應用地球物理學習題參考答案.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，通過觀測和研究地震波在地下巖石中的傳播特性，以實現(xiàn)地質勘查目標的一種研究方法。 2震動圖：用μ～t坐標系統(tǒng)表示的質點振動位移隨時間變化的圖形稱為地震波的震動圖。 3波剖面圖：某一時刻t質點振動位移μ隨距離x變化的圖形稱之為波剖面圖。 4時間場：時空函數(shù)所確定的時間t的空間分布稱為時間場。 5等時面：在時間場中，如果將時間值相同的各點連接起來，在空間構成一個面，在面中任意點地震波到達的時間相等，稱之為等時面。 6橫波：彈性介質在發(fā)生切變時所產生的波稱之為橫波，即剪切形變在介質中傳播又稱之為剪切波或S波。 7縱波：彈性介質發(fā)生體積形變（即拉伸或壓縮形變）所產生的波稱為縱波，又稱壓縮波或P波。 8頻譜分析：對任一非周期地震阻波進行傅氏變換求域的過程。 9波前面：惠更斯原理也稱波前原理，假設在彈性介質中，已知某時刻t1波前面上的各點，則可把這些點看做是新的震動源，從t1時刻開始產生子波向外傳播，經過Δt時間后，這些子波波前所構成的包攏面就是t1＋Δt時刻的新的波前面。 10視速度：沿觀測方向，觀測點之間的距離和實際傳播時間的比值，稱之為視速度。V* 11觀測系統(tǒng):在地震勘探現(xiàn)場采集中，為了壓制干擾波和確保對有效波進行√追蹤，激發(fā)點和接收點之間的排列和各排列的位置都應保持一定的相對關系，這種激發(fā)點和接收點之間以及排列和排列之間的位置關系，稱之為觀測系統(tǒng)。 12水平疊加：又稱共反射點疊加或共中心點疊加，就是把不同激發(fā)點不同接收點上接收到的來自同一反射點的地震記錄進行疊加。 13時距曲線：一種表示接收點距離和地震波走時的關系曲線，通常以接收點到激發(fā)點的距離為橫坐標，地震波到達該接收點的走時為縱坐標。 14同向軸：在地震記錄上相同相位的連線。 15波前擴散：已知在均勻介質中，點震源的波前為求面，隨著傳播距離的增大，球面逐漸擴展，但是總能量保持不變，而使單位面積上的能量減少，震動的振幅將隨之減小，這稱之為球面擴散或波前擴散。 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.僅在均勻介質時，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)時間長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的視速度等于下傾方向的視速度。 7.折射波時距曲線是通過原點的直線，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.對水平多層介質，疊加速度是均方根速度?！? 10.從各個方向的測線觀測到的時距曲線極小點位置，一般可以確定反射界面的大致傾向?！? 11.相遇觀測系統(tǒng)屬于折射波法的觀測系統(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，時距曲線越平緩?！? 14．同一巖土介質中，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。 18一般來說，同一巖土介質中，縱波的吸收系數(shù)大于橫波的吸收系數(shù)?！? 19物質越致密，其泊松比越小?！? 20．繞射波時距曲線極小值位于繞射點正上方?！? 三、簡答題 1.用文字和圖示的形式分析震動圖和波剖面圖 振動圖如下圖所示，假設在離震源距離為r1的A點觀測質點振動位移隨時間的變化規(guī)律，用時間t為橫坐標，質點位移u為縱坐標作圖，可得圖（b） 所示的圖形。 該點地震波振動的位移大小稱之為振幅值變化、振動周期（T）延續(xù)時間(?t)等特征。這種用坐標系統(tǒng)表示的質點振動位移隨時間變化的圖形稱為地震波的振動圖。在實際地震記錄中，每一道記錄就是一個觀測點的地震波振動圖。 波剖面圖如下圖所示，假定在某一確定的時刻t，在距離震源點O的一定范圍內的各不同距離的點上，同時觀察它們的質點振動的情況，并以觀測點與振源O的距離x為橫坐標，以質點離開平衡位置的位移u為縱坐標作圖所得圖形如下圖（b）所示 從圖中可以看出質點振動的波長?和該時刻的起振點x2（波前）及停振點x1（波尾）等特征。描述某一時刻t質點振動位移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？它們之間有什么關系？ 沿波射線傳播的速度是真速度（2分），沿測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系稱視速度定理，其表達式為：， 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系統(tǒng)？ 單支時距曲線觀測系統(tǒng)、相遇時距曲線觀測系統(tǒng)、多重相遇時距曲線觀測系統(tǒng)以及追逐時距曲線觀測系統(tǒng)。 4.什么是多次覆蓋系統(tǒng)？每激發(fā)一次，激發(fā)點和整個排列怎樣向前移動？ 多次覆蓋觀測系統(tǒng)是根據(jù)水平疊加技術的的要求而設計的。水平疊加的概念：又稱共反射點疊加或共中心點疊加，就是把不同激發(fā)點、不同接收點上接收到 的來自同一反射點的地震記錄進行疊加。這樣可以壓制多次波和各種隨機干擾波，從而大大提高了信噪比和地震剖面的質量，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)點和整個排列都同時向前移動一個距離，直到測完全部剖面。 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年代其它因素包括地質構造運動，巖層的風化侵蝕等。 6.單層傾斜界面折射波時距曲線的特點是什么？ （1）上傾與下傾方向時距曲線斜率不同，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到的初至區(qū)距離和盲區(qū)大小不同，在下傾方向接收時，初至區(qū)距離和盲區(qū)較小，截距時間也要小些。在上傾方向接收時，初至區(qū)距離和盲區(qū)要大些，截距時間也要大些。據(jù)此可以判斷界面的傾向。 （3）當i+??90o時若在下傾方向接收，折射波射線將無法返回地面，這時盲區(qū)無限大。而在上傾方向接收，則入射角總是小于臨界角，無法形成折射波。 (4)上傾與下傾方向觀測的視速度分別為：（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外，還和地電斷面的性質和結構有關。能夠在地表產生可靠異常的最大深度，即為所用電極裝置及相應極距的勘探深度。 （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、對稱四極裝置、偶極裝置。 二極裝置這種裝置的特點是供電電極B和測量電極N均置于無窮遠處接地 三極裝置：只將供電電極B置于無窮遠，而將AMN沿測線排列進行逐點觀測。 三極裝置通常取MN的中點作為觀測結果的記錄點。 對稱四極裝置：這種裝置特點是AM=NB，記錄點取在MN的中點。取AM=MN=NB=a時，這種對稱等距排列，成為溫納裝置，Ｋ＝２∏ａ。 聯(lián)合剖面裝置由兩個三極裝置聯(lián)合組成，其中電源負極置于無窮遠，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固定在相距很遠的地方，測量電極MN在AB中段的1/3的范圍內逐點測量。 （7）什么是正交點和反交點？ρs曲線正、反交點的主要特征是什么？ （8）電剖面法和電測深法的區(qū)別。 電測深法是在地表某點測量電極不動，按規(guī)定不斷加大供電極距，從而研究地表某點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，實際上相當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，這樣便可觀測到在一定深度范圍內視電阻率沿剖面的變化 （9）視電阻率微分公式的表達及推導過程，并說明式中各量的含義 。假設測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間實際電流密度（1分）；ρMN：測量電極MN間實際電阻率（1分）；JO：地下為均勻介質時，MN間的電流密度（1分）。 （10）充電法的應用條件是什么？ 1）被研究的對象（充電體）至少已有一處被揭露或出露，以便設置充電點；（2）充電體相對圍巖應是良導電體；（3）充電體規(guī)模越大，埋藏越淺，應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度一半。 （11）聯(lián)合剖面裝置的剖面曲線和相同極距的對稱剖面曲線什么關系？用圖示和公式表達出來。 （12）什么是理想導體？理想導體充電電場有什么特點？ （13）中間梯度法主要用來解決什么樣的地質問題？ 中間梯度法主要用來尋找陡傾的高阻體，如石英脈、偉晶巖脈等。 （14）積累電荷的特點是什么？ 在非均勻導電介質中，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分界面上。在場中某點附近取一閉合曲面，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電流密度有關外，還和界面兩側電阻率的差異有關。 （15）充電法的可以解決哪些地質問題？ （1）確定已揭露（或出露）礦體隱伏部分的形狀、產狀、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系；（3）在已知礦體附近找盲礦體；（4）利用單井測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）何謂等價原則?怎樣解釋H(或A)型曲線和K（或Q）型曲的S2等價和T2等價現(xiàn)象？ 在電測深法的實際工作中，由于觀測誤差的存在，經常會遇到地電斷面參數(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深曲線的等價現(xiàn)象。對于三層地電斷面，存在S2和T2等價現(xiàn)象。 1.H型（或A型）斷面的S2等價現(xiàn)象當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S2不變，則?s電測深曲線的形狀也不變。對于A型三層斷面，同樣遵循S2等價原則。 K型（或Q型）斷面的T2等價現(xiàn)象當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。對于Q型三層斷面，第二層中的電流也近似于垂直層面流動，同樣遵循T2等價原則 3．綜合題 （1）用對稱四極剖面法測得某測的得△UMN=10mV，I=40mA，已知供電電極AB=110m，測量電極MN=10m，試求該點視電阻率ρs值。 k=π*AM*AN/MN （2）AB=200米，MN/2=10米的對稱四極視電阻率測量中，測得供電電流為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，結果有無變化？為什么？ 若供電電流增大一倍，結果無變化，因為電流增大電位差也線性增大但其比值保持不變，所以結果不變。 （3）作圖題 ①繪出下列地質剖面對應的ρs測深曲線示意圖。 lnρs（ΩΜ） 飽和粘土 粉質粘土 卵石 lnAB/2 ②根據(jù)地電斷面內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型對稱四極電測深曲線，并給出各類型地電斷面所對應的層數(shù)及電性關系，并說明這四種曲線類型分別可能反應哪種等價現(xiàn)象。 （5）標出下列電阻率測深曲線的類型。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 問題：（1）繪出對稱四極測深曲線。（2）確定 曲線類型。（3）中間層橫向電阻T2等于多少？ （4）當h2=25m，ρ2=360Ω﹒m時，曲線有無變化？為什么？（5）若ρ2=180Ω﹒m，h2=30m時曲線發(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，通過觀測與研究天然重力場的變化規(guī)律以查明地質構造和尋找礦產的一種物探方法 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，為了消除由于測點所在的緯度不同而引起的重力變化，必須進行緯度改正 ，地形改正即把測點平面以上的物質除去，并把測點平面以下的空缺填補起來，這項工作叫地形改正 ，中間層改正，由于測點與基點之間還存在一定的高差，故測點到基準面（基點所在的水平面）之間的物質對實測重力值亦會產生影響。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點相對于 總基點的高程有關，因此在重力測量的改正中，常常把兩項改正合并到一起，稱為布格改正 布格重力異常，經布格改正后的重力異常 磁法勘探，磁法勘探是利用地殼內各種巖（礦）石 間的磁性差異所引起的磁場變化（磁異常） 來尋找有用礦產資源和查明地下地質構造的 一種物探方法。 地磁要素，地磁場強度一般用 T來表示，它在X、 y、Z三個軸上的投 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， 磁化強度磁化強度M表示單位體積所具有的磁矩 2．簡答題 （1）重力勘探的應用條件1）重力異常的產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）利用重力測量研究地質構造問題時， 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）磁化強度、感應磁化強度、剩余磁化強度的概念是什么？他們之間有什么 關系？磁化強度表示單位體積所具有的磁矩，用M表示。（1分） 感應磁化強度表示各種巖石在現(xiàn)代地磁場的磁化下所具有的磁性，用Mi表示（2分）。剩余磁化強度表示各種巖石在地質歷史條件下被古地磁場磁化所保留下來的磁性，基本上不受現(xiàn)代磁場的影響而保持著其固有的數(shù)值和方向，用Mr表示（2分）。三者之間的關系：巖石的磁化強度由感應磁化強度和剩余磁化強度兩部分構成，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）關于布格校正，請回答以下問題： ①中間層校正與高度校正的物理含義是什么?通過地形改正以后，測點周圍就變成水平面了。但由于測點與基點之間還存在一定的高差，故測點到基準面（基點所在的水平面）之間的物質對實測重力值亦會產生影響。消除這種影響的工作稱為中間層改正。經過地形和中間層改正后，測點就懸在 它所在的空間了。再經過高度改正，就可以 把它投影到基準面上。由于地面上每升高 1m，重力值大約減小3.086g.u.。 ②給出比總基點所在水準面高出h1和低了h2的兩個測點上的布格校正公式。 (3)畫出下列各種情況下的△g曲線 △g + 0 - σ1σ1σ1 σ0σ0 σ1〈σ0σ1〉σ0σ1=σ0 5.磁法勘探的應用前提是（Ｂ） A密度差異B磁性差異C電性差異