2025年大学《地球物理学》专业题库- 地震波传播速度变化规律与地质构造模拟预测

2025年大学《地球物理学》专业题库——地震波传播速度变化规律与地质构造模拟预测考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题后的括号内）1.在理想弹性介质中，下列哪种地震波通常最先到达震源附近观测点？()A.P波B.S波C.Love波D.Rayleigh波2.地震波速度主要取决于介质的什么物理性质？()A.密度B.弹性模量C.泊松比D.以上所有3.当P波从速度较高的介质射向速度较低的介质时，在界面处的入射角增大，折射角会发生什么变化？()A.增大B.减小C.不变D.无法确定4.地球内部存在一个显著的地震波速度间断面，称为莫霍面，它大致位于地表以下多少公里深度？()A.5-10公里B.30-40公里C.70-80公里D.2900公里5.在地幔中，地震波速度随深度增加而普遍增大，这主要是什么原因造成的？()A.介质密度减小B.介质温度升高C.介质压力增大D.介质成分发生变化6.地震波速度低于周围介质的速度的区域被称为？()A.速度增高速异常B.速度低速异常C.莫霍面D.球心7.在地震勘探中，利用反射波法寻找油气储层，主要是依赖于哪种地震波的反射？()A.P波B.S波C.Love波D.Rayleigh波8.地震层速度谱是利用哪些地震数据计算得到的？()A.共中心点道集B.地震剖面C.共深度点道集D.单个共中心点道集9.在进行地震资料反演时，目的是什么？()A.获取地震波的振幅信息B.获取地震波的频率信息C.重建地下介质的物理性质（如速度）分布D.计算地震波的传播时间10.地震波在穿过不同介质分界面时会发生反射和折射，这种现象在地球物理勘探中有什么重要意义？()A.只能提供介质密度的信息B.只能提供介质速度的信息C.可以提供地下介质结构的信息D.无法提供任何地下信息二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在横线上）1.地震波分为______波和______波两大类。2.P波的质点振动方向与波的传播方向______。3.S波的质点振动方向与波的传播方向______。4.地震波速度随深度增加而变化，这种变化反映了地球内部的______不均匀性。5.速度低高速异常是地下不同构造单元的重要标志，速度低高速异常通常对应着不同的地质体，如______、______等。6.地震波在介质中传播时，其振幅会随传播距离的增大而逐渐______。7.地震剖面是地震勘探中获取______信息的主要手段之一。8.地震反演是将地震数据转换为______数据的过程。9.数值模拟方法在地球物理学中可以用于模拟______在复杂地质构造中的传播过程。10.解释地震资料时，除了地震数据本身，还需要结合______、______等其他信息。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述P波和S波的主要区别。2.简述影响地震波传播速度的主要因素有哪些。3.简述速度低速异常在地质构造中可能对应哪些地质体。4.简述地震勘探中利用反射波法寻找油气储层的原理。四、计算题（每题10分，共20分）1.已知某介质中的P波速度为6km/s，S波速度为3.5km/s。假设在该介质中有一条长10公里的直线震源-检波器距，计算P波和S波传播到检波器所需的时间。2.假设P波从地壳进入上地幔，地壳的平均P波速度为8km/s，上地幔的平均P波速度为8.5km/s。如果P波在地壳界面上的入射角为30度，请计算折射角是多少？（请使用斯涅尔定律）五、论述题（每题15分，共30分）1.论述地震波速度的变化规律对地质构造解释的意义。2.论述数值模拟方法在地震资料解释和地质构造预测中的作用及局限性。试卷答案一、选择题1.A2.D3.A4.B5.C6.B7.A8.D9.C10.C二、填空题1.纵；横2.平行3.垂直4.横向5.�soft缺陷体；盐丘6.衰减7.地下结构8.地质模型9.地震波10.重力；磁力三、简答题1.简述P波和S波的主要区别。*答案：P波是纵波，质点振动方向与波的传播方向一致，可以在固体、液体和气体中传播；S波是横波，质点振动方向与波的传播方向垂直，只能在固体中传播。P波速度通常比S波快。*解析思路：考察对P波和S波基本定义和特性的掌握。需要明确纵波和横波在振动方向和传播介质上的区别，以及速度上的差异。2.简述影响地震波传播速度的主要因素有哪些。*答案：主要因素包括介质密度、弹性模量（包括拉压模量和剪切模量）、泊松比、温度、压力、孔隙流体、岩石成分、构造应力等。*解析思路：考察对地震波速度影响因素的全面认识。需要列出主要的影响因素，并简要说明其影响规律（例如，压力增大，速度一般增大；温度升高，速度一般降低）。3.简述速度低速异常在地质构造中可能对应哪些地质体。*答案：速度低速异常可能对应着软弱带、断层带、岩浆房、盐丘、泥岩层、含水层、油气藏等。*解析思路：考察对速度低速异常地质意义的理解。需要列举几种典型的对应地质体，并说明其形成原因（例如，软弱带由于岩石破碎，孔隙度大）。4.简述地震勘探中利用反射波法寻找油气储层的原理。*答案：利用人工震源激发地震波，地震波在地下不同界面（如地层分界面、断层面）处发生反射，储层顶底界面会产生反射波。通过接收和记录这些反射波，形成地震剖面，根据反射波的旅行时、振幅、频率等特征，可以推断地下地层的结构和岩性，从而识别和定位油气储层。*解析思路：考察对反射波法基本原理的理解。需要描述反射波的产生、接收、记录过程，以及如何利用反射波信息来识别储层。四、计算题1.已知某介质中的P波速度为6km/s，S波速度为3.5km/s。假设在该介质中有一条长10公里的直线震源-检波器距，计算P波和S波传播到检波器所需的时间。*答案：P波传播时间=10km/6km/s=1.67s；S波传播时间=10km/3.5km/s=2.86s。*解析思路：考察运用速度公式计算传播时间的能力。速度=距离/时间，所以时间=距离/速度。直接代入数值计算即可。2.假设P波从地壳进入上地幔，地壳的平均P波速度为8km/s，上地幔的平均P波速度为8.5km/s。如果P波在地壳界面上的入射角为30度，请计算折射角是多少？（请使用斯涅尔定律）*答案：根据斯涅尔定律，n1*sin(θ1)=n2*sin(θ2)，其中n1和n2分别为地壳和上地幔的波速比（此处为速度本身，因为介质均匀），θ1为入射角，θ2为折射角。所以sin(θ2)=(8km/s/8.5km/s)*sin(30°)=0.4706，θ2=arcsin(0.4706)≈28.1°。*解析思路：考察运用斯涅尔定律进行折射角计算的能力。首先写出斯涅尔定律公式，然后代入已知数值（注意速度比等于速度本身），最后求解折射角。需要用到三角函数计算。五、论述题1.论述地震波速度的变化规律对地质构造解释的意义。*答案：地震波速度是反映地下介质物理性质的重要参数，其变化规律可以揭示地下地质构造的特征和成因。例如，速度高速异常通常对应刚性较强的岩石，如结晶基岩，可以帮助识别地壳的厚薄和岩石圈的结构；速度低速异常则对应软弱带、断层带、岩浆房等，可以帮助识别断裂系统、火山活动等地质构造。通过分析速度结构的横向变化，可以了解地壳的横向不均匀性，为理解板块构造、造山带演化等大型地质构造提供重要信息。因此，地震波速度的变化规律是地质构造解释的重要依据。*解析思路：考察对速度变化规律与地质构造解释之间关系的深入理解。需要从速度反映介质性质入手，说明速度异常与不同地质体的对应关系，并进一步阐述速度结构的横向变化对理解大型地质构造的意义。2.论述数值模拟方法在地震资料解释和地质构造预测中的作用及局限性。*答案：数值模拟方法可以在地震资料解释和地质构造预测中发挥重要作用。首先，可以通过模拟地震波在已知地质模型中的传播，检验地震资料的解释结果是否合理，例如模拟反射剖面、层速度谱等，与实际资料进行对比。其次，可以利用数值模拟预测地震波在未知区域的传播特征，帮助识别潜在的地质构造，例如模拟断层的反射信号、预测油气藏的地震响应等。此外，数值模拟还可以用于研究地震波的非理想传播现象，如多次反射、散射、衰减等，提高地震成像的精度。然而，数值模拟方法也存在一些局限性。首先，模拟结果的准确性高度依赖于输入模型的地质参数和边界条件的准确性，而这些参数往往难以精确获取。其次，复杂的地质模型和长时间跨度的模拟需要大量