2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——構(gòu)造變形與地震活動(dòng)的關(guān)系研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題3分，共15分）1.構(gòu)造應(yīng)力場2.應(yīng)變率3.發(fā)震構(gòu)造4.地震層析成像5.InSAR技術(shù)二、簡答題（每題5分，共25分）1.簡述褶皺和斷裂的基本構(gòu)造樣式及其形成的力學(xué)環(huán)境。2.地震活動(dòng)性通常用哪些主要參數(shù)來描述？它們分別反映了地震活動(dòng)的哪些方面？3.簡述走滑斷裂帶地震活動(dòng)的特點(diǎn)。4.為什么說活動(dòng)斷裂是地震學(xué)研究的重點(diǎn)區(qū)域？5.大地測量技術(shù)（如GPS、InSAR）在監(jiān)測區(qū)域構(gòu)造變形方面有哪些優(yōu)勢？三、論述題（每題10分，共30分）1.詳細(xì)闡述構(gòu)造應(yīng)力場是如何積累、傳遞并在特定條件下觸發(fā)地震的物理過程。2.結(jié)合你所學(xué)到的地球物理方法，論述如何識(shí)別一個(gè)區(qū)域的發(fā)震構(gòu)造。3.討論地震活動(dòng)性研究對于理解區(qū)域構(gòu)造變形和評估地震危險(xiǎn)性的重要意義。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某地震斷層平均滑動(dòng)速率為10mm/年，斷層傾角為30度。假設(shè)斷層積累的斷層面位移達(dá)到7米時(shí)發(fā)生一次大地震，估算該斷層的地震復(fù)發(fā)周期（假設(shè)地震復(fù)發(fā)符合斷層面位移恢復(fù)模型）。2.假設(shè)通過地震層析成像在地下某一深度探測到一個(gè)高速異常體（P波速度從V1增加到V2），簡要分析該異常體可能對應(yīng)的地質(zhì)構(gòu)造含義，并說明這一發(fā)現(xiàn)對于理解該區(qū)域構(gòu)造變形和地震活動(dòng)可能提供的線索。試卷答案一、名詞解釋1.構(gòu)造應(yīng)力場:指在地球巖石圈內(nèi)部，由地殼運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)、地球自轉(zhuǎn)等因素引起，作用于巖石體上的應(yīng)力狀態(tài)和分布。它決定了巖石的變形方式（如褶皺、斷裂）和斷裂帶的力學(xué)性質(zhì)。**解析思路:*定義核心概念，強(qiáng)調(diào)其來源、作用對象（巖石圈）和決定作用（變形方式、斷裂力學(xué)性質(zhì)）。2.應(yīng)變率:指巖石體變形的速率，即單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生的應(yīng)變。它是描述構(gòu)造變形活躍程度和動(dòng)態(tài)過程的重要參數(shù)，通常用對數(shù)應(yīng)變率（ε?=lnε/t）表示，其中ε為總應(yīng)變，t為時(shí)間。**解析思路:*定義概念，點(diǎn)明其重要性（描述活躍程度、動(dòng)態(tài)過程），并提及常用表示方式（對數(shù)應(yīng)變率）。3.發(fā)震構(gòu)造:指直接控制地震發(fā)生的位置和活動(dòng)的地質(zhì)構(gòu)造，通常是具有一定活動(dòng)性的斷裂帶或褶皺構(gòu)造。它是進(jìn)行地震危險(xiǎn)性和震源機(jī)制研究的關(guān)鍵對象。**解析思路:*定義核心概念（控制地震發(fā)生、活動(dòng)性），并指出其在研究中的重要性（關(guān)鍵對象）。4.地震層析成像:一種利用地震波在地殼中傳播速度的差異來成像地下結(jié)構(gòu)的地球物理方法。通過收集大量地震波的走時(shí)數(shù)據(jù)，建立走時(shí)擾動(dòng)模型，可以推斷地下是否存在低速或高速異常體，從而揭示地殼的密度結(jié)構(gòu)、巖性分布和構(gòu)造邊界。**解析思路:*解釋其基本原理（利用波速差異成像），說明輸入數(shù)據(jù)（走時(shí)數(shù)據(jù)），并點(diǎn)明其目的（揭示地下結(jié)構(gòu)、密度、巖性、構(gòu)造）。5.InSAR技術(shù):即合成孔徑雷達(dá)干涉測量技術(shù)，是一種利用兩幅或多次獲取的同一區(qū)域合成孔徑雷達(dá)影像的相位信息來監(jiān)測地表微小形變的遙感技術(shù)。它能夠以高精度、大范圍地測量地表的水平和垂直形變，廣泛應(yīng)用于活動(dòng)斷裂監(jiān)測、地殼變形研究等領(lǐng)域。**解析思路:*定義技術(shù)名稱，解釋其基本原理（利用雷達(dá)影像相位監(jiān)測形變），說明其能力（高精度、大范圍、水平和垂直形變），并指明應(yīng)用領(lǐng)域（斷裂監(jiān)測、地殼變形）。二、簡答題1.簡述褶皺和斷裂的基本構(gòu)造樣式及其形成的力學(xué)環(huán)境。*褶皺的基本樣式主要有背斜（巖層向上拱起）和向斜（巖層向下凹陷），常呈雁行排列。斷裂的基本樣式主要有正斷層（上盤下降、下盤上升）、逆斷層（上盤上升、下盤下降）和走滑斷層（兩側(cè)巖塊水平錯(cuò)動(dòng)）。褶皺通常形成于受壓的力學(xué)環(huán)境，表現(xiàn)為巖層發(fā)生彎曲變形。斷裂則是在拉張、擠壓或剪切應(yīng)力作用下，巖石應(yīng)力超過其強(qiáng)度極限而發(fā)生的破裂錯(cuò)動(dòng)。**解析思路:*分別列出褶皺（背斜、向斜）和斷裂（正、逆、走滑）的基本樣式，并分別說明其形成的力學(xué)環(huán)境（褶皺-受壓；斷裂-拉張、擠壓、剪切）。2.地震活動(dòng)性通常用哪些主要參數(shù)來描述？它們分別反映了地震活動(dòng)的哪些方面？*地震活動(dòng)性通常用地震頻度（單位時(shí)間內(nèi)的地震次數(shù)）、震級(jí)（地震釋放能量的量度）和地震空間分布（地震在地理坐標(biāo)系中的位置）等主要參數(shù)來描述。地震頻度反映了構(gòu)造應(yīng)力釋放的活躍程度和斷裂帶的活動(dòng)性。震級(jí)反映了地震事件釋放能量的規(guī)模和斷裂錯(cuò)動(dòng)的幅度。地震空間分布則揭示了區(qū)域構(gòu)造格局和應(yīng)力場的分布特征，有助于識(shí)別發(fā)震構(gòu)造。**解析思路:*列出主要參數(shù)（頻度、震級(jí)、空間分布），并分別解釋每個(gè)參數(shù)所反映的地震活動(dòng)信息（頻度-活躍程度、斷裂活動(dòng)；震級(jí)-能量、錯(cuò)動(dòng)幅度；空間分布-構(gòu)造格局、應(yīng)力場）。3.簡述走滑斷裂帶地震活動(dòng)的特點(diǎn)。*走滑斷裂帶地震活動(dòng)的特點(diǎn)主要包括：地震頻度高且震源深度淺；地震活動(dòng)沿?cái)嗔褞а由煺共?，斷層面走向與地震震中分布帶基本一致；地震震源機(jī)制解多數(shù)顯示走滑分量占主導(dǎo)，少量顯示逆沖或正沖分量（取決于斷裂帶的具體應(yīng)力狀態(tài)）；地震序列中常出現(xiàn)震源機(jī)制差異較大的事件；地震活動(dòng)具有分段性，不同段落可能具有不同的活動(dòng)水平和歷史。**解析思路:*從地震頻度、震中分布、震源機(jī)制解、序列特征、分段性等多個(gè)方面描述走滑斷裂帶地震活動(dòng)的典型特征。4.為什么說活動(dòng)斷裂是地震學(xué)研究的重點(diǎn)區(qū)域？*活動(dòng)斷裂是地震學(xué)研究的重點(diǎn)區(qū)域，因?yàn)樗鼈兪钱?dāng)前和近期地殼構(gòu)造應(yīng)力積累和釋放的主要場所，直接控制著地震的發(fā)生位置和活動(dòng)強(qiáng)度。絕大多數(shù)中強(qiáng)以上地震發(fā)生在活動(dòng)斷裂帶上。通過對活動(dòng)斷裂的幾何形態(tài)、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征、應(yīng)力狀態(tài)和地震活動(dòng)歷史進(jìn)行深入研究，可以更好地理解區(qū)域構(gòu)造變形過程、評估地震危險(xiǎn)性、預(yù)測未來地震的可能發(fā)生地段和強(qiáng)度。**解析思路:*闡述活動(dòng)斷裂與地震發(fā)生的直接關(guān)系（應(yīng)力積累釋放場所、控制地震位置強(qiáng)度），并說明研究活動(dòng)斷裂對于理解構(gòu)造、評估危險(xiǎn)性和預(yù)測地震的重要性。5.大地測量技術(shù)（如GPS、InSAR）在監(jiān)測區(qū)域構(gòu)造變形方面有哪些優(yōu)勢？*大地測量技術(shù)（如GPS、InSAR）在監(jiān)測區(qū)域構(gòu)造變形方面具有高精度、大范圍、重復(fù)觀測能力強(qiáng)、可監(jiān)測多種形變類型（水平、垂直）等優(yōu)勢。GPS能夠精確測定地面點(diǎn)的三維位置變化，適合監(jiān)測大尺度構(gòu)造塊的位移和形變。InSAR技術(shù)能夠以厘米級(jí)精度監(jiān)測大面積地表的形變場，特別適用于識(shí)別和監(jiān)測活動(dòng)斷裂帶的微小位移、地裂縫等。這些技術(shù)的應(yīng)用極大地提高了對構(gòu)造變形過程的監(jiān)測能力，為地震學(xué)研究提供了重要的空間信息。**解析思路:*列出大地測量技術(shù)的主要優(yōu)勢（高精度、大范圍、重復(fù)觀測、監(jiān)測多種形變），并結(jié)合具體技術(shù)（GPS、InSAR）說明其應(yīng)用能力和優(yōu)勢所在。三、論述題1.詳細(xì)闡述構(gòu)造應(yīng)力場是如何積累、傳遞并在特定條件下觸發(fā)地震的物理過程。*構(gòu)造應(yīng)力場的積累是地球內(nèi)部構(gòu)造運(yùn)動(dòng)（如板塊相互作用、地幔對流等）在地殼中引起的應(yīng)力集中過程。這些應(yīng)力通過巖石圈的彈性介質(zhì)進(jìn)行傳遞，并在特定的構(gòu)造薄弱部位（如活動(dòng)斷裂帶、節(jié)理裂隙密集區(qū)）形成應(yīng)力集中區(qū)。隨著應(yīng)力積累，巖石發(fā)生變形（彈性變形和塑性變形）。當(dāng)應(yīng)力集中達(dá)到或超過巖石的強(qiáng)度極限時(shí)，巖石發(fā)生破裂，形成新的斷裂面或使原有斷裂面錯(cuò)動(dòng)，導(dǎo)致彈性應(yīng)變能的瞬間釋放，以地震波的形式傳播出去，從而觸發(fā)地震。這個(gè)過程涉及應(yīng)力傳遞機(jī)制、巖石力學(xué)性質(zhì)（彈性、塑性、強(qiáng)度）、斷裂力學(xué)等多個(gè)方面。**解析思路:*按照積累-傳遞-觸發(fā)的邏輯順序，詳細(xì)描述構(gòu)造應(yīng)力場的形成、發(fā)展直至引發(fā)地震的完整物理過程，并提及涉及的關(guān)鍵要素和機(jī)制。2.結(jié)合你所學(xué)到的地球物理方法，論述如何識(shí)別一個(gè)區(qū)域的發(fā)震構(gòu)造。*識(shí)別發(fā)震構(gòu)造需要綜合運(yùn)用多種地球物理方法。首先，通過地質(zhì)填圖和遙感影像解譯，識(shí)別區(qū)域主要的斷裂構(gòu)造體系及其活動(dòng)性跡象（如斷層崖、錯(cuò)移的標(biāo)志層等）。其次，利用地震學(xué)方法，如地震目錄分析確定地震活動(dòng)中心和高密度區(qū)，進(jìn)行地震層析成像獲取地下結(jié)構(gòu)信息，通過地震接收函數(shù)分析確定區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場方向和斷裂性質(zhì)（走滑、逆沖等）。再次，應(yīng)用大地測量技術(shù)（如GPS、InSAR），監(jiān)測地表形變，識(shí)別活動(dòng)斷裂的位置、活動(dòng)速率和性質(zhì)。最后，結(jié)合重磁異常信息，推斷深部構(gòu)造格架和斷裂系統(tǒng)。通過綜合分析上述不同方法的成果，對比驗(yàn)證，可以確定區(qū)域內(nèi)最主要、最活躍的發(fā)震構(gòu)造。**解析思路:*說明識(shí)別發(fā)震構(gòu)造需綜合方法，然后分點(diǎn)介紹主要地球物理方法（地質(zhì)、地震學(xué)、大地測量、重磁）在識(shí)別過程中的具體應(yīng)用和作用，強(qiáng)調(diào)綜合分析與對比驗(yàn)證的重要性。3.討論地震活動(dòng)性研究對于理解區(qū)域構(gòu)造變形和評估地震危險(xiǎn)性的重要意義。*地震活動(dòng)性研究對于理解區(qū)域構(gòu)造變形具有重要意義。地震是構(gòu)造應(yīng)力釋放的直接表現(xiàn)形式，地震的空間分布、頻度、震級(jí)等特征能夠反演出區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的分布、強(qiáng)度和變化歷史。通過分析地震活動(dòng)圖、研究發(fā)震構(gòu)造，可以識(shí)別主要的構(gòu)造單元、斷裂系統(tǒng)的活動(dòng)性質(zhì)和相互作用，從而深化對區(qū)域構(gòu)造變形模式、過程和機(jī)制的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，地震活動(dòng)性研究是評估區(qū)域地震危險(xiǎn)性的基礎(chǔ)。通過分析地震目錄，可以計(jì)算地震危險(xiǎn)性概率（如地震危險(xiǎn)性曲線）、地震矩釋放率等指標(biāo)。結(jié)合發(fā)震構(gòu)造的幾何、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)特征和大地測量監(jiān)測到的形變信息，可以對未來地震的可能發(fā)生地段、震級(jí)和發(fā)生概率進(jìn)行預(yù)測，為地震區(qū)劃、工程抗震設(shè)計(jì)和防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。**解析思路:*從兩個(gè)方面展開論述：一是地震活動(dòng)性如何幫助理解構(gòu)造變形（反演應(yīng)力場、識(shí)別構(gòu)造），二是如何幫助評估地震危險(xiǎn)性（計(jì)算概率、預(yù)測地震），強(qiáng)調(diào)其作為基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)的作用。四、計(jì)算題1.某地震斷層平均滑動(dòng)速率為10mm/年，斷層積累的斷層面位移達(dá)到7米時(shí)發(fā)生一次大地震，估算該斷層的地震復(fù)發(fā)周期（假設(shè)地震復(fù)發(fā)符合斷層面位移恢復(fù)模型）。*斷層平均滑動(dòng)速率（ε?）=10mm/年=0.01m/年*每次地震積累的斷層面位移（ΔD）=7m*根據(jù)斷層面位移恢復(fù)模型，地震復(fù)發(fā)周期（T）=ΔD/ε?=7m/0.01m/年=700年*因此，該斷層的地震復(fù)發(fā)周期估算為700年。**解析思路:*明確所用的物理模型（斷層面位移恢復(fù)模型），列出已知參數(shù)，根據(jù)模型公式計(jì)算復(fù)發(fā)周期，并給出結(jié)果。注意單位換算。2.假設(shè)通過地震層析成像在地下某一深度探測到一個(gè)高速異常體（P波速度從V1增加到V2），簡要分析該異常體可能對應(yīng)的地質(zhì)構(gòu)造含義，并說明這一發(fā)現(xiàn)對于理解該區(qū)域構(gòu)造變形和地震活動(dòng)可能提供的線索。*地震層析成像探測到的地下高速異常體（V2>V1）可能對應(yīng)多種地質(zhì)構(gòu)造含義。一種可能性是該異常體是由致密、堅(jiān)硬的巖石（如花崗巖、變質(zhì)巖）構(gòu)成，例如地殼中的花崗巖體、基性巖墻或變質(zhì)帶。另一種可能性是該異常體代表了地殼的強(qiáng)波速層，可能是結(jié)晶基底的一部分。此外，在某些情況下，高溫、高密度的巖漿房或上地幔柱的頂部也可能呈現(xiàn)高速異常。該發(fā)現(xiàn)對于理解區(qū)域構(gòu)造變形和地震活動(dòng)提供了重要線索：首先，高速異常體可能代表了區(qū)域構(gòu)造格架中的剛