2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——析足位理馬得文末質(zhì)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋?zhuān)款}4分，共20分）1.地震波2.重力異常3.磁異常4.地震反射5.地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)二、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述P波和S波在傳播特性上的主要區(qū)別。2.重力勘探的基本原理是什么？它主要受哪些地質(zhì)因素影響？3.簡(jiǎn)述地震勘探野外數(shù)據(jù)采集的主要流程。4.什么是電法勘探？它主要利用了什么物理場(chǎng)來(lái)探測(cè)地下結(jié)構(gòu)？5.解釋什么是地震反射波法，并簡(jiǎn)述其基本工作過(guò)程。三、論述題（每題10分，共40分）1.試述地震波在通過(guò)不同介質(zhì)分界面時(shí)會(huì)發(fā)生哪些現(xiàn)象，并解釋其物理意義。2.比較地震反射法和地震折射法在原理、野外布置、數(shù)據(jù)解釋及應(yīng)用方面的主要異同點(diǎn)。3.簡(jiǎn)述地球物理反演的基本思想，并說(shuō)明其與正演的區(qū)別和聯(lián)系。4.論述地球物理學(xué)在資源勘探（如油氣、地下水）和環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用價(jià)值。四、計(jì)算題（每題12分，共24分）1.已知一地震波在介質(zhì)中的傳播速度為3000米/秒，震源到測(cè)線(xiàn)的距離為10公里，請(qǐng)計(jì)算該地震波到達(dá)測(cè)線(xiàn)的時(shí)間。如果記錄到該波到達(dá)時(shí)間比理論計(jì)算時(shí)間晚1.5秒，試分析可能的原因。2.某重力測(cè)量剖面數(shù)據(jù)顯示，在地下某一深度存在一個(gè)密度相對(duì)較低的構(gòu)造（如鹽丘、斷層圈閉），上覆介質(zhì)密度為2700千克/立方米，下伏介質(zhì)密度為2900千克/立方米，構(gòu)造頂部界面相對(duì)于上覆介質(zhì)底部的異常值為20毫伽。請(qǐng)簡(jiǎn)述如何利用該信息推斷該構(gòu)造的埋深（提示：可使用異常梯度和密度差進(jìn)行估算，無(wú)需給出具體數(shù)值解）。試卷答案一、名詞解釋1.地震波：地震發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的彈性波，它在地球內(nèi)部及地表傳播，是探測(cè)地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要信息載體。它包括體波（P波和S波）和面波（Love波和瑞利波）。**解析思路：*定義地震波，并說(shuō)明其分類(lèi)和作用。2.重力異常：地球重力場(chǎng)的局部擾動(dòng)值，即某點(diǎn)的實(shí)際重力值與該點(diǎn)在假設(shè)均勻地球模型下的理論重力值之差。重力異常主要反映了地下密度分布的不均勻。**解析思路：*闡述重力異常的定義，并指出其與地下密度分布的關(guān)系。3.磁異常：地球總磁場(chǎng)在地球表面局部區(qū)域的擾動(dòng)值，即某點(diǎn)的實(shí)際總磁場(chǎng)強(qiáng)度與該點(diǎn)附近地磁場(chǎng)平均值或正常地磁場(chǎng)值之差。磁異常主要是由地下巖石磁性的差異引起的。**解析思路：*給出磁異常的定義，并強(qiáng)調(diào)其與地下巖石磁性的關(guān)系。4.地震反射：入射的地震波遇到地下不同介質(zhì)分界面時(shí)，一部分能量被界面反射回地面的現(xiàn)象。地震反射波攜帶了界面上下介質(zhì)信息的地震波。**解析思路：*解釋地震反射現(xiàn)象，并點(diǎn)明其產(chǎn)生的條件和攜帶的信息。5.地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)：指地球從地殼到地心的不同圈層（地殼、地幔、地核）的物理性質(zhì)和化學(xué)組成的分布狀況。主要通過(guò)地震波的研究來(lái)確定。**解析思路：*定義地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并說(shuō)明其主要研究方法。二、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述P波和S波在傳播特性上的主要區(qū)別。*答：P波（縱波）是體波，振動(dòng)方向與波傳播方向一致，可以在固體、液體和氣體中傳播，傳播速度最快。S波（橫波）是體波，振動(dòng)方向垂直于波傳播方向，只能在固體中傳播，不能在液體和氣體中傳播，傳播速度比P波慢。此外，S波存在偏振性，而P波沒(méi)有。**解析思路：*從傳播方式（縱/橫）、傳播介質(zhì)、傳播速度、偏振性等方面對(duì)比P波和S波的特性。2.重力勘探的基本原理是什么？它主要受哪些地質(zhì)因素影響？*答：重力勘探的基本原理是利用地球重力場(chǎng)的局部變化（重力異常）來(lái)探測(cè)地下密度不均勻體。當(dāng)密度高于周?chē)橘|(zhì)的地質(zhì)體存在時(shí)，會(huì)引起其上覆區(qū)域的重力值增大（正異常）；反之，密度低于周?chē)橘|(zhì)的地質(zhì)體存在時(shí)，會(huì)引起其上覆區(qū)域的重力值減?。ㄘ?fù)異常）。重力勘探主要受地下巖、礦石密度差異的影響。**解析思路：*闡述重力勘探的原理（場(chǎng)變化與物質(zhì)關(guān)系），并列舉主要的地質(zhì)影響因素（密度差異）。3.簡(jiǎn)述地震勘探野外數(shù)據(jù)采集的主要流程。*答：地震勘探野外數(shù)據(jù)采集的主要流程包括：前期準(zhǔn)備（測(cè)線(xiàn)布設(shè)、儀器安裝調(diào)試）、野外施工（震源激發(fā)、檢波器接收）、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制（實(shí)時(shí)監(jiān)控、靜態(tài)檢查、動(dòng)態(tài)檢查）和資料整理（數(shù)據(jù)傳輸、初步處理）。其中，震源和檢波器的組合（接收排列）的布置方式（如共中心點(diǎn)、共線(xiàn)等）是野外工作布置的關(guān)鍵。**解析思路：*按時(shí)間順序或邏輯順序概述數(shù)據(jù)采集的主要階段，并提及關(guān)鍵環(huán)節(jié)（如震源、檢波器、排列布設(shè)、質(zhì)量控制）。4.什么是電法勘探？它主要利用了什么物理場(chǎng)來(lái)探測(cè)地下結(jié)構(gòu)？*答：電法勘探是利用人工建立的、隨地下電性結(jié)構(gòu)分布而變化的電場(chǎng)（或電流場(chǎng)）來(lái)探測(cè)地下結(jié)構(gòu)的一種地球物理方法。它基于巖石和礦石導(dǎo)電性的差異來(lái)推斷地下地質(zhì)情況。**解析思路：*給出電法勘探的定義，并明確其利用的物理場(chǎng)（電場(chǎng)/電流場(chǎng)）以及探測(cè)的物理基礎(chǔ)（電性差異）。5.解釋什么是地震反射波法，并簡(jiǎn)述其基本工作過(guò)程。*答：地震反射波法是一種重要的地震勘探方法，它通過(guò)人工震源激發(fā)地震波，利用檢波器接收從地下不同界面（特別是水平界面）反射回地面的地震波，根據(jù)反射波到達(dá)的時(shí)間、振幅、相位等信息來(lái)推斷地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。其基本工作過(guò)程包括：在地面布置檢波線(xiàn)，使用震源（如炸藥、振動(dòng)源）激發(fā)地震波，檢波器接收反射波，記錄反射波信號(hào)，對(duì)記錄到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和解釋?zhuān)罱K繪制地震剖面圖或構(gòu)造圖。**解析思路：*先定義地震反射波法及其目的，再按步驟描述其基本工作流程（激發(fā)、接收、記錄、處理、解釋?zhuān)Ｈ?、論述題1.試述地震波在通過(guò)不同介質(zhì)分界面時(shí)會(huì)發(fā)生哪些現(xiàn)象，并解釋其物理意義。*答：地震波在通過(guò)不同介質(zhì)分界面時(shí)主要發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。*反射：一部分入射波的能量在分界面上返回到原介質(zhì)中的現(xiàn)象。反射波的產(chǎn)生是由于分界面兩側(cè)介質(zhì)的波阻抗（密度與波速的乘積）不同，導(dǎo)致分界面上存在應(yīng)力擾動(dòng)。反射波的強(qiáng)度與界面兩側(cè)波阻抗的差異、入射角等因素有關(guān)。反射現(xiàn)象是地震勘探獲取地下信息的主要依據(jù)。*折射：一部分入射波的能量進(jìn)入分界面的下層介質(zhì)，并改變傳播方向的現(xiàn)象。折射的發(fā)生也是由于分界面兩側(cè)介質(zhì)波阻抗不同。當(dāng)入射角達(dá)到一定臨界角以上時(shí)，波能量會(huì)完全進(jìn)入下層介質(zhì)并發(fā)生全折射；當(dāng)入射角小于臨界角時(shí)，部分能量折射進(jìn)入下層介質(zhì)，同時(shí)伴有部分能量反射。折射現(xiàn)象可用于測(cè)定地下的波速結(jié)構(gòu)，特別是進(jìn)行地震測(cè)深。*物理意義：反射和折射現(xiàn)象是波動(dòng)的基本傳播規(guī)律，在地震勘探中，它們使得我們能夠探測(cè)到地下不同界面（如地殼頂界面、地下不同巖層界面等），并通過(guò)分析反射波和折射波的旅行時(shí)、振幅、頻率等信息來(lái)推斷界面的深度、產(chǎn)狀以及上下介質(zhì)的物理性質(zhì)（如波速、密度）。通過(guò)解釋這些反射和折射信息，可以構(gòu)建地下結(jié)構(gòu)的模型。**解析思路：*分別詳細(xì)闡述反射和折射現(xiàn)象，解釋其產(chǎn)生的物理原因（波阻抗差異），說(shuō)明其影響因素，并重點(diǎn)論述其在地震勘探中的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和意義。2.比較地震反射法和地震折射法在原理、野外布置、數(shù)據(jù)解釋及應(yīng)用方面的主要異同點(diǎn)。*答：地震反射法和地震折射法都是利用地震波與地下界面相互作用來(lái)探測(cè)地下結(jié)構(gòu)的方法，但它們?cè)谠怼⒁巴獠贾?、?shù)據(jù)解釋和應(yīng)用上存在顯著差異。*原理：兩者都基于地震波的反射（反射法）或折射（折射法）現(xiàn)象。反射法主要利用的是從水平或近水平界面返回的反射波，適合探測(cè)大型、水平延伸的構(gòu)造；折射法主要利用的是從界面以下介質(zhì)中折射出來(lái)的折射波，特別是利用全折射波進(jìn)行測(cè)深，可以確定界面的深度。*野外布置：反射法通常采用共中心點(diǎn)（CSP）或共線(xiàn)排列，震源和檢波器圍繞一個(gè)或多個(gè)共中心點(diǎn)進(jìn)行激發(fā)和接收，以獲取連續(xù)的反射波記錄；折射法通常采用直線(xiàn)排列，震源和檢波器沿測(cè)線(xiàn)依次激發(fā)和接收，主要目的是測(cè)定不同位置的折射波到達(dá)時(shí)間，從而計(jì)算界面深度。反射法野外施工可能更復(fù)雜，要求更高。*數(shù)據(jù)解釋?zhuān)悍瓷浞ń忉尩暮诵氖亲R(shí)別、追蹤反射波，分析其旅行時(shí)、振幅、相位等信息，構(gòu)建地下水平切片或構(gòu)造圖；折射法解釋的核心是利用折射波旅行時(shí)，通過(guò)時(shí)深關(guān)系（需要知道波速）計(jì)算界面的埋深，通常用于獲取測(cè)線(xiàn)方向上的地下深度信息。反射法解釋更側(cè)重于構(gòu)造細(xì)節(jié)和巖性；折射法解釋更側(cè)重于獲取深度信息。*應(yīng)用：反射法是油氣勘探、地殼結(jié)構(gòu)研究等領(lǐng)域的最主要手段，因?yàn)樗芴峁└叻直媛省⒋蠓秶臋M向?qū)Ρ刃畔?；折射法常用于區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、基巖面測(cè)定、工程勘察中的淺層測(cè)深等，提供測(cè)線(xiàn)方向上的深度信息。*相同點(diǎn)：都是基于地震波與介質(zhì)界面相互作用；都需要人工激發(fā)震源和接收信號(hào)；最終目的都是獲取地下結(jié)構(gòu)信息。*不同點(diǎn)：主要利用的波型不同（反射波vs折射波）；野外排列方式不同；核心解釋目標(biāo)不同（界面追蹤vs界面深度）；主要應(yīng)用領(lǐng)域有所側(cè)重。**解析思路：*按照原理、野外布置、數(shù)據(jù)解釋、應(yīng)用等幾個(gè)主要方面進(jìn)行對(duì)比，先列出相同點(diǎn)，再重點(diǎn)闡述不同點(diǎn)，并輔以實(shí)例說(shuō)明。3.簡(jiǎn)述地球物理反演的基本思想，并說(shuō)明其與正演的區(qū)別和聯(lián)系。*答：地球物理反演的基本思想是根據(jù)觀測(cè)到的地球物理數(shù)據(jù)（如地震剖面、重力異常等），通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型和算法，推斷產(chǎn)生這些數(shù)據(jù)的地下物理模型（如地層結(jié)構(gòu)、密度分布、波速分布等）。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，反演就是“從數(shù)據(jù)到模型”的過(guò)程。反演是一個(gè)通常是非線(xiàn)性的、復(fù)雜的數(shù)學(xué)求解過(guò)程，可能存在多個(gè)解，需要結(jié)合地質(zhì)信息和先驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行約束和選擇。*正演（ForwardModeling）：是指根據(jù)已知的地下物理模型（稱(chēng)為先驗(yàn)?zāi)Ｐ停?，利用已知的地球物理理論和方法，?jì)算預(yù)測(cè)應(yīng)該觀測(cè)到的地球物理數(shù)據(jù)的過(guò)程。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，正演就是“從模型到數(shù)據(jù)”的過(guò)程。正演是反演的基礎(chǔ)，用于檢驗(yàn)反演算法的有效性、提供先驗(yàn)信息、評(píng)估反演結(jié)果的合理性。*區(qū)別：正演是確定性過(guò)程（給定模型，輸出唯一數(shù)據(jù)），而反演通常是不確定性過(guò)程（給定數(shù)據(jù)，可能存在多個(gè)模型解）；正演是計(jì)算預(yù)測(cè)，反演是求解優(yōu)化問(wèn)題。*聯(lián)系：反演依賴(lài)于正演建立的理論關(guān)系和計(jì)算方法；正演的結(jié)果（如理論數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)的差異）是反演優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)的一部分；反演過(guò)程中使用的先驗(yàn)?zāi)Ｐ屯ǔ?lái)自正演的地質(zhì)概念。**解析思路：*首先清晰定義反演的概念和目標(biāo)（從數(shù)據(jù)到模型），然后解釋正演的概念和目標(biāo)（從模型到數(shù)據(jù)），接著重點(diǎn)對(duì)比兩者的區(qū)別（確定性vs不確定性，預(yù)測(cè)vs求解），最后闡明兩者之間的緊密聯(lián)系（基礎(chǔ)、驗(yàn)證、先驗(yàn)）。4.論述地球物理學(xué)在資源勘探（如油氣、地下水）和環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用價(jià)值。*答：地球物理學(xué)作為一門(mén)探測(cè)地球物理場(chǎng)及其分布的科學(xué)，在資源勘探和環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。*資源勘探：*油氣勘探：地震勘探是尋找油氣田最主要、最有效的手段。通過(guò)高分辨率地震反射波法，可以探測(cè)地下幾千至上萬(wàn)米的構(gòu)造圈閉（如背斜、斷層traps），識(shí)別儲(chǔ)層、蓋層和圈閉的形態(tài)、規(guī)模和埋深，估算油氣儲(chǔ)量。測(cè)井和重力、磁法、電法等勘探方法也用于油氣層的評(píng)價(jià)、圈閉的確認(rèn)和尋找特殊油氣藏（如深層、復(fù)雜構(gòu)造）。*地下水勘探：電法勘探（電阻率法）和重力勘探是尋找地下水的重要手段。由于地下水通常具有較低的電阻率，電阻率法可以通過(guò)測(cè)量地電阻率的異常來(lái)圈定富水區(qū)。重力法可以通過(guò)測(cè)量由地下空隙（含水）引起的局部重力異常來(lái)尋找地下水。地球物理方法可以發(fā)現(xiàn)含水構(gòu)造、評(píng)估含水層的厚度和富水性。*環(huán)境監(jiān)測(cè)：*工程地質(zhì)勘察：地球物理方法（如地震波速法、電阻率法、探地雷達(dá)GPR）廣泛應(yīng)用于工程場(chǎng)地的地質(zhì)勘察，探測(cè)地基的巖土性質(zhì)、不良地質(zhì)現(xiàn)象（如軟弱夾層、空洞、滑坡體），評(píng)估地基承載力，為工程建設(shè)提供依據(jù)。*地下水監(jiān)測(cè)與污染調(diào)查：地球物理方法可用于監(jiān)測(cè)地下水位變化、追蹤地下水流動(dòng)路徑、探測(cè)和定位地下水污染源（如污染羽、污染羽的邊界），評(píng)估污染范圍和程度。常用的方法包括電阻率法、電磁法、地震方法等。*