2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——地球物理學(xué)在地質(zhì)遺跡勘探中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述地球物理學(xué)在地質(zhì)遺跡勘探中的主要作用和意義。2.電法勘探中，電阻率法和充電法（或激電法）在探測不同類型地質(zhì)遺跡（如洞穴、古河道、地下水位）時，其基本原理和主要應(yīng)用區(qū)別是什么？3.磁法勘探主要用于尋找哪些類型的地質(zhì)遺跡？簡述其基本原理，并說明如何區(qū)分由基巖磁性異常引起的地貌遺跡和由磁性礦產(chǎn)引起的遺跡。4.重力勘探在地質(zhì)遺跡勘探中通常用于探測哪些地質(zhì)現(xiàn)象？其基本原理是什么？請舉例說明其在探測特定遺跡（如大型地下空腔、地殼結(jié)構(gòu)異常區(qū)）時的應(yīng)用潛力。5.地震勘探在探測地質(zhì)遺跡方面有哪些優(yōu)勢和局限性？在探測隱伏斷層或大型構(gòu)造相關(guān)遺跡時，通常采用哪種地震方法，并簡述其基本原理。二、論述題（每題10分，共20分）6.論述利用地球物理方法探測洞穴或地下溶洞的可行性。請分別說明電阻率法、地震波法或探地雷達(dá)（若涉及）在其中可能采用的原理、野外工作布置要點以及數(shù)據(jù)處理解釋中的關(guān)鍵問題。7.選擇一種具體的地質(zhì)遺跡類型（如古火山地貌、古人類活動遺址相關(guān)的地質(zhì)背景等），詳細(xì)論述可以采用哪些地球物理方法進(jìn)行勘查，并說明選擇這些方法的主要依據(jù)以及綜合解釋時需要注意的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。三、分析計算題（每題12分，共24分）8.假設(shè)在一個低洼地帶進(jìn)行電法測線探測，目的是尋找可能存在的古河道。已知古河道區(qū)域的地下水位較高，且河道底部可能存在淤泥層，而周圍區(qū)域地下水位較低，基巖埋深較均勻。請分析電阻率法在該場景下可能觀測到的異常特征，并解釋其形成原因。如果需要提高探測效果，可以采用哪些電法方法改進(jìn)？（無需進(jìn)行具體計算，只需定性分析和說明方法）9.某研究區(qū)域存在一條隱伏斷層，地質(zhì)資料顯示斷層兩側(cè)巖石性質(zhì)差異不大，但存在微弱的密度差異?，F(xiàn)計劃采用重力法進(jìn)行探測。請簡述重力法探測隱伏斷層的原理，說明野外測量時需要注意哪些關(guān)鍵事項以增強探測效果？在數(shù)據(jù)處理和解釋時，可能會遇到哪些困難或需要結(jié)合哪些其他信息？試卷答案一、簡答題1.地球物理學(xué)通過探測地質(zhì)體在重力、電性、磁性、彈性等物理性質(zhì)上的差異，能夠揭示地下結(jié)構(gòu)、物質(zhì)分布和地質(zhì)構(gòu)造等信息。在地質(zhì)遺跡勘探中，地球物理方法可以用于探測隱伏的洞穴、古河道、地下水位、古火山構(gòu)造、礦產(chǎn)遺跡相關(guān)異常等，有助于確定遺跡的分布范圍、形態(tài)結(jié)構(gòu)、埋藏深度等，為遺跡的發(fā)現(xiàn)、定位、保護(hù)和研究提供重要手段。其意義在于提高勘探效率、降低勘探成本、提供非侵入性的探測手段，尤其適用于復(fù)雜地形或難以直接觀察的區(qū)域。2.電阻率法基于巖石和土壤導(dǎo)電性的差異。當(dāng)探測洞穴或溶洞時，由于洞穴內(nèi)填充物（如空氣、水）的電阻率遠(yuǎn)高于周圍飽和土壤或低洼地區(qū)的電阻率，在施加電流時，洞穴上方或周邊的電阻率會相對較高，形成高阻異常。而在探測古河道時，河道區(qū)域可能因長期積水或淤積形成相對低阻異常（若水體存在或淤泥電阻率低），或者由于河道兩側(cè)高阻岸岸坡的存在形成兩側(cè)高、中間低的電阻率異常帶。充電法（如自然電場法）或激電法（IP法）則利用不同地質(zhì)體（如含礦體、地下水富集區(qū)）在電場激發(fā)下產(chǎn)生的異常電勢差來探測遺跡。例如，激電法對含水量較高的洞穴或古河道區(qū)域可能產(chǎn)生較高的視電阻率和激發(fā)極化率異常。3.磁法勘探主要用于探測具有磁性的地質(zhì)遺跡，如由磁性火成巖（如玄武巖）形成的火山錐、熔巖臺地等火山地貌遺跡；以及含有磁性礦物（如磁鐵礦、磁黃鐵礦）的礦床遺跡或礦點。其基本原理是利用地球磁場或人工磁場，測量地磁異?；蚋袘?yīng)磁異常。區(qū)分兩者主要依據(jù)異常的強度、形態(tài)、空間分布特征以及與區(qū)域磁場背景的關(guān)系?；鶐r磁性異常通常與巖性、產(chǎn)狀有關(guān)，異常場源埋深較大，形態(tài)相對穩(wěn)定；而磁性礦產(chǎn)引起的異常則可能更強、更局限，形態(tài)與礦體形態(tài)更接近，且可能具有特定的磁化方向。4.重力勘探在地質(zhì)遺跡勘探中通常用于探測地下密度差異顯著的地質(zhì)現(xiàn)象。例如，探測大型地下空腔（如溶洞、礦洞）時，空腔上方會引起重力低異常；探測鹽丘、天然氣藏等密度小于圍巖的構(gòu)造時，也會引起重力低異常；探測密度大于圍巖的侵入體或與某些礦產(chǎn)相關(guān)的密度異常區(qū)。其基本原理是萬有引力定律，測量地表重力加速度的變化。當(dāng)?shù)叵麓嬖诿芏炔痪鶆蝮w時，會引起局部的重力異常。通過測量重力異常的分布、形態(tài)和強度，可以推斷地下密度異常體的存在、大小、形狀和埋深等信息。5.地震勘探在探測地質(zhì)遺跡方面的優(yōu)勢在于能夠提供較高分辨率的地下結(jié)構(gòu)信息，特別是對于探測斷層、褶皺等構(gòu)造遺跡以及確定基巖頂面深度等方面效果顯著。常用方法為反射波法，其原理是向地下發(fā)射人工地震波，記錄反射波到達(dá)接收點的旅行時間和波形信息，通過分析反射波可以成像地下地層界面和構(gòu)造斷裂。局限性在于：①對覆蓋層較厚、基巖埋深大的區(qū)域，勘探深度有限；②對于軟弱夾層、小型構(gòu)造或非均質(zhì)性較強的地層，分辨率可能受限；③存在場地效應(yīng)、淺層干擾等問題，影響數(shù)據(jù)質(zhì)量；④勘探成本相對較高，且具有一定環(huán)境噪音。二、論述題6.利用地球物理方法探測洞穴或地下溶洞是可行的。電阻率法是常用方法之一，特別是電法測深可以探測洞穴的深度和范圍，電法測線可以探測洞穴的分布和連片情況。其原理是利用電流在地下不同電阻率的介質(zhì)中流動時產(chǎn)生的電壓分布差異。當(dāng)探測到電阻率明顯升高的區(qū)域時，可能指示上方有洞穴存在。地震波法，特別是淺層地震反射法或折射法，也可以用于探測地下空腔。其原理是利用地震波在不同介質(zhì)界面的反射和折射。當(dāng)波遇到空洞與周圍介質(zhì)的界面時會發(fā)生反射，通過接收和分析反射波可以確定空洞的位置和深度。探地雷達(dá)（GPR）利用高頻電磁波在地下介質(zhì)中傳播的反射特性，對淺層地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測，分辨率較高，適用于探測較小規(guī)?；蚪乇淼亩囱?。野外工作布置要點包括選擇合適的儀器參數(shù)、確保測量精度、進(jìn)行必要的淺層覆蓋物清除或處理。數(shù)據(jù)處理解釋中的關(guān)鍵問題包括噪聲干擾壓制、多次波處理、波形識別與解釋、結(jié)合地質(zhì)背景綜合分析等。地震波法通常需要設(shè)置震源和檢波器排列，分析反射波旅行時間和波形；電阻率法需要根據(jù)探測目標(biāo)選擇合適的裝置類型（如溫納、斯倫貝謝、偶極-偶極等）和測量方式；GPR則是連續(xù)掃描并記錄電磁波反射信號。7.以古火山地貌為例進(jìn)行勘查?？梢圆捎玫牡厍蛭锢矸椒òǎ孩俅欧ǎ河糜谔綔y和圈定火山巖體的分布范圍、識別火山構(gòu)造（如破火山口、火山頸）的磁性異常。原理是火山巖（尤其是玄武巖）通常具有較強的磁性。②重力法：用于探測火山構(gòu)造的密度差異，如火山頸或隱伏破火山口可能引起局部重力異常。原理是火山頸或空腔密度與圍巖不同。③地震法（反射波法）：用于探測火山巖層、火山構(gòu)造的深度、形態(tài)和空間展布，特別是探測隱伏斷層和火山頸。原理是利用地震波在地下不同介質(zhì)中傳播的反射和折射。④電法（電阻率法）：可用于探測火山巖體與圍巖的電性差異，或與火山活動相關(guān)的地下水分布。原理是不同巖性的電阻率不同。選擇這些方法的主要依據(jù)是：磁法對識別火山巖體有效；重力法對探測深部空腔或密度異常體有潛力；地震法能提供高分辨率的地下結(jié)構(gòu)信息；電法可探測電性差異和淺層信息。綜合解釋時需要注意的關(guān)鍵環(huán)節(jié)包括：各種方法數(shù)據(jù)的相互驗證與對比；結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料、遙感影像等宏觀信息；進(jìn)行合理的地質(zhì)模型建立；注意異常的尺度、形態(tài)、強度及其與火山活動地質(zhì)背景的關(guān)聯(lián)；區(qū)分正常地質(zhì)構(gòu)造變形與火山活動引起的異常。三、分析計算題8.在該場景下，采用電阻率法探測古河道時，可能觀測到的異常特征主要有：①在古河道區(qū)域上方或河道兩側(cè)，由于河道底部可能存在的低阻淤泥層或高含水區(qū)域，相對于周圍較高電阻率的基巖或土壤，可能形成相對低阻異常。特別是如果河道內(nèi)仍有積水，低阻異常會更明顯。②如果河道區(qū)域地下水位普遍高于周圍區(qū)域，導(dǎo)致該區(qū)域電阻率整體偏低，也會形成低阻異常區(qū)。③如果古河道兩側(cè)是相對高阻的基巖或岸坡，在河道底部低阻帶之上，可能呈現(xiàn)出“兩側(cè)高、中間低”的電阻率異常形態(tài)。異常形成原因主要是古河道區(qū)域的水文地質(zhì)條件（高含水、淤泥）或巖性（如果存在低阻沉積物）與周圍環(huán)境存在差異，導(dǎo)致導(dǎo)電性不同。為了提高探測效果，可以采用以下電法方法改進(jìn)：①采用充電法（如自然電場法）或激電法（IP法），這些方法對水體富集區(qū)域或含礦化水體更為敏感，可能比常規(guī)電阻率法更能突出古河道的異常。②采用中、低頻的電磁法（EM法），特別是感應(yīng)電壓法（EVM），對水飽含的松散沉積物敏感度較高。③采用大地電磁測深（MT）或甚低頻電磁法（VLF-EM），這些方法穿透深度大，適用于探測埋深較大的古河道或古水道結(jié)構(gòu)。④結(jié)合高密度電阻率法（CDM）或電法聯(lián)合反演，提高數(shù)據(jù)分辨率和成像效果。9.重力法探測隱伏斷層的原理是利用斷層兩側(cè)巖石密度差異（或密度與圍巖的差異）引起的局部重力異常。當(dāng)斷層一側(cè)的巖石密度顯著大于另一側(cè)（或小于另一側(cè)）時，會在地表產(chǎn)生相應(yīng)的重力高或重力低異常。通過測量重力異常的分布、形態(tài)和強度，結(jié)合地質(zhì)資料，可以推斷斷層的存在、位置、傾向、傾角以及斷盤的相對運動關(guān)系。野外測量時需要注意的關(guān)鍵事項以增強探測效果包括：①選擇合適的基線長度和測量精度，以能夠分辨微弱的重力異常。②在測區(qū)內(nèi)進(jìn)行系統(tǒng)、均勻的布點，確保數(shù)據(jù)覆蓋度。③嚴(yán)格控制測量過程中的各種誤差來源，如儀器漂移、溫度變化、日變影響、儀器常數(shù)校準(zhǔn)等，進(jìn)行必要的重復(fù)測量和檢核。④注意消除或分離掉由地形起伏、高程變化引起的正常重力異常，通常采用布格改正、均衡改正等。⑤對于淺部斷層，地表密度不均勻性可能干擾重力異常，需要仔細(xì)進(jìn)行密度改正。在數(shù)據(jù)處理和解釋時