2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——考親級(jí)理得化一些質(zhì)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的首字母填在括號(hào)內(nèi)）1.在理想彈性介質(zhì)中，地震縱波速度（Vp）和橫波速度（Vs）的關(guān)系是？A.Vp=VsB.Vp=√2*VsC.Vp=√3*VsD.Vp=Vs22.地球內(nèi)部存在一個(gè)顯著的速度間斷面，它將地幔分為上下兩部分，這個(gè)界面被稱為？A.康拉德面B.古登堡面C.莫霍洛維奇面D.球面3.地震波從波速較低的介質(zhì)傳播到波速較高的介質(zhì)時(shí)，以下哪個(gè)量一定會(huì)增加？A.縱波波速B.橫波波速C.縱波波長(zhǎng)D.橫波波長(zhǎng)4.重力異常主要由以下哪個(gè)因素引起？A.地球自轉(zhuǎn)B.地球形狀C.地下密度分布不均D.地球磁場(chǎng)5.在電法勘探中，若探測(cè)目標(biāo)是電阻率較高的地層，采用的裝置類型（例如電極排列）通常應(yīng)有利于？A.穿透該目標(biāo)地層B.測(cè)量淺層電阻率C.增強(qiáng)近地表的響應(yīng)D.減小地形的影響6.地球磁場(chǎng)的源主要被認(rèn)為位于？A.地殼頂部B.地幔上部C.地核外核D.地核內(nèi)核7.大地電磁測(cè)深（MT）方法主要利用地球的哪個(gè)場(chǎng)進(jìn)行探測(cè)？A.重力場(chǎng)B.磁偶極子場(chǎng)C.人工電場(chǎng)和磁場(chǎng)D.地震波場(chǎng)8.地?zé)釡y(cè)量的主要目的是？A.探測(cè)地下金屬礦產(chǎn)B.研究地球年齡C.探測(cè)地下流體活動(dòng)D.精確測(cè)量地球半徑9.在地震勘探中，共中心點(diǎn)道集（CDPStack）的主要目的是？A.增加地震記錄的信噪比B.改善地震波的分辨率C.確定震源位置D.計(jì)算地下速度結(jié)構(gòu)10.放射性元素衰變產(chǎn)生的射線的穿透能力從強(qiáng)到弱排列順序通常是？A.α>β>γB.β>α>γC.γ>α>βD.γ>β>α二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.地震波按傳播方式可分為______波、______波和面波。2.地震波通過(guò)莫霍洛維奇界面時(shí)，縱波速度會(huì)______，橫波速度會(huì)______（填“增加”或“減少”）。3.重力異常Δg與正常重力值γ0以及地下密度異常Δρ的關(guān)系可近似表示為Δg≈______*Δρ*g，其中g(shù)為地表重力加速度。4.在電法電阻率測(cè)量的Schlumberger裝置中，電流極AB的間距（Ampereles）通常遠(yuǎn)______電極MN的間距（Offset）。5.地磁場(chǎng)可以近似看作由位于地核的一個(gè)______偶極子產(chǎn)生的磁場(chǎng)。6.大地電磁測(cè)深方法利用天然存在的______場(chǎng)和______場(chǎng)進(jìn)行大地電磁感應(yīng)研究。7.地震勘探中的偏移距（Offset）是指______與______之間的距離。8.地?zé)崽荻仁侵竼挝簧疃壬蟔_____的變化率。9.地球物理反演是指從觀測(cè)到的______數(shù)據(jù)，推斷地下______的過(guò)程。10.地球物理勘探方法的選擇需要考慮的因素包括______、______和______。三、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.一地震波在層狀介質(zhì)中傳播，第一層介質(zhì)厚度為H，波速為V1；第二層介質(zhì)厚度為2H，波速為V2(V2>V1)。假設(shè)地震波垂直入射到第一層底部，求該波從入射點(diǎn)到達(dá)第二層頂部所經(jīng)歷的總時(shí)間T。2.假設(shè)某地測(cè)得重力異常Δg=+10mGal。已知該區(qū)域地殼平均密度為2700kg/m3，地幔頂部密度為3300kg/m3，地表重力加速度g=9.8m/s2。試估算由地殼與地幔密度差異引起的該重力異常值（忽略地形改正和球體改正）。提示：可使用球殼模型近似計(jì)算。3.在一均勻半空間中，采用dipole-dipole裝置進(jìn)行電法測(cè)量。電流極間距AB=20m，電位極間距MN=5m。當(dāng)供電電流I=5mA時(shí)，測(cè)得MN中點(diǎn)處的電位差V=10mV。試計(jì)算該測(cè)點(diǎn)的視電阻率ρa(bǔ)。（假設(shè)電流均勻流入和流出，忽略地電介質(zhì)的影響）。四、簡(jiǎn)答題（每題8分，共24分）1.簡(jiǎn)述地震波穿過(guò)兩種不同介質(zhì)分界面時(shí)發(fā)生反射和折射的基本原理。2.簡(jiǎn)述電法勘探中，選擇裝置類型（如dipole-dipole,Schlumberger等）時(shí)需要考慮的主要因素。3.簡(jiǎn)述利用重力異常反演地下密度分布的基本思路。五、論述題（16分）結(jié)合地震學(xué)原理，論述如何利用體波地震資料推斷地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)。請(qǐng)說(shuō)明主要的方法、關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)以及面臨的挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.A4.C5.A6.C7.C8.C9.A10.A二、填空題1.體；面2.增加；增加3.(1/R3)*(1/g)4.大于5.磁6.自然；人工（或：電；磁）7.震源；檢波點(diǎn)（或：震源；接收點(diǎn)）8.溫度9.觀測(cè)；地質(zhì)結(jié)構(gòu)（或：資料；模型）10.地質(zhì)條件；技術(shù)可行性；成本預(yù)算三、計(jì)算題1.解析：設(shè)波在第一層中的傳播時(shí)間為t1，在第二層中的傳播時(shí)間為t2。t1=H/V1，t2=2H/V2?？倳r(shí)間T=t1+t2=H/V1+2H/V2=H(V2+2V1)/(V1*V2)。答案：T=H(V2+2V1)/(V1*V2)2.解析：采用球殼模型近似，設(shè)球殼內(nèi)外半徑分別為R1和R2，球殼厚度ΔR=R2-R1=H。球殼內(nèi)外密度分別為ρ1和ρ2。重力異常Δg≈(G*4π/3*(ρ2-R1)-ρ1)*ΔR，其中G為萬(wàn)有引力常數(shù)。將R1視為R，R2視為R+ΔR，代入得Δg≈(G*4π/3*[(ρ2-R)-ρ1]*ΔR)。當(dāng)H遠(yuǎn)小于地球半徑R時(shí)，可近似認(rèn)為R1≈R，R2≈R，則Δg≈(G*4π/3*(ρ2-ρ1)*H)。題目給出Δg=10mGal=10*10??m/s2，g=9.8m/s2，ρ1=2700kg/m3，ρ2=3300kg/m3，代入計(jì)算得到估算值。答案：估算值約為6.4mGal（具體數(shù)值取決于所用的G和單位換算，此為定性估算過(guò)程和結(jié)果數(shù)量級(jí)）3.解析：視電阻率ρa(bǔ)的計(jì)算公式為ρa(bǔ)=2π*AB*MN/V，其中V為MN間的電位差。已知AB=20m,MN=5m,V=10mV=10*10?3V。代入公式計(jì)算。答案：ρa(bǔ)=2π*20m*5m/(10*10?3V)=2π*1000/10=2000πΩ·m≈6283Ω·m四、簡(jiǎn)答題1.解析：當(dāng)?shù)卣鸩◤囊环N介質(zhì)（波速為V1）入射到另一種介質(zhì)（波速為V2）的界面時(shí)，一部分能量發(fā)生反射，返回到第一種介質(zhì)中；另一部分能量發(fā)生折射，進(jìn)入第二種介質(zhì)中。反射波和折射波的能量分配取決于兩種介質(zhì)的波阻抗（Z=ρ*V，ρ為密度，V為波速）差異。波阻抗差異越大，反射波能量越強(qiáng)；波阻抗差異越小，反射波能量越弱。反射波和折射波的方向由斯涅爾定律（n1*sinθ1=n2*sinθ2，n為折射率，與波速成反比）決定。2.解析：選擇電法裝置類型主要考慮以下因素：①探測(cè)目標(biāo)深度：一般而言，探測(cè)深度越大，傾向于選擇電流極和電位極間距都較大的裝置（如Schlumberger或偶極-偶極，但AB>MN）；探測(cè)淺層則可選擇AB較短的裝置。②地形條件：復(fù)雜地形（如山谷）對(duì)Schlumberger裝置影響較小，對(duì)偶極-偶極裝置影響較大。③供電能力和儀器精度：需要保證電流足夠大，電壓測(cè)量足夠精確。④覆蓋范圍和分辨率要求：需要根據(jù)勘探任務(wù)確定。3.解析：利用重力異常反演地下密度分布的基本思路是：首先，根據(jù)已知的地表重力異常數(shù)據(jù)，結(jié)合地形改正、自由空氣改正和布格改正等，得到所謂的“布格重力異?！?；其次，選擇一個(gè)合適的地球模型（如地殼均勻、球?qū)ΨQ等簡(jiǎn)化模型，或更復(fù)雜的模型），通過(guò)計(jì)算該模型在不同密度分布下的理論重力異常；然后，通過(guò)調(diào)整模型參數(shù)（如不同層的密度、厚度），使得計(jì)算出的理論重力異常與實(shí)際觀測(cè)到的布格重力異常在數(shù)學(xué)上達(dá)到最佳擬合（例如，使用最小二乘法）；最后，根據(jù)最終確定的模型參數(shù)，繪制地下密度分布圖。這是一個(gè)典型的正反演問(wèn)題，其中正演是計(jì)算理論異常，反演是估計(jì)地下結(jié)構(gòu)。五、論述題解析：利用體波地震資料推斷地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)是地震學(xué)研究的核心內(nèi)容。其基本原理是：地震波（P波和S波）從震源出發(fā)，在地球內(nèi)部傳播時(shí)，其路徑、速度和振幅會(huì)受到介質(zhì)物理性質(zhì)（密度、彈性模量，進(jìn)而與波速、泊松比等相關(guān)）的影響。通過(guò)分析大量的全球地震臺(tái)站記錄到的體波走時(shí)（P波和S波的到達(dá)時(shí)間）、振幅衰減、震相分裂（如雙相波、面波）、偏振特性等資料，可以反演出地球內(nèi)部的波速結(jié)構(gòu)、密度分布和物理狀態(tài)。主要方法包括：①走時(shí)反演：通過(guò)測(cè)量地震波的走時(shí)與震源距、地殼厚度等的關(guān)系，建立走時(shí)表，進(jìn)而反演地殼和上地幔的波速結(jié)構(gòu)。全球走時(shí)表是基礎(chǔ)。②地震層析成像（Tomography）：利用地震波走時(shí)（或振幅）的觀測(cè)值與理論值之間的差異，通過(guò)數(shù)學(xué)成像算法（如濾波反投影、迭代法等），構(gòu)建地球內(nèi)部三維的波速擾動(dòng)圖像，從而推斷地幔對(duì)流、地殼厚度變化等。③震源機(jī)制解：分析特定震源產(chǎn)生的地震波形，反演震源破裂過(guò)程和物理性質(zhì)。④面波分析：分析面波（Love波和Rayleigh波）的頻散曲線，可以反演地殼和上地幔頂部的平均波速結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)包括：高質(zhì)量地震數(shù)據(jù)采集（臺(tái)站建設(shè)、儀器標(biāo)定）、地震儀器的標(biāo)定、震源定位、走時(shí)拾取與計(jì)算、震相識(shí)別與拾取、數(shù)據(jù)處理（濾波、去噪、球面修正等）、反演算法的選擇與實(shí)現(xiàn)、結(jié)果的可視化與解釋。面臨的