)關(guān)鍵考慮因素，并簡(jiǎn)要說(shuō)明每個(gè)因素如何影響方法選擇。10.答案：野外地震數(shù)據(jù)采集過(guò)程中可能遇到的主要噪聲類(lèi)型包括：第一，空氣波（或稱(chēng)聲波）噪聲：由風(fēng)聲、談話(huà)聲、車(chē)輛行駛聲、動(dòng)物活動(dòng)聲等空氣擾動(dòng)產(chǎn)生的低頻連續(xù)噪聲，通常頻率較低，與地震信號(hào)頻譜差異較大。第二，地面震動(dòng)（或稱(chēng)地面脈動(dòng)）噪聲：由遠(yuǎn)處交通、施工、震動(dòng)、甚至地震引起的，頻率成分復(fù)雜，可能包含與地震信號(hào)頻率相近的成分，對(duì)反射信號(hào)尤其干擾嚴(yán)重。第三，隨機(jī)噪聲（或稱(chēng)散粒噪聲）：由檢波器本身電子元件熱噪聲、接地不良引入的噪聲等，通常表現(xiàn)為高頻噪聲，但強(qiáng)度較弱。第四，震源相關(guān)的噪聲：對(duì)于振動(dòng)源，可能存在振動(dòng)不穩(wěn)定或頻率成分偏離設(shè)計(jì)要求的情況；對(duì)于炸藥震源，可能存在激發(fā)不充分或信號(hào)能量不集中等問(wèn)題。針對(duì)這些噪聲影響，可以采取的應(yīng)對(duì)策略包括：在采集設(shè)計(jì)階段，選擇遠(yuǎn)離噪聲源的區(qū)域布設(shè)測(cè)線(xiàn)，選擇天氣條件好（如無(wú)風(fēng)或微風(fēng)、寂靜夜晚）進(jìn)行采集，優(yōu)化觀(guān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（如采用寬線(xiàn)觀(guān)測(cè)、增加道距覆蓋、合理選擇偏移距和覆蓋次數(shù)），采用主動(dòng)源壓制（如與地面震動(dòng)頻率不同的震源）或被動(dòng)源采集策略。在現(xiàn)場(chǎng)操作中，加強(qiáng)檢波器的耦合（如使用重錘、專(zhuān)用耦合劑），確保接地良好，穩(wěn)定