2025年大学《地球物理学》专业题库- 地磁场异常与地下构造演化的关系研究

2025年大学《地球物理学》专业题库——地磁场异常与地下构造演化的关系研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、地磁场主要由地核中的液态外核的对流运动产生，其强度随时间变化的长期变化趋势表现为______________________，而其极性则呈现周期性的______________________现象。二、简述地磁异常的主要类型及其形成的基本地质原因。三、解释什么是“航磁异常”？其相对于地面磁测相比，主要优点是什么？四、磁异常的向下延拓处理在地下构造解释中有什么作用？简述其基本原理。五、假设在一个前寒武纪变质基底之上覆盖有巨厚的沉积岩系，在其下方发现了一条延伸较远的负磁异常带。请分析这条磁异常可能反映的地下构造特征，并说明推断的理由。六、在利用航磁数据研究区域构造时，常会同时观察到正、负磁异常相伴出现的情况。试分析这种正负异常组合可能形成的几种主要地下构造模型，并简述各自的磁异常特征。七、地磁极性倒转事件记录在地层中，对于认识地球的______________________和______________________具有重要的意义。利用古地磁学方法研究地壳运动时，通常需要解决哪些关键问题？八、将地磁异常数据与其他地球物理数据（如重力数据）联合反演地下结构时，有哪些优势？试述联合反演的基本思路。九、现代地球物理学研究中，地磁数据在寻找哪些类型的地下资源或地质构造方面具有独特的应用价值？请举例说明。十、结合地幔对流理论，简要说明地磁场非偶极成分的长期变化可能与地球内部的哪些地质过程有关。试卷答案一、减弱；主极性倒转二、解析思路：首先要列出主要的异常类型，如总场异常、磁异常（包括ΔT异常、ΔZ异常、ΔH异常等）。然后针对每种类型，解释其定义（即实际磁场与正常地磁场的偏差），并阐述其形成的地质原因。例如，总场异常是地球实际磁场强度与正常磁场强度的差值，其成因复杂，既可能与地壳深部密度、磁化强度异常有关，也可能与上地幔的深部结构和岩浆活动有关。磁异常则更直接地反映岩性、岩相或构造引起的局部磁化差异。成因上，岩浆岩通常具有强磁性，其产状、侵位深度、埋藏状态等都会影响异常形态；变质岩的磁化强度和方向受变质过程控制；沉积岩通常磁性较弱。构造活动，如断裂，可能切割磁化体，导致磁异常的错断、变形或分异。三、解析思路：定义航磁异常（即在飞机上进行的磁测获得的异常数据）。主要优点可以从效率、覆盖范围、成本、安全性以及探测深度等方面进行阐述。效率高，因为可以在短时间内覆盖广阔区域；覆盖范围广，能够快速获取大区域的地磁信息；成本相对地面测量较低，且作业环境更安全，避免了复杂地形带来的困难。四、解析思路：解释向下延拓的目的是将观测到的地表磁异常“延伸”到更深的深度，以获得相当于在更浅处观测到的、代表更深层信息的异常。其作用在于：1）压制浅部干扰，突出深部异常特征；2）便于与理论模型或其他深部探测数据（如地震）进行对比分析；3）为进行深部构造解释提供依据。基本原理是利用磁位理论或异常场表达式，推导出地表观测到的磁异常在地下某一深度处的理论值，通常通过迭代计算或解析公式实现。五、解析思路：分析负磁异常的成因，结合前寒武纪基底（通常磁性较强且稳定）和上覆沉积岩系（通常磁性较弱）的地质特征。负异常最可能的原因是基底发生了强烈的褶皱或断裂构造，使得部分原本埋藏较浅、未出露的基底被抬升，其负异常叠加在沉积岩的正异常（如果存在）之上，或者基底断裂带附近岩性破碎、磁化减弱或翻转。也可能是基底下方存在规模较大的岩浆岩体（如隐伏花岗岩）冷却后磁性减弱或反向，或者存在巨大的空腔构造（如盐下构造）导致密度异常而引起磁异常。推断理由应基于这些地质可能性与磁异常特征（负值、延伸性）的关联性。六、解析思路：分析正负异常组合可能对应的构造模型。常见的模型包括：1）背斜构造，核部为前寒武纪基底等高磁异常区，两翼为沉积岩系等低磁或负磁异常区；2）向斜构造，槽部为沉积岩系等低磁或负磁异常区，两翼为基底等高磁异常区；3）地垒构造，垒脊由高磁性的基底或岩浆岩构成，其两侧为低磁性的沉积盆地；4）地堑构造，地堑槽底可能因沉积较厚或存在断裂、岩浆活动而形成负异常，两侧为高磁性垒块；5）断裂构造，正负异常可能分别位于断裂的两侧，反映了构造的错断和岩性/岩相的差异。七、解析思路：首先回答地磁极性倒转记录的意义，即记录了地球磁场的长期变化历史，是地球内部动力学过程（尤其是液态外核）的直接证据，也为划分地质年代、对比不同地区地层提供了重要依据。其次回答古地磁学研究需解决的问题，主要是如何准确测定古地磁极的位置和方向（即极移问题），如何确定地层的古纬度，如何区分原生磁化与次生磁化，以及如何建立可靠的地磁极性年表等。八、解析思路：阐述联合反演的优势，主要在于提高反演结果的可靠性和精度。单一数据集往往存在信息量不足或分辨率不高的问题，联合不同物理场（如磁场反映磁化、密度信息，重力场反映密度信息）的数据，可以提供更丰富的约束条件，克服单一方法的局限性，获得更符合地质实际的地下模型。基本思路是建立统一的地球物理正演模型，将不同数据集的观测值纳入一个总的误差函数中，通过优化算法（如最小二乘法、迭代法）同时反演出地下参数（如密度、磁化强度、界面深度和形态）。九、解析思路：列举地磁数据的主要应用领域。在资源勘探方面，如寻找具有特殊磁性的矿产，特别是铁、锰、镍、钴等磁铁矿床，以及利用磁异常推断油气藏上覆盐盖层的下方构造。在地质构造研究方面，如识别和追踪大规模断裂构造，圈定岩浆活动区和火成岩体，分析地壳深部结构和构造变形，研究盆地形成与演化等。举例时需具体说明地磁数据在其中扮演的角色，如通过高磁异常圈定隐伏岩体，通过正负异常组合解译断裂构造等。十、解析思路：结合地幔对流理论解释非偶极成分的成因。地幔对流是地幔物质在内部热量驱动下发生的对流运动。这种对流会导致软流圈中的岩石圈板块发生俯冲、分离、碰撞等运动，并可能引发岩浆活动。这些过程都会扰动地核