2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——地球表層構(gòu)造與地下巖石圈考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題3分，共15分）1.板塊構(gòu)造2.正斷層3.莫霍面4.地震波5.地球物理反演二、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述褶皺的基本類型及其形成機(jī)制。2.簡述地震波在兩種不同介質(zhì)分界面上的反射和折射規(guī)律。3.重力異常主要受哪些地質(zhì)因素影響？4.解釋什么是地應(yīng)力場及其在構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究中的作用。三、論述題（每題10分，共30分）1.試述板塊構(gòu)造理論的主要內(nèi)容及其對地球表層構(gòu)造形成與演化的解釋力。2.如何利用地震勘探方法探測地下巖石圈結(jié)構(gòu)？簡述其主要原理和步驟。3.結(jié)合你所學(xué)的地球物理知識，論述如何區(qū)分不同類型的斷裂構(gòu)造。四、計算題（每題10分，共20分）1.在一個均勻介質(zhì)中，P波速度為6km/s，S波速度為3.5km/s。已知在該介質(zhì)中觀測到P波走時為2秒，求震源與觀測點(diǎn)之間的距離。2.某區(qū)域重力異常值為+50mGal，假設(shè)該異常主要由地殼密度變化引起，地殼平均密度為2.8g/cm3，上地幔密度為3.3g/cm3，莫霍面附近密度過渡帶厚度為10km。若忽略地形和自由空氣改正，估算該區(qū)域地殼厚度。試卷答案一、名詞解釋1.板塊構(gòu)造：地球巖石圈并非整體，而是由若干個巨大的、剛性的板塊構(gòu)成，這些板塊漂浮在塑性較強(qiáng)的軟流圈之上，并以各種方式相互運(yùn)動（碰撞、張裂、錯動），其運(yùn)動控制著地球的地質(zhì)作用，如地震、火山活動、造山運(yùn)動和大陸漂移等。2.正斷層：斷層兩盤沿斷層面作相對垂直（或近垂直）錯動的斷裂構(gòu)造。上盤下降，下盤上升。3.莫霍面：地球內(nèi)部地震波速度發(fā)生顯著變化的界面，即地殼與上地幔之間的分界面。通常用P波速度在地下約33公里處突然增加來定義。4.地震波：地震發(fā)生時，震源釋放的能量以彈性波的形式向四周傳播，這些波稱為地震波。主要包括縱波（P波）和橫波（S波），此外還有面波（Love波和Rayleigh波）。5.地球物理反演：在已知地球物理場（如重力場、磁場、電場、地震波場等）觀測數(shù)據(jù)以及地球介質(zhì)某種物理性質(zhì)（如密度、波速、磁化率、電導(dǎo)率）分布具有某種先驗(yàn)信息或模型約束的條件下，通過數(shù)學(xué)方法推斷地下介質(zhì)物理性質(zhì)的空間分布的過程。二、簡答題1.褶皺的基本類型及其形成機(jī)制：*背斜：褶皺巖層向上拱起，核心巖層較新，兩翼巖層較老。形成機(jī)制主要是地殼受到水平方向的compressional（擠壓）應(yīng)力作用，巖層發(fā)生彎曲變形。*向斜：褶皺巖層向下凹陷，核心巖層較老，兩翼巖層較新。形成機(jī)制與背斜相同，也是地殼受到水平方向的compressional（擠壓）應(yīng)力作用，巖層發(fā)生彎曲變形。*傾伏褶皺：褶皺的一翼或兩翼的延伸方向發(fā)生彎曲，末端伏于地下。*平臥褶皺：褶皺的樞紐（軸面）近乎水平，兩翼也近于水平。*形成機(jī)制共性：主要由地殼中的水平compressional（擠壓）應(yīng)力引起，使巖層發(fā)生彎曲變形，但具體形態(tài)還受巖層性質(zhì)、受力方向、受力歷史等因素影響。2.地震波在兩種不同介質(zhì)分界面上的反射和折射規(guī)律：*反射定律：入射波、反射波和法線在同一平面內(nèi)；入射角等于反射角（α?=α?）。*折射定律（斯涅爾定律）：折射波、入射波和法線在同一平面內(nèi)；入射角的正弦與折射角的正弦之比等于兩種介質(zhì)中波速之比（sinα?/sinα?=v?/v?）。*波型轉(zhuǎn)換：當(dāng)縱波（P波）從波速較高的介質(zhì)入射到波速較低的介質(zhì)時，除了產(chǎn)生縱波反射和折射外，還會產(chǎn)生橫波（S波）。反之，當(dāng)橫波從波速較低的介質(zhì)入射到波速較高的介質(zhì)時，除了產(chǎn)生橫波反射和折射外，還會產(chǎn)生縱波?？v波無法在波速更低的介質(zhì)中傳播。3.重力異常主要受哪些地質(zhì)因素影響？*地形起伏：山地重力值偏高，盆地重力值偏低。這是由自由空氣改正和布格改正反映的。*地殼密度變化：地殼厚度不均、巖性不同（如基巖與沉積巖密度差異）會導(dǎo)致重力異常。*上地幔密度變化：上地幔內(nèi)密度不均勻體（如巖漿房、密度異常體）會引起重力異常。*地幔物質(zhì)密度變化：如地幔對流、密度異常體等。*地下含水情況：地下空洞或富含水的地層密度較低，會形成負(fù)異常。4.解釋什么是地應(yīng)力場及其在構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究中的作用：*地應(yīng)力場：地球內(nèi)部某一點(diǎn)受力狀態(tài)的綜合描述，包括大小、方向和作用面。它是指單位面積上所承受的應(yīng)力，是引起巖石變形和破壞的驅(qū)動力，存在于整個地球內(nèi)部，但地殼應(yīng)力場是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究的主要對象。*作用：*驅(qū)動構(gòu)造變形：地應(yīng)力是導(dǎo)致巖石變形（從彈性變形到塑性變形）乃至斷裂、褶皺等構(gòu)造形跡形成和發(fā)展的根本原因。*控制斷裂活動：斷裂的力學(xué)性質(zhì)（正斷層、逆斷層、平移斷層）及其活動性（發(fā)震性）與局部應(yīng)力場的方向和強(qiáng)度密切相關(guān)。*預(yù)測地質(zhì)災(zāi)害：通過研究地應(yīng)力場有助于預(yù)測地震發(fā)生、滑坡、巖爆等地質(zhì)災(zāi)害。*理解盆地形成與演化：盆地形成和充填過程與區(qū)域應(yīng)力場演化緊密相連。三、論述題1.試述板塊構(gòu)造理論的主要內(nèi)容及其對地球表層構(gòu)造形成與演化的解釋力：*主要內(nèi)容：*地球巖石圈由若干巨大的、相對剛性的板塊拼合而成。*板塊漂浮在塑性較強(qiáng)的軟流圈之上，并相互運(yùn)動。*板塊運(yùn)動以俯沖、碰撞、張裂和錯動等方式發(fā)生在主要邊界（轉(zhuǎn)換斷層為純粹錯動）。*板塊運(yùn)動是地球內(nèi)能（如放射性元素衰變）驅(qū)動，并受到地球自轉(zhuǎn)和潮汐力等影響。*解釋力：*全球構(gòu)造統(tǒng)一性：合理解釋了大陸漂移、海洋擴(kuò)張等現(xiàn)象，將全球地質(zhì)現(xiàn)象聯(lián)系起來。*主要構(gòu)造地貌單元的形成：成功解釋了造山帶（碰撞）、洋中脊（張裂）、海溝（俯沖）、島弧、大陸裂谷、轉(zhuǎn)換斷層等全球性構(gòu)造地貌的成因和分布。*地球動力學(xué)：為理解板塊運(yùn)動、地幔對流、地震和火山活動等地球深部過程提供了框架。*礦產(chǎn)資源與能源：板塊構(gòu)造控制了成礦帶（如造山帶、俯沖帶）和油氣聚集區(qū)（如被動大陸邊緣、裂谷）的形成。*地震分布：全球地震帶與板塊邊界密切相關(guān)，理論能很好地解釋地震的分布規(guī)律。*生物演化：大陸漂移和海陸變遷影響了全球氣候和生物的演化。2.如何利用地震勘探方法探測地下巖石圈結(jié)構(gòu)？簡述其主要原理和步驟：*主要原理：*利用人工激發(fā)的地震波（通常由炸藥或振動源產(chǎn)生）在地下傳播，當(dāng)遇到不同物理性質(zhì)（主要是波速）的介質(zhì)界面時，會發(fā)生反射和折射。*通過在地面或海底布置檢波器接收這些反射波和折射波，記錄下波的旅行時間（從震源到接收點(diǎn)的總時間）。*根據(jù)地震波在不同介質(zhì)中傳播的速度，結(jié)合記錄到的旅行時，可以推斷地下介質(zhì)分界面的深度和性質(zhì)。*通過分析大量道的數(shù)據(jù)，繪制地震剖面圖，展示地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。*主要步驟：*野外數(shù)據(jù)采集：設(shè)計測線，布置震源和檢波器，進(jìn)行地震波的激發(fā)和接收。常用的方法有陸地地震反射法（LandSE）、海洋地震反射法（OceanSE）、陸地地震折射法（LandRefraction）、海洋地震折射法（OceanRefraction）和地震層析成像（SeismicTomography）等。*數(shù)據(jù)處理：對采集到的原始地震數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列處理，如去噪、疊加、偏移、速度分析等，以增強(qiáng)信號、提高分辨率，并將零散的數(shù)據(jù)整理成連續(xù)的地震剖面。*資料解釋：分析處理后的地震剖面，識別反射界面、折射界面，結(jié)合地表地質(zhì)信息、測井資料等，推斷地下不同層位的深度、厚度、界面形態(tài)，以及巖石圈的速度結(jié)構(gòu)、不均勻性等。*建立模型：根據(jù)解釋結(jié)果，建立地下結(jié)構(gòu)的模型，并可能進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)值模擬或反演，以更精確地刻畫地下巖石圈結(jié)構(gòu)。3.結(jié)合你所學(xué)的地球物理知識，論述如何區(qū)分不同類型的斷裂構(gòu)造：*正斷層（NormalFault）：*運(yùn)動學(xué)特征：上盤相對下盤沿斷層面發(fā)生下降運(yùn)動。通常由區(qū)域性的伸展應(yīng)力（張力）引起。*地球物理標(biāo)志：*地震反射/折射：在地震剖面上，正斷層通常表現(xiàn)為上盤（較新地層）相對下盤（較老地層）向下錯斷的反射界面。反射波同相軸在斷層處出現(xiàn)斷點(diǎn)或位移。*重磁異常：斷裂帶通常存在巖性、巖相變化，可能導(dǎo)致局部密度、磁化率異常。大型正斷層可能引起兩側(cè)重力異常的差異。*大地電磁測深（MT）：正斷層帶可能存在低阻或高阻通道，具體取決于斷層帶的充填物和圍巖性質(zhì)。*逆斷層（ReverseFault）/沖斷層（ThrustFault）：*運(yùn)動學(xué)特征：上盤相對下盤沿斷層面發(fā)生上升運(yùn)動。通常由區(qū)域性的擠壓應(yīng)力引起。當(dāng)斷層面傾角較陡時稱為逆斷層，當(dāng)斷層面傾角非常緩（近于水平）時稱為沖斷層。*地球物理標(biāo)志：*地震反射/折射：逆斷層/沖斷層在地震剖面上表現(xiàn)為上盤（較老地層）相對下盤（較新地層）向上錯斷的反射界面。同相軸斷點(diǎn)指示斷層位置。沖斷層常形成疊置斷塊構(gòu)造。*重磁異常：與正斷層類似，巖性變化引起密度、磁化率異常。大型逆沖帶常與山脈構(gòu)造相伴生，有特定的重磁響應(yīng)特征。*MT：斷裂帶可能顯示高阻或低阻特征，取決于斷層帶性質(zhì)。*平移斷層（Strike-SlipFault）：*運(yùn)動學(xué)特征：斷裂兩盤沿斷層面發(fā)生水平錯動。根據(jù)運(yùn)動方向分為左旋（Sinistral）和右旋（Dextral）。通常由剪切應(yīng)力引起。*地球物理標(biāo)志：*地震反射/折射：平移斷層在地震剖面上表現(xiàn)為反射層（或折射界面）沿走向發(fā)生水平位移，但上下盤地層順序保持不變。斷層帶本身可能不直接產(chǎn)生強(qiáng)反射，但會引起兩側(cè)地層反射特征的差異。轉(zhuǎn)換波（S-wave）是識別平移斷層的有效手段。*重磁異常：斷裂帶本身