2025年大学《地球物理学》专业题库- 地下地震波传播与内地球成

2025年大学《地球物理学》专业题库——地下地震波传播与内地球成考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪种地震波是纵波？A.Love波B.Rayleigh波C.P波D.Surfacewave2.地震波速度主要取决于介质的什么性质？A.密度B.磁化率C.振动方向D.温度3.斯涅尔定律主要描述了什么现象？A.地震波的反射B.地震波的折射C.地震波的衰减D.地震波的散射4.地震波在分界面上的反射系数主要取决于什么？A.入射角B.介质类型C.频率D.以上都是5.地球内部最可能的物质状态是？A.固态B.液态C.气态D.以上都有可能6.地幔的主要组成部分是？A.矿物B.元素C.地幔物质D.以上都是7.地核的主要成分是？A.铁和镍B.铝和硅C.钙和镁D.氧和碳8.地震波速度随深度增加而增加的现象主要发生在？A.地壳B.上地幔C.下地幔D.地核9.地震震源机制解主要用于研究？A.地震波的速度结构B.地震波的震相C.地震的震源位置D.地震的震源性质10.地球化学成分研究表明，地壳和地幔的显著区别在于？A.元素种类B.元素含量C.矿物类型D.物理性质二、填空题（每题2分，共20分）1.地震波分为______波和______波两大类。2.P波的振动方向与波的传播方向______。3.S波的振动方向与波的传播方向______。4.地震波在介质中传播时，其能量会逐渐______。5.地球内部大致可以分为地壳、______和______三个圈层。6.地幔中存在一个地震波速度显著降低的界面，称为______。7.地核可以分为______和______两部分。8.地震波在分界面上发生反射和折射时，反射波和折射波的振动方向与入射波的振动方向______。9.地球的主要化学成分是______和______。10.地球内部的圈层结构主要是通过______研究发现的。三、计算题（每题10分，共30分）1.已知P波在地壳中的速度为8.0km/s，S波在地壳中的速度为4.5km/s。假设一地震震源在地壳下方10km处，求P波和S波到达地表的时间差。2.假设地震波从地壳进入地幔时，P波的速度从8.0km/s增加到8.5km/s，S波的速度从4.5km/s增加到7.0km/s。如果入射角为30°，求反射角和折射角。3.已知地核的半径约为3480km，P波在地核中的速度约为8.0km/s。求P波穿过地核所需的时间。四、简答题（每题10分，共40分）1.简述P波和S波的主要区别。2.简述地震波反射和折射的基本原理。3.简述地球内部圈层结构的主要依据。4.简述地震震源机制解的基本原理及其意义。五、论述题（20分）试述地震波速度结构对地球内部结构研究的贡献。试卷答案一、选择题1.C2.A3.B4.D5.A6.D7.A8.C9.D10.B二、填空题1.体，面2.平行3.垂直4.衰减5.地幔，地核6.古登堡界面7.外核，内核8.不变9.氧，硅10.地震波三、计算题1.解析：P波走时t_P=10km/8.0km/s=1.25s；S波走时t_S=10km/4.5km/s≈2.22s；时间差Δt=t_S-t_P=2.22s-1.25s=0.97s。答：P波和S波到达地表的时间差为0.97秒。2.解析：根据斯涅尔定律sini/sinr=v1/v2和sini/sinr'=v1/v1'。反射角r=i。折射角r'满足sinr'=(v1/v2)*sini=(8.0km/s/7.0km/s)*sin30°≈0.5714。r'≈arcsin(0.5714)≈34.8°。反射角为30°，折射角约为34.8°。答：反射角为30°，折射角约为34.8°。3.解析：P波穿过地核的路径长度约为直径，即2*3480km=6960km。时间t=路径长度/速度=6960km/8.0km/s=870s。答：P波穿过地核所需的时间为870秒。四、简答题1.解析：P波是纵波，振动方向与传播方向平行，可以是压缩波或稀疏波；S波是横波，振动方向与传播方向垂直，只能是剪切波。P波可以在固态、液态和气态介质中传播，S波只能在固态介质中传播。P波速度通常比S波快。2.解析：当地震波从一种介质进入另一种介质时，在分界面上会发生部分能量反射和部分能量折射。反射角等于入射角。折射现象遵循斯涅尔定律，即入射角正弦与折射角正弦之比等于两种介质中波速之比。反射波和折射波的振动方向通常保持在与入射波相同的平面内。3.解析：主要通过分析地震波（特别是P波和S波）在不同深度上的传播速度（走时）变化来推断地球内部结构。例如，P波速度增加和S波速度增加的区域通常意味着密度和刚性增加，表明可能是固态；S波速度消失的区域表明介质不能承受剪切应力，可能是液态；古登堡界面是P波速度突然下降、S波速度消失的界面，标志着地幔和地核的边界。4.解析：地震震源机制解基于双力偶模型，通过分析特定地震的P波初动图（地震图），推断震源的位置、震源机制解（表示震源断层面的走向、倾向、滑动角等参数）以及震源矩张量。其意义在于揭示地震发震的物理过程，即地壳断裂的方式和性质，为理解构造应力场和地震预测提供重要信息。五、论述题解析：地震波速度是地球介质的物理属性之一，其变化反映了地球内部物质性质（密度、弹性模量等）和结构（圈层、界面、异常体等）的差异。通过精确测量地震波的走时（旅行时）和到达时间，可以绘制地震走时图，反演出地球内部的等速线。这些等速线图揭示了地球内部存在明显的圈层结构，如地壳、地幔和地核，并确定了它们之间的边界（莫霍界面、古登堡界面）。不同圈层内部的速度差异，例如地幔中低速带的发现、转换波走时异常等，为识别地幔对流、地核状态（液核或固态