2025年大学《地球物理学》专业题库- 地球物理方法在矿产资源勘查中的应用

2025年大学《地球物理学》专业题库——地球物理方法在矿产资源勘查中的应用考试时间：______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.在寻找密度显著高于围岩的球状矿体时，重力勘探最主要利用的是矿体的（）。A.磁异常特性B.电阻率差异C.自由空气异常D.水平梯度异常2.对于导电性良好的金属硫化物矿体，哪种地球物理方法通常效果最佳？（）A.磁法B.重力法C.自然电场法D.浅层地震法3.在地球物理勘探数据处理中，滤波的主要目的是（）。A.提高数据采集精度B.增强有用信息，压制干扰噪声C.改变数据的物理场性质D.实现数据的三维可视化4.地震勘探中，采用小道距进行数据采集，其主要目的是提高（）。A.地震波的能量B.勘探的深度C.绘制地质剖面图的精度D.获取宽频带地震信息5.在油气勘探中，地震资料解释的主要目标是识别（）。A.地质构造形态（如断层、背斜）B.岩层的磁性差异C.地下水的分布D.岩层的密度变化6.电阻率法中，当供电电极距（AB）增大时，测得的视电阻率ρs一般会（）。（假设电极排列方式为温纳装置，且探测深度远大于AB）A.保持不变B.减小C.增大D.先增大后减小7.在进行区域重力调查以寻找大型密度异常体时，通常采用（）。A.高精度检波器B.空心线圈探头C.短基线重力仪D.大尺寸摆杆8.磁法勘探中，区分顺磁矿物和抗磁矿物的主要依据是（）。A.磁化率的大小和符号B.磁场强度的大小C.磁化率随温度的变化率D.地球的磁场方向9.地球物理反演的目的是（）。A.将观测到的地球物理场数据转换回地下结构的物理参数分布B.对采集的原始数据进行初步处理和滤波C.估算地球物理仪器的测量误差D.绘制最终的地质解释图件10.在矿产资源勘查中，探地雷达（GPR）技术主要适用于（）。A.探测深部隐伏断层B.寻找埋深大于几公里的矿体C.浅层地质结构探测（如覆盖层下的基岩界面、空洞、管线等）D.大区域范围的矿产资源普查二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在横线上）1.地球物理勘探方法按探测对象的不同，可分为对______探测的方法和对______探测的方法。2.岩石的导电性主要取决于其孔隙度、含水量、温度以及充填物的______和______。3.重力勘探中，由地壳密度不均匀引起的重力异常称为______异常。4.磁法勘探中，磁化率是表征岩石磁性大小和方向的物理量，其单位通常为______。5.地震勘探中，地震波的传播速度主要受介质的______、______和______等因素影响。6.电法勘探中，为了克服接地电阻的影响，常采用______电极装置。7.地球物理数据处理中的基线校正主要是为了消除______误差。8.在进行矿产勘查地球物理解释时，必须结合详细的______资料。9.利用地震反射法探测油气藏时，通常需要人工激发______。10.放射性勘探方法主要利用某些放射性元素及其衰变子体产生的______和______来寻找矿产或解决地质问题。三、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题）1.简述影响重力勘探效果的主要地质因素。2.与电法勘探相比，磁法勘探在哪些方面具有独特的优势？3.解释什么是视电阻率？它和真电阻率有何区别？4.简述选择地球物理勘探方法时需要考虑的主要因素。四、计算题（每题10分，共20分。请列出必要的公式和计算步骤）1.某重力测量点A的绝对重力值为980800gal。已知该点处正常重力值按艾黎公式计算为978300gal，该点处地形改正为+300gal，布格改正为-1000gal。试计算该点自由空气异常ΔgaaS和布格异常ΔgAB。2.在一均匀介质中，沿垂直方向布置温纳四极装置进行电法测量。已知供电电极距AB=20m，探测电极距MN=10m。若测量得到M、N两点的电位差为10mV，请计算该点的视电阻率ρs。（假设电流频率足够低，可忽略电极极化效应和介质损耗）五、综合应用题（15分。请根据要求作答）某地区进行矿产普查，初步地质资料表明，地表覆盖有一层电阻率较高的砂砾石层（深度约20m），其下伏基岩电阻率较低，且可能存在一个电阻率更低的隐伏溶洞构造。现计划采用地球物理方法进行探测。请简述：（1）你会选择哪些地球物理方法来探测这个溶洞构造，并说明选择理由。（2）针对你选择的方法（或方法组合），简述野外数据采集时应注意的关键问题。（3）简述对采集到的数据进行处理和解释时可能遇到的主要挑战。试卷答案一、选择题1.C解析思路：重力异常主要由地下密度异常引起。当矿体密度显著高于围岩时，会在矿体上方产生正的异常，这是自由空气异常的主要来源。2.C解析思路：金属硫化物矿体通常具有良好的导电性。自然电场法利用矿体周围因离子吸附和扩散形成的自然电场来寻找良导体矿体，效果较好。3.B解析思路：地球物理数据常受到各种噪声干扰，滤波是通过选择性地增强或抑制某些频率成分，从而突出有用信号、压制干扰噪声的过程。4.C解析思路：小道距采集可以获得更密集的数据点，从而提高拼接成连续剖面时的地质细节和分辨率，即提高绘制地质剖面图的精度。5.A解析思路：地震勘探通过分析地下介质对地震波的响应（反射、折射等）来成像，识别断层、背斜等有利储集体构造是寻找油气藏的关键。6.C解析思路：在温纳装置中，当AB增大时，电流路径变长，探测深度增加，更深处低电阻率介质的影响增强，导致测得的视电阻率ρs增大。7.C解析思路：区域重力调查旨在发现大范围、大尺度的密度异常体，需要使用灵敏度较高且基线较长（即探测深度大）的重力仪，短基线重力仪主要用于浅部勘探。8.A解析思路：磁化率是衡量岩石单位体积获得磁化强度的能力。其大小和符号（正值顺磁，负值抗磁）是区分岩石是受磁性矿物控制还是受抗磁性矿物控制的根本依据。9.A解析思路：地球物理反演的核心任务就是从已知的、观测到的地表地球物理场数据（如重力异常、电阻率断面等）推断产生这些数据的地下介质分布（如密度、磁化率、电阻率结构等）。10.C解析思路：探地雷达（GPR）利用高频电磁波在介质中传播和反射的特性，探测范围受限于电磁波的有效穿透深度，通常适用于浅层（几十米以内）的精细结构探测。二、填空题1.地质构造；矿产体解析思路：地球物理方法可以探测地下物质分布的不均匀性，这既可能表现为宏观的地质构造变化，也可能表现为具有经济价值的矿产体。2.电导率；含水量解析思路：岩石的导电性与其内部孔隙中流体的存在（尤其是导电的地下水）密切相关，同时也与固体骨架本身的电学性质有关。3.地质解析思路：由地壳内部密度分布不均匀（即地质结构）引起的重力异常被称为地质重力异常，用以区别于由地形、地形改正等引起的人为或表面效应。4.国际单位制（SI）或SI单位解析思路：磁化率的国际标准单位是安培/米（A/m），属于国际单位制（SI）中的导出单位。5.密度；孔隙度；岩石类型解析思路：地震波速受介质弹性模量（与密度和泊松比有关）和惯性（与密度有关）的影响，而这些又与介质的密度、是否含有孔隙（孔隙度影响流体替换）、以及构成岩石的矿物成分（岩石类型）密切相关。6.温纳；斯伦贝谢；偶极-偶极等（任选一种即可）解析思路：为了将电极放入导电良好的大地中并减小接地电阻的影响，常采用将多个电极组合成特定装置（如温纳、斯伦贝谢）进行测量。7.仪器解析思路：地球物理测量仪器本身存在系统误差，例如检流计的零点漂移、传感器刻度不准等，基线校正就是指在数据处理中消除这些由仪器本身引起的系统误差。8.地质解析思路：地球物理数据是地下结构信息的间接反映，其解译结果具有很强的多解性，必须结合详细的、准确的地质资料（如钻孔、物探前地质调查等）才能获得唯一的、符合实际的地质模型。9.地震波解析思路：地震勘探是一种主动探测方法，需要通过人工震源（如炸药、振动平台、空气枪等）向地下激发地震波，以获取地下信息。10.放射性；射线解析思路：放射性勘探直接利用放射性元素（如铀、钍、钾）衰变过程中产生的放射性（如α、β、γ射线）及其穿透能力来探测矿产或解决地质问题。三、简答题1.简述影响重力勘探效果的主要地质因素。解析思路：影响重力勘探效果的主要地质因素包括：①地下密度异常体的规模（面积、厚度）和密度与围岩的差值（Δρ）；②异常体的埋深；③异常体的形状（球体、板状、柱状）；④地球曲率和地形起伏的影响；⑤岩层倾角。2.与电法勘探相比，磁法勘探在哪些方面具有独特的优势？解析思路：磁法勘探的独特优势在于：①可以直接探测岩矿石本身的磁性差异，无需人为供电，是一种被动探测方法；②可用于发现具有磁性的矿产（如磁铁矿、磁黄铁矿）和勘查与磁性相关的地质构造（如断裂带、岩浆活动）；③可用于区域性地磁填图和大地构造研究；④某些情况下成本相对较低。3.解释什么是视电阻率？它和真电阻率有何区别？解析思路：视电阻率（ρs）是在假设地下介质为均匀、各向同性、无限大的条件下，通过地表有限范围电极装置测量得到的、代表该测点下方一定深度范围内介质电阻率大小的等效参数。它与真电阻率（ρ）的区别在于：视电阻率是等效的、表观的，受测量装置（电极距、排列方式）的影响；真电阻率是地下实际岩石电阻率的真实值，不受测量装置影响。只有当探测深度恰好等于电极距一半时，视电阻率才近似等于真电阻率。4.简述选择地球物理勘探方法时需要考虑的主要因素。解析思路：选择地球物理勘探方法时需考虑：①勘查目标（寻找什么类型矿产、解决什么地质问题）；②地下目标的物性差异（待查对象与围岩的密度、磁性、电性、弹性、放射性等差异）；③地下目标的埋深和规模；④地表地质条件（覆盖层厚度、地形起伏、气候条件）；⑤勘探工作量和工作周期要求；⑥经济成本和技术可行性；⑦区域已有的地球物理资料和研究成果。四、计算题1.某重力测量点A的绝对重力值为980800gal。已知该点处正常重力值按艾黎公式计算为978300gal，该点处地形改正为+300gal，布格改正为-1000gal。试计算该点自由空气异常ΔgaaS和布格异常ΔgAB。解：计算公式：ΔgaaS=gA-gn+ΔgTΔgAB=gA-gn+ΔgB其中：gA=980800gal,gn=978300gal,ΔgT=+300gal,ΔgB=-1000gal计算：ΔgaaS=980800+300-978300=28900galΔgAB=980800+300-1000=979200gal答：自由空气异常ΔgaaS为28900gal，布格异常ΔgAB为979200gal。解析思路：自由空气异常是考虑了地形起伏对重力的影响，计算公式为观测点重力减去正常重力再加上地形改正；布格异常是在自由空气异常基础上进一步考虑了地下岩石层对重力的吸引（布格改正），计算公式为观测点重力减去正常重力再加上布格改正值。2.在一均匀介质中，沿垂直方向布置温纳四极装置进行电法测量。已知供电电极距AB=20m，探测电极距MN=10m。若测量得到M、N两点的电位差为10mV，请计算该点的视电阻率ρs。（假设电流频率足够低，可忽略电极极化效应和介质损耗）解：计算公式（温纳装置）：ρs=2πa*V/I其中：a=AB/2=20m/2=10m,V=10mV=10*10^-3V需要求出电流I。根据欧姆定律，I=V/R，而R=ρs/A，对于温纳装置，在均匀介质中，MN间的电阻R可用ρs和a表示，但题目未给MN间的电阻或电流，无法直接用欧姆定律。通常此类题目会隐含假设或提供计算依据。温纳装置视电阻率公式可直接使用a和V计算ρs，假设题目已知或允许直接代入计算。假设题目允许直接使用公式，则：ρs=2*π*10m*(10*10^-3V)/I题目未给I，但标准温纳装置视电阻率公式为：ρs=2πa*V/I=2πa*V/(V/R)=2πaR=2πa(ρs/(2πa))=>ρs=2πaV/I需要重新审视题目或假设。标准温纳公式为ρs=2πa*V/I，且I=V/R，R=ρs*l/A，对于温纳，l≈a，A=