2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——地震波速度結(jié)構(gòu)模型對地質(zhì)構(gòu)造的解析考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內(nèi)）1.在P波和S波通過同一介質(zhì)界面發(fā)生反射時，下列說法正確的是（）。A.P波反射角總是等于入射角B.S波反射波的能量總是大于透射波C.P波反射系數(shù)一定等于S波反射系數(shù)的平方D.慢波總是首先到達接收點2.地震波速度主要取決于介質(zhì)的（）。A.密度B.礦物成分C.孔隙度與流體性質(zhì)D.以上所有因素3.地震層析成像的基本假設(shè)是（）。A.地下介質(zhì)是均勻的B.地震射線在地下介質(zhì)中是直線傳播的C.所有的地震射線都能穿透整個研究區(qū)域D.地下速度結(jié)構(gòu)是靜態(tài)的，不隨時間變化4.在均勻介質(zhì)中，地震波的傳播速度（）。A.隨深度增加而增加B.隨深度增加而減小C.僅與介質(zhì)密度有關(guān)D.在地表最大，向地下逐漸減小5.下列哪種地質(zhì)體在地震速度模型上通常表現(xiàn)為高速異常？（）A.沉積盆地B.褶皺構(gòu)造C.巖漿侵入體D.斷裂帶6.地震走時反演的主要目的是（）。A.獲取地下介質(zhì)的質(zhì)量密度分布B.確定地下界面的精確位置C.計算地震射線的實際路徑D.估計地下介質(zhì)的孔隙流體類型7.射線追蹤方法在處理復(fù)雜速度結(jié)構(gòu)時，主要遇到的困難是（）。A.計算量過大B.無法保證射線與界面垂直C.容易產(chǎn)生走時殘差D.難以確定射線的出口點8.地震層析成像的分辨率主要受（）限制。A.數(shù)據(jù)采集的覆蓋范圍B.地震射線的穿透深度C.觀測到的走時精度D.以上所有因素9.反射系數(shù)主要取決于兩個介質(zhì)分界面上（）的振幅比。A.P波壓力與質(zhì)點位移B.S波法向應(yīng)力與切向位移C.P波振幅與S波振幅D.入射P波壓力與反射P波壓力10.利用地震速度模型推斷地下斷層存在，最直接的證據(jù)是（）。A.速度模型的對稱性被破壞B.出現(xiàn)不連續(xù)的高、低速異常帶C.觀測到異常的反射或折射現(xiàn)象D.射線在斷層附近發(fā)生偏轉(zhuǎn)二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在橫線上）1.地震波主要包括______波和______波。2.影響地震波速度的地球內(nèi)部主要界面是______界面和______界面。3.地震層析成像通過分析地震波的______來反演地下速度結(jié)構(gòu)。4.在P波和S波速度均不為零的介質(zhì)中，反射系數(shù)取決于兩個分界面兩側(cè)介質(zhì)參數(shù)的______。5.地震射線理論是地震勘探中______和______的基礎(chǔ)。6.高速體在地震反射資料上通常表現(xiàn)為______，低速帶則表現(xiàn)為______。7.地震速度結(jié)構(gòu)模型解釋的首要步驟是______。8.走時反演方法的目標是建立走時與______之間的函數(shù)關(guān)系。9.地震層析成像只能提供地下介質(zhì)______的一維或二維分布信息。10.斷層的存在會引起地震射線______，從而導(dǎo)致______異常。三、簡答題（每題5分，共20分。請簡要回答下列問題）1.簡述地震波速度與巖石密度之間的關(guān)系。2.簡述地震層析成像的基本原理。3.簡述如何利用地震反射資料判斷地下是否存在不連續(xù)面（如斷層）。4.簡述地震速度結(jié)構(gòu)模型解釋過程中可能遇到的主要不確定性。四、計算題（每題10分，共20分。請列出計算步驟并給出最終結(jié)果）1.假設(shè)地下存在一個水平界面，界面以上介質(zhì)速度為3000m/s，界面以下介質(zhì)速度為4500m/s。一束P波以30度入射角從上方介質(zhì)射向界面，求反射角和透射角。2.接收點A和B位于地表，相距10km。假設(shè)A點直接接收到的P波初至到達時間為2.0秒，B點接收到的直接波初至到達時間為2.5秒。假設(shè)地下介質(zhì)為均勻介質(zhì)，P波速度為1500m/s。試估算A、B兩點之間地下介質(zhì)的速度結(jié)構(gòu)是否均勻。五、綜合應(yīng)用/解釋題（每題25分，共50分。請根據(jù)要求進行分析和解釋）1.假設(shè)你獲得了一個區(qū)域的地震層析成像速度結(jié)構(gòu)剖面圖（未提供圖示）。該剖面顯示在研究區(qū)域中心存在一個異常高速的體（可能為巖漿侵入體），其頂部與地表大致平行，底部深度約為10km。高速體周圍的背景速度相對較低。請解釋這個高速體可能對區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和地震活動性產(chǎn)生哪些影響。2.假設(shè)你正在分析一個沉積盆地的地震數(shù)據(jù)。速度模型顯示，盆地中央存在一個低速帶，其頂界面位于地表以下2km，底界面位于地下8km。請討論這個低速帶可能形成的地質(zhì)原因，并說明它對盆地構(gòu)造演化和資源勘探可能意味著什么。試卷答案一、選擇題1.A2.D3.B4.A5.C6.B7.D8.D9.D10.D二、填空題1.P,S2.摩根,莫霍3.走時4.比值5.射線追蹤,走時反演6.強反射,弱反射或無反射7.場景建立8.位置（或深度、界面）9.速度10.偏轉(zhuǎn),走時三、簡答題1.地震波速度通常隨介質(zhì)密度的增加而增加，但也受巖石類型、孔隙度、流體性質(zhì)、溫度、壓力等因素影響。一般來說，致密、堅硬的巖石（如結(jié)晶巖）波速高，松散、多孔的巖石（如沉積巖）波速低。流體的存在通常會降低巖石的波速。2.地震層析成像利用地震波在地下介質(zhì)中傳播的走時信息來反演地下速度結(jié)構(gòu)。其基本原理是：假設(shè)地下介質(zhì)存在速度差異，這些差異會導(dǎo)致地震射線傳播路徑發(fā)生彎曲、走時發(fā)生變化。通過采集足夠多的地震射線走時數(shù)據(jù)，建立走時與射線路徑之間的關(guān)系，然后利用數(shù)學(xué)反演方法（如迭代法）求解地下速度分布，從而構(gòu)建速度模型。其基本步驟包括：射線追蹤模擬、走時計算、建立走時方程組、進行反演計算、模型驗證。3.利用地震反射資料判斷地下是否存在不連續(xù)面（如斷層）的方法主要有：觀察反射波同相軸的連續(xù)性中斷或中斷后發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)。如果同相軸在預(yù)期應(yīng)連續(xù)的位置突然中斷，或者出現(xiàn)明顯的跳躍式偏轉(zhuǎn)，則可能存在斷層。此外，還可以觀察反射波振幅和頻率的異常變化，以及是否存在與斷層相關(guān)的特殊反射特征（如階梯狀反射、串珠狀反射等）。4.地震速度結(jié)構(gòu)模型解釋過程中可能遇到的主要不確定性包括：①數(shù)據(jù)質(zhì)量：地震數(shù)據(jù)噪聲、信噪比低、覆蓋范圍不足、觀測系統(tǒng)不完善等都會影響模型精度。②模型假設(shè)：地震層析成像假設(shè)射線是直線傳播，實際介質(zhì)可能存在各向異性、非線性效應(yīng)等，這些假設(shè)會引入誤差。③多解性：地震反演和解釋往往存在多解性，即同一個模型可能對應(yīng)多種地質(zhì)解釋，或者不同的模型可能得到相似的觀測數(shù)據(jù)。④解釋者的主觀性：地質(zhì)背景知識、先入為主的觀念等都會影響解釋結(jié)果。四、計算題1.解：根據(jù)斯涅爾定律（Snell'sLaw）：v1/sinθ1=v2/sinθ2=v3/sinθ3反射角=入射角=θ1=30°透射角θ2滿足：3000/sin(30°)=4500/sin(θ2)sin(θ2)=4500*sin(30°)/3000=4500*0.5/3000=0.75θ2=arcsin(0.75)≈48.59°答：反射角為30°，透射角約為48.59°。2.解：A、B兩點間的距離為10km，直接波走時差為Δt=2.5s-2.0s=0.5s。假設(shè)地下介質(zhì)均勻，P波速度為v，則AB兩點間地下介質(zhì)的厚度為H=v*Δt/2=1500m/s*0.5s/2=375m。如果地下介質(zhì)均勻，從A點出發(fā)的直達波到達B點所需時間為t_AB=10km/1500m/s=6.67s。但實際觀測到的直達波走時為2.5s，這意味著A點到B點的平均速度v'=10km/2.5s=4000m/s。由于v'(4000m/s)>v(1500m/s)，說明A、B兩點之間地下介質(zhì)的速度不是均勻的，平均速度變快了。五、綜合應(yīng)用/解釋題1.該異常高速體可能為一個巖漿侵入體。其對區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和地震活動性的影響可能包括：*地質(zhì)構(gòu)造影響：高速體上侵會頂托上覆地層，形成隆起構(gòu)造；其底部冷卻結(jié)晶形成的結(jié)晶基底會形成地殼的根區(qū)，影響地殼的整體結(jié)構(gòu)；高速體與圍巖的接觸帶可能發(fā)生脆性變形，形成斷層或節(jié)理密集區(qū)。*地震活動性影響：巖漿活動本身會引發(fā)地震（巖漿活動地震），高速體作為應(yīng)力集中區(qū)或構(gòu)造薄弱帶，可能誘發(fā)或控制區(qū)域地震的發(fā)生；高速體與圍巖的物理化學(xué)作用可能導(dǎo)致圍巖應(yīng)力狀態(tài)改變，影響地震破裂的孕育和發(fā)生。2.該沉積盆地中央存在的低速帶可能由以下地質(zhì)原因形成：*厚層泥巖/頁巖沉積：沉積盆地中心部位常沉積巨厚泥巖或頁巖，這類巖石孔隙度高、孔隙流體含量大、膠結(jié)程度差，導(dǎo)致P波和S波速度均顯著降低。*油氣聚集帶：盆地中心可能形成大型油氣藏，油氣的存在會顯著降低巖石的密度和波速，形成低速異常帶。*鹽丘構(gòu)造：如果盆地中有鹽層沉積，鹽的向上運移形成的鹽丘構(gòu)造，其鹽體本身的波速低于周圍的沉積蓋層，也會形成低速體。*地?zé)岙惓^(qū)：盆地中央可能存在地?zé)岙惓＃邷貢档蛶r石的剛性，導(dǎo)致波速降低。該低速