2025年大學(xué)《地球系統(tǒng)科學(xué)》專業(yè)題庫——地震波在地殼中的傳播特性考試時間：______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題干后的括號內(nèi)）1.下列哪種地震波是橫波？（）A.P波B.SV波C.SH波D.面波2.在均勻介質(zhì)中，下列哪種地震波的傳播速度最快？（）A.P波B.S波C.Love波D.瑞利波3.當(dāng)P波從一種介質(zhì)垂直入射到另一種介質(zhì)界面時，其反射波與入射波在同一平面內(nèi)且波線垂直于界面的波是？（）A.P波反射B.S波反射C.P波透射D.S波透射4.地震波速度突然下降的區(qū)域，通常對應(yīng)于？（）A.巖石密度增大B.巖石孔隙度增大C.介質(zhì)塑性增強D.巖漿活動劇烈5.臨界角是指入射P波角度滿足什么條件時，折射P波沿界面掠射？（）A.入射角大于第一臨界角時，只有S波產(chǎn)生B.入射角等于第一臨界角時，P波和S波均發(fā)生全反射C.入射角大于第一臨界角時，只有P波產(chǎn)生D.入射角等于第一臨界角時，P波發(fā)生全反射6.影響地震波在地殼中傳播速度的最主要因素是？（）A.溫度B.含水率C.巖石類型D.以上都是7.Love波主要在地殼的哪種界面附近產(chǎn)生和傳播？（）A.地表B.沉積層與基巖界面C.莫霍面D.古登堡面8.在地震層析成像中，利用的是地震波的？（）A.速度差異B.頻率特性C.衰減程度D.波形特征9.地震勘探中，利用反射波尋找油氣儲層，主要依賴于？（）A.P波的縱波反射B.S波的橫波反射C.Love波的界面反射D.瑞利波的層間反射10.地殼中普遍存在的低速帶，其主要原因可能是？（）A.溫度極高B.含水飽和度高C.巖石破碎松散D.以上都有可能二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填寫在橫線上）1.地震波包括______波和______波兩大類基本類型。2.地震波從波速較慢的介質(zhì)進(jìn)入波速較快的介質(zhì)時，折射角______（大于/小于）入射角。3.地震波的能量在地殼中傳播時，會因介質(zhì)的吸收和______而衰減。4.P波可以通過固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)介質(zhì)，而S波只能通過______介質(zhì)傳播。5.泊松比是描述巖石______的一個重要參數(shù)，它影響波的傳播速度。6.莫霍面是地殼與地幔之間的______界面，通常表現(xiàn)為P波速度的顯著增加。7.地震走時（Time-distance）關(guān)系圖是利用地震波傳播的______與距離關(guān)系來確定地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)和界面深度。8.地震面波中的瑞利波在地面附近傳播時，質(zhì)點運動軌跡呈______狀。9.地震波在地殼中的反射和折射現(xiàn)象是地震______和______方法的基礎(chǔ)。10.影響地殼P波速度的主要因素包括巖石的密度、彈性模量、______和壓力。三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.臨界角2.走時曲線3.地震波衰減4.透射系數(shù)5.地殼低速帶四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述P波和S波在地殼介質(zhì)中傳播速度的主要差異及其物理原因。2.簡述影響地震波在地殼中傳播速度的主要因素有哪些？3.什么是全反射現(xiàn)象？簡述其發(fā)生的條件。4.簡述地震波傳播路徑分析在地殼結(jié)構(gòu)探測中的作用。五、論述題（10分）試述地震波在地殼中傳播特性的研究對于理解地球系統(tǒng)科學(xué)相關(guān)問題的意義，并舉例說明。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.A4.B5.C6.D7.B8.A9.A10.D二、填空題1.P，S2.小于3.散射4.固態(tài)5.彈性6.分界7.走時8.橢圓9.勘探，層析成像10.溫度三、名詞解釋1.臨界角：當(dāng)入射P波的入射角增大到某一特定角度（臨界角）時，折射P波沿界面掠射，此時折射S波能量為零的現(xiàn)象。該臨界角由入射介質(zhì)和下方介質(zhì)中的P波速度之比決定。2.走時曲線：表示地震儀記錄到的地震波（如P波或S波）到達(dá)時間與其震中距之間函數(shù)關(guān)系的曲線。通過繪制和分析走時曲線，可以推斷地下介質(zhì)的速度結(jié)構(gòu)和界面深度。3.地震波衰減：地震波在介質(zhì)中傳播時，其振幅和能量隨傳播距離增加而減小的現(xiàn)象。衰減主要由介質(zhì)的吸收作用和波的能量散射引起。4.透射系數(shù)：當(dāng)?shù)卣鸩◤囊环N介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)界面時，透射入第二種介質(zhì)的波的能量（或振幅）與入射波的能量（或振幅）之比。它反映了界面對波能量的傳遞效率。5.地殼低速帶：指地殼內(nèi)部速度顯著低于周圍巖石的速度（尤其是P波速度）的層狀或帶狀構(gòu)造。通常位于沉積盆地底部、大型斷裂帶附近或部分火山巖分布區(qū)。四、簡答題1.解析思路：對比P波和S波的基本性質(zhì)和傳播機制。P波是縱波，質(zhì)點振動方向與波傳播方向一致，可以在固體、液體和氣體中傳播，與介質(zhì)的壓縮和稀疏變形有關(guān)，受介質(zhì)密度和彈性模量（拉壓剛度）控制，速度相對較快。S波是橫波，質(zhì)點振動方向垂直于波傳播方向，只能在固體中傳播，與介質(zhì)的剪切變形有關(guān)，受介質(zhì)密度和剪切模量（剛性）控制，速度相對較慢。由于P波與介質(zhì)的所有彈性性質(zhì)都有關(guān)，而S波只與部分彈性性質(zhì)（剪切模量）有關(guān)，且剪切模量通常小于拉壓剛度，因此P波速度一般大于S波速度。在地殼中，由于巖石固體質(zhì)，兩者均能傳播，速度差異明顯。2.解析思路：列出影響地震波速度的主要物理參數(shù)，并簡要說明其影響。地震波速度主要取決于介質(zhì)的彈性性質(zhì)（密度、楊氏模量、切變模量、泊松比）和物性（溫度、壓力、含水率、孔隙度、巖石類型）。密度越大，通常速度越快（但有反例，如高溫高壓下的巖石）；彈性模量越大，速度越快；溫度升高，分子熱運動加劇，阻礙彈性變形恢復(fù)，速度降低；壓力增大，分子間距減小，彈性恢復(fù)能力增強，速度增加；含水率增加，通常降低巖石的剛性，導(dǎo)致速度降低；巖石類型不同，其礦物成分、結(jié)構(gòu)、孔隙度等差異導(dǎo)致速度不同（如結(jié)晶巖>沉積巖）。3.解析思路：描述全反射現(xiàn)象的發(fā)生條件和物理過程。全反射現(xiàn)象發(fā)生在波從波速較高的介質(zhì)入射到波速較低的介質(zhì)界面，且入射角大于某一特定角度（臨界角）時。當(dāng)入射角達(dá)到臨界角時，折射波沿界面掠射（傳播速度等于界面速度），此時反射波能量達(dá)到最大，透射波能量為零。當(dāng)入射角大于臨界角時，能量完全被界面反射回來，無透射波產(chǎn)生。這是斯涅爾定律在特定條件下的極端體現(xiàn)。4.解析思路：闡述射線路徑分析在地球科學(xué)中的基本作用。地震波的傳播路徑受到地下介質(zhì)速度結(jié)構(gòu)的影響。通過觀測地震波的到達(dá)時間、波速、波型轉(zhuǎn)換等信息，可以反演地震射線在地下傳播的路徑。利用這些路徑信息，結(jié)合速度模型，可以推斷地下不同介質(zhì)層的位置、厚度、速度等結(jié)構(gòu)特征，特別是界面（如莫霍面）的位置。這是地震層析成像、地震斷面成像等方法的基礎(chǔ)，對于繪制地殼速度結(jié)構(gòu)圖、理解構(gòu)造格局、尋找地下資源等具有重要意義。五、論述題解析思路：首先闡述地震波傳播特性研究的重要性，將其與地球系統(tǒng)科學(xué)的核心要素（巖石圈、地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)、動力學(xué)過程、資源與環(huán)境）聯(lián)系起來。然后從多個角度論述其意義，并結(jié)合具體實例。地震波在地殼中傳播特性的研究是地球系統(tǒng)科學(xué)的重要組成部分，對于理解地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)、動力學(xué)過程以及解決一系列相關(guān)科學(xué)問題具有至關(guān)重要的意義。首先，通過觀測和分析地震波的走時、速度、波型轉(zhuǎn)換等，我們可以繪制地殼的速度結(jié)構(gòu)圖，識別不同的巖石圈單元、沉積盆地、斷裂帶、火山巖省等地質(zhì)構(gòu)造，從而揭示地殼的橫向非均勻性，理解板塊構(gòu)造的動力學(xué)機制。例如，通過分析不同區(qū)域地震波速度的差異，可以識別地殼中的低速帶，這些低速帶常與伸展構(gòu)造、高溫高壓變質(zhì)帶或流體富集區(qū)相關(guān)，為研究地殼變形機制和資源（如油氣、地?zé)幔┓植继峁┮罁?jù)。其次，地震波傳播特性的研究是地震學(xué)反演地下結(jié)構(gòu)的主要手段。通過地震層析成像技術(shù)，利用地震波走時差異，可以繪制三維的地下速度結(jié)構(gòu)模型，幫助我們理解大型斷裂的活動性、地殼流變學(xué)性質(zhì)以及俯沖帶等深部構(gòu)造過程。例如，研究俯沖帶的地震波速度異常，有助于評估其與地震和火山活動的關(guān)系。此外，地震波傳播特性還與地球內(nèi)部的能量傳輸和物質(zhì)循環(huán)密切相關(guān)。例如，研究地殼中低速帶的性質(zhì)和分布，有助于理解地下流體的存在狀態(tài)及其對地殼演化和