2025年大学《行星科学》专业题库- 行星地震活动异常预警方法

2025年大学《行星科学》专业题库——行星地震活动异常预警方法考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题1.在行星地震学中，P波和S波的主要区别在于？A.传播速度B.能量大小C.产生机制D.穿透能力2.用于确定地震震源位置和机制的关键信息是？A.地震波到达时间B.地震震级C.震源深度D.震中距3.地震频次-震级关系（b值）通常用来描述？A.地震波在地球内部的速度变化B.地震活动随时间的周期性变化C.地震事件的空间分布模式D.地震活动性的统计特征4.在地震数据分析中，傅里叶变换主要应用于？A.确定震源机制解B.计算震源深度C.分析地震频谱成分D.绘制地震分布图5.行星地震活动异常通常指？A.地震活动水平低于平均水平B.地震活动水平出现显著、非周期性的变化C.地震震级普遍增大D.震源机制解类型单一化6.建立行星地震异常预警模型，最核心的要素是？A.高精度的地震仪B.完善的监测网络C.合理的监测指标与阈值设定D.强大的数据处理中心7.与地震活动性相关的行星内部过程可能包括？A.地幔柱活动B.冰盖相变C.构造板块运动D.以上所有8.比较地球和火星的地震监测，一个显著差异是？A.地球地震频次远高于火星B.地球拥有全球范围的监测网络，而火星目前只有区域性监测C.火星地震波速度普遍高于地球D.地球地震震源机制类型比火星复杂9.地震台阵相比单台地震仪，其主要优势在于？A.只能记录更长时间的数据B.能够更精确地确定震源位置和方位角C.只能监测P波，不能监测S波D.对噪声更敏感10.月球地震活动性相比地球，主要特点是？A.频率高，震级大B.频率低，震级小，且以浅源地震为主C.只有构造地震，无火山地震D.地震活动主要集中在月海区域二、填空题1.地震波按照传播方式可分为______波和______波。2.震源在震源机制解中通常用______表示，它是一个二阶张量。3.地震仪记录的原始地震数据称为______，常见的格式有______和______。4.频谱分析中，功率谱密度函数描述了地震信号能量在______上的分布。5.判断行星地震活动是否存在异常，常用的统计指标包括______和______。6.建立地震异常预警系统，需要设定合理的______和______。7.InSight探测器在火星上部署的地震仪是______，主要用于研究火星______和______。8.地震波从震源到台站传播过程中会发生______和______。三、名词解释1.震源机制解(FocalMechanismSolution)2.地震活动性(Seismicity)3.阈值(Threshold)4.异常预警(AnomalyWarning)四、简答题1.简述利用地震波传播时间测定震源距离的基本原理。2.简述频谱分析在行星地震数据异常识别中的作用。3.简述建立行星地震活动异常预警模型的一般步骤。4.简述地球与火星在地震监测方面的主要区别及其原因。五、论述/分析题1.假设某行星（例如，一颗小型岩石行星）的地震监测数据显示，在过去十年中，地震频次呈现逐年缓慢增加的趋势，并且出现了一些能量显著高于平均水平的地震事件，震源机制解类型也较为多样。请分析这些现象可能表明该行星内部正在发生何种变化？并阐述这些变化可能对行星的宜居性或地质演化带来哪些影响。2.设计一个针对冰封行星（如未来的火星极地）的地震活动异常预警方案。请说明你将选择哪些监测指标？如何设定异常阈值？预警的触发条件和不同级别预警的含义是什么？并简述该方案的优势与局限性。试卷答案一、选择题1.A2.A3.D4.C5.B6.C7.D8.B9.B10.B二、填空题1.体；面2.矩张量3.记录；SEED；MiniSEED4.频率5.地震频次；地震能量6.监测指标；预警阈值7.SEIS；地幔；核心8.传播路径弯曲；振幅衰减三、名词解释1.震源机制解：通过分析到达地震台站的P波和S波震相，推断出的描述震源破裂方式（如正断层、逆断层、走滑断层）和方位的数学解，通常用一个二阶张量（矩张量）来表示。2.地震活动性：指一定区域内、一定时间内发生地震的次数、强度、空间分布和时间分布等特征的总称，是反映行星内部构造活动状态的一个综合指标。3.阈值：在异常预警中，指用于判断监测指标是否偏离正常范围的临界值。设定合理的阈值是识别异常的关键。4.异常预警：基于对行星地震活动监测数据的分析，当活动状态出现显著偏离正常模式的特征时，通过一定的模型或规则进行判断，并向相关方发出警示，提示可能存在的内部过程变化。四、简答题1.解析思路：利用地震波（如P波）在不同介质中传播速度恒定的特性。通过精确测量从震源发出地震波到达不同台站的时间差（走时差），结合台站与震源之间的已知或可计算距离，利用走时曲线（或反演方法）可以推断出震源的位置。对于双台定位，通常需要先确定一个震源距离，再结合另一个台站数据确定方位角。2.解析思路：地震信号通常包含多种频率成分。频谱分析可以将时域的地震波形转换到频域，显示不同频率成分的能量大小。通过分析频谱随时间的变化，可以识别出地震频次、能量或主频等方面的异常变化。例如，异常事件可能伴随特定频率的显著增强或出现新的频率成分。3.解析思路：首先，需要建立行星地震活动的正常背景模型或基线。其次，选择合适的监测指标（如地震频次、震级、能量、震源深度、空间分布等）。然后，基于历史数据或统计方法，设定异常阈值。接着，开发预警逻辑或模型，将实时监测指标与阈值进行比较。最后，根据比较结果判断是否触发预警，并确定预警级别，输出预警信息。4.解析思路：地球拥有全球范围的地震监测网络，能够监测到全球范围内的地震事件，数据量大，震源定位和全球分布分析能力强。火星目前主要由InSight着陆器上的SEIS地震仪进行区域性监测，覆盖范围有限，主要获取浅源地震信息，数据量远小于地球。这种差异主要源于地球和火星内部活动水平、地质构造、以及当前探测技术的部署能力不同。五、论述/分析题1.解析思路：*分析：地震频次逐年缓慢增加可能表明行星内部应力积累逐渐加剧或某种驱动力（如地幔对流、冰盖加载/卸载）在增强。能量显著高于平均水平的地震事件可能代表应力突然释放，或者是一些较为剧烈的内部过程（如岩石圈断裂、火山活动前兆）的表现。多样化的震源机制解表明行星内部的破裂模式复杂，可能涉及不同的构造应力场或不同的介质性质。*影响：这些变化可能预示着行星地质活动进入一个相对活跃的时期。持续的频次增加可能意味着内部不稳定性累积，若伴随强烈的构造活动，可能增加表面形变甚至火山喷发的风险；若与冰盖相变相关，则可能影响行星气候。剧烈地震事件本身可能造成局部破坏（若存在生命）。整体地质活动增强可能改变行星表面的地貌特征和物质循环，对评估行星的长期宜居性有重要意义。2.解析思路：*设计：针对冰封行星，应优先选择对冰层加载/卸载、冰裂隙活动敏感的指标。监测指标可包括：浅源地震频次（特别是冰下地震）、地震震源深度（浅源比例）、特定频率（如与冰裂隙相关的频率）的能量变化、震中分布（是否集中在冰盖下或边缘）、余震活动特征。*阈值：阈值设定需基于对正常冰下/冰缘环境背景噪声和微小活动的理解。可以采用统计方法（如标准差、移动平均）设定动态阈值，或基于历史探测数据（若有）设定相对阈值。不同指标可设置不同阈值。*触发与级别：预警触发需结合多个指标。例如，浅源地震频次或能量超过阈值，且震中集中在特定区域（如预期冰盖下脆弱带），可能触发一级预警。若出现能量更大的事件或震源机制显示断裂活动，则触发更高级别预警。预警级别可划分为：注意（低级别，指示异常趋势）、警戒（中级别，指示活动增强）、警报（高级别，指示可能发生显著事件）。*优势：该方案利用冰敏感指标