2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——地球物理勘探技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用考試時間：______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入括號內(nèi)）1.在尋找埋藏的基巖頂界面時，重力勘探方法相對而言（）。A.最適用于覆蓋層較薄、基巖起伏劇烈的地區(qū)B.最適用于覆蓋層深厚、基巖相對平緩的地區(qū)C.效果最好，不受地形起伏影響D.效果最差，無法提供有效信息2.對于探測淺層地下水和溶洞，下列地球物理方法中，通常靈敏度最高的是（）。A.重力法B.磁法C.電法（如電阻率法）D.地震波速法3.地震勘探中，偏移距是指（）。A.檢波器到震源的距離B.震源到反射界面的垂直距離C.反射界面到檢波器的距離D.震源到檢波器的最短距離4.在進行電法勘探時，如果探測目標(biāo)電阻率遠高于周圍介質(zhì)，采用下列裝置形式時，靈敏度最高的是（）。A.溫納裝置B.斯倫貝謝裝置C.偶極-偶極裝置D.音頻大地電磁測深裝置5.地球磁場的源主要存在于（）。A.地球表面B.地幔頂部C.地核D.太陽6.下列哪項不是地震勘探數(shù)據(jù)處理中常進行的基本步驟？（）A.地形校正B.頻譜分析C.速度分析D.道集合成7.在區(qū)域地質(zhì)填圖中，用于追索大面積斷裂構(gòu)造，效果較好的地球物理方法是（）。A.磁法B.重力法C.地震法D.電法8.勘探深度主要取決于（）。A.儀器靈敏度B.勘探方法的物理原理C.目標(biāo)與周圍介質(zhì)間的物性差異D.野外數(shù)據(jù)采集的密度9.地球物理勘探工作中，野外數(shù)據(jù)采集前進行儀器標(biāo)定的主要目的是（）。A.提高數(shù)據(jù)采集效率B.減少人為操作誤差C.確保儀器測量參數(shù)準(zhǔn)確D.縮短數(shù)據(jù)處理時間10.下列哪種地球物理方法主要利用人工激發(fā)的電磁場與大地相互作用所響應(yīng)的天然電磁場進行探測？（）A.大地電磁測深法B.音頻大地電磁測深法C.電阻率剖面法D.磁法二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填入橫線上）1.地球物理勘探方法通?；诓煌刭|(zhì)體在________、密度、磁性等方面的差異來開展工作。2.選擇地球物理勘探方法時，必須綜合考慮________、地質(zhì)任務(wù)、經(jīng)濟成本和工期等因素。3.地震勘探中，控制記錄質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一是保證________的能量和質(zhì)量。4.重力勘探中，引起重力異常的主要原因是________的變化。5.電法勘探中，當(dāng)供電電流頻率很低時，通常稱為________法。6.磁法勘探在考古工作中主要利用了人工制品（如墓葬、城墻）與周圍地層存在________差異的特點。7.地震資料解釋中，將時間域記錄轉(zhuǎn)換到深度域的過程稱為________。8.為了減少地形起伏對重力測量結(jié)果的影響，通常需要進行________。9.地球物理反演是將觀測到的________數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為目標(biāo)體的________參數(shù)的過程。10.在進行區(qū)域重力調(diào)查時，通常采用________測量。三、簡答題（每題8分，共32分。請簡要回答下列問題）1.簡述選擇電法勘探方法進行地下水探測的基本原理和主要考慮因素。2.簡述磁法勘探在尋找金屬礦產(chǎn)方面的主要應(yīng)用方式及其物理基礎(chǔ)。3.簡述地震勘探野外數(shù)據(jù)采集中，保證震源能量和檢波器接收信號質(zhì)量的主要措施有哪些？4.簡述重力勘探中，進行布格重力異常計算的主要目的及其所考慮的校正因素。四、計算題（每題10分，共20分。請列出計算步驟，得出最終結(jié)果）1.某重力測量剖面中，某點測得布格重力異常值為-50mGal。已知該點上方覆蓋層厚度為1km，平均密度為2.2g/cm3，基巖密度為2.7g/cm3，地殼平均密度為2.8g/cm3。請估算該點下方基巖頂面的埋深。（取地球平均密度為5.5g/cm3，g=9.8m/s2，1mGal=10??m/s2）2.在某地用電阻率法進行淺層探測，采用dipole-dipole裝置，裝置距AB=20m。測得某測點處AB/2剖面上的視電阻率ρ<0xE2><0x82><0x9E>=150Ω·m。已知該點附近地層均勻，地下水位深度為2m，該點上方1m深處為黏土層（ρ?=50Ω·m），其下為砂層（ρ?=30Ω·m），埋藏的基巖電阻率ρ?很高。請定性解釋該視電阻率值較高的原因。五、論述題（共28分。請結(jié)合具體實例或原理，深入闡述下列問題）1.論述在進行油氣勘探時，為什么地震勘探是絕對的核心方法？并簡述地震資料從采集到最終地質(zhì)解釋的主要流程。（14分）2.試結(jié)合實際應(yīng)用場景，論述在工程地質(zhì)勘察中，如何根據(jù)探測目標(biāo)（如基巖面、溶洞、斷裂）的特性，選擇合適的地球物理勘探方法組合，并說明選擇依據(jù)。（14分）試卷答案一、選擇題1.B2.C3.D4.C5.C6.B7.B8.C9.C10.A二、填空題1.物性2.地質(zhì)條件3.震源4.密度5.電阻率6.磁性7.疊加8.布格校正9.觀測/地質(zhì)10.等值線三、簡答題1.解析思路：電法勘探基于巖石、土壤等不同介質(zhì)對電流的傳導(dǎo)能力（電阻率）不同。尋找地下水通常需要找到電阻率相對較低的含水層。因此，當(dāng)?shù)叵滤嬖跁r，探測區(qū)域相對于周圍干燥或高電阻率地層會呈現(xiàn)較低的電阻率異常。選擇電法方法時需考慮含水層電阻率與圍巖的差值、探測深度、地形地貌、經(jīng)濟成本等因素。常用方法包括電阻率測深、電阻率剖面等。2.解析思路：金屬礦產(chǎn)通常具有很高的磁化率，在地球磁場或人工磁場的作用下會呈現(xiàn)明顯的磁異常。磁法勘探通過測量地磁場的總場變化，可以識別出這些磁異常區(qū)域，從而定位和圈定金屬礦體。不同類型的金屬礦（如鐵礦、磁鐵礦、鈦鐵礦等）因其磁性差異，對磁法勘探的響應(yīng)也不同。該方法適用于尋找具有磁性的金屬礦產(chǎn)。3.解析思路：保證震源能量是獲得良好地震記錄的基礎(chǔ)，需要確保震源儀器工作正常，能量輸出符合設(shè)計要求。檢波器接收信號質(zhì)量則取決于檢波器的靈敏度、頻率響應(yīng)、埋設(shè)（或耦合）方式是否得當(dāng)、接地是否良好、是否受到地面振動或電磁干擾等。野外工作中需要仔細檢查儀器，選擇合適的檢波器類型和布置方式，并選擇合適的場地進行觀測。4.解析思路：布格重力異常是考慮了地殼上部（包括地形、覆蓋層、地幔頂部等）質(zhì)量分布影響后的重力異常，旨在消除或減弱這些因素對由深部基巖起伏引起的重力異常的干擾，更清晰地反映深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息。其計算主要涉及對自由空氣異常（考慮地形起伏影響）和球冠改正（考慮地殼密度變化影響）的校正。四、計算題1.解析思路：布格重力異常δg=γ*(ρ_s-ρ_m)*h/(ρ_s*R)+δg_0，其中γ為重力加速度，ρ_s為地殼平均密度，ρ_m為地表介質(zhì)密度，h為地表介質(zhì)厚度，R為地球平均半徑，δg_0為正常重力值（可近似忽略或查閱表值）。此題求解埋深h，需對公式進行變形。通常簡化處理，假設(shè)h處密度為ρ_b，則δg≈γ*(ρ_b-ρ_m)*h/(ρ_b*R)（此為近似，未考慮地殼密度變化）。更精確地，布格校正考慮了地殼平均密度ρ_s。設(shè)h深度處的密度為ρ_b，則h深度以上介質(zhì)平均密度為[(ρ_m*h+ρ_b*R-h)/R]（此公式推導(dǎo)較復(fù)雜，常采用分層積分或經(jīng)驗公式）。為簡化，可近似認為h深度以上介質(zhì)平均密度接近ρ_m，則δg≈γ*(ρ_b-ρ_m)*h/(ρ_b*R)。但題目給出布格異常，可能包含地殼密度影響。更合理的思路是反推密度差(ρ_b-ρ_m)。假設(shè)h深度處密度ρ_b，地殼平均ρ_s，則h深度以上介質(zhì)平均密度ρ_avg=(ρ_m*h+ρ_s*(R-h))/R。布格異常近似為δg≈γ*(ρ_s-ρ_avg)*R/ρ_s。將ρ_avg代入并化簡，δg≈γ*[(ρ_s2-ρ_s*ρ_m-ρ_m*ρ_s+ρ_m2)*R/(ρ_s*R)]/ρ_s=γ*(ρ_s-ρ_m)2*R/(ρ_s2*R)=γ*(ρ_s-ρ_m)2/(ρ_s2)。此推導(dǎo)有誤，布格異常簡化公式為δg≈γ*(ρ_s-ρ_m)*h/(ρ_s*R)。為求解h，需知道ρ_b。題目未直接給出ρ_b，但暗示ρ_b>>ρ_m，且基巖密度ρ?很高（暗示ρ_b≈ρ?）。則δg≈γ*(ρ_3-ρ_m)*h/(ρ_3*R)。將已知數(shù)值代入（注意單位統(tǒng)一，g=9.8m/s2,1mGal=10??m/s2,R≈6371km=6.371*10?m）：-50*10??m/s2≈(9.8m/s2*(2700kg/m3-2200kg/m3)*h)/(2700kg/m3*6.371*10?m)。計算得到h≈13.7m。*（注：此為近似計算，實際計算需更精確模型和參數(shù)）*2.解析思路：該點視電阻率ρ<0xE2><0x82><0x9E>=150Ω·m顯著高于周圍地層的預(yù)期電阻率（黏土層ρ?=50Ω·m，砂層ρ?=30Ω·m）。視電阻率是測量裝置感受到的等效電阻率，其值受探測深度、地層分布、電流路徑形狀等多種因素影響。在此案例中，由于探測深度有限（僅考慮上方2m），且視電阻率遠高于下方基巖（ρ?很高），最可能的解釋是上方存在一個電阻率異常高的薄層。該薄層電阻率ρ<0xE2><0x82><0x9E>應(yīng)介于上下介質(zhì)之間或更高。覆蓋層電阻率ρ?=50Ω·m并非最高。解釋如下：①該點上方1m深處黏土層電阻率相對較低（50Ω·m），但可能存在一個電阻率更高的夾層或透鏡體存在于0-1m深度范圍內(nèi)，其電阻率ρ_x>150Ω·m，使得測量得到的視電阻率ρ<0xE2><0x82><0x9E>比真實1m深度處的視電阻率更高。②或者，雖然0-1m深度主要是黏土，但由于某種原因（如干燥、壓實），該層電阻率異常增高，接近或超過150Ω·m。③上下邊界效應(yīng)對視電阻率影響顯著，當(dāng)電流從上方進入下方低阻砂層時，可能存在邊緣效應(yīng)，使得測得的視電阻率偏高。綜合來看，最可能的原因是探測點附近（尤其是在淺層）存在一個電阻率顯著高于黏土和砂層的薄層或高阻異常體。五、論述題1.解析思路：地震勘探在油氣勘探中的核心地位主要源于其探測深度大、分辨率高、成像直觀的特點，能夠有效解決油氣勘探中尋找深部儲層及其上覆、下伏地層結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵問題。其核心原理是利用人工震源激發(fā)的地震波在地下不同介質(zhì)界面處發(fā)生反射和折射，通過接收和處理這些反射波，繪制地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的“聲波圖像”（地震剖面或截面）。主要流程包括：①任務(wù)定義與設(shè)計：明確勘探目標(biāo)、區(qū)域地質(zhì)背景，確定需要解決的關(guān)鍵地質(zhì)問題，據(jù)此選擇合適的采集方法（如二維、三維地震），設(shè)計震源、檢波器類型、觀測系統(tǒng)（測線方位、間距、覆蓋次數(shù)等）。②野外數(shù)據(jù)采集：在選定的測區(qū)內(nèi)，使用震源（如炸藥、空氣槍、振動源）激發(fā)地震波，使用檢波器（通常成排布設(shè)）接收地下反射和透射的地震波信號。野外工作需注意保證震源能量、信號質(zhì)量，并進行必要的干擾源處理。③數(shù)據(jù)處理：對采集到的原始地震數(shù)據(jù)（道集）進行一系列復(fù)雜的數(shù)字處理，旨在壓制噪聲、突出有效信號、提高分辨率、校正幾何畸變和物理擴散。主要步驟包括：道集合成、質(zhì)量控制、濾波、偏移距校正、疊加（時間疊加或深度疊加）、速度分析、偏移成像等。④資料解釋：基于處理后的地震剖面或圖像，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料、鉆井信息等，進行地質(zhì)解釋。解釋工作包括：識別和解釋反射波、折射波，確定地層的時代、接觸關(guān)系、斷層性質(zhì)和展布，劃分構(gòu)造單元，預(yù)測儲層的空間分布、厚度和物性，評估含油氣潛力。最終形成具有高信噪比、高分辨率的地下地質(zhì)模型，為油氣鉆井提供直接的、可靠的指導(dǎo)。2.解析思路：工程地質(zhì)勘察的目標(biāo)是查明場地工程地質(zhì)條件，評價其對工程建設(shè)的影響，為工程設(shè)計和施工提供依據(jù)。選擇合適的地球物理勘探方法組合需要綜合考慮探測目標(biāo)（如基巖面、溶洞、斷裂）的埋深、規(guī)模、產(chǎn)狀、與周圍介質(zhì)間的物性差異（主要是密度和電阻率差異），以及勘察區(qū)地質(zhì)背景、地形地貌、經(jīng)濟成本等因素。舉例說明：①探測基巖面：如果目標(biāo)是探測淺層基巖頂面，以評估地基承載力或進行基坑開挖，當(dāng)覆蓋層（如第四系沉積物）