应用地球物理学习题参考答案

1、一、名词解释1地震勘探：是以不同岩石、矿石间的弹性差异为基础，通过观测和研究地震波在地下岩石中的传播特性，以实现地质勘查目标的一种研究方法。2震动图：用”t坐标系统表示的质点振动位移随时间变化的图形称为地震波的震动图。3波剖面图：某一时刻t质点振动位移“随距离x变化的图形称之为波剖面图。4 时间场：时空函数所确定的时间t的空间分布称为时间场。5 等时面：在时间场中，如果将时间值相同的各点连接起来，在空间构成一个面，在面中任意点地震波到达的时间相等，称之为等时面。6 横波：弹性介质在发生切变时所产生的波称之为横波，即剪切形变在介质中传播又称之为剪切波或S波。7纵波：弹性介质发生体积形变（即拉伸或

2、压缩形变）所产生的波称为纵波，又称压缩波或P波。8频谱分析：对任一非周期地震阻波进行傅氏变换求域的过程。9波前面：惠更斯原理也称波前原理，假设在弹性介质中，已知某时刻I】波前面上的各点，则可把这些点看做是新的震动源，从t时刻开始产生子波向外传播，经过At时间后，这些子波波前所构成的包拢面就是t+At时刻的新的波前面。10视速度：沿观测方向，观测点之间的距离和实际传播时间的比值，称之为视速度。V*11观测系统:在地震勘探现场采集中，为了压制干扰波和确保对有效波进行丿x追踪，激发点和接收点之间的排列和各排列的位置都应保持一定的相对关系，这种激发点和接收点之间以及排列和排列之间的位置关系，称之为观测

3、系统。12 水平叠加：又称共反射点叠加或共中心点叠加，就是把不同激发点不同接收点上接收到的来自同一反射点的地震记录进行叠加。13 时距曲线：一种表示接收点距离和地震波走时的关系曲线，通常以接收点到激发点的距离为横坐标，地震波到达该接收点的走时为纵坐标。14 同向轴：在地震记录上相同相位的连线。15 波前扩散：已知在均匀介质中，点震源的波前为求面，随着传播距离的增大，球面逐渐扩展，但是总能量保持不变，而使单位面积上的能量减少，震动的振幅将随之减小，这称之为球面扩散或波前扩散。二、判断题1. 视速度小于等于真速度。X2平均速度大于等于均方根速度。x3仅在均匀介质时，射线与波前面正交。x4. 纵波和

4、横波都是线性极化波。x5. 地震子波的延续时间长度同它的频带宽度成正比。x6倾斜界面情况下，折射波上倾方向接收时的视速度等于下倾方向的视速度。x7折射波时距曲线是通过原点的直线，视速度等于界面速度。x12. 瑞雷面波是线性极化波。x8. 折射波的形成条件是地下存在波阻抗界面。x9. 对水平多层介质，叠加速度是均方根速度。丿10. 从各个方向的测线观测到的时距曲线极小点位置，一般可以确定反射界面的大致倾向。丿11. 相遇观测系统属于折射波法的观测系统丿12. 将不能接收到折射波的区称为盲区丿13. 反射界面越深，视速度越大，时距曲线越平缓。丿14. 同一岩土介质中，纵波的吸收系数和横波的吸收系数

5、相等。x15. 地震波在传播中高频成份损失较快，而存留了较低的频率成分。丿16 纵波传播速度小于横波传播速度。x17 地震勘探中检波器记录的是波剖面。x18 般来说，同一岩土介质中，纵波的吸收系数大于横波的吸收系数。丿19物质越致密，其泊松比越小。丿20.绕射波时距曲线极小值位于绕射点正上方。丿三、简答题1. 用文字和图示的形式分析震动图和波剖面图振动图如下图所示，假设在离震源距离为5的A点观测质点振动位移随时间的变化规律，用时间t为横坐标，质点位移u为纵坐标作图，可得图（b）所示的图形。该点地震波振动的位移大小称之为振幅值变化、振动周期（T）延续肘间（?t）等特征。这种用坐标系统表示的质点振

6、动位移随时间变化的图形称为地震波的振动图。在实际地震记录中每一道记录就是个观测点的地震波振动图。波剖面图如下图所示，假定在某一确定的时刻t,在距离震源点O的一定范围内的各不同距离的点上，同时观察它们的质点振动的情况，并以观测点与振源O的距离x为横坐标，以质点离开平衡位置的位移u为纵坐标作图所得图形如下图（b）所示从图中可以看出质点振动的波长?和该时刻的起振点x2（波前）及停振点&（波尾）等特征。描述某一时刻t质点振动位移u随距离x变化的图形称之为波剖面图。2. 什么是视速度？什么是真速度？它们之间有什么关系？沿波射线传播的速度是真速度（2分），沿测线方向传播的速度是视速度（2分）。视速度与真速

7、度之间的关系称视速度定理，其表达式为：V*=V/sina,其中V*为视速度，V为真速度，a是射线与地面法线间的夹角3. 折射波法有哪些观测系统？单支时距曲线观测系统、相遇时距曲线观测系统、多重相遇时距曲线观测系统以及追逐时距曲线观测系统。4. 什么是多次覆盖系统？每激发一次，激发点和整个排列怎样向前移动？多次覆盖观测系统是根据水平叠加技术的的要求而设计的。水平叠加的概念：又称共反射点叠加或共中心点叠加，就是把不同激发点、不同接收点上接收到的来自同一反射点的地震记录进行叠加。这样可以压制多次波和各种随机干扰波，从而大大提高了信噪比和地震剖面的质量，并且可以提取速度等重要参数。选定偏移距和检波距之

8、后，每激发一次，激发点和整个排列都同时向前移动一个距离，直到测完全部剖面。5. 影响地震波速度的主要因素有哪些？岩石的密度孔隙度压力和温度埋藏深度和地质年代其它因素包括地质构造运动，岩层的风化侵蚀等。6. 单层倾斜界面折射波时距曲线的特点是什么？（1）上倾与下倾方向时距曲线斜率不同，其视速度不同，上倾方向视速度大于下倾方向的视速度。（2）上倾与下倾方向观测到的初至区距离和盲区大小不同，在下倾方向接收时，初至区距离和盲区较小，截距时间也要小些。在上倾方向接收时，初至区距离和盲区要大些，截距时间也要大些。据此可以判断界面的倾向。（3）当i+?90o时若在下倾方向接收，折射波射线将无法返回地面，这时

9、盲区无限大。而在上倾方向接收，则入射角总是小于临界角，无法形成折射波。V*=一匕一V*=一匕一上倾与下倾方向观测的视速度分别为：sin（i7）sin（i+申）（a）i=?V*?（b）iVRSP(B)VVVRSP(C)VvVvVRSP(D)VVvVRSP18. 关于反射波时距曲线，下列说法不正确的是D(A) 反射波时距曲线方程为双曲线(B) 直达波时距曲线是反射波时距曲线的渐进线(C) 反射界面越深，视速度越大(D) 反射介面越浅，时距曲线越平缓19. 在盲区内(B)A能同时接收到反射波和折射波B接收不到折射波C接收不到反射波20. 当无穿透现象时，不同炮点激发的同一界面的追逐时距曲线(A)A相

10、互平行B不相关C斜交五、计算题1已知水平两层介质，上下两层波速度分别为Vi=1000m/s,V2=3000m/s，界面深度为20m,求折射波盲区半径R。血i=Vi/V2折射波视速度等于V2、折射波的盲区半径R=2htgi2已知上下两层的速度V1000m/s,V2=2000m/s，截距时间t=60ms,求炮点处折射界面的法线深度及盲区半径r。3设有一均匀地层，其速度值为1000m/s。一组平行的波射线以与地面法线成60的方向入射，求在地面观测到的视速度为多少？V*=V/sina,4. 已知地下深度为30m处有一水平速度分界面，上下两层速度分别为Vi=1000m/s,V2=3000m/s,求折射波

11、时距曲线的截距时间t0。5. 个以?=30出射的反射波的视周期T*=50ms,视波长?*=300m,试计算其视频率f*和介质中的波速度V6. 请根据以下折射波相遇时距曲线和反射波时距曲线，判断地下界面的形状和倾向，并示意绘在图的下方。Tt02O2t7. 将下列图中各界面的编号标在它们所对应的折射波或反射波时距曲线上。t三、电法勘探部分1名词解释电阻率是表征物质导电性的基本参数，某种物质的电阻率实际上就是当电流垂直通过由该物质所组成的边长为1m的立方体时而呈现的电阻。视电阻率，进行测量的地段地下岩石电性分布不均匀时，计算结果称之为视电阻率，并用Ps表示。s电法勘探（人们常称电法或电探）是勘探地球

12、物理学中的一个分支，是电学、电磁学、电子学及电化学在解决地质找矿及地质学问题中发展起来的一门应用科学。纵向电导，当电流平行岩柱体底面流过时，所测得的电导称为纵向电导。用S来表示横向电阻，当电流垂直岩柱体底面流过时，所测得的电阻称为横向电阻，用符号T来表示，单位为欧姆。积累电荷，在非均匀导电介质中，存在着电荷的体分布，这种电荷称为积累电荷。积累电荷主要存在于电阻率不同的介质分界面上。电剖面法，电剖面法是用以研究地电断面横向电性变化的一类方法。电测深法，电测深法是在地表某点测量电极不动，按规定不断加大供电极距，从而研究地表某点下方电性的垂向变化。正交点，地电断面，在电法勘探中，我们通常把按电性不同

13、所划分的地质断面称为地电断面。理想导体，电阻率为零的导体为理想导体，实际工作中当良导地质体的电阻率远小于围岩电阻率时，良导地质体可近似的看作理想导体。自然电场法，自然电场是一种直流电场，在一定的地质地球物理条件下，地中存在的天然稳定电流场称为自然电场。基于研究自然电场的分布规律来达到找矿或解决其它地质问题的一种方法称为自然电场法。激发极化效应激发极化效应：在充、放电的过程，由于电化学作用所引起的随时间缓慢变化的附加电场的现象。2. 判断题1潜水面切割导体是电子导体产生自然电场的必要条件。丿2电阻率法勘探只能探测导电性好的低阻体。（x）3. 当电流由低阻介质流向高阻介质时，界面上积累负电荷，当电

14、流由高阻介质流入低阻介质时，界面上积累正电荷。x4理想导体充电电场的空间分布取决于充电点的位置，与导体的形状、大小、产状及埋深无关。X7电阻率测深法的勘探深度随供电极距的增大而减小(x)5.般说来，供电极距AB煎大，电法勘探深度也煎大。丿6中间梯度法适合于寻找陡倾的高阻岩脉(丿)7. 稳定电流场中任一点的电流密度与该点场强成正比，与介质的电阻率成反丿3、选择题1. 关于稳定电流场的基本规律，下面叙述错误的是C(A) 稳定电流场中电流处处连续(B) 稳定电流场中电位处处有限且连续(C) 稳定电流场中任一点的电流密度与该点场强成反比，与介质的电阻率成正比。(D) 稳定电流场中电荷的分布不随时间而改

15、变2. 联合剖面法的电场属于B(A)个点电源的电场(B) 两个异性点电源的电场(C) 两个同性点电源的电场(D) 三个点电源的电场3. QHK型曲线反映的地下几层地电断面D(A)1层(B)2层(C)3层(D)5层4. 视电阻率是B(A) 某一电性层(或导电岩、矿体)的电阻率(B) 电场作用范围内地形及各电性层(或导电岩、矿体)电阻率的综合反映(C) 电场作用范围内各电性层(或导电岩、矿体)的平均电阻率(D) 测量电极M、N中点正下方某一层的电阻率5视电阻率与下列哪些条件无关(C)。A装置的电极距b围岩的电阻率c供电电流D矿体的电阻率1.简答题(1) 简述影响岩、矿石电阻率的主要因素及岩、矿石电

16、阻值变化的一般规律。自然状态下，岩土的电阻率除了和组份有关外，还和其它因素有关，如岩石的结构、构造、孔隙度及含水性等。由于主要的造岩矿物如长石、石英、云母等电阻率均相当高，因此，对于一般岩石来说，矿物骨架的电阻率是高的。一般岩石的电阻率要低于其所含矿物的电阻率。一般比较致密的岩石，孔隙度较小，所含水分也较少，因而电阻率较高；结构比较疏松的岩石，孔隙度较大，所含水分也较多，因而电阻率较低。(2) 稳定电流场微分欧姆定律的表达及含义？Ej稳定电流场满足欧姆定律，在微观情况下，其微分形式是卩稳定电流场中任一点的电流密度与该点场强成正比，与介质的电阻率成反比。(3) 装置系数的含义，当AB=l00m,

17、MN=10m时对称四极装置系数K值的大小。K为电极装置系数k是一个只与电极的空间位置有关的物理量。(4) 何谓电阻率和视电阻率？试说明其异同点。当地下半空间有低阻不均匀体存在时，由于正常电流线被低阻体所吸引，使地表MN处的实际电流密度减少，所以jMNj0,?MNoMN0sMN当地下半空间有高阻体存在时，用于正常电流线被高阻体所排斥，使地表MN处的实际电流密度增加，所以？?椒sMN(5)决定和影响电阻率法勘探深度的因素是什么？勘探深度除了和极距有关外，还和地电断面的性质和结构有关。能够在地表产生可靠异常的最大深度，即为所用电极装置及相应极距的勘探深度。(6) 何谓电剖面法？电剖面法中各种电极装置

18、形式的基本特征及相互间的关系怎样？电剖面法是用以研究地电断面横向电性变化的一类方法。剖面法又分二极装置、三极装置、联合剖面装置、对称四极装置、偶极装置。二极装置这种装置的特点是供电电极B和测量电极N均置于无穷远处接地三极装置：只将供电电极B置于无穷远，而将AMN沿测线排列进行逐点观测。三极装置通常取MN的中点作为观测结果的记录点。对称四极装置：这种装置特点是AM二NB,记录点取在MN的中点。取AM=MN=NB=a时，这种对称等距排列，成为温纳装置，K=2na。联合剖面装置由两个三极装置联合组成，其中电源负极置于无穷远，电源的正极可向A极，也可向B极中间梯度法：此方法是装置将供电电极A和B固定在

19、相距很远的地方，测量电极MN在AB中段的1/3的范围内逐点测量。(7) 什么是正交点和反交点？P曲线正、反交点的主要特征是什么？S(8) 电剖面法和电测深法的区别。电测深法是在地表某点测量电极不动，按规定不断加大供电极距，从而研究地表某点下方电性的垂向变化。由于供电极距不断加大，增大了供电电流在地下的分布范围，实际上相当于加大了勘探深度电剖面法是用以研究地电断面横向电性变化的一类方法。一般采用固定的电极距，并使电极装置沿剖面移动，这样便可观测到在一定深度范围内视电阻率沿剖面的变化（9）视电阻率微分公式的表达及推导过程，并说明式中各量的含义MN-pj0假设测量电极之间的距离为lAUMNfE-dl

20、=MNfj-pdlMNMNMN-dl=KfjMNPMNdlP=今E.MN=屮j.psIMNIMNMNMMPSmn*PMN/JO（2分），Ps：视电阻率（1分）；Jmn：MN间实际电流密度（1分）；P:测量电极MN间实际电阻率（1分）；J:地下为均匀介质时，MN间的电MNO流密度（1分）。（10）充电法的应用条件是什么？1）被研究的对象（充电体）至少已有一处被揭露或出露，以便设置充电点；（2）充电体相对围岩应是良导电体；（3）充电体规模越大，埋藏越浅，应用充电法的效果越理想。充电法的最大研究生度一般仅为充电体延伸长度一半。（11）联合剖面装置的剖面曲线和相同极距的对称剖面曲线什么关系？用图示和公

21、式表达出来。12）什么是理想导体？理想导体充电电场有什么特点？（13）中间梯度法主要用来解决什么样的地质问题？中间梯度法主要用来寻找陡倾的高阻体，如石英脉、伟晶岩脉等。（14）积累电荷的特点是什么？在非均匀导电介质中，存在着电荷的体分布，这种电荷称为积累电荷。由于在电法勘探中，主要考虑分区均匀的电性分布情况，所以积累电荷主要存在于电阻率不同的介质分界面上。在场中某点附近取一闭合曲面，若流入、流出该曲面的电流密度通量不等于零，便出现电荷的积累。积累电荷的大小除了和该点电流密度有关外，还和界面两侧电阻率的差异有关。（15）充电法的可以解决哪些地质问题？1）确定已揭露（或出露）矿体隐伏部分的形状、产

22、状、规模、平面分布位置及深度；（2）确定已知相邻矿体之间的连接关系；（3）在已知矿体附近找盲矿体；（4）利用单井测定地下水的流向和流速；（5）研究滑坡及追踪地下金属管线等。（16）何谓等价原则?怎样解释H（或A）型曲线和K（或Q）型曲的S2等价和T2等价现象？在电测深法的实际工作中，由于观测误差的存在，经常会遇到地电断面参数不同而视电阻率曲线却完全相同的现象，把这种情况称为电测深曲线的等价现象。对于三层地电断面，存在S2和t2等价现象。1.H型(或A型)断面的S2等价现象当人、？厂定，而?2较小的情况下，？曲线中段极小值不明显，只要保持中间层纵向电导S2不变，则？电测深曲线的形状也不变。s2s

23、对于A型三层断面，同样遵循S2等价原则。K型(或Q型)断面的T2等价现象当九、？广？3定，？2较小的情况下，?21132s曲线的极大值不明显，只要保持中间层横向电阻T2不变，则？曲线的形状也不变。对于Q型三层2s断面，第二层中的电流也近似于垂直层面流动，同样遵循T2等价原则3综合题(1) 用对称四极剖面法测得某测的得AU=10mV,I=40mA,已知供电电极AB=110m,测量电极MN=10m,MN试求该点视电阻率P值。SP=K叽1k二兀lnAB/2饱和粘土卵石粉质粘土根据地电断面内异常体的特征绘制联合剖面曲线。P21124）绘出H、K、A、Q型对称四极电测深曲线，并给出各类型地电断面所对应的

24、层数及电性关系并说明这四种曲线类型分别可能反应哪种等价现象。（7）有如下地电断面问题：（1）绘出对称四极测深曲线。（2）确定曲线类型。（3）中间层横向电阻T等于多少？（4）当h=25m，p=360Q-mpp11曲0有无变变化?为什么？（5）若2=180Qm,h=30m时曲线之间的物质对实测重力值亦会产生影响。消除这种影响的工作称为中间层改正。布格改正，高度改正和中间层改正都和测点相对于总基点的高程有关，因此在重力测量的改正中，常常把两项改正合并到一起，称为布格改正布格重力异常，经布格改正后的重力异常磁法勘探，磁法勘探是利用地壳内各种岩（矿）石间的磁性差异所引起的磁场变化（磁异常）来寻找有用矿产

25、资源和查明地下地质构造的一种物探方法。地磁要素，地磁场强度一般用T来表示，它在X、y、Z三个轴上的投影分别为：北分量X东分量Y垂直分量Z。T在xoy平面上的投影称为水平分量H其方向指向磁北。上述x、y、z、H、T、D、I各量统称为地磁要素剩余密度，磁化强度磁化强度M表示单位体积所具有的磁矩2简答题（1）重力勘探的应用条件1）重力异常的产生首先必须有密度不均匀体存在。（2）仅仅有密度差也不一定能产生重力异常，还必须沿水平方向上有密度变化才行。（3）利用重力测量研究地质构造问题时，要求上部岩层与下部岩层有足够大的密度差，且岩层有明显的倾角，或断层有较大的落差。（2）磁化强度、感应磁化强度、剩余磁化强度的概念是什么？他们之间有什么关系？磁化强度表示单位体积所具有的磁矩，用M表示。（1分）感应磁化强度表示各种岩石在现代地磁场的磁化下所具有的磁性，用Mi表示（2分）。剩余磁化强度表示各种岩石在地质历史条件下被古地磁场磁化所保留下来的磁性，基本上不受现代磁场的影响而保持着其固有