2025年大学《地球物理学》专业题库- 地壳运动与地球表面地质灾害的关系研究

2025年大学《地球物理学》专业题库——地壳运动与地球表面地质灾害的关系研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项字母填在题干后的括号内）1.下列哪种地球物理方法主要用于探测地壳深部结构及断裂带的分布？（）A.地震反射勘探B.浅层地震勘探C.大地电磁测深D.重力勘探2.导致岩石圈发生大规模水平位移的主要构造运动类型是？（）A.垂直抬升B.柱状断裂活动C.板块挤压或拉张D.岩浆侵入3.在板块构造理论中，海沟主要形成于？（）A.板块碰撞边界B.板块张裂边界C.板块转换边界D.板块内部应力调整区4.地面沉降的主要物质来源是？（）A.地震活动释放的应力B.地下水位大幅下降导致支撑失效C.火山喷发物质堆积D.构造断裂错动5.下列哪种地质灾害通常与区域性的构造应力场变化关系最为密切？（）A.泥石流B.地面沉降C.大型滑坡D.海岸侵蚀6.地震震源机制解主要揭示了？（）A.地震波在地下传播的路径B.震源位置的精确坐标C.震源发震的精确时间D.震源断层的运动方式（走滑、逆冲、正断）7.重力异常在研究火山活动时，主要反映的是？（）A.地表地形起伏B.地下高密度岩体（如岩浆房）的存在C.地下低密度岩体（如构造裂隙）的存在D.地下水流向8.利用大地电磁测深（MT）方法研究区域地质结构时，其主要的探测深度范围是？（）A.几米到几十米B.几十米到一两千米C.一两千米到数千米D.数千米以上9.对于稳定性较差的斜坡，其变形破坏往往与哪种构造应力状态有关？（）A.垂直应力主导B.水平张应力主导C.水平剪应力主导D.垂直剪应力主导10.地震活动性研究表明，构造断裂带附近的地震频次和强度通常？（）A.持续保持恒定B.随着距离断裂带远近呈线性变化C.在断裂带附近显著增高D.仅在断裂带特定点上发生二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在题干横线上）1.地壳运动按其性质可分为______运动和______运动两大类。2.地震波包括体波中的______波和______波，以及面波中的______波和______波。3.地球物理方法在地质灾害研究中的主要优势在于能够______和______。4.断裂活动是地壳运动的重要表现形式，不同性质的断裂（如正断层、逆断层、走滑断层）对应着不同的______模式。5.地面沉降除了与地下矿产开采有关外，在沿海地区还常常与______的过度抽取有关。6.岩石的弹性参数（如弹性模量、泊松比）是影响地震波传播速度和______的关键因素。7.构造应力场是导致岩体发生______和______的根本原因。8.利用重力异常可以推断地下介质密度的变化，例如，火山活动地区通常存在______异常。9.地震危险性评估是利用地震学方法，结合地质构造、历史地震资料等，对一定区域内未来发生______的可能性进行预测。10.地壳的长期变形累积到一定程度，当克服了岩石的强度时，就会以______的形式突然释放能量，引发地质灾害。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述地震波反射法的基本原理及其在地壳结构探测中的应用。2.简述构造应力场对滑坡形成的影响机制。3.简述重力勘探在火山活动区勘查中可能获取的信息。4.简述为什么大地电磁测深（MT）方法能够用于探测地壳深部结构？四、论述题（每题10分，共30分）1.论述地壳运动（特别是断裂活动）与地震、滑坡、地面沉降等地质灾害之间的内在联系。2.结合具体的地球物理方法（如地震、重力、MT等），论述如何利用地球物理探测手段研究特定区域的地质灾害孕灾环境。3.试述在地质灾害监测与预测中，地球物理方法与其他学科方法（如地质学、遥感、水文地质学）相结合的重要性和优势。五、案例分析题（15分）某山区历史上地震活动频繁，且滑坡、崩塌等地质灾害时有发生。近年来，当地地质部门利用包括地震勘探、大地电磁测深和重力测量在内的地球物理方法对该区域进行了综合勘查。地震勘探结果显示区域内存在多条隐伏断裂带，大地电磁测深资料表明地壳电性结构存在显著变化，而重力异常图则显示局部存在低密度区。结合这些地球物理资料，分析该区域地质灾害（特别是地震和滑坡）的主要地质背景和可能的孕灾因素，并说明这些地球物理方法在此次勘查中各自起到了什么作用。试卷答案一、选择题1.C解析思路：大地电磁测深（MT）方法通过测量大地电磁场，能够有效反演地下电性结构，对于探测地壳深部（数千米至数万米）的结构和断裂带分布具有优势。地震反射勘探主要用于浅部和中浅部结构；浅层地震勘探探测深度有限；重力勘探通过测量重力异常推断地下密度结构。2.C解析思路：板块构造理论认为，地球岩石圈由多个板块构成，板块之间的相互作用（挤压、拉张、剪切）是地壳发生大规模水平位移的主要原因。垂直抬升主要与构造抬升或侵蚀基准面下降有关；柱状断裂活动是构造运动的一种形式，但主要对应局部地区的垂直运动或小型水平错动；岩浆侵入是岩浆活动现象，可导致局部地壳变形。3.A解析思路：根据板块构造理论，当两个板块发生碰撞时，denser板块会俯冲到另一板块之下，在俯冲带形成海沟。张裂边界形成洋中脊；转换边界主要表现为走滑断层；板块内部应力调整区是板块内部应力不均引起的变形区，不特定形成海沟。4.B解析思路：地面沉降最常见的原因是地下含水层（如承压水、孔隙水）被大量抽取，导致上覆岩土体有效应力增加而压缩、地面随之下沉。地下矿产开采（如煤矿）也会导致采空区上方岩层垮塌引起沉降，但“地面沉降”多指含水层疏干引起的区域性或城市区域性问题。5.C解析思路：大型滑坡的发生与斜坡上的剪应力超过其抗剪强度密切相关。区域性的构造应力场决定了斜坡岩土体所承受的剪应力状态和大小，是滑坡形成的重要外部触发或诱发因素。泥石流多受强降雨触发；地面沉降主要与地下水位下降有关；海岸侵蚀主要受波浪、潮汐等海水动力因素影响。6.D解析思路：地震震源机制解（FocalMechanismSolution）是基于P波和S波到时差记录，通过inversion方法确定震源断层的几何参数（走向、倾向、倾角）和断层面上的运动方式（正断、逆冲、走滑或混合型），从而揭示震源内部的物理过程。7.B解析思路：火山活动常伴有岩浆的上涌和侵入，岩浆相对于围岩通常具有较低的密度。根据重力异常的原理，低密度体上覆于高密度体时，会在地表产生相对的异常低值。因此，重力异常可以指示地下是否存在低密度岩体，如火山岩体或岩浆房。8.C解析思路：大地电磁测深（MT）方法利用自然存在的低频电磁场，通过测量电场和磁场强度，推断地下电性结构的垂向变化。其探测深度主要受地下电性层厚度的限制，通常适用于探测地壳（几千米到数千米）甚至上地幔（数万米）的尺度结构。9.C解析思路：斜坡岩土体在水平剪应力的作用下，容易发生剪切变形，当剪应力超过其抗剪强度时，就会发生滑动破坏（滑坡）。构造应力场通过形成和调整区域性的剪应力状态，直接影响斜坡的稳定性。10.C解析思路：地震活动性研究表明，地震主要集中发生在活动断裂带及其附近区域。断裂带是地壳应力积累和释放的主要场所，其附近岩石破碎，应力集中，更容易发生破裂，因此地震频次和强度在断裂带附近显著增高。二、填空题1.构造，垂直解析思路：地壳运动按其运动方向可分为使岩层发生水平位移的构造运动和使岩层发生垂直升降的垂直运动。2.P，S，Love，Rayleigh解析思路：地震波分为体波和面波。体波包括在介质中向各方向传播的纵波（P波）和横波（S波）。面波是沿着介质自由表面传播的波，包括Love波和Rayleigh波。3.无损探测，原位监测解析思路：地球物理方法通常不直接破坏地表，可以在不干扰研究对象的情况下进行探测，并能进行重复观测以实现原位监测地质灾害体的动态变化。4.应力释放解析思路：断裂活动是岩石圈应力积累和释放的过程。不同性质的断裂（正断、逆冲、走滑）对应着不同的应力状态和应力释放模式。5.淡水解析思路：在沿海地区，过度抽取地下淡水可能导致海水入侵，同时淡水对地下含水层的支撑作用减弱，共同引发地面沉降。6.应力集中解析思路：岩石的弹性参数决定了岩石对外部载荷的响应方式。弹性模量大的岩石更难变形，泊松比大的岩石横向变形更显著，这些参数直接影响地震波在介质中传播的速度和能量在介质内部的分布与耗散，进而影响应力集中和释放。7.变形，破坏解析思路：地壳运动是岩石圈不断变形的过程。当这种变形超过岩石的强度极限时，就会导致岩石破坏，表现为构造断裂、褶皱、地质灾害等。8.低解析思路：火山岩通常密度较低。根据重力异常原理，低密度体上覆于高密度体时，会引起上方区域的重力值相对降低，形成重力低异常。9.强震（或大地震）解析思路：地震危险性评估的核心目标是预测一个区域内在未来特定时间（如50年、100年）内可能遭受破坏性地震（通常指一定震级以上，如M≥6或M≥7）的概率。10.地震解析思路：地壳的变形是应力积累的过程。当应力超过岩石强度时，能量会以地震波的形式突然释放，这种能量的急剧释放现象即为地震。三、简答题1.地震波反射法的基本原理是利用人工震源产生的地震波入射到介质分界面（如地层界面），一部分能量被界面反射回来，另一部分能量继续向下传播并在下一个界面反射，再返回地面。通过接收和记录这些反射波，分析其旅行时间、振幅、频率等特征，可以推断地下介质的结构、性质和界面位置。在地壳结构探测中，通过布置检波线，接收不同深度的反射波，可以绘制反射波剖面图，从而了解地壳的分层结构、厚度、波速分布等信息。2.构造应力场通过控制斜坡岩土体所承受的应力状态和大小，对滑坡的形成产生重要影响。在构造应力场的作用下，斜坡体内部会产生剪应力。当剪应力超过岩土体的抗剪强度时，斜坡就会沿着特定的软弱面（如断层、节理、层面、风化层等）发生滑动，形成滑坡。构造应力场还可以导致岩土体产生卸荷变形或过度压缩，降低其稳定性，成为滑坡的诱因。此外，构造应力场引起的地下水渗流变化，也可能与滑坡的发生密切相关。3.在火山活动区，重力勘探主要用于寻找与火山活动相关的地下结构。火山活动常伴随岩浆的运移、聚集和喷发，这些过程会导致地下介质密度的变化。通过测量重力异常，可以：1)探测地表或近地表的火山颈、破火山口等构造；2)推断地下是否存在低密度的岩浆房或侵入体；3)圈定高密度的火山岩体或冷却结晶的岩浆岩分布范围。这些信息有助于理解火山的构造特征、岩浆系统以及评估火山活动的潜在风险。4.大地电磁测深（MT）方法能够用于探测地壳深部结构，主要是因为它具有以下特点：1)探测深度大：利用自然界的低频电磁场（频率可低至0.001Hz），信号衰减慢，穿透能力强，可探测数千米至数万米深的地壳乃至上地幔结构；2)无需人工源：利用天然的电磁场源，无需布设发射设备，对于野外条件复杂或需要长期监测的区域尤为适用；3)信息丰富：通过测量大地电磁场的电场和磁场强度，可以获得地下电性结构的垂向和横向变化信息，结合岩石电性模型，可以推断地下岩层的分布、性质和界面深度。四、论述题1.地壳运动与地质灾害之间存在着密切的内在联系。地壳运动，特别是构造运动，是地质灾害发生的重要背景和驱动力。板块构造活动伴随着强烈的挤压、拉张和剪切应力，这些应力在地壳中积累和释放，导致岩石圈的变形和断裂。断裂带的形成和活动是地震发生的主要原因。同时，断裂活动及其引发的应力变化，会改变斜坡岩土体的稳定性，当剪应力超过其抗剪强度时，就会引发滑坡、崩塌等地质灾害。此外，地壳运动引起的岩浆活动，不仅本身可形成火山喷发等地质灾害，其上涌和侵入过程也会对周围岩石产生热效应、应力扰动，可能导致岩石破碎、水热活动增强，进而诱发或加剧地震、滑坡、地面沉降等灾害。垂直运动（如地壳抬升或沉降）虽然不直接引发剪切破坏，但会改变地表形态、河流径流和地下水系统，间接影响滑坡、地面沉降、海岸侵蚀等地质灾害的发生。2.利用地球物理方法研究特定区域的地质灾害孕灾环境，需要综合运用多种手段并进行系统分析。首先，通过地震勘探（特别是浅层和高分辨率地震）可以详细探测地表及浅部地层的结构、软弱夹层、断层破碎带等直接控制滑坡、崩塌发生的地质因素。其次，大地电磁测深（MT）可用于探测区域性的深部地壳结构、断裂带的展布范围和性质，评估深部构造应力场的区域背景及其对浅部地质灾害的影响。重力测量可以帮助圈定深部低密度岩体（如岩浆房）、高密度体（如结晶基岩）的分布，推断地下密度结构异常，这对于理解火山活动、地壳均衡调整及由此引发的地面沉降等地质灾害至关重要。电阻率测深或电法勘探可以探测地下含水层的分布、深度和富水性，因为地下水的存在是许多地质灾害（如滑坡、泥石流、地面沉降）发生的重要条件。通过综合分析这些不同深度、不同尺度地球物理方法获得的资料，可以构建区域地质-地球物理模型，揭示地形地貌、地质构造、岩土性质、地下水位、深部构造应力场等多种因素对地质灾害发生的综合控制作用，从而评估地质灾害的孕灾环境。3.地球物理方法与其他学科方法（如地质学、遥感、水文地质学）相结合在地质灾害监测与预测中具有重要意义和优势。首先，地球物理方法提供的是定量的、连续的地下结构信息，如地壳电性/密度/速度结构、断层位置与性质、地下空洞等，这可以极大地丰富地质解译的内容，为地质填图、构造分析提供强有力的补充和验证。其次，遥感技术（如InSAR、光学影像）能够快速获取大范围的地表形变、地貌特征、植被覆盖等信息，与地球物理方法结合，可以实现“上天（遥感）入地（地球物理）”的数据融合，从地表观测到地下探测，形成对地质灾害更全面的认识。例如，遥感监测到的地表形变（滑坡、地面沉降）可以引导地球物理探测选择重点区域，地球物理探测揭示的深部结构或地下水信息，可以反过来解释遥感图像中地表异常的成因。此外，水文地质学方法可以确定地下水的赋存状态、运移规律和水位变化，而地球物理方法（如电阻率法、MT）是探测地下水位变化、含水层分布和地下水流向的有效手段。三