地球物理学复习资料

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1、地球物理学复习资料（付文靖整理，资料来自课件、百度百科。不当之处，恳请大家批评改正！谢谢！）一、 概念1. 地球物理学: 运用物理学的方法理解、解释地球的内部构造、组成、动力学以及与地球表面地质现象的关系的一门学科。2. 震相: 就是在地震图上显示的性质不同或传播路经不同的地震波组。各种震相在到时、波形、振幅、周期和质点运动方式等方面都各有它们自己的特征。3. 波前面：振动区的最前端刚开始振动的质点与尚未振动的质点之间的分界面叫波前面。4. 波阻抗：地震波在介质中传播时，作用于某个面积上的压力与单位时间内垂直通过此面积的质点流量(即面积乘质点振动速度）之比，具有阻力的含义，称为波阻抗，其数值等

2、于介质密度 p 与波速 V 的乘积。5. 偏移距：地震勘探中激发点到观测点的距离。6. 重力等位面：在 W(x,y,z)=C 方程所确定的曲面上，重力位各处都等于常数 C，称这曲面叫重力等位面。7. 大地水准面：人们将与平均海洋面相重合的水准面称为大地水准面。大地水准面也是重力等位面。8. 自由空间重力异常：自由空间重力异常是对观测值仅做正常场校正和高度校正，反映的是实际地球的形状和质量分布与参考椭球体的偏差。9. 法耶异常：在自由空间重力异常的基础上，若加上局部地形校正，即得到第二种自由空间重力异常，常称为法耶异常。10. 布格重力异常：在法耶异常基础上，再加上中间层校正，即经过正常场校正、

3、地形校正、布格校正(高度校正和中间层校正 )的重力异常，称为布格重力异常。 11. 零点漂移：重力仪的弹性元件随时间推移而产生极其微小的永久形变使重力仪读数改变的现象称为零点漂移。12. 电阻率：电阻率 是表征物质导电性好坏的物理参数。在数值上，它相当于电流垂直通过边长为一米的立方体均匀物质时，该物质所具有的电阻值。13. 地磁日变：包括太阳静日变化和太阴日变化，太阳静日变化是磁场以一个太阳日为周期的变化；太阴日是地球相对于月球自转一周的时间（约 25 小时） ，太阴日变化是磁场以半个太阴日为周期的变化。14. 磁异常：主要指地壳浅部具有磁性的岩石或矿石所引起的局部磁场，它叠加在基本磁场之上。

4、15. 感应磁化强度：位于岩石圈中的地质体，受到现代地磁场的磁化而具有的磁化强度。16. 剩余磁化强度：岩矿石在生成时，处在一定的条件下，受当时的地磁场磁化、成岩后经历漫长的地质年代，所保留下来的磁化强度。17.18.二、 简答题1. 重力资料处理中的校正及物理意义（1 ） 、地形校正：地形起伏往往使得测点周围的物质不能处于同一水准面内，对实测重力异常造成了严重的干扰，必须通过地形校正予以消除。 （2） 、中间层校正：经地形校正后，测点周围的地形变成水准面，但测点所在水准面与大地水准面或基准面（总基点所在水准面）间还存在着一个水平物质层，消除这一物质层的影响就是中间层校正。 （3） 、自由空间

5、( 高度)校正：经地形、中间层校正后，测点与大地水准面或基准面间还存在一个高度差h，要消除这一高度差对实测的影响，就要进行高度校正。 （4） 、正常场( 纬度)校正：当测点与总基点不在同一纬度时，测点重力值包含了总基点与测点间的正常重力场的差值，这一差值需要消除。2. 要获得探测对象产生的重力异常，一般应具备的条件。（1 ） 、必须有密度不均匀体存在，即探测对象与围岩间要有一定的密度差。 （2 ） 、仅有密度不均匀体的分布，并不一定能产生重力异常，密度不均匀还必须沿水平方向密度变化，即要有一定的构造形态，才能引起重力异常。 （3） 、不仅探测对象与围岩要有一定的密度差，而且剩余质量不能太小。也

6、就是说探测对象要有一定的规模。 （4） 、探测对象不能埋藏过深。 （5 ） 、能否取得探测对象产生的异常，还取决于该异常能否从干扰场中辨别出来。 3. 勘探地震中的数据处理包括几部分，请简述。其中动校正、静校正、水平叠加、偏移的主要作用是什么？（1 ） 、预处理：预处理是把野外数据格式转换成适合计算机处理的格式并对数据做相应编辑和校正，它包括数据解编，格式转换，道编辑、几何扩散校正、建立野外观测系统和静校正。 （2） 、常规处理：常规处理是对预处理后的地震数据做必要的基本处理运算，把单炮地震数据处理为地震叠加剖面。它包括道振幅均衡、滤波、反褶积、抽取共中心点道集、速度分析、剩余静校正、切除、动

7、校正和叠加、偏移等。 （3）其中，野外静校正消除高程、低降速带和井深对旅行时的影响4. 天然地震震相示意图：PP、PKJKP、pP 、PKiKP 等。小字母表示在地表反射之前的波，大字母表示反射之后的波。5. 天然地震层析成像基本思路(1) 模型参数化;(2) 问题的公式化, 建立模型参数同数据的关系; (3) 计算正问题; (4) 成像反演方法; (5) 解的可靠性评价。6. 多次覆盖技术及共反射点观测系统（1 ）多次覆盖技术也称为水平叠加技术，对反射界面上的各点作多次重复观测，当每次观测时，炮点和检波点各不相同，然后将来自同一反射点的各反射信号，校正对齐后叠加。 （2）共反射点观测系统：必

8、须使所研究的界面长度范围内的全部反射点（或反射段） ，都能得到相同次数的覆盖的观测系统。7. 什么是地球物理学，包括哪些主要方法，这些方法研究的物理基础是什么？地球物理学: 运用物理学的方法理解、解释地球的内部构造、组成、动力学以及与地球表面地质现象的关系的一门学科。主要研究方法有：（1）地震学：根据介质的弹性和密度差异，通过观测和分析大地对地震波的响应，推断地球内部介质的结构和岩石的性质。 （2） 重力学方法：研究重力场时空分布规律及其测量方法的科学。 （3）地磁学方法：研究地磁场空间分布和随时间变化的规律。 （4 ）地电学方法：研究地球内部介质的电性特征及其分布规律。8. 简要说明地壳均衡

9、理论？地壳均衡理论是描述地壳状态和运动的一种理论。它阐明地壳的各个地块趋向于静力平衡的原理，即在大地水准面以下某一深度处常有相等的压力，大地水准面之上山脉（或海洋）的质量过剩（或不足）由大地水准面之下的质量不足（或过剩）来补偿。主要有以下的两个理论：（1）普拉特(1854 年)：地下从某一深度算起(称补偿深度)，以下物质的密度是均匀的，但以上的物质，则相同截面的柱体保持相同的总质量，因此地形越高，密度越小，即在垂直方向是均匀膨胀的。（2 ）艾里(1855 年)：把地壳视为较轻的均质岩石柱体，漂浮在较重的均质岩浆之上、处于静力平衡状态，根据阿基米德浮力原理可知，山愈高则陷入岩浆愈深形成山根，而海

10、愈深则缺失的质量越多，岩浆将向上凸出也愈高，形成反山根。9. 区域重力调查的作用？（1 ）研究地球深部构造。例如地壳厚度的变化( 莫霍间断面的起伏 )，深大断裂的可能部位及延伸情况，上地幔密度的不均匀性以及研究地壳的均衡状态等。 （2）研究大地及区域地质构造，划分构造单元；研究结晶基底的起伏及其内部成分和构造；圈定沉积盆地范围，以及研究沉积岩系各密度界面的起伏和内部构造。（3 ）探测、圈定与围岩有明显密度差异的隐伏岩体或岩层，追索两侧岩石密度有明显差异的断裂，进行覆盖区的基岩地质、构造填图。 （4）根据区域地质、构造及矿产分布规律，为划分成矿远景区提供重力场信息。 10. 地磁要素如何定义，各

11、要素之间有什么关系？11. 表征岩石磁性的物理量有哪些，它们是如何定义的？（1 ）磁化强度：均匀无限磁介质，受外部磁场 H 作用，衡量物质被磁化程度的物理量。 （2）物质磁化率：表征物质受磁化的难易程度，是无量纲的物理量，但 仍注以单位。 （3）感应磁化强度：位于岩石圈中的地质体，受到现代地磁场的磁化而具有的磁化强度。 （4）剩余磁化强度：岩矿石在生成时，处在一定的条件下，受当时的地磁场磁化、成岩后经历漫长的地质年代，所保留下来的磁化强度。（5 ）岩石的总磁化强度：由感应磁化强度和剩余磁化强度组成。12. 地磁场由哪几部分组成？地磁场 = 基本磁场 + 变化磁场 + 磁异常。 （1 ）基本磁场

12、：中心偶极子磁场和大陆磁场组成，来源地球内部，占地磁场主要部分(98% 以上)。 （2）变化磁场：主要指短期变化磁场，来源地球外部，占地磁场 1%以下。 （3）磁异常：主要指地壳浅部具有磁性的岩石或矿石所引起的局部磁场，它叠加在基本磁场之上。13. 为了从实测磁场中提取磁异常，磁测资料的整理中需要作哪些校正处理？（1 ）正常场校正：当进行大面积高精度磁测工作时,必须用国际地磁参考场 IGRF模型进行正常场改正。 （2）高度校正：正常地磁场随高度增加而衰减，在山区进行磁测时，必须消除由于高度变化所造成的影响。高度改正从总基点高程起算。（3 ）日变校正：消除地磁场静日变化和短周期扰动等对观测结果的

13、影响。14. 重磁资料处理的向上延拓、水平导数、垂直导数和化磁极有何作用？（1）向上延拓：压制浅层(干扰),突出深部(趋势) ；（2）水平导数：突出方向构造信息；垂直导数：突出浅层场源信息；（3）化磁极：消除斜磁化影响，简化磁场形态。15. 描述地震的基本参数有哪些，如何定义?（1 ）震源（,h ） ：发生地震的地方， （2）震中（,）：震源在地面上的垂直投影 （3 ）发震时刻 T ：地震发生的时间， （4）震级 M :表示地震强度，指地震时释放出来的弹性波能量大小 。16. 地震波的主要类型及其传播特征？（1 ）体波：从震源辐射出的地震波，随着时间的推移，向地球内部整个空间传播。体波根据质点

14、振动与波传播方向的关系可以分为纵波和横波。纵波：波面上的质点位移和传播方向一致，所以称纵波(以 P 表示)；胀缩波传播较快。（2 ）横波：质点位移和传播方向垂直，所以称横波( 以 S 表示) ，畸变波较慢。纵波在固体、液体、气体三态中都能传播，而横波只能在固体里传播。 （2）面波：沿地表或层面传播的地震波称为面波。通常面波的能量集中在界面附近，面波的振幅随深度的增加按指数规律很快衰减，面波传播速度是随周期(频率) 而变化的。面波由于质点振动的轨迹不同，可分成瑞利(Rayleigh)波( 记作 LR)和勒夫(Love) 波(记作 LQ)两种基本类型。瑞利波是质点纵向振动和横向震动不同程度的组合，

15、它的轨迹是沿着波行进的垂直平面内作逆椭圆形运动。勒夫波是在层状介质覆盖于较高速度的半空间时产生的，波在表层里沿水平方向传播，质点运动方向垂直于波的传播方向。 17. 地震波传播的三大规律：Snell 定律、费马原理、惠更斯原理 ?（1 ）惠更斯原理: 任何时刻(t 时刻)波前面上的每一点都可以看作是一个新的点源，由它产生二次扰动，形成元波前，以后(t+t 时刻)各新波前的位置可以认为是该时刻各元波前的包络。(2) 费马原理：地震波传播的实际路径是所需时间最短的路径。即波沿射线传播的路径最短。 （3）Snell 定律：根据惠更斯(Huygens)原理，可以证明各种波在传播过程中应满足于关系式:

16、，上211sinsinisnSPSPVjjVj式称斯奈尔(Snell)定律。18. 地震剖面上识别断层的标志有哪些？（1 ）同相轴错断，波组波系错断（中小断层） ；（2 ）同相轴数目突然增减或消失（同生断层） ；（3）地层产状突变，地震相特征突变 (边界断层） ；（4）同相轴分叉、合并、扭曲及强相位转换（小断层） ；（5）断面波、绕射波。19. 电法勘探包括哪些常用的方法，它们的基本原理是什么？（1 ）电阻率法：以岩石和矿石的导电性差异为物质基础，通过观测与研究人工建立的地中稳定电流场的分布规律以达到找矿和解决其它地质问题目的的一组电法勘探分支方法。 （2）电磁感应法：以地壳中岩石和矿石的导电性和导磁性差异为主要物质基础，根据电磁感应原理观测和研究电磁场空间与时间分布规律，从而寻找地下有用矿床或解决地质问题的一组分支电法勘探方法，简称电磁法。 （3）激发极化法：以不同岩、矿石激电效应之差异为物质基础，通过观测和研究激电效应，来探查地下地质情况的一种分支电法。 （4）电磁测深法：根据