應(yīng)用地球物理學(xué)習(xí)題參考答案.doc

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一、名詞解釋 1地震勘探：是以不同巖石、礦石間的彈性差異為基礎(chǔ)，通過(guò)觀測(cè)和研究地震波在地下巖石中的傳播特性，以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)勘查目標(biāo)的一種研究方法。 2震動(dòng)圖：用μ～t坐標(biāo)系統(tǒng)表示的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移隨時(shí)間變化的圖形稱為地震波的震動(dòng)圖。 3波剖面圖：某一時(shí)刻t質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移μ隨距離x變化的圖形稱之為波剖面圖。 4時(shí)間場(chǎng)：時(shí)空函數(shù)所確定的時(shí)間t的空間分布稱為時(shí)間場(chǎng)。 5等時(shí)面：在時(shí)間場(chǎng)中，如果將時(shí)間值相同的各點(diǎn)連接起來(lái)，在空間構(gòu)成一個(gè)面，在面中任意點(diǎn)地震波到達(dá)的時(shí)間相等，稱之為等時(shí)面。 6橫波：彈性介質(zhì)在發(fā)生切變時(shí)所產(chǎn)生的波稱之為橫波，即剪切形變?cè)诮橘|(zhì)中傳播又稱之為剪切波或S波。 7縱波：彈性介質(zhì)發(fā)生體積形變（即拉伸或壓縮形變）所產(chǎn)生的波稱為縱波，又稱壓縮波或P波。 8頻譜分析：對(duì)任一非周期地震阻波進(jìn)行傅氏變換求域的過(guò)程。 9波前面：惠更斯原理也稱波前原理，假設(shè)在彈性介質(zhì)中，已知某時(shí)刻t1波前面上的各點(diǎn)，則可把這些點(diǎn)看做是新的震動(dòng)源，從t1時(shí)刻開始產(chǎn)生子波向外傳播，經(jīng)過(guò)Δt時(shí)間后，這些子波波前所構(gòu)成的包攏面就是t1＋Δt時(shí)刻的新的波前面。 10視速度：沿觀測(cè)方向，觀測(cè)點(diǎn)之間的距離和實(shí)際傳播時(shí)間的比值，稱之為視速度。V* 11觀測(cè)系統(tǒng):在地震勘探現(xiàn)場(chǎng)采集中，為了壓制干擾波和確保對(duì)有效波進(jìn)行√追蹤，激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)之間的排列和各排列的位置都應(yīng)保持一定的相對(duì)關(guān)系，這種激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)之間以及排列和排列之間的位置關(guān)系，稱之為觀測(cè)系統(tǒng)。 12水平疊加：又稱共反射點(diǎn)疊加或共中心點(diǎn)疊加，就是把不同激發(fā)點(diǎn)不同接收點(diǎn)上接收到的來(lái)自同一反射點(diǎn)的地震記錄進(jìn)行疊加。 13時(shí)距曲線：一種表示接收點(diǎn)距離和地震波走時(shí)的關(guān)系曲線，通常以接收點(diǎn)到激發(fā)點(diǎn)的距離為橫坐標(biāo)，地震波到達(dá)該接收點(diǎn)的走時(shí)為縱坐標(biāo)。 14同向軸：在地震記錄上相同相位的連線。 15波前擴(kuò)散：已知在均勻介質(zhì)中，點(diǎn)震源的波前為求面，隨著傳播距離的增大，球面逐漸擴(kuò)展，但是總能量保持不變，而使單位面積上的能量減少，震動(dòng)的振幅將隨之減小，這稱之為球面擴(kuò)散或波前擴(kuò)散。 二、判斷題 1．視速度小于等于真速度。 2．平均速度大于等于均方根速度。 3.僅在均勻介質(zhì)時(shí)，射線與波前面正交。 4.縱波和橫波都是線性極化波。 5.地震子波的延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度同它的頻帶寬度成正比。 6.傾斜界面情況下，折射波上傾方向接收時(shí)的視速度等于下傾方向的視速度。 7.折射波時(shí)距曲線是通過(guò)原點(diǎn)的直線，視速度等于界面速度。 12．瑞雷面波是線性極化波。 8.折射波的形成條件是地下存在波阻抗界面。 9.對(duì)水平多層介質(zhì)，疊加速度是均方根速度。√ 10.從各個(gè)方向的測(cè)線觀測(cè)到的時(shí)距曲線極小點(diǎn)位置，一般可以確定反射界面的大致傾向?！? 11.相遇觀測(cè)系統(tǒng)屬于折射波法的觀測(cè)系統(tǒng)√ 12.將不能接收到折射波的區(qū)稱為盲區(qū)√ 13．反射界面越深，視速度越大，時(shí)距曲線越平緩?！? 14．同一巖土介質(zhì)中，縱波的吸收系數(shù)和橫波的吸收系數(shù)相等。 15．地震波在傳播中高頻成份損失較快，而存留了較低的頻率成分?！? 16．縱波傳播速度小于橫波傳播速度。 17．地震勘探中檢波器記錄的是波剖面。 18一般來(lái)說(shuō)，同一巖土介質(zhì)中，縱波的吸收系數(shù)大于橫波的吸收系數(shù)?！? 19物質(zhì)越致密，其泊松比越小?！? 20．繞射波時(shí)距曲線極小值位于繞射點(diǎn)正上方?！? 三、簡(jiǎn)答題 1.用文字和圖示的形式分析震動(dòng)圖和波剖面圖 振動(dòng)圖如下圖所示，假設(shè)在離震源距離為r1的A點(diǎn)觀測(cè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移隨時(shí)間的變化規(guī)律，用時(shí)間t為橫坐標(biāo)，質(zhì)點(diǎn)位移u為縱坐標(biāo)作圖，可得圖（b） 所示的圖形。 該點(diǎn)地震波振動(dòng)的位移大小稱之為振幅值變化、振動(dòng)周期（T）延續(xù)時(shí)間(?t)等特征。這種用坐標(biāo)系統(tǒng)表示的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移隨時(shí)間變化的圖形稱為地震波的振動(dòng)圖。在實(shí)際地震記錄中，每一道記錄就是一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的地震波振動(dòng)圖。 波剖面圖如下圖所示，假定在某一確定的時(shí)刻t，在距離震源點(diǎn)O的一定范圍內(nèi)的各不同距離的點(diǎn)上，同時(shí)觀察它們的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的情況，并以觀測(cè)點(diǎn)與振源O的距離x為橫坐標(biāo)，以質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移u為縱坐標(biāo)作圖所得圖形如下圖（b）所示 從圖中可以看出質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的波長(zhǎng)?和該時(shí)刻的起振點(diǎn)x2（波前）及停振點(diǎn)x1（波尾）等特征。描述某一時(shí)刻t質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移u隨距離x變化的圖形稱之為波剖面圖。 2.什么是視速度？什么是真速度？它們之間有什么關(guān)系？ 沿波射線傳播的速度是真速度（2分），沿測(cè)線方向傳播的速度是視速度（2分）。視速度與真速度之間的關(guān)系稱視速度定理，其表達(dá)式為：， 其中V*為視速度，V為真速度，α是射線與地面法線間的夾角 3.折射波法有哪些觀測(cè)系統(tǒng)？ 單支時(shí)距曲線觀測(cè)系統(tǒng)、相遇時(shí)距曲線觀測(cè)系統(tǒng)、多重相遇時(shí)距曲線觀測(cè)系統(tǒng)以及追逐時(shí)距曲線觀測(cè)系統(tǒng)。 4.什么是多次覆蓋系統(tǒng)？每激發(fā)一次，激發(fā)點(diǎn)和整個(gè)排列怎樣向前移動(dòng)？ 多次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)是根據(jù)水平疊加技術(shù)的的要求而設(shè)計(jì)的。水平疊加的概念：又稱共反射點(diǎn)疊加或共中心點(diǎn)疊加，就是把不同激發(fā)點(diǎn)、不同接收點(diǎn)上接收到 的來(lái)自同一反射點(diǎn)的地震記錄進(jìn)行疊加。這樣可以壓制多次波和各種隨機(jī)干擾波，從而大大提高了信噪比和地震剖面的質(zhì)量，并且可以提取速度等重要參數(shù)。選定偏移距和檢波距之后，每激發(fā)一次，激發(fā)點(diǎn)和整個(gè)排列都同時(shí)向前移動(dòng)一個(gè)距離，直到測(cè)完全部剖面。 5.影響地震波速度的主要因素有哪些？ 巖石的密度孔隙度壓力和溫度埋藏深度和地質(zhì)年代其它因素包括地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，巖層的風(fēng)化侵蝕等。 6.單層傾斜界面折射波時(shí)距曲線的特點(diǎn)是什么？ （1）上傾與下傾方向時(shí)距曲線斜率不同，其視速度不同，上傾方向視速度大于下傾方向的視速度。 （2）上傾與下傾方向觀測(cè)到的初至區(qū)距離和盲區(qū)大小不同，在下傾方向接收時(shí)，初至區(qū)距離和盲區(qū)較小，截距時(shí)間也要小些。在上傾方向接收時(shí)，初至區(qū)距離和盲區(qū)要大些，截距時(shí)間也要大些。據(jù)此可以判斷界面的傾向。 （3）當(dāng)i+??90o時(shí)若在下傾方向接收，折射波射線將無(wú)法返回地面，這時(shí)盲區(qū)無(wú)限大。而在上傾方向接收，則入射角總是小于臨界角，無(wú)法形成折射波。 (4)上傾與下傾方向觀測(cè)的視速度分別為：（a）i=?V*??（b）i?MN （5）決定和影響電阻率法勘探深度的因素是什么？ 勘探深度除了和極距有關(guān)外，還和地電斷面的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有關(guān)。能夠在地表產(chǎn)生可靠異常的最大深度，即為所用電極裝置及相應(yīng)極距的勘探深度。 （6）何謂電剖面法？電剖面法中各種電極裝置形式的基本特征及相互間的關(guān)系怎樣？ 電剖面法是用以研究地電斷面橫向電性變化的一類方法。剖面法又分二極裝置、三極裝置、聯(lián)合剖面裝置、對(duì)稱四極裝置、偶極裝置。 二極裝置這種裝置的特點(diǎn)是供電電極B和測(cè)量電極N均置于無(wú)窮遠(yuǎn)處接地 三極裝置：只將供電電極B置于無(wú)窮遠(yuǎn)，而將AMN沿測(cè)線排列進(jìn)行逐點(diǎn)觀測(cè)。 三極裝置通常取MN的中點(diǎn)作為觀測(cè)結(jié)果的記錄點(diǎn)。 對(duì)稱四極裝置：這種裝置特點(diǎn)是AM=NB，記錄點(diǎn)取在MN的中點(diǎn)。取AM=MN=NB=a時(shí)，這種對(duì)稱等距排列，成為溫納裝置，Ｋ＝２∏ａ。 聯(lián)合剖面裝置由兩個(gè)三極裝置聯(lián)合組成，其中電源負(fù)極置于無(wú)窮遠(yuǎn)，電源的正極可向Ａ極，也可向Ｂ極 中間梯度法：此方法是裝置將供電電極A和B固定在相距很遠(yuǎn)的地方，測(cè)量電極MN在AB中段的1/3的范圍內(nèi)逐點(diǎn)測(cè)量。 （7）什么是正交點(diǎn)和反交點(diǎn)？ρs曲線正、反交點(diǎn)的主要特征是什么？ （8）電剖面法和電測(cè)深法的區(qū)別。 電測(cè)深法是在地表某點(diǎn)測(cè)量電極不動(dòng)，按規(guī)定不斷加大供電極距，從而研究地表某點(diǎn)下方電性的垂向變化。由于供電極距不斷加大，增大了供電電流在地下的分布范圍，實(shí)際上相當(dāng)于加大了勘探深度電剖面法是用以研究地電斷面橫向電性變化的一類方法。一般采用固定的電極距，并使電極裝置沿剖面移動(dòng)，這樣便可觀測(cè)到在一定深度范圍內(nèi)視電阻率沿剖面的變化 （9）視電阻率微分公式的表達(dá)及推導(dǎo)過(guò)程，并說(shuō)明式中各量的含義 。假設(shè)測(cè)量電極之間的距離為l 　　?。裺＝JMN*ρMN/JO(2分)，ρs：視電阻率（1分）；JMN：MN間實(shí)際電流密度（1分）；ρMN：測(cè)量電極MN間實(shí)際電阻率（1分）；JO：地下為均勻介質(zhì)時(shí)，MN間的電流密度（1分）。 （10）充電法的應(yīng)用條件是什么？ 1）被研究的對(duì)象（充電體）至少已有一處被揭露或出露，以便設(shè)置充電點(diǎn)；（2）充電體相對(duì)圍巖應(yīng)是良導(dǎo)電體；（3）充電體規(guī)模越大，埋藏越淺，應(yīng)用充電法的效果越理想。充電法的最大研究生度一般僅為充電體延伸長(zhǎng)度一半。 （11）聯(lián)合剖面裝置的剖面曲線和相同極距的對(duì)稱剖面曲線什么關(guān)系？用圖示和公式表達(dá)出來(lái)。 （12）什么是理想導(dǎo)體？理想導(dǎo)體充電電場(chǎng)有什么特點(diǎn)？ （13）中間梯度法主要用來(lái)解決什么樣的地質(zhì)問(wèn)題？ 中間梯度法主要用來(lái)尋找陡傾的高阻體，如石英脈、偉晶巖脈等。 （14）積累電荷的特點(diǎn)是什么？ 在非均勻?qū)щ娊橘|(zhì)中，存在著電荷的體分布，這種電荷稱為積累電荷。由于在電法勘探中，主要考慮分區(qū)均勻的電性分布情況，所以積累電荷主要存在于電阻率不同的介質(zhì)分界面上。在場(chǎng)中某點(diǎn)附近取一閉合曲面，若流入、流出該曲面的電流密度通量不等于零，便出現(xiàn)電荷的積累。積累電荷的大小除了和該點(diǎn)電流密度有關(guān)外，還和界面兩側(cè)電阻率的差異有關(guān)。 （15）充電法的可以解決哪些地質(zhì)問(wèn)題？ （1）確定已揭露（或出露）礦體隱伏部分的形狀、產(chǎn)狀、規(guī)模、平面分布位置及深度；（2）確定已知相鄰礦體之間的連接關(guān)系；（3）在已知礦體附近找盲礦體；（4）利用單井測(cè)定地下水的流向和流速；（5）研究滑坡及追蹤地下金屬管線等。 （16）何謂等價(jià)原則?怎樣解釋H(或A)型曲線和K（或Q）型曲的S2等價(jià)和T2等價(jià)現(xiàn)象？ 在電測(cè)深法的實(shí)際工作中，由于觀測(cè)誤差的存在，經(jīng)常會(huì)遇到地電斷面參數(shù)不同而視電阻率曲線卻完全相同的現(xiàn)象，把這種情況稱為電測(cè)深曲線的等價(jià)現(xiàn)象。對(duì)于三層地電斷面，存在S2和T2等價(jià)現(xiàn)象。 1.H型（或A型）斷面的S2等價(jià)現(xiàn)象當(dāng)h1、?1、?3一定，而?2較小的情況 下，?s曲線中段極小值不明顯，只要保持中間層縱向電導(dǎo)S2不變，則?s電測(cè)深曲線的形狀也不變。對(duì)于A型三層斷面，同樣遵循S2等價(jià)原則。 K型（或Q型）斷面的T2等價(jià)現(xiàn)象當(dāng)h1、?1、?3一定，?2較小的情況下，?s 曲線的極大值不明顯，只要保持中間層橫向電阻T2不變，則?s曲線的形狀也不變。對(duì)于Q型三層斷面，第二層中的電流也近似于垂直層面流動(dòng)，同樣遵循T2等價(jià)原則 3．綜合題 （1）用對(duì)稱四極剖面法測(cè)得某測(cè)的得△UMN=10mV，I=40mA，已知供電電極AB=110m，測(cè)量電極MN=10m，試求該點(diǎn)視電阻率ρs值。 k=π*AM*AN/MN （2）AB=200米，MN/2=10米的對(duì)稱四極視電阻率測(cè)量中，測(cè)得供電電流為0.314A,電位差為20mV，求出視電阻率的大?。咳艄╇婋娏骷哟笠槐稌r(shí)，結(jié)果有無(wú)變化？為什么？ 若供電電流增大一倍，結(jié)果無(wú)變化，因?yàn)殡娏髟龃箅娢徊钜簿€性增大但其比值保持不變，所以結(jié)果不變。 （3）作圖題 ①繪出下列地質(zhì)剖面對(duì)應(yīng)的ρs測(cè)深曲線示意圖。 lnρs（ΩΜ） 飽和粘土 粉質(zhì)粘土 卵石 lnAB/2 ②根據(jù)地電斷面內(nèi)異常體的特征繪制聯(lián)合剖面曲線。 ρ1μ12<1 ρ2 （4）繪出H、K、A、Q型對(duì)稱四極電測(cè)深曲線，并給出各類型地電斷面所對(duì)應(yīng)的層數(shù)及電性關(guān)系，并說(shuō)明這四種曲線類型分別可能反應(yīng)哪種等價(jià)現(xiàn)象。 （5）標(biāo)出下列電阻率測(cè)深曲線的類型。ρs ρs （6）根據(jù)下列聯(lián)合剖面曲線判斷地質(zhì)體的傾向，并示意繪在曲線下方。 ρ1=100Ω﹒mh1=20m ρ2=300Ω﹒mh2=30m ρ3=220Ω﹒m （7）有如下地電斷面 問(wèn)題：（1）繪出對(duì)稱四極測(cè)深曲線。（2）確定 曲線類型。（3）中間層橫向電阻T2等于多少？ （4）當(dāng)h2=25m，ρ2=360Ω﹒m時(shí)，曲線有無(wú)變化？為什么？（5）若ρ2=180Ω﹒m，h2=30m時(shí)曲線發(fā)生了怎樣的變化？ 三、重磁勘探 1.1．名詞解釋 重力勘探以地殼中不同巖、礦石間之密度差異為基礎(chǔ)，通過(guò)觀測(cè)與研究天然重力場(chǎng)的變化規(guī)律以查明地質(zhì)構(gòu)造和尋找礦產(chǎn)的一種物探方法 重力異常在重力勘探中，將由于地下巖石、礦物密度分布不均勻所引起的重力變化稱為重力異常。 緯度改正　地球表面的重力值隨緯度（?）而變化，為了消除由于測(cè)點(diǎn)所在的緯度不同而引起的重力變化，必須進(jìn)行緯度改正 ，地形改正即把測(cè)點(diǎn)平面以上的物質(zhì)除去，并把測(cè)點(diǎn)平面以下的空缺填補(bǔ)起來(lái)，這項(xiàng)工作叫地形改正 ，中間層改正，由于測(cè)點(diǎn)與基點(diǎn)之間還存在一定的高差，故測(cè)點(diǎn)到基準(zhǔn)面（基點(diǎn)所在的水平面）之間的物質(zhì)對(duì)實(shí)測(cè)重力值亦會(huì)產(chǎn)生影響。消除這種影響的工作稱為中間層改正。 布格改正，高度改正和中間層改正都和測(cè)點(diǎn)相對(duì)于 總基點(diǎn)的高程有關(guān)，因此在重力測(cè)量的改正中，常常把兩項(xiàng)改正合并到一起，稱為布格改正 布格重力異常，經(jīng)布格改正后的重力異常 磁法勘探，磁法勘探是利用地殼內(nèi)各種巖（礦）石 間的磁性差異所引起的磁場(chǎng)變化（磁異常） 來(lái)尋找有用礦產(chǎn)資源和查明地下地質(zhì)構(gòu)造的 一種物探方法。 地磁要素，地磁場(chǎng)強(qiáng)度一般用 T來(lái)表示，它在X、 y、Z三個(gè)軸上的投 影分別為：北分量 X，東分量Y，垂直 分量Z。T在xoy平 面上的投影稱為水 平分量H，其方向 指向磁北。 上述x、y、z、H、T、D、I各量統(tǒng)稱為地磁要素 剩余密度， 磁化強(qiáng)度磁化強(qiáng)度M表示單位體積所具有的磁矩 2．簡(jiǎn)答題 （1）重力勘探的應(yīng)用條件1）重力異常的產(chǎn)生首先必須有密度不均 勻體存在。（2）僅僅有密度差也不一定能產(chǎn)生重力 異常，還必須沿水平方向上有密度變化才行。 （3）利用重力測(cè)量研究地質(zhì)構(gòu)造問(wèn)題時(shí)， 要求上部巖層與下部巖層有足夠大的密度 差，且?guī)r層有明顯的傾角，或斷層有較大 的落差。 （2）磁化強(qiáng)度、感應(yīng)磁化強(qiáng)度、剩余磁化強(qiáng)度的概念是什么？他們之間有什么 關(guān)系？磁化強(qiáng)度表示單位體積所具有的磁矩，用M表示。（1分） 感應(yīng)磁化強(qiáng)度表示各種巖石在現(xiàn)代地磁場(chǎng)的磁化下所具有的磁性，用Mi表示（2分）。剩余磁化強(qiáng)度表示各種巖石在地質(zhì)歷史條件下被古地磁場(chǎng)磁化所保留下來(lái)的磁性，基本上不受現(xiàn)代磁場(chǎng)的影響而保持著其固有的數(shù)值和方向，用Mr表示（2分）。三者之間的關(guān)系：巖石的磁化強(qiáng)度由感應(yīng)磁化強(qiáng)度和剩余磁化強(qiáng)度兩部分構(gòu)成，即M=Mi+Mr（1分） （3）什么是重力異常？什么是布格重力異常？ 3．綜合題 （1）①畫出下列各種情況下的△g曲線 ②根據(jù)圖示，在下列剖面上畫出磁異常Za曲線。 （2）關(guān)于布格校正，請(qǐng)回答以下問(wèn)題： ①中間層校正與高度校正的物理含義是什么?通過(guò)地形改正以后，測(cè)點(diǎn)周圍就變成水平面了。但由于測(cè)點(diǎn)與基點(diǎn)之間還存在一定的高差，故測(cè)點(diǎn)到基準(zhǔn)面（基點(diǎn)所在的水平面）之間的物質(zhì)對(duì)實(shí)測(cè)重力值亦會(huì)產(chǎn)生影響。消除這種影響的工作稱為中間層改正。經(jīng)過(guò)地形和中間層改正后，測(cè)點(diǎn)就懸在 它所在的空間了。再經(jīng)過(guò)高度改正，就可以 把它投影到基準(zhǔn)面上。由于地面上每升高 1m，重力值大約減小3.086g.u.。 ②給出比總基點(diǎn)所在水準(zhǔn)面高出h1和低了h2的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)上的布格校正公式。 (3)畫出下列各種情況下的△g曲線 △g + 0 - σ1σ1σ1 σ0σ0 σ1〈σ0σ1〉σ0σ1=σ0 5.磁法勘探的應(yīng)用前提是（Ｂ） A密度差異B磁性差異C電性差異