2025年大学《行星科学》专业题库- 行星地震物理学与地壳结构

2025年大学《行星科学》专业题库——行星地震物理学与地壳结构考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（请将正确选项的字母填在题后的括号内，每题2分，共20分）1.下列哪一种地震波可以穿过液态介质？()A.P波B.S波C.Love波D.Rayleigh波2.在地震波传播过程中，速度最低的波通常是？()A.P波B.S波C.Love波D.Rayleigh波3.地震震源机制解表明，某一震源事件的主要破裂面为水平错动，该震源事件最可能属于？()A.正断层B.逆断层C.滑动断层（走滑断层）D.双侧式走滑断层4.地球莫霍界面的主要特征是？()A.P波速度发生显著突变，S波消失B.P波速度逐渐减小，S波速度逐渐减小C.P波速度发生显著突变，密度增加D.地下岩石从玄武岩变为硅铝质岩石5.推测地核（外核）为液态的主要依据是？()A.地震P波可以通过外核B.地震S波可以通过外核C.地震P波通过外核时速度发生显著降低D.地震P波在核幔边界附近发生偏振面旋转6.大陆地壳相较于大洋地壳，通常具有哪些特征？()A.更薄，密度更大B.更厚，密度更小C.更薄，密度更小D.更厚，密度更大7.海底岩石圈生长的主要场所是？()A.造山带B.裂谷带C.洋中脊D.俯冲带8.在地震勘探中，利用地震波的反射现象可以探测？()A.地表浅层结构B.行星深部圈层结构C.行星内部液态区域D.行星表面热流分布9.月球缺乏全球性地壳板块构造运动的主要原因是？()A.月球质量太小，引力不足B.月球内部已完全冷却固化C.月球缺乏足够的水分D.月球受到太阳风的持续剥离10.行星地震学研究中，地震波振幅衰减信息主要提供了关于行星内部介质什么性质的信息？()A.密度B.速度C.弹性模量D.粘度二、填空题（请将正确答案填在横线上，每空2分，共20分）1.地震波根据传播方式可分为______波和______波。2.地震波在通过不同介质分界面时，会发生______和______现象。3.推断行星内部结构的主要手段是______学。4.地球地壳按岩石成分可分为______地壳和______地壳。5.形成大洋地壳的主要地质过程是______。6.地震层析成像技术（SeismicTomography）利用地震波的______差异来成像行星内部结构。7.火星目前地壳活动性显著降低，主要表现为______和______现象相对稀少。8.地震波从震源到接收器传播所需的时间称为______。9.断层活动是造成______和______地震的主要震源机制。10.行星地壳的厚度和结构是记录行星______和______的重要信息库。三、简答题（请简要回答下列问题，每题5分，共30分）1.简述P波和S波在传播速度、质点运动方向、传播介质等方面的主要区别。2.简述利用地震波旅行时推断行星内部边界（如莫霍面、古登堡面）的基本原理。3.简述大陆地壳通过碰撞造山作用增厚的主要过程。4.简述地震反射法和地震折射法在探测地壳结构中的基本原理区别。5.与地球相比，简述月球地壳结构的主要特点及其可能的原因。6.简述地震波振幅衰减与行星内部介质粘性（或状态）的关系。四、论述题（请围绕下列主题进行论述，每题10分，共20分）1.论述地震波速度结构反演在揭示行星内部结构中的重要作用及其面临的挑战。2.论述行星科学研究中，地震学方法与其他探测手段（如重力、磁力、雷达等）结合的必要性和优势。---试卷答案一、选择题1.B2.D3.C4.A5.B6.B7.C8.A9.B10.D二、填空题1.体；面2.反射；折射3.地震4.硅铝；硅镁5.海底扩张6.速度7.板块构造运动；火山活动8.旅行时9.正断层；逆断层10.形成演化；地质历史三、简答题1.解析思路：区分P波（纵波）和S波（横波）是地震学的基础。需从波的类型（压缩/切变）、质点运动方向（与波传播方向平行/垂直）、传播速度（P波>S波）以及依赖的介质状态（P波可在固液气中传播，S波只能在固态中传播）等维度进行比较。2.解析思路：核心是利用地震波在不同介质中传播速度的差异。通过测量从已知震源发出的地震波到达不同距离测点的旅行时，绘制走时曲线。理论曲线与实际观测曲线的差异反映了介质速度的不均匀性。当存在一个介质性质发生突变的面（如莫霍面）时，走时曲线会表现出拐点或线性段的变化，通过分析这些变化可以确定界面的位置。3.解析思路：大陆造山带是板块碰撞的产物。过程通常涉及：大陆板块与大陆板块或大陆板块与洋陆板块碰撞，导致地壳物质受挤压、缩短、隆升；同时，地壳下方地幔发生部分熔融，产生的岩浆上涌可形成巨厚的褶皱山系；断裂作用和地壳叠置也是重要机制。4.解析思路：反射法是利用震源产生的宽角或窄角扇形波束，当波遇到介质分界面时发生反射，接收器接收到的反射波来自不同深度的界面。通过分析反射波到达的时间、振幅、相位等信息，可以构建地下的声学图像（速度结构）。折射法是利用震源产生的近于垂直的穿透性波束，当波进入速度更高的介质时发生折射，折射波的传播路径发生弯曲。通过测量折射波的走时和射线路径，可以推断界面的深度和连续性。5.解析思路：月壳薄（平均约50km，但存在不均匀性），主要由玄武岩和辉长岩组成，缺乏明显分层的花岗质壳。原因主要在于月球形成早期经历了强烈的全球性火山喷发（月海玄武岩化），早期较轻的花岗质物质大部分被熔岩覆盖或喷发殆尽，且月球体积较小，内部冷却快，地壳固结早，后续地质活动（如板块运动、造山运动）不发育或非常微弱。6.解析思路：地震波在传播过程中能量会衰减。对于高频波，衰减更显著。介质粘性越大，对波的能量耗散越强，衰减越快。因此，振幅衰减信息可以反映介质粘性的大小。对于固态或部分熔融的岩石圈，衰减与内部应力调整、缺陷（孔隙、裂纹）有关；对于液态或塑性介质（如外核），衰减则与液体的粘滞性密切相关。强烈的衰减通常意味着较高的粘度或液态存在。四、论述题1.解析思路：论述题要求更深入。首先说明反演的目标是得到行星内部的速度（及密度等）分布图。地震层析成像是主要的反演方法，其基本原理是利用观测到的地震波走时（或振幅、频率等）与理论走时之间的差异，通过调整模型参数使计算走时逼近观测走时，从而重建内部结构。重要性与体现在：它是目前唯一能提供行星（尤其是地球、月球、火星）三维内部速度结构信息的主要手段，对于理解行星的形成、演化、内部动力学过程（如对流、板块运动）至关重要。面临的挑战包括：观测数据的稀疏性和不完整性；地震波路径本身存在不确定性；反演问题的非唯一性（多个模型可能产生相同或相近的观测数据）；需要克服的数学困难（如不适定性、计算成本高等）。2.解析思路：论述题需要综合性和逻辑性。行星内部结构复杂，单一探测手段往往只能提供片面信息。地震波能穿透行星内部，提供内部结构和状态信息；而重力、磁力、热流、雷达（对近天体表面）等手段主要探测行星表面或近表面的密度、磁化、成分