2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——地球物理勘測與地質(zhì)災(zāi)害防治考試時(shí)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(xiàng)的字母填在題干后的括號內(nèi)）1.在均勻介質(zhì)中，重力異常主要與下列哪個地質(zhì)參數(shù)密切相關(guān)？（）A.介質(zhì)密度B.介質(zhì)磁化強(qiáng)度C.介質(zhì)電阻率D.介質(zhì)孔隙度2.地球磁場的源主要存在于？（）A.地核B.地幔頂部C.地殼D.大氣層3.電阻率法中，當(dāng)探測目標(biāo)電阻率低于周圍介質(zhì)時(shí)，在穩(wěn)定電流場作用下，目標(biāo)體上哪個部位電位最高？（）A.離開電流源的側(cè)邊B.電流入地點(diǎn)C.電流出地點(diǎn)D.離開電流源且遠(yuǎn)離出入門的側(cè)邊4.關(guān)于地震勘探，下列說法正確的是？（）A.只能獲得地下的二維結(jié)構(gòu)圖像B.主要利用人工震源激發(fā)的地震波進(jìn)行探測C.接收器只能接收縱波D.對淺層地質(zhì)結(jié)構(gòu)探測效果不如電阻率法5.在進(jìn)行重力勘探時(shí)，使用高精度重力儀測量的是？（）A.地球總質(zhì)量引起的重力場B.地球形狀引起的重力異常C.介質(zhì)密度變化引起的重力異常D.空氣密度變化引起的重力異常6.利用探地雷達(dá)（GPR）進(jìn)行探測時(shí)，其主要探測對象是？（）A.介質(zhì)的磁性差異B.介質(zhì)的導(dǎo)電性差異C.介質(zhì)的介電常數(shù)差異D.介質(zhì)的密度差異7.在地質(zhì)災(zāi)害勘查中，若發(fā)現(xiàn)某區(qū)域存在明顯的人工填土（如堆填土），探地雷達(dá)在該區(qū)域探測效果通常會？（）A.明顯優(yōu)于基巖B.明顯劣于基巖C.與基巖相當(dāng)D.無法有效探測8.地下水通常對電法勘探結(jié)果產(chǎn)生顯著影響，主要是因?yàn)?？（）A.地下水增加了介質(zhì)電阻率B.地下水降低了介質(zhì)電阻率C.地下水改變了介質(zhì)的磁化率D.地下水影響了介質(zhì)的密度9.對于滑坡體的勘查，利用地震反射法主要目的是？（）A.直接探測滑坡體前緣B.精確確定滑動帶的位置和厚度C.查明滑坡體下伏基巖起伏形態(tài)D.測量滑坡體的宏觀變形量10.地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測中，利用大地電磁測深法（MT）進(jìn)行長期觀測，其主要優(yōu)勢在于？（）A.可以直接測量地殼厚度B.對淺層小范圍結(jié)構(gòu)變化敏感C.可提供高分辨率的電性結(jié)構(gòu)圖像D.對地下流體（如地下水）信息較為敏感二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在題干橫線上）1.地球物理勘探方法按場源和場性質(zhì)可分為______法、______法、______法、______法等基本類型。2.地球物理勘查中，野外數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量控制主要包括保證______、______和______的可靠性。3.在電法勘探中，當(dāng)供電電極間距（AB）和測量電極間距（MN）均增大時(shí)，視電阻率ρs的變化趨勢通常是______。4.地震勘探中，地震波的反射系數(shù)主要取決于______界面兩側(cè)介質(zhì)的______差異。5.重力勘探中，為了消除或減弱由大地水準(zhǔn)面不規(guī)則的起伏引起的重力變化，通常需要利用______進(jìn)行校正。6.地球物理反演是將觀測到的______數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為地下______分布的過程。7.在地質(zhì)災(zāi)害防治中，地球物理方法可用于______、______和______等方面。8.地面沉降通常與地下______資源的過度開采有關(guān)，地球物理方法可用于探測______的范圍和深度。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述電法勘探中，選擇供電方式（如溫納、Schlumberger、偶極-偶極）時(shí)需要考慮的主要因素。2.簡述利用地震波縱、橫波速度差異進(jìn)行地質(zhì)結(jié)構(gòu)探測的基本原理。3.簡述滑坡體前緣地帶進(jìn)行地球物理勘查時(shí)，可能遇到的地質(zhì)問題和選用的適宜方法類型。4.簡述探地雷達(dá)（GPR）在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測中可能的應(yīng)用方式及其局限性。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.假設(shè)地面上某點(diǎn)受一個埋深為h、半徑為r、密度為ρ1、磁化率為χ1的球體影響，球體上方介質(zhì)的密度為ρ0、磁化率為χ0（ρ1>ρ0，χ1≠0）。試簡述利用重力法或磁法（任選其一）探測該球體時(shí)，異常場的主要特征（定性描述即可）。2.某一維地電模型由三層水平地層組成，上層（0-50m）電阻率為100Ω·m，中層（50-150m）電阻率為500Ω·m，下層（150m-無限深）電阻率為1000Ω·m。假設(shè)采用溫納法進(jìn)行電測，AB/2=50m，MN/2=10m。試計(jì)算在地面MN點(diǎn)測得的視電阻率ρs的值。（不考慮電極接地電阻影響）五、綜合分析題（共25分）某山區(qū)發(fā)生滑坡隱患，為了解滑坡體的邊界、厚度、物質(zhì)組成及下方基巖情況，擬采用地球物理方法進(jìn)行勘查。已知該區(qū)域覆蓋有厚約20-30m的第四系坡積-殘積層（電阻率較低），其下伏基巖為變質(zhì)巖（電阻率較高）。根據(jù)初步地質(zhì)調(diào)查，滑坡可能沿一近于直立的斷層帶發(fā)生。請回答：1.針對該地質(zhì)背景和勘查目標(biāo)，簡述至少三種適宜的地球物理方法，并說明選擇這些方法的主要依據(jù)。（9分）2.選擇其中一種方法（如電阻率法），簡述其在該勘查項(xiàng)目中的具體野外數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)（包括測線布置、電極排列方式選擇、測點(diǎn)密度等）。（8分）3.針對該方法的野外數(shù)據(jù)，簡述其室內(nèi)數(shù)據(jù)處理和解釋的主要步驟，并說明如何識別和解釋與滑坡體相關(guān)的地球物理異常特征。（8分）試卷答案一、選擇題1.A解析：重力異常主要是由介質(zhì)密度ρ的差異引起的。根據(jù)萬有引力定律，密度越大，單位體積的質(zhì)量越大，產(chǎn)生的引力也就越強(qiáng)，表現(xiàn)為重力異常值越大。2.A解析：地球磁場主要是由液態(tài)外核中熔融鐵鎳的對流運(yùn)動（發(fā)電機(jī)效應(yīng)）產(chǎn)生的，因此源主要存在于地核。3.C解析：在穩(wěn)定電流場中，電阻率較低的導(dǎo)體（目標(biāo)體）會聚集電流，根據(jù)歐姆定律（V=IR）和電路知識，在電流出地點(diǎn)（A）附近，電流密度最大，電位最高。4.B解析：地震勘探是利用人工震源激發(fā)地震波，通過接收和處理反射波或折射波來探測地下結(jié)構(gòu)的一種方法。它不僅能獲得二維剖面，也能獲得三維立體圖像（通過三分量檢波器）。其主要利用人工震源。接收器可以接收縱波和橫波。對于淺層探測，地震勘探通常比電阻率法效率更高、分辨率更好。5.C解析：高精度重力儀測量的是大地重力加速度，其變化主要反映了地下密度分布的不均勻性。因此，重力異常主要是由介質(zhì)密度變化引起的。6.C解析：探地雷達(dá)（GPR）利用高頻電磁波在介質(zhì)中傳播和反射的原理進(jìn)行探測。電磁波在介質(zhì)中傳播的速度和衰減程度主要取決于介質(zhì)的介電常數(shù)和電導(dǎo)率。在大多數(shù)情況下，介電常數(shù)的變化比電導(dǎo)率的變化對電磁波的傳播影響更大，因此GPR主要探測介電常數(shù)差異。7.B解析：探地雷達(dá)使用的電磁波在低電阻率（高導(dǎo)電性）介質(zhì)中衰減較快。人工填土（尤其是含水量高的）通常電阻率較低，會導(dǎo)致雷達(dá)波信號衰減嚴(yán)重，從而降低探測效果。8.B解析：地下水的存在通常會降低周圍巖石或土壤的電阻率。因?yàn)樗橇紝?dǎo)體，其加入會顯著降低介質(zhì)的整體導(dǎo)電性。9.B解析：地震反射法通過分析反射波的時(shí)間和強(qiáng)度變化，可以識別地下不同界面的位置和形態(tài)。對于滑坡體，利用地震反射法可以有效地探測和定位滑動帶，確定其深度和厚度。10.D解析：大地電磁測深法（MT）通過分析自然產(chǎn)生的低頻電磁場來探測地下電性結(jié)構(gòu)。其對地下流體的變化（如地下水位的升降、地下電導(dǎo)率的異常）非常敏感，因此常用于地質(zhì)災(zāi)害的長期監(jiān)測，如監(jiān)測滑坡體內(nèi)部含水量變化等。二、填空題1.重力、磁、電、地震解析：這是地球物理勘探按場源和場性質(zhì)劃分的四大基本類別。2.儀器、觀測、計(jì)算解析：數(shù)據(jù)采集質(zhì)量控制涉及從儀器精度、操作規(guī)范到數(shù)據(jù)記錄和初步整理計(jì)算的各個環(huán)節(jié)。3.減小解析：根據(jù)溫納裝置視電阻率的近似公式ρs≈2πρ0AB/(A+b)，當(dāng)AB增大時(shí)，ρs通常呈現(xiàn)減小的趨勢（ρ0為無窮大介質(zhì)電阻率，近似等于圍巖電阻率）。4.分界、波阻抗解析：地震波反射發(fā)生在波阻抗（ρv，密度ρ與速度v的乘積）發(fā)生顯著變化的分界面處。5.大地水準(zhǔn)面解析：重力異常主要是由大地水準(zhǔn)面與旋轉(zhuǎn)橢球面不重合引起的，需要進(jìn)行大地水準(zhǔn)面校正才能獲得真實(shí)的地球重力場信息。6.觀測、物理參數(shù)解析：反演的核心目標(biāo)是將采集到的物理場數(shù)據(jù)（如重力異常、電阻率、地震波旅行時(shí)等）反推回地下相應(yīng)的物理參數(shù)分布（如密度、電阻率、層速度等）。7.探查隱患體、監(jiān)測變形、評估穩(wěn)定性解析：地球物理方法是地質(zhì)災(zāi)害勘查、監(jiān)測和評估的重要技術(shù)手段。8.地下水、地下水三、簡答題1.簡述電法勘探中，選擇供電方式（如溫納、Schlumberger、偶極-偶極）時(shí)需要考慮的主要因素。解析思路：選擇供電方式需綜合考慮勘探目標(biāo)深度、探測范圍、地形地貌、儀器設(shè)備條件以及施工便利性等因素。答案要點(diǎn)：*勘探目標(biāo)深度：深部目標(biāo)通常選用Schlumberger或偶極-偶極方式，因?yàn)槠涔╇婋娏鞣秶?，信號?qiáng)，探測深度相對較深；淺部目標(biāo)可選用溫納方式，操作簡單，效率高。*探測范圍：需要探測較大范圍時(shí)，Schlumberger方式更合適。*地形地貌：Schlumberger方式對地形起伏的適應(yīng)性相對較好。*儀器設(shè)備：儀器輸出電流能力、電極數(shù)量等也會影響方式選擇。*施工便利性：溫納法最為簡單快捷，適用于場地狹窄或時(shí)間緊迫的情況。2.簡述利用地震波縱、橫波速度差異進(jìn)行地質(zhì)結(jié)構(gòu)探測的基本原理。解析思路：利用P波和S波速度差異的關(guān)鍵在于它們對介質(zhì)不同物理性質(zhì)的響應(yīng)不同，通過分析它們在界面上的反射、折射行為來獲取信息。答案要點(diǎn)：*縱波（P波）是壓縮波，對介質(zhì)的密度和彈性模量（包括拉壓彈性模量）敏感；橫波（S波）是剪切波，只存在于固態(tài)介質(zhì)中，對介質(zhì)的剪切模量（或剛性模量）敏感。*當(dāng)P波和S波從一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時(shí)，如果兩種介質(zhì)在密度上差異不大，但在剛性模量上差異顯著，即使它們的密度相同，P波和S波的速度比值（Vp/Vs）也會不同。*通過測定地表記錄到的P波和S波的旅行時(shí)，可以計(jì)算出P波和S波速度（Vp,Vs），進(jìn)而得到Vp/Vs值。*通過分析不同區(qū)域或不同深度的Vp/Vs值變化，可以識別介質(zhì)剛性模量的變化，從而推斷地下界面的存在、劃分不同地質(zhì)層位、識別軟弱夾層或構(gòu)造破碎帶等。3.簡述滑坡體前緣地帶進(jìn)行地球物理勘查時(shí)，可能遇到的地質(zhì)問題和選用的適宜方法類型。解析思路：滑坡前緣是物質(zhì)滑出或堆積的區(qū)域，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可能存在滑動帶、松散堆積物、變形跡象等。選擇方法時(shí)要考慮探測深度、分辨率、對松散物和軟弱帶的響應(yīng)能力。答案要點(diǎn)：*地質(zhì)問題：可能存在地表變形（如鼓包、裂縫）、松散堆積物、滑動帶前鋒、潛在的再滑移通道、地下水富集區(qū)等。*適宜方法：*電阻率法：對探測地下水、區(qū)分松散堆積物與基巖、圈定軟弱帶（電阻率較低）有一定效果?？墒褂脺丶{或斯倫貝謝裝置。*探地雷達(dá)（GPR）：對淺層（幾十米內(nèi)）的松散沉積物、小規(guī)?；瑒芋w、軟弱帶頂界面有較好的分辨率，可用于詳細(xì)探測前緣局部結(jié)構(gòu)。*地震反射/折射法：可以獲得前緣區(qū)域及下方一定深度范圍的連續(xù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)圖像，有助于識別滑動界面和基巖起伏。*磁法：如果滑動帶或前緣物質(zhì)含有磁性礦物，磁法可用于定位。4.簡述探地雷達(dá)（GPR）在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測中可能的應(yīng)用方式及其局限性。解析思路：GPR監(jiān)測側(cè)重于探測淺層介質(zhì)的變化，如界面移動、空洞形成等。其優(yōu)點(diǎn)是快速、靈活，但受多種因素限制。答案要點(diǎn)：*應(yīng)用方式：*監(jiān)測淺層變形：如滑坡前緣或邊坡淺表的位移、鼓包。*探測地下水變化：監(jiān)測地下水位變化引起的介質(zhì)介電常數(shù)變化。*檢測微小結(jié)構(gòu)變化：如建筑物地基、路基下的微小裂縫或空洞發(fā)展。*配合其他方法：如作為地表形變監(jiān)測的補(bǔ)充。*局限性：*探測深度有限：受限于天線頻率和介質(zhì)衰減，通常只能探測幾米到二十幾米的深度。*受介質(zhì)性質(zhì)影響大：信號衰減快（高電導(dǎo)率、高含水量介質(zhì)）、多徑干擾嚴(yán)重（復(fù)雜介質(zhì)）、非均勻性影響大，都會降低探測效果和解釋精度。*分辨率限制：對微小或埋藏較深異常體的分辨率有限。*對環(huán)境因素敏感：溫度、濕度變化可能影響介電常數(shù)，干擾信號。四、計(jì)算題1.假設(shè)地面上某點(diǎn)受一個埋深為h、半徑為r、密度為ρ1、磁化率為χ1的球體影響，球體上方介質(zhì)的密度為ρ0、磁化率為χ0（ρ1>ρ0，χ1≠0）。試簡述利用重力法或磁法（任選其一）探測該球體時(shí)，異常場的主要特征（定性描述即可）。解析思路：分析球體與周圍介質(zhì)在密度或磁化率上的差異如何引起場的變化。密度差異導(dǎo)致重力異常，磁化率差異導(dǎo)致磁異常。答案要點(diǎn)（選擇重力法）：*由于球體密度ρ1大于周圍介質(zhì)密度ρ0（ρ1>ρ0），根據(jù)重力異常的定性規(guī)律，球體上方會產(chǎn)生正的重力異常。異常的中心大致位于球體頂部正上方，其強(qiáng)度與球體的密度差、體積以及埋深有關(guān)。隨著距離異常中心越遠(yuǎn)，重力異常值逐漸減小。如果球體埋深較小，地表異常形態(tài)可能比較圓滑；如果埋深較大，異常可能呈現(xiàn)一定方向性。答案要點(diǎn)（選擇磁法）：*由于球體具有磁化率χ1，而周圍介質(zhì)磁化率為χ0（χ1≠0），球體會在地磁場中被磁化，產(chǎn)生自身的磁偶極矩。根據(jù)磁異常的定性規(guī)律，球體上方會產(chǎn)生磁異常。異常的形態(tài)和強(qiáng)度與球體的磁化率差（χ1-χ0）、磁化方向以及地磁場方向有關(guān)。異常中心大致位于球體頂部正上方。如果χ1>χ0且球體順磁化，表現(xiàn)為正磁異常；如果χ1<χ0且球體逆磁化，表現(xiàn)為負(fù)磁異常。異常強(qiáng)度也與球體的大小和埋深有關(guān)。2.某一維地電模型由三層水平地層組成，上層（0-50m）電阻率為100Ω·m，中層（50-150m）電阻率為500Ω·m，下層（150m-無限深）電阻率為1000Ω·m。假設(shè)采用溫納法進(jìn)行電測，AB/2=50m，MN/2=10m。試計(jì)算在地面MN點(diǎn)測得的視電阻率ρs的值。（不考慮電極接地電阻影響）解析思路：根據(jù)溫納裝置的視電阻率公式進(jìn)行計(jì)算。需要先計(jì)算AB點(diǎn)之間的電阻R_AB，然后計(jì)算MN點(diǎn)與A或B點(diǎn)之間的電阻R_MN（或R_NP），最后代入公式。答案要點(diǎn)：*給定AB/2=50m，MN/2=10m，則AB=100m，MN=20m。*計(jì)算AB段電阻R_AB：由于AB段跨越三層不同電阻率的介質(zhì)，需要分段計(jì)算。*0-50m段電阻：R1=ρ1*L1/A=100Ω·m*50m/A=5000/AΩ（A為電極橫截面積）*50-150m段電阻：R2=ρ2*L2/A=500Ω·m*100m/A=50000/AΩ*150m-無窮遠(yuǎn)段電阻：R3=ρ3*L3/A=1000Ω·m*(無窮大)/A=無窮大Ω*因此，AB段總電阻R_AB=R1+R2+R3=5000/A+50000/A+無窮大=無窮大Ω。*計(jì)算MN段電阻R_MN：MN段位于上層（ρ1=100Ω·m），長度為MN=20m。*R_MN=ρ1*L_MN/A=100Ω·m*20m/A=2000/AΩ。*計(jì)算視電阻率ρs：根據(jù)溫納公式ρs=2πρ0AB/(A+b)，其中ρ0為無窮大介質(zhì)電阻率，近似等于圍巖（本例為上層）電阻率ρ1，A=AB/2=50m，b=MN/2=10m。*ρs=2π*ρ1*AB/A=2π*100Ω·m*100m/50m=2π*100*2Ω·m=400πΩ·m≈1257Ω·m。五、綜合分析題某山區(qū)發(fā)生滑坡隱患，為了解滑坡體的邊界、厚度、物質(zhì)組成及下方基巖情況，擬采用地球物理方法進(jìn)行勘查。已知該區(qū)域覆蓋有厚約20-30m的第四系坡積-殘積層（電阻率較低），其下伏基巖為變質(zhì)巖（電阻率較高）。根據(jù)初步地質(zhì)調(diào)查，滑坡可能沿一近于直立的斷層帶發(fā)生。請回答：1.針對該地質(zhì)背景和勘查目標(biāo)，簡述至少三種適宜的地球物理方法，并說明選擇這些方法的主要依據(jù)。解析思路：根據(jù)勘查目標(biāo)（邊界、厚度、物質(zhì)、基巖情況）和地質(zhì)條件（覆蓋層、基巖、斷層），選擇對相應(yīng)特征敏感且適合該場景的方法?？紤]探測深度、分辨率、施工難度等因素。答案要點(diǎn)：*方法一：電阻率法（如溫納或斯倫貝謝裝置）*依據(jù)：可以有效區(qū)分電阻率差異明顯的地層（低阻覆蓋層與高阻基巖），有助于圈定滑坡體邊界（特別是如果滑坡體或滑動帶與周圍介質(zhì)存在電性差異），探測滑動帶（可能為低阻帶），判斷覆蓋層厚度。對地下水分布也較敏感。*方法二：探地雷達(dá)（GPR）*依據(jù)：適用于探測淺部（幾十米內(nèi)）結(jié)構(gòu)，分辨率較高，可以詳細(xì)探測覆蓋層內(nèi)部細(xì)節(jié)、識別軟弱層、探測小規(guī)?；瑒芋w或界面起伏，有助于確定滑坡體前緣和上覆地層的詳細(xì)情況。*方法三：地震反射/折射法*依據(jù)：可以獲得較大范圍的連續(xù)地下結(jié)構(gòu)圖像，探測深度較大（可達(dá)數(shù)百米），有助于了解滑坡體下方基巖的起伏、斷層位置，確定滑坡體的厚度和下臥基巖情況。對識別深部結(jié)構(gòu)（如基巖界面、斷層）效果好。2.選擇其中一種方法（如電阻率法），簡述其在該勘查項(xiàng)目中的具體野外數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)（包括測線布置、電極排列方式選擇、測點(diǎn)密度等）。解析思路：設(shè)計(jì)野外方案要考慮目標(biāo)位置、探測深度、地形、覆蓋層條件以及方法本身的特性。明確測線方向、裝置類型、電極距、測點(diǎn)間距等。答案要點(diǎn)：*測線布置：*方向：測線應(yīng)盡量平行于主要滑動方向（即近于垂直于可能的斷層帶）布設(shè)，以最大限度地切割滑坡體或斷層帶。*位置：應(yīng)覆蓋滑坡隱患區(qū)的主要范圍，包括潛在邊界、已知變形跡象點(diǎn)等。*密度：根據(jù)勘查精度要求設(shè)定，必要時(shí)可布設(shè)多條平行測線。*電極排列方式選擇：考慮到滑坡體可能有一定厚度和范圍，以及探測基巖的需求，可以選擇斯倫貝謝裝置。該裝置供電電流范圍大（AB/2較大），探測深度相對較深，適合本項(xiàng)目中可能存在的中等深度目標(biāo)。*測點(diǎn)密度：需要根據(jù)覆蓋層電阻率、目標(biāo)體大小、分辨率要求等因素確定。測點(diǎn)（電極）間距（MN/2）不宜過大，以保證有足夠的細(xì)節(jié)信息。例如，可選用MN/2=5m-15m，具體數(shù)值需根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)確定。測