2025年大學《地球物理學》專業(yè)題庫——地球物理與自然地震現(xiàn)象考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內）1.下列哪一項不是地震波的類型？(A)P波(B)S波(C)L波(D)R波2.地震震源深度是指？(A)震中到觀測站的最短距離(B)震源中心到地表的垂直距離(C)震中到震源中心的直線距離(D)震源破裂面的長度3.里氏震級（M_L）主要測量的是？(A)地震震源的物理機制(B)地震波在地下傳播的速度(C)近源處地震動的最大振幅(D)地震釋放的總能量4.當P波通過地震波速度發(fā)生突變的界面時，其波速會發(fā)生什么變化？(A)一定增加(B)一定減小(C)可能增加也可能減小(D)保持不變5.Love波和Rayleigh波的區(qū)別在于？(A)Love波速度比Rayleigh波快(B)Love波只能在上地幔傳播，Rayleigh波可以傳播到地核(C)Love波是體波，Rayleigh波是面波(D)Love波振幅比Rayleigh波小6.根據(jù)地震震源機制解，P軸指向北極，T軸水平且指向東方，該震源機制最可能代表？(A)擠壓型震源(B)張裂型震源(C)左旋走滑型震源(D)右旋走滑型震源7.地震矩（M?）的大小主要取決于？(A)震源深度(B)震源破裂面積(C)震源處巖石的密度(D)地震發(fā)生的時間8.莫霍面（Moho）是指？(A)地球內核與外核的界面(B)地球外核與下地幔的界面(C)地殼與地幔之間的界面(D)地幔與地核之間的界面9.一維走時層析成像的主要目的是？(A)精確測定單個地震的震源位置(B)定量確定地球內部各層的平均波速結構(C)繪制詳細的震中分布圖(D)分析地震矩張量的時間變化10.地震波在地球內部傳播時，會發(fā)生哪些現(xiàn)象？(A)繼續(xù)傳播，速度不變(B)部分能量被吸收，速度降低(C)發(fā)生反射和折射(D)以上都是二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題中的橫線上）1.地震波分為______波和______波兩大類。2.震源在地表的投影點稱為______。3.地震矩張量可以用______個獨立分量來表示。4.地震波從震源到觀測站傳播的時間主要取決于______和______。5.地球內部的主要分界面有______面和______面。6.能夠在地表附近形成駐波的地震波是______波和______波。7.震級每增加1個單位，地震釋放的能量大約增加______倍。8.P波的振動方向與傳播方向的關系是______振動。9.S波的振動方向與傳播方向的關系是______振動。10.利用地震波速度的差異來探測地球內部結構的方法稱為______成像。三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.震源深度2.面波3.震源機制解4.地震層析成像5.地幔四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述P波和S波的主要區(qū)別。2.簡述確定地震震源位置的基本原理。3.簡述地震波發(fā)生反射和折射的條件。4.簡述地震矩張量的物理意義。五、計算題（每題10分，共20分）1.已知地震震中距為5000公里，P波走時為7分鐘，S波走時為9分鐘。假設P波和S波在地殼和地幔中的速度分別為8公里/秒和4公里/秒（在地殼）和11公里/秒和6公里/秒（在地幔）。請估算該地震的震源深度。（提示：假設地殼平均厚度為35公里，且P波和S波在地殼中的傳播路徑近似為直線）2.某地震的地震矩M?為1.2×103?N·m2。請計算該地震的矩震級（M_w）。（提示：M_w=(2/3)log??(M?)-10.7）六、綜合分析題（15分）已知某次地震的震中位于經度105°E，緯度35°N，震源深度10公里。在距離震中1000公里處的A臺站記錄到P波到達時間為T_p=5分鐘20秒，S波到達時間為T_s=6分鐘40秒。在距離震中800公里處的B臺站記錄到P波到達時間為T_p'=4分鐘50秒，S波到達時間為T_s'=6分鐘10秒。（假設P波在地殼的平均速度為8公里/秒，在地幔的平均速度為11公里/秒，S波在地殼的平均速度為4公里/秒，在地幔的平均速度為6公里/秒，地殼平均厚度為35公里）。請根據(jù)以上信息，分析并計算該地震的震源深度和震中位置。（提示：分別利用A、B臺站的數(shù)據(jù)建立關于震源深度的方程，求解震源深度；再利用震源深度和A或B臺站的數(shù)據(jù)，計算震中距，最后結合震中距和震中位置確定震中經緯度）試卷答案一、選擇題1.D解析思路：地震波主要分為體波（P波、S波）和面波（Love波、Rayleigh波）。R波不是標準地震波分類。2.B解析思路：震源深度定義為震源中心到地表的垂直距離，是描述震源位置的三維坐標之一。3.C解析思路：里氏震級（M_L）最初定義為Wood-Anderson地震儀在距震中100公里處記錄的最大振幅的對數(shù)，主要反映近源地震動的振幅大小。4.C解析思路：當P波從波速較低介質進入波速較高介質時，波速增加；反之，進入波速較低介質時，波速減小。5.C解析思路：Love波是只在地表附近傳播的橫波（面波），振動方向垂直于波傳播方向且平行于地表；Rayleigh波是既在地表附近傳播又沿地表滾動的縱波和橫波的混合波（面波）。6.D解析思路：根據(jù)震源機制解的P、T軸指向，可以判斷震源破裂模式。P軸指向北極，T軸水平指東，符合右旋走滑斷層（如美西海岸）的震源機制特征。7.B解析思路：地震矩（M?）是描述地震大小的物理量，其大小正比于震源破裂的面積、平均滑動量和介質剛性模量。其中，震源破裂面積是決定性因素之一。8.C解析思路：莫霍面（Moho）是地殼和地幔之間的分界面，由南斯拉夫地震學家莫霍洛維奇發(fā)現(xiàn)。9.B解析思路：一維走時層析成像通過分析地震波在不同路徑上的走時差異，反演地球內部（簡化為一維模型時）各層的平均波速結構。10.D解析思路：地震波在地球內部傳播過程中，會與介質粒子相互作用而損失部分能量（衰減），速度也會受介質性質影響而變化，并且當遇到波速不同的界面時會發(fā)生反射和折射。二、填空題1.體；面解析思路：地震波根據(jù)傳播方式分為能在空間各向傳播的體波（P波、S波）和只能在波front附近傳播的面波（Love波、Rayleigh波）。2.震中解析思路：震中是地震震源在地表的垂直投影點。3.6解析思路：地震矩張量是一個二階張量，可以用其在三個正交軸上的分量表示，共有6個獨立分量（忽略體積分量）。4.震源到觀測站的距離；地球介質的波速解析思路：地震波傳播時間=距離/速度。對于給定的震源和觀測站，距離是固定的，波速是介質屬性，決定了傳播時間。5.莫霍；古登堡解析思路：莫霍面分隔地殼和地幔，古登堡面分隔地幔和地核。6.Love；Rayleigh解析思路：Love波是橫波，只能沿自由表面?zhèn)鞑?；Rayleigh波是復合波，也只在地表附近傳播，并形成滾動振動。7.32解析思路：根據(jù)地震學基本關系，震級每增加1個單位，地震矩（能量）大約增加32倍（10^(1.5)≈31.62）。8.縱解析思路：P波（Primary波）是縱波，其質點振動方向與波的傳播方向一致。9.橫解析思路：S波（Secondary波）是橫波，其質點振動方向垂直于波的傳播方向。10.地震學解析思路：地震層析成像利用地震波在不同速度介質中傳播時間的差異，來反演地球內部的波速結構，這是地震學的一個核心應用領域。三、名詞解釋1.震源深度：地震震源中心到地表的垂直距離。解析思路：定義震源位置的三維坐標之一，垂直于地表。2.面波：只能在地球表面附近傳播的地震波，包括Love波和Rayleigh波。解析思路：區(qū)別于能在地球內部各向傳播的體波，其能量集中于地表，振幅隨深度衰減。3.震源機制解：描述地震震源幾何形狀、破裂方式（走滑、正斷、俯沖等）和滑動方向的解。解析思路：通過分析遠震P波和S波的振幅、偏振等特征，反推震源在斷層面上的滑動矢量，進而確定震源機制解。4.地震層析成像：利用地震波走時（或其他屬性）在不同路徑上的差異，反演地球內部介質（如波速）分布的方法。解析思路：類比醫(yī)學CT成像，通過“射線”穿透介質，“吸收”情況（走時）來重建內部圖像。5.地幔：位于地球地殼之下，外核之上的巨大圈層，是地球內部的主要組成部分。解析思路：地球內部結構劃分的一部分，主要由硅酸鹽巖石組成，是板塊構造運動的主要場所。四、簡答題1.簡述P波和S波的主要區(qū)別。解析思路：從波動性質、傳播速度、振動方向、傳播介質四個方面比較。P波是縱波，速度最快，質點振動方向與傳播方向一致，可在固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)介質中傳播；S波是橫波，速度比P波慢，質點振動方向垂直于傳播方向，只能在不流動的固態(tài)介質中傳播。2.簡述確定地震震源位置的基本原理。解析思路：利用至少三個臺站記錄到的地震波到達時間。通過測量震源到各臺站之間的時間差（或距離差），結合地震波在均勻介質中的傳播速度模型，建立方程組。解方程組即可得到震源的緯度、經度和深度。3.簡述地震波發(fā)生反射和折射的條件。解析思路：地震波從一種介質傳播到另一種介質時，在兩種介質的分界面處會發(fā)生反射和折射。反射波返回原介質，折射波進入第二種介質。發(fā)生反射和折射的根本條件是兩種介質在分界面處的物理性質（主要是波速）不同。反射和折射的強度與入射角、兩種介質波速差異有關。4.簡述地震矩張量的物理意義。解析思路：地震矩張量是描述地震震源物理性質的最重要的參數(shù)，它包含了地震的大?。ㄓ傻卣鹁豈?量度）、震源的類型（正斷、走滑、擠壓等）和震源破裂面的朝向和滑動方向信息。它是解釋地震圖、確定震源機制解的基礎。五、計算題1.已知地震震中距為5000公里，P波走時為7分鐘，S波走時為9分鐘。假設P波和S波在地殼和地幔中的速度分別為8公里/秒和4公里/秒（在地殼）和11公里/秒和6公里/秒。請估算該地震的震源深度。（提示：假設地殼平均厚度為35公里，且P波和S波在地殼中的傳播路徑近似為直線）解析思路：設震源深度為h。P波在地殼走時為h/8，在地幔走時為(5000-h)/11。S波在地殼走時為h/4，在地幔走時為(5000-h)/6?？傋邥r=地殼走時+地幔走時。分別列出P波和S波的總走時方程，聯(lián)立求解h。注意時間單位轉換（1分鐘=60秒）。P波走時：(h/8)+((5000-h)/11)=7*60S波走時：(h/4)+((5000-h)/6)=9*60解得h≈24.1公里。答案：震源深度約為24.1公里。（注：此題提示中地殼厚度35公里與已知數(shù)據(jù)矛盾，且假設直線路徑近似較大，實際計算結果會因模型假設不同而略有差異。此處按提示所給速度和總走時進行計算。）2.某地震的地震矩（M?）為1.2×103?N·m2。請計算該地震的矩震級（M_w）。（提示：M_w=(2/3)log??(M?)-10.7）解析思路：直接代入公式計算。注意M?的單位N·m2與103?的對應關系，以及l(fā)og??的運算。M_w=(2/3)*log??(1.2×103?)-10.7M_w=(2/3)*(log??(1.2)+log??(103?))M_w=(2/3)*(0.079+30)M_w=(2/3)*30.079M_w≈20.05答案：該地震的矩震級（M_w）約為20.05。六、綜合分析題已知某次地震的震中位于經度105°E，緯度35°N，震源深度10公里。在距離震中1000公里處的A臺站記錄到P波到達時間為T_p=5分鐘20秒，S波到達時間為T_s=6分鐘40秒。在距離震中800公里處的B臺站記錄到P波到達時間為T_p'=4分鐘50秒，S波到達時間為T_s'=6分鐘10秒。（假設P波在地殼的平均速度為8公里/秒，在地幔的平均速度為11公里/秒，S波在地殼的平均速度為4公里/秒，在地幔的平均速度為6公里/秒，地殼平均厚度為35公里）。請根據(jù)以上信息，分析并計算該地震的震源深度和震中位置。（提示：分別利用A、B臺站的數(shù)據(jù)建立關于震源深度的方程，求解震源深度；再利用震源深度和A或B臺站的數(shù)據(jù)，計算震中距，最后結合震中距和震中位置確定震中經緯度）解析思路：1.計算臺站處P、S波走時：A臺：T_p=5min20s=320s,T_s=6min40s=400sB臺：T_p'=4min50s=290s,T_s'=6min10s=370s2.計算臺站到震中距離（假設）：假設地殼平均速度為V_c=8km/s，地幔平均速度為V_m=11km/s。A臺：P波走時320s，距離D_A=V_p*T_p=8km/s*320s=2560km。S波走時400s，距離D_A=V_s*T_s=4km/s*400s=1600km。*注意：此處的距離計算基于速度和走時，但實際震中距應為直線距離，速度模型也應是球對稱的。此簡化處理可能導致結果偏差。為完成計算，假設震中距近似為臺站距，或采用平均臺站距。此處采用平均臺站距D=(D_p+D_s)/2=(2560+1600)/2=2080km。*B臺：P波走時290s，距離D_B=V_p'*T_p'=8km/s*290s=2320km。S波走時370s，距離D_B=V_s'*T_s'=4km/s*370s=1480km。*同上，假設B臺站震中距D'=(D_p'+D_s')/2=(2320+1480)/2=1900km。*3.建立關于震源深度的方程（以A臺為例）：設震源深度為h，震源到A臺的水平距離為x。D_A2=h2+x2代入D_A≈2080km：20802=h2+x2(方程1)P波走時：x/V_c+h/V_m=T_px/8+h/11=320(方程2)S波走時：x/V_s+h/V_m=T_sx/4+h/11=400(方程3)從方程2和方程3消去x：(x/4-x/8)=400-320x/8=80x=640km將x=640km代入方程2：640/8+h/11=32080+h/11=320h/11=240h=2640km*此結果h=2640km顯然不合理，遠大于假設的臺站距2080km，說明簡化模型（平面波、均勻介質）與實際不符，或假設錯誤。**修正思路：重新審視距離計算。應利用球面幾何和走時。設震源深度為h，震中距為R。A臺到震中距離為D_A=sqrt(R2-h2)。**P波走時：sqrt(R2-h2)/V_m+h/V_m=T_p**S波走時：sqrt(R2-h2)/V_s+h/V_s=T_s**代入A臺數(shù)據(jù)(R=1000km,T_p=320s,T_s=400s,V_m=11km/s,V_s=4km/s)：**sqrt(10002-h2)/11+h/11=320**sqrt(10002-h2)/11=320-h/11**sqrt(10002-h2)=320*11-h**sqrt(10002-h2)=3520-h**平方：10002-h2=(3520-h)2**10002-