2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——構(gòu)造地震波傳播速度結(jié)構(gòu)的特性研究考試時間：______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.在均勻介質(zhì)中，地震波速主要取決于介質(zhì)的（）。A.密度B.彈性模量C.泊松比D.孔隙度2.與橫波（S波）相比，縱波（P波）的特性是（）。A.只能在固態(tài)介質(zhì)中傳播B.波速通常更慢C.能引起介質(zhì)振動方向與波傳播方向一致D.振幅衰減通常更快3.以下哪項因素通常會導(dǎo)致地震波速度增加？（）A.介質(zhì)溫度升高B.介質(zhì)孔隙度增大C.介質(zhì)受到壓縮D.孔隙流體壓力降低4.地震反射/折射方法主要利用了地震波在介質(zhì)分界面處發(fā)生的（）現(xiàn)象。A.吸收B.衰減C.全反射D.頻率改變5.一維速度模型通常用于（）。A.精確模擬波在復(fù)雜三維介質(zhì)中的傳播B.大范圍區(qū)域構(gòu)造的宏觀速度結(jié)構(gòu)研究C.單個鉆孔的詳細速度結(jié)構(gòu)分析D.地震層析成像的數(shù)據(jù)處理6.地震層析成像的主要目標是（）。A.精確測定地震波的振幅B.構(gòu)建地球內(nèi)部的速度結(jié)構(gòu)圖像C.直接測量地下的密度分布D.計算地震矩7.在地震層析成像中，通常用（）來表示速度異常。A.波形畸變B.走時殘差C.頻率變化D.振幅異常8.速度偏高區(qū)域（高速度區(qū)）在地球內(nèi)部可能對應(yīng)于（）。A.俯沖板塊B.地幔柱C.裂谷盆地D.孔隙率較高的沉積層9.地殼平均速度結(jié)構(gòu)通常表現(xiàn)為（）。A.上部慢、下部快B.上部快、下部慢C.均勻一致D.隨機變化10.地震波速度結(jié)構(gòu)研究對于（）具有重要意義。A.天文觀測B.海洋探測C.災(zāi)害評估（如地震預(yù)測）D.航空導(dǎo)航二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.地震波包括縱波（__________）和橫波（__________）。2.影響地震波速度的內(nèi)在因素主要包括巖石的礦物成分、__________、__________等。3.地震層析成像利用了地震波在介質(zhì)中傳播的__________原理。4.解釋地震反射數(shù)據(jù)的主要方法是__________。5.地震波走時與傳播路徑上的介質(zhì)__________有關(guān)。6.速度結(jié)構(gòu)研究的核心是確定地震波在地球內(nèi)部不同位置的__________。7.在地殼中，高角度反射界面通常對應(yīng)于__________的底界。8.地幔速度結(jié)構(gòu)研究表明，地幔內(nèi)部存在顯著的速度__________和__________。9.地震層析成像結(jié)果中的高速度區(qū)通常意味著更__________的介質(zhì)。10.除了地震方法，__________方法也可用于研究地球內(nèi)部的速度結(jié)構(gòu)。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述溫度和壓力對地震波速度的影響。2.簡述地震走時分析在建立速度結(jié)構(gòu)中的作用。3.簡述速度異常可能反映的地球內(nèi)部物理狀態(tài)或地質(zhì)構(gòu)造特征。4.簡述地震層析成像的基本原理。四、論述題（每題10分，共30分）1.論述影響區(qū)域構(gòu)造地震波速度結(jié)構(gòu)的主要因素及其地質(zhì)意義。2.結(jié)合具體構(gòu)造背景（如造山帶或盆地），論述速度結(jié)構(gòu)研究在該區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)學(xué)問題探討中的作用。3.討論地震層析成像方法在探測地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)勢和局限性。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.C4.C5.B6.B7.B8.B9.B10.C二、填空題1.P波,S波2.彈性模量,泊松比3.走時差異（或路徑長度差異）4.地震反射層位解釋（或反射序列解釋）5.速度（或波速）6.速度（或波速）7.下伏高速度介質(zhì)（或結(jié)晶基底）8.差異,不均勻性9.高速（或剛性）10.重力測量,地磁測量三、簡答題1.解析思路：首先回答溫度升高對波速的影響（通常降低P波和S波速度）及其原因（熱脹效應(yīng)，使原子間距增大，彈性模量相對減?。?。然后回答壓力增大對波速的影響（通常增加P波和S波速度）及其原因（介質(zhì)被壓縮，原子間距減小，彈性模量和密度均增大，但波速主要與彈性模量/密度比值有關(guān)，通常增大）。需強調(diào)壓力是主要影響因素，溫度是次要影響因素。2.解析思路：闡述走時分析的基本原理（通過測量地震波從震源到臺站的時間，推算波傳播路徑上的平均速度）。說明其應(yīng)用（利用大量地震的走時數(shù)據(jù)，可以繪制走時圖，分析速度結(jié)構(gòu)）。重點在于解釋走時與介質(zhì)速度的關(guān)系（走時越短，路徑平均速度越快；走時越長，路徑平均速度越慢），以及如何通過走時差異推斷介質(zhì)的不均勻性或分層結(jié)構(gòu)。3.解析思路：解釋速度異常的定義（實際觀測到的速度與背景速度模型的差異）。說明高速度異?？赡艽淼奈锢頎顟B(tài)（如巖石圈更剛性、密度更大、溫度更低、壓力更高或應(yīng)力狀態(tài)有利）。說明低速度異常可能代表的物理狀態(tài)（如巖石圈更流變、密度更小、溫度更高、壓力更低或存在流體）。將其與地質(zhì)構(gòu)造聯(lián)系（如高速度區(qū)可能對應(yīng)俯沖板塊的根部、地幔柱頭部、結(jié)晶基底或逆沖構(gòu)造的壓縮帶；低速度區(qū)可能對應(yīng)裂谷盆地、擴張中心、俯沖板塊的頂部或富水區(qū)域）。4.解析思路：闡述層析成像的基本原理（類比醫(yī)學(xué)CT掃描）。首先說明假設(shè)（假設(shè)地下存在速度差異，且地震波可以沿不同路徑通過這些區(qū)域）。然后說明過程（通過在多個震源和臺站進行觀測，獲取包含速度信息的走時數(shù)據(jù)或波到達時間）；利用這些數(shù)據(jù)，構(gòu)建走時（或時間延遲）圖像；將時間延遲圖像轉(zhuǎn)換為速度圖像，其中圖像上的亮度或顏色代表速度的快慢）。強調(diào)其核心思想是通過“反向傳播”或“加權(quán)平均”來探測內(nèi)部的速度差異。四、論述題1.解析思路：*主要因素：列舉并闡述影響區(qū)域速度結(jié)構(gòu)的主要因素，如：①地質(zhì)構(gòu)造單元（地殼、地幔不同層、造山帶、盆地、裂谷、洋中脊、俯沖帶等）；②巖石類型（沉積巖、變質(zhì)巖、巖漿巖及其不同變質(zhì)程度和巖漿演化階段）；③溫度壓力條件（隨深度增加而升高，影響巖石流變性質(zhì)和礦物相變）；④孔隙流體（類型、飽和度、壓力、流體性質(zhì)）及其與圍巖的相互作用；⑤應(yīng)力狀態(tài)（構(gòu)造應(yīng)力可能影響波速各向異性）；⑥區(qū)域變質(zhì)作用、巖漿活動、構(gòu)造變形等地質(zhì)過程。*地質(zhì)意義：結(jié)合上述因素，解釋速度結(jié)構(gòu)如何反映地質(zhì)構(gòu)造和過程。例如：地殼厚度變化反映構(gòu)造沉降或抬升；不同巖塊的速度差異反映拼接歷史；高速度區(qū)可能對應(yīng)結(jié)晶基底或俯沖板塊根部；低速度區(qū)可能對應(yīng)沉積盆地、變質(zhì)雜巖或俯沖板塊頂部；速度橫向變化反映構(gòu)造邊界或巖漿活動。強調(diào)速度結(jié)構(gòu)是理解地球內(nèi)部物質(zhì)組成、物理狀態(tài)和構(gòu)造演化的關(guān)鍵窗口。2.解析思路：*造山帶：論述造山帶速度結(jié)構(gòu)特征（如地殼加厚，上地幔速度降低或出現(xiàn)低速異常）。解釋這些特征如何反映造山過程（如地殼增生、縮短、變質(zhì)變形、俯沖、地幔柱上涌或物質(zhì)萃取）。例如，地殼速度結(jié)構(gòu)可以揭示不同構(gòu)造層的疊置順序和變形樣式；上地幔速度異?？梢灾甘靖_板塊的深度、地幔對流模式或巖漿活動的存在。*盆地：論述盆地速度結(jié)構(gòu)特征（如上地幔低速異常、地殼速度結(jié)構(gòu)反映沉積層序和基底性質(zhì)）。解釋這些特征如何反映盆地形成和演化（如裂谷拉張、沉積充填、熱演化、鹽構(gòu)造或斷層相關(guān)褶皺）。例如，上地幔低速帶可能與拉張作用下的部分熔融或流變?nèi)趸嘘P(guān)；地殼速度結(jié)構(gòu)可以揭示盆地的沉降史和構(gòu)造變形。*綜合：強調(diào)速度結(jié)構(gòu)研究為定量刻畫構(gòu)造單元的幾何形態(tài)、物質(zhì)組成和動力學(xué)過程提供了重要依據(jù)，是理解區(qū)域地質(zhì)演化的核心手段之一。3.解析思路：*優(yōu)勢：*全局性探測：能夠提供對地球內(nèi)部大范圍（甚至全球尺度）速度結(jié)構(gòu)的圖像，揭示大型構(gòu)造單元（如板塊邊界、地幔對流）的宏觀特征。*非侵入性：利用天然或人工地震波，無需鉆探即可探測地下結(jié)構(gòu)。*揭示不均勻性：對于探測地下速度的橫向變化和異常區(qū)域（如低速帶、高速帶）非常有效。*與其他方法結(jié)合：可與其他地球物理方法（如重力、地磁、大地測量）結(jié)合，提供更全面的地球內(nèi)部圖像。*局限性：*分辨率限制：受到射線理論假設(shè)（均勻介質(zhì)或小擾動）和觀測幾何的限制，難以分辨非常精細的結(jié)構(gòu)，且成像結(jié)果通常是平均化的。*信號與圖像的復(fù)雜性關(guān)系：走時（或時間延遲）數(shù)據(jù)與地下真實速度結(jié)構(gòu)之間存在復(fù)雜的非線性關(guān)系，圖像重建依賴于正確的射線追蹤和源/檢波器位置信息。*對慢速介質(zhì)敏感度低：對于速度差異較小的慢速介質(zhì)或橫向均勻性好的區(qū)域，層析成像效果可能不明顯。*噪聲和誤差：地震數(shù)據(jù)的噪聲、走時測量的誤差、射線