2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——地球物理模型在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.在地球物理勘探中，選擇采用哪種地球物理方法進(jìn)行探測(cè)，主要取決于（）。A.研究區(qū)域的氣候條件B.擬探明地質(zhì)體的性質(zhì)和埋藏深度C.地表地質(zhì)景觀的復(fù)雜程度D.可供使用的儀器設(shè)備價(jià)格2.地球物理正演是指（）。A.根據(jù)觀測(cè)到的地球物理場(chǎng)數(shù)據(jù)，推斷地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)B.根據(jù)已知的地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)，計(jì)算預(yù)測(cè)其產(chǎn)生的地球物理場(chǎng)C.對(duì)野外采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的整理和格式轉(zhuǎn)換D.對(duì)地球物理數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，識(shí)別異常模式3.對(duì)于一個(gè)水平、無限延展的均質(zhì)半空間，其上方一個(gè)無限長(zhǎng)水平圓柱體的重力異常（如航磁異常），在遠(yuǎn)離圓柱體中心時(shí)，其衰減率主要取決于（）。A.圓柱體的磁化率與半空間磁化率的差值B.圓柱體的半徑大小C.圓柱體與半空間的密度差值D.觀測(cè)點(diǎn)距圓柱體中心的具體距離4.在電阻率測(cè)深中，當(dāng)目標(biāo)地層電阻率遠(yuǎn)高于圍巖電阻率時(shí)，為了提高探測(cè)深度，應(yīng)選擇的裝置組合通常是（）。A.溫納裝置B.偶極-偶極裝置C.斯倫貝謝裝置D.偶極-四極裝置5.地震波在兩種不同介質(zhì)分界面上發(fā)生反射和折射現(xiàn)象的根本原因是（）。A.地震波能量的損失B.地震波類型的轉(zhuǎn)換C.兩種介質(zhì)密度和波速的差異D.地震儀器記錄信號(hào)的時(shí)間延遲6.地球物理反演是一個(gè)（）過程。A.從已知模型參數(shù)求解地球物理場(chǎng)B.從觀測(cè)到的地球物理場(chǎng)推斷地下模型參數(shù)C.對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和增強(qiáng)D.對(duì)地球物理數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示7.在地震資料處理中，速度分析的主要目的是為了（）。A.提高地震記錄的信噪比B.確定地震波的傳播時(shí)間C.建立準(zhǔn)確的地下介質(zhì)速度模型，為后續(xù)偏移成像提供基礎(chǔ)D.消除地震記錄中的混響干擾8.模型不確定性是指地球物理模型在反映真實(shí)地下情況時(shí)存在的（）。A.計(jì)算誤差B.數(shù)據(jù)噪聲C.與實(shí)際情況的偏差程度D.儀器系統(tǒng)誤差9.將一口鉆井的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)建立成地電模型，并用于解釋鄰區(qū)地震資料時(shí)，可能遇到的主要問題之一是（）。A.測(cè)井資料分辨率不夠高B.井間地質(zhì)結(jié)構(gòu)與鄰區(qū)完全相同C.井模型難以外推到井間區(qū)域D.地震資料信噪比較低10.在進(jìn)行地球物理模型反演時(shí)，如果反演結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)擬合不好，除了數(shù)據(jù)質(zhì)量問題外，可能的原因還包括（）。A.模型初始猜測(cè)不合理B.使用的反演算法不適用C.地下結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜D.以上都是二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在題干橫線上）1.地球物理模型通常是在一定的______和______下，對(duì)地下介質(zhì)某種地球物理性質(zhì)的空間分布所作的簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)描述。2.地震勘探中常用的疊前時(shí)間偏移方法，其基本思想是將共中心點(diǎn)道集的每個(gè)共中心點(diǎn)地震道，通過計(jì)算其對(duì)應(yīng)反射點(diǎn)的______地震波場(chǎng)進(jìn)行疊加。3.重力勘探中，假設(shè)地下存在一個(gè)規(guī)則形狀的密度異常體（如球體），我們可以通過計(jì)算該球體在其周圍產(chǎn)生的理論重力異常值，來反演球體的______、______和埋深等參數(shù)。4.電阻率測(cè)井中，常用的測(cè)井系列組合如視電阻率、自然伽馬、聲波時(shí)差等，它們分別反映地層的______、______和______等物理性質(zhì)。5.地球物理模型的正演是模擬計(jì)算，反演是______，兩者是互逆的過程。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述選擇地球物理勘探方法時(shí)需要考慮的主要因素。2.解釋什么是地球物理模型的正演？其基本步驟通常包括哪些？3.簡(jiǎn)述重力異常正演計(jì)算在油氣勘探中可能的應(yīng)用方式。4.簡(jiǎn)述電法測(cè)深曲線的類型及其反映的地質(zhì)情況。四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.假設(shè)地震波在均勻介質(zhì)中傳播的速度為v=3000m/s。在地表A點(diǎn)向地下B點(diǎn)發(fā)射一束直射波，在地表C點(diǎn)接收。已知A、C兩點(diǎn)相距d=1000m，且AC中點(diǎn)垂直距離B點(diǎn)為h=1000m。求該直射波從A點(diǎn)到C點(diǎn)接收所需的時(shí)間t。2.假設(shè)地下存在一個(gè)無限長(zhǎng)水平圓柱狀磁化體，其半徑為R，磁化強(qiáng)度為M，方向垂直于地面。已知地磁傾角為I，地磁總場(chǎng)強(qiáng)度T=50,000nT。求在圓柱體中心正上方地面上距地表h=2R處測(cè)得的垂直磁場(chǎng)分量Z的數(shù)值。（提示：可利用已知參數(shù)和物理公式推導(dǎo)，無需復(fù)雜積分計(jì)算，給出表達(dá)式即可）。3.在一維地電模型中，某測(cè)點(diǎn)上方存在一個(gè)厚度為h、電阻率為ρ1的薄層，覆蓋在電阻率為ρ2的均勻半空間上。采用溫納裝置（AB/2=M/2=10m，MN=5m），測(cè)得視電阻率ρs=200Ω·m。已知ρ2=100Ω·m。請(qǐng)定性分析該薄層的存在對(duì)視電阻率測(cè)深曲線的影響（與純均勻半空間ρ=ρ2時(shí)的測(cè)深曲線相比，曲線形態(tài)有何變化？），并簡(jiǎn)要說明原因。五、論述題（15分）試論述在利用地球物理模型進(jìn)行地質(zhì)勘探解釋時(shí)，如何評(píng)估和應(yīng)對(duì)模型的不確定性。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.C4.D5.C6.B7.C8.C9.C10.D二、填空題1.物理規(guī)律數(shù)學(xué)方法2.出射3.形狀產(chǎn)狀4.巖性含水飽和度巖石孔隙度5.逆問題三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：考察對(duì)方法選擇依據(jù)的理解。需要從地質(zhì)目標(biāo)（探什么、找哪里）、地球物理特性（目標(biāo)體與圍巖的物性差異）、場(chǎng)地條件（地形、覆蓋）、經(jīng)濟(jì)成本、技術(shù)可行性等多個(gè)維度進(jìn)行闡述。*答案要點(diǎn)：根據(jù)探測(cè)目標(biāo)（如尋找高阻油氣層、低阻含水層、磁性礦體等）與周圍圍巖的地球物理性質(zhì)差異；考慮探測(cè)深度要求；受地表地形、覆蓋層等條件限制；結(jié)合成本效益和技術(shù)成熟度。2.解析思路：考察對(duì)正演概念和流程的掌握。正演是基于已知的模型（地下結(jié)構(gòu)、參數(shù)）和物理規(guī)律，通過計(jì)算預(yù)測(cè)應(yīng)該觀測(cè)到的地球物理場(chǎng)。其流程應(yīng)是邏輯清晰的步驟。*答案要點(diǎn)：正演是指根據(jù)已知的地下模型參數(shù)和相關(guān)的地球物理規(guī)律（如電磁定律、波動(dòng)方程），通過計(jì)算或數(shù)值模擬預(yù)測(cè)地下應(yīng)該產(chǎn)生的地球物理場(chǎng)（如重力異常、電阻率曲線、地震記錄）?；静襟E包括：建立地下模型（確定介質(zhì)分布、參數(shù)）、選擇物理方程和數(shù)學(xué)方法、進(jìn)行數(shù)值計(jì)算或解析求解、將計(jì)算結(jié)果與觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。3.解析思路：考察重力方法在油氣勘探中的具體應(yīng)用。重力法主要用于尋找密度差異明顯的地質(zhì)體。油氣藏通常比圍巖密度低，會(huì)引起重力低異常；而鹽丘等構(gòu)造則密度更低。正演計(jì)算是解釋的基礎(chǔ)。*答案要點(diǎn)：通過正演計(jì)算已知密度差異（如油氣替代、鹽下沉積體）的模型產(chǎn)生的理論重力異常，與實(shí)測(cè)異常進(jìn)行對(duì)比；利用正演曲線或數(shù)值模擬結(jié)果，推斷地下是否存在密度異常體，估計(jì)其埋深、形態(tài)和規(guī)模；輔助其他方法進(jìn)行勘探目標(biāo)評(píng)價(jià)。4.解析思路：考察對(duì)電法測(cè)深曲線類型及其反映信息的掌握。溫納裝置適用于探測(cè)較淺的、電阻率相對(duì)較高的目標(biāo)；斯倫貝謝裝置視深度最大；偶極-偶極裝置可用于測(cè)定電阻率剖面。曲線形態(tài)反映了地層電性層序和性質(zhì)。*答案要點(diǎn)：不同裝置（如溫納、斯倫貝謝、偶極-偶極）得到的測(cè)深曲線形態(tài)不同，反映了不同深度、不同數(shù)量、不同電阻率地層的存在。例如，當(dāng)存在一個(gè)電阻率高于圍巖的薄層時(shí)，溫納曲線在達(dá)到該層底部深度附近會(huì)出現(xiàn)視電阻率急劇升高或平臺(tái)，斯倫貝謝曲線則可能表現(xiàn)為明顯的不均勻性或駝峰狀。無層時(shí)曲線呈指數(shù)型衰減。四、計(jì)算題1.解析思路：利用直線距離公式和速度公式。直射波路徑為AC，AC=1000m，速度v=3000m/s。時(shí)間t=距離/速度。*答案：t=1000m/3000m/s=1/3s2.解析思路：垂直磁化無限長(zhǎng)圓柱體在軸上產(chǎn)生的垂直磁場(chǎng)分量公式。Z=2TsinI*[(R^2+2h^2)^(1/2)-h]/[(R^2+h^2)^(1/2)]^3。將h=2R代入簡(jiǎn)化計(jì)算。*答案：Z=2TsinI*[(R^2+8R^2)^(1/2)-2R]/[(R^2+4R^2)^(1/2)]^3=2TsinI*[3R-2R]/[5R/5R]^(3/2)=2TsinI*R/R^(3/2)=2TsinI/R。代入T=50,000nT,I=I(角度值未知，保留表達(dá)式)。Z=(100,000*sinI)/RnT。3.解析思路：分析薄層電阻率ρ1（>ρ2）對(duì)溫納裝置視電阻率ρs的影響。無薄層時(shí)，ρs≈ρ2。有薄層時(shí)，視電阻率ρs是ρ2和ρ1的加權(quán)平均值，且與薄層厚度h有關(guān)。當(dāng)h較小時(shí)，ρs接近ρ2；當(dāng)h增大到一定程度后，ρs會(huì)逐漸增大，甚至超過ρ2，并趨于一個(gè)與ρ1相關(guān)的值。這與無限大均勻介質(zhì)中測(cè)量無限厚電阻率為ρ1的半空間時(shí)的視電阻率相同。定性描述曲線形態(tài)變化即可。*答案要點(diǎn)：純均勻半空間（ρ=ρ2）的溫納視電阻率測(cè)深曲線隨電極距AB/2的增大而單調(diào)指數(shù)衰減至ρ2。存在薄層（ρ1>ρ2）時(shí)，曲線形態(tài)會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)薄層較薄時(shí)，視電阻率ρs仍接近ρ2，曲線衰減趨勢(shì)與純均勻介質(zhì)相似；隨著電極距增大，當(dāng)探測(cè)到薄層底部時(shí)，由于ρ1>ρ2，視電阻率ρs會(huì)開始顯著升高，曲線出現(xiàn)平臺(tái)或向上翹的趨勢(shì)；當(dāng)電極距足夠大，探測(cè)到更深的ρ2介質(zhì)時(shí)，ρs會(huì)逐漸趨于ρ2。因此，與純均勻介質(zhì)相比，存在薄層時(shí)，視電阻率曲線在達(dá)到一定深度后會(huì)更快地偏離ρ2，并可能達(dá)到更高的視電阻率值。五、論述題解析思路：考察對(duì)模型不確定性來源、影響以及處理方法的綜合理解。需要系統(tǒng)闡述不確定性的來源（數(shù)據(jù)、模型、參數(shù)等），分析其可能帶來的后果，并提出評(píng)估和應(yīng)對(duì)措施（如數(shù)據(jù)改進(jìn)、模型修正、信息融合、不確定性量化等）。*答案要點(diǎn)：1.不確定性來源：模型不確定性主要源于觀測(cè)數(shù)據(jù)的不完美性（噪聲、誤差）、模型簡(jiǎn)化假設(shè)與實(shí)際地下的差異（如介質(zhì)非均質(zhì)、各向異性、復(fù)雜邊界）、模型參數(shù)選取的近似性、以及求解過程（特別是反演）的固有局限性。2.不確定性的影響：模型的不確定性會(huì)導(dǎo)致反演結(jié)果與真實(shí)地下情況存在偏差，影響地質(zhì)解釋的準(zhǔn)確性和可靠性，可能導(dǎo)致對(duì)目標(biāo)體的性質(zhì)、規(guī)模、位置判斷錯(cuò)誤，進(jìn)而影響勘探?jīng)Q策。3.評(píng)估方法：可以通過不同方法或不同參數(shù)設(shè)置進(jìn)行對(duì)比分析；利用已知信息的約束程度；進(jìn)行敏感性分析，了解模型對(duì)參數(shù)變化的敏感程度；進(jìn)行交叉驗(yàn)證。4.應(yīng)對(duì)措施：*提高數(shù)據(jù)質(zhì)量：優(yōu)化采集策略，降低噪聲，提高信噪比。*改進(jìn)模型：采用更復(fù)雜的模型，減少簡(jiǎn)化假設(shè)；考慮非線性、各向異性等。*優(yōu)化參數(shù)