2025年大学《地球物理学》专业题库- 地球物理勘探技术在地下岩层分析中的应用

2025年大学《地球物理学》专业题库——地球物理勘探技术在地下岩层分析中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内）1.在进行地震勘探时，利用P波和S波的（）差异来推断地下介质的结构和岩性。A.波速B.频率C.能量D.极化方向2.对于电阻率法勘探，寻找电阻率差异明显的地质体时，最适宜的装置类型通常是（）。A.温纳装置B.偶极-偶极装置C.三极装置D.中点装置3.地球磁场的存在使得具有（）的岩石在地表会产生磁异常。A.密度差异B.电导率差异C.磁化率差异D.孔隙度差异4.重力勘探主要用于探测地下（）的分布。A.电性差异B.磁性差异C.密度差异D.速度差异5.在地下存在低阻断层时，采用电阻率测深法，在断层上盘测得的视电阻率通常（）。A.明显升高B.明显降低C.基本不变D.先升高后降低6.地震勘探中，共中心点道集（CMP）处理的根本目的是（）。A.增加地震道数量B.消除地形影响C.消除偏移距效应，将共同源点地震波记录到一起D.提高地震波的频率7.磁法勘探中，当探测对象是顺磁体，且其磁化方向与地磁场方向（）时，产生的磁异常最强。A.相同B.相反C.成锐角D.成钝角8.地下水通常具有较低的电阻率，因此在电法勘探中，富含地下水的区域通常表现为（）。A.高阻异常B.低阻异常C.磁异常D.重力异常9.地震波从波速较高的介质入射到波速较低的介质界面时，反射波和折射波的波峰相位关系是（）。A.反射波波峰与入射波波峰同相，折射波波峰与入射波波峰同相B.反射波波峰与入射波波峰反相，折射波波峰与入射波波峰同相C.反射波波峰与入射波波峰同相，折射波波峰与入射波波峰反相D.反射波波峰与入射波波峰反相，折射波波峰与入射波波峰反相10.在地球物理勘探中，将野外采集的数据进行整理、分析和解释的过程被称为（）。A.野外数据采集B.数据处理C.勘探方法选择D.地质解译二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在横线上）1.地震勘探中，利用地震波在地下不同介质中传播速度的差异来探测地下结构。2.电法勘探的主要探测参数是地下的__________。3.磁法勘探中，区分磁化源性质的重要参数是__________。4.重力勘探中，地表重力加速度的局部变化称为__________。5.地球物理勘探中，选择合适的方法需要考虑探测目标的__________、探测深度、成本效益以及现场条件等因素。6.地震反射法中，能够有效分辨的地质体最小厚度大致与该处主反射波波长的__________有关。7.电法测深曲线的类型（如ZL型、KL型）反映了地下电性层的__________。8.磁异常的幅度与磁化强度的大小、探测对象与观测点的__________以及地磁场的方向有关。9.地球物理反演是指从观测到的__________数据推断地下介质物理参数的空间分布过程。10.地下岩层的孔隙度对其电学性质（如电阻率）有显著影响，通常孔隙度增大，电阻率__________。三、名词解释（每题3分，共15分）1.视电阻率2.磁化率3.重力异常4.地震反射波5.地球物理反演四、简答题（每题5分，共20分）1.简述地震勘探中共中心点道集（CMP）处理的目的是什么？2.与电阻率法相比，简述重力勘探在寻找密度界面（如基岩顶面）方面的主要优势。3.在进行磁法勘探时，如何区分是由于岩性差异引起的磁异常还是由于构造活动引起的磁异常？（请至少提出两种方法或思路）4.简述选择地球物理勘探方法时需要考虑的主要因素。五、计算题（每题10分，共20分）1.某电法剖面测量中，采用温纳装置，AB=20m，MNB=1m。测得视电阻率ρs=100Ω·m。已知供电电流I=5mA。求该点地下的真电阻率ρ。2.地震反射法测量中，某处地下介质分界面深度为500m，地震波在该介质中的垂直传播速度为1500m/s。求该反射波到达接收点的时间。六、论述题（15分）论述在地下岩层结构分析中，如何综合运用多种地球物理方法（例如，地震勘探和电法勘探）来提高探测结果的可靠性？请结合具体应用场景进行说明。试卷答案一、选择题1.A2.B3.C4.C5.B6.C7.A8.B9.B10.B二、填空题1.勘探2.电导率3.磁化率4.异常5.特征6.一半7.结构8.距离9.观测10.降低三、名词解释1.视电阻率：在电法勘探中，由于供电电极和测量电极的排列方式以及地下电性结构复杂等因素，地表某点的电阻率值并非该点地下的真实电阻率，而是一个受多种因素影响的等效电阻率，称为视电阻率。2.磁化率：岩石或矿体在外加磁场作用下被磁化的程度，是衡量岩石或矿体磁性大小的物理参数，表示单位体积的磁化强度。3.重力异常：地表某点的重力加速度值与该点所处大地水准面上的正常重力加速度值之差，反映了地下密度分布的不均匀性。4.地震反射波：地震波在地下介质分界面处发生反射，返回到地表并被接收仪器记录下来的波。5.地球物理反演：从观测到的地球物理数据（如地震、电法、磁法等数据）出发，通过数学和物理方法推断地下介质物理参数（如速度、电阻率、密度、磁化率等）的空间分布过程。四、简答题1.解析思路：CMP道集处理是将同一共中心点但不同偏移距的地震道收集在一起，主要目的是消除或减弱与偏移距相关的波场变化（如几何扩散、波形变化等），使得来自相同深度界面的反射波在时间上能够叠加，从而提高反射波的能量和分辨率，最终得到清晰的地震反射剖面。简单来说，就是把不同位置的、受偏移距影响的数据归拢到一起，消除偏移距带来的干扰，让同深度的反射波能够叠加加强。2.解析思路：重力勘探的优势在于它直接探测地下密度的变化。当地下存在密度界面的情况下（例如，基岩与覆盖层的界面，密度差异明显），会引起重力加速度的显著变化，形成重力异常。重力勘探仪器精度较高，且对深部探测能力强，可以在较大范围内快速普查密度界面。相比之下，电阻率法主要探测电性差异，对于电阻率差异较小或存在导体但密度差异不大的情况效果不佳，且受地形、高阻屏蔽等因素影响较大。3.解析思路：区分岩性差异和构造活动引起的磁异常，主要可以从以下几个方面入手：*异常形态和强度：岩性差异引起的磁异常通常与岩层的分布范围和形态相对应，强度相对稳定；构造活动（如断裂）可能引起磁异常的扭曲、错断或分叉等特征，异常强度可能变化较大。*区域场背景：分析研究区的大区域磁场背景，可以判断局部异常是在高磁背景上还是在低磁背景上，有助于判断异常的来源。*结合其他地球物理方法：例如，结合重力勘探可以判断异常下方是否存在密度界面的配合关系；结合地震勘探可以了解地下构造的形态和产状。*岩石磁学性质：了解研究区内主要岩性的剩磁特性，判断异常是否与已知岩性的磁性特征一致。4.解析思路：选择地球物理勘探方法需综合考虑多个因素：*探测目标：需要明确要探测的地下地质体是什么（如岩层界面、含水层、构造、矿产等），其物理性质（如电性、磁性、密度、速度差异）如何。*探测深度：不同的方法有不同的探测深度范围，需要选择适合目标深度的方法。*精度要求：对探测结果的精度要求不同，可能需要选择不同分辨率或精度的方法。*场地条件：包括地形地貌、覆盖层厚度、气候条件等，某些方法可能受场地条件限制较大。*成本效益：不同方法的设备投入、人力成本、野外作业时间和效率等差异较大，需要考虑经济性。*环境因素：是否存在噪声干扰、是否有特殊安全要求等。五、计算题1.解析思路：温纳装置视电阻率的计算公式为ρs=2πaMNB/I，其中a是AB/2，MNB是MN。已知ρs,a,MNB,I，求ρ。先计算a=AB/2=20/2=10m。将已知值代入公式ρs=2π*10*1/I=20π/I。代入I=5mA=5*10^-3A，得到ρs=20π/(5*10^-3)=4000πΩ·m。再利用真电阻率与视电阻率的关系式ρ=ρs/(1-ρs/2ρs)=ρs/(1-a/2ρs)=ρs*2ρs/(2ρs-a)。这里用更简单的关系，对于温纳装置，当a>MNB时，真电阻率ρ大约等于视电阻率ρs的1.1倍左右，即ρ≈1.1*ρs=1.1*4000πΩ·m=4400πΩ·m≈13816Ω·m。更精确的计算使用公式ρ=ρs*2ρs/(2ρs-a)=4000π*2*4000π/(2*4000π-10)=8000000π^2/(8000π-10)≈13816.3Ω·m。通常题目允许一定误差或简化计算，取ρ≈13816Ω·m。答案：ρ≈13816Ω·m2.解析思路：根据地震波传播的基本公式，距离=速度×时间。已知距离（即界面深度）为500m，速度为1500m/s，求时间。将数值代入公式即可：时间=距离/速度=500m/1500m/s=1/3s≈0.333s。答案：时间≈0.333s六、论述题解析思路：综合运用多种地球物理方法进行地下岩层结构分析，可以取长补短，提高结果的可靠性。首先，需要根据探测目标的特点和精度要求，选择一种或几种主要方法。例如，地震勘探分辨率高，适合探测地质界面和构造；电法勘探对电性差异敏感，适合寻找地下水、划分岩性、探测隐伏断层等。然后，将不同方法的数据进行联合解释。例如，在工程地质勘察中，可以先利用地震勘探确定地下的主要分层界面和构造，然后在这些界