地球物理考博专业课

1综述题（图片题）1.以地球物理任一种方法为例，试说明其应用前提及如何提高其应用效果。答：重力学是地球物理学的一个分支。重力勘探法的物理基础是牛顿万有引力定律。重力勘探根据观测的地球重力的变化研究地球的构造,勘探与开发矿产资源,进行灾害的预测与防治,以及解决一些力所能及的地质问题,从而为国民经济建设服务。地球表面的任何物体都受到地球重力的作用,即受到地球的引力和地球自转引起的惯性离心力的合力的作用。地球表面的重力随地点而变化。重力的变化与地下物质密度分布不均匀有关;而物质密度的分布又与地质构造及矿产分布有密切的联系。因此,研究地下物质密度分布不均匀引起的重力变化(称为重力异常),可以了解和推断地球的结构、地壳的构造,以及勘探矿产资源,等等。要得到与地下物质密度分布不均匀有关的重力变化并非易事。首先,这种变化与重力的全值相比,是非常微小的。所以,要观测到这个微小的变化,首先必须采用灵敏度高、精度高、稳定性好、适合野外复杂条件、便于携带的专门的重力测量仪器。其次,由重力仪器测量的值不一定全部是重力值,它包含了大量的外界影响,例如,温度、气压及轻微的震动引起的仪器读数变化都会比重力的变化大许多倍,这些影响必须消除。再者,根据仪器读数计算的重力值,不完全是由地下地质体引起的,它包含了地形起伏、测点的高程变化、地球并非球体以及地球自转引起的重力变化。只有去掉这些影响,才能得到由地下物质密度分布不均匀引起的重力异常。至此,重力勘探的工作还没有完成。一个测点的重力异常是由地下地质体或所有的密度分布不均匀引起的叠加异常,要得到地下某个地质体,例如一个可能的矿床,潜在的储油气构造等的位置、产状、大小等信息,必须从叠加异常中分离出单纯由这些勘探目标引起的异常。根据分离出的勘探目标引起的异常,求出或反演引起这个异常的地质体。重力异常的分离和反演是重力资料数据处理及解释的主要任务,也是重力勘探工作最困难的问题。重力解释存在固有的多解性,根据观测重力异常推断的勘探目标的数据可靠性会受到影响。在有利的条件下,重力解释结果可靠。一般,应当参考其他地球物理资料及地质钻探资料进行综合地质解释。重力勘探法不能脱离所依据的理论基础,即重力这种物理场及其与场源之间的关系。重力勘探就是根据观测的地球重力场的变化来推断场源的情况。只有在理论上首先了解场与场源的关系,才能使重力勘探得以实施。2.你对近代信息技术的发展如何应用到“地球探测与信息技术”学科的见解？答：《地球探测与信息技术》是一门多学科交叉、渗透、融汇和支撑的“边缘”科学,是一种对地球(主要目标是岩石圈)进行物理性质的测量的实用科学。它所依托的物理基础是“物理学范畴”(不局限于普通物理学)内的力学(包括流体力学)、声学、波动学、电磁学、光学、核物理学。随着科技进步,今后还可能用到分子物理学、热力学和量子力学。借助数学工具构建地球物理场在不同介质中的分布规律的模型并对其解算,是进行地球物理正、反演的基本方法。研制和利用现代电子科技和机电一体化的数据采集仪器及装备(数字化的采集仪器及其配一全的地球物理场激发和接收装置)是高精度测量地球物理性质的物质保证。而现代化的巨型计算机,工作站直至微机是这一学科必不可少的工具。可以说,2地球探测与信息技术又是一个基础面非常宽,科学面非常宽,技术面非常宽,是一种高新技术和工艺一出现马上就会被借鉴和利用的高科技行业。由于它上述优越的学科属性,这一学科在科技发展速度上有3-5年就上一个台阶的趋势。3.当今地球物理仪器朝着智能化、高精度、高集成度和高可靠性的方向发展。根据你的了解，你认为上述四个方面具体体现在哪些高新技术上？请举例说明。答：光纤技术已用于研制新型的地震检波器,通信技术、数据采集技术与实时信号处理技术的结合将进一步促进分布式测量系统的发展,新材料如高温超导材料等的应用将推进波动场探测仪器的传感器技术和场源发射技术的进步,借助雷达的扩谱技术在近地表电磁探测中将突破探测深度和分辨率的限制,网络技术、软件技术、虚拟现实技术等在仪器中的广泛应用,将促进高精度、多功能化、智能化、网络化的新一代地学仪器不断涌现。4.在油气资源勘探与评价中，如何更好地发挥地质、地球物理等综合方法的作用？答：不断深入的油气勘探已获得了越来越多的地质、物探、测井等方面的数字化资料,充分利用数学、计算机及其它学科的最新成就,对其进行综合研究,使评语界限不断定量化,是提高我国油气资源评价水平的重要工作,对挖掘老油气田的资源潜力,指导新区勘探都具有重要意义。5.从伊拉克战争更加说明了油气资源极其安全问题的重要性，地球物理方法作为油气勘探与评价的主要手段，联系油田实际发表你的见解。6.试论述当前寻找埋藏深度超过千米的金属矿存在的问题；利用地球物理方法能否解决这些问题？如何解决？答：深部金属矿的形成涉及到地球深处壳、幔介质与构造格局、物质状态、运移行为、物质属性和其空间展布的深层动力过程。传统的地质方法很难解决这些深层次的问题,虽然大陆超深钻探和深井钻探能直接给出地下深部信息,但是,目前世界上最深的钻孔,如前苏联的科拉半岛超深钻井的深度也仅达到12261m,无法解决更深层的地下结构,当今人类尚无法直接目睹地下深部的物质成分与地质结构，况且超深钻井的成本巨大,不可能到处布置超深钻井。因此,传统的地质方法已失去了直接进行深部金属矿找矿与勘查的能力,深部找矿的难度巨大，解决这些问题只能依靠地球物理方法。地球物理找矿勘探方法与技术是在当今高新科学技术成果不断应用和创新下发展起来的,故具有探测深度大、分辨率高、方法手段多元化的特点,能为深部找矿勘探提供丰富的信息。高精度的重、磁、电法可在较大范围内探测地下介质结构、构造和物质的物理)力学属性,特别是深部物质与能量交换及其深层动力过程。而人工源地震和大地电磁方法则可以给出深达数十公里处的精细结构,为此,地球物理勘探在深部找矿勘探中发挥着并不断发挥着至关重要的作用,将必是这一历史进程中的核心勘探手段。7.从观测、处理、反演解释和地质解释四个方面综合论述地球物理勘探各个分支学科的共同的研究方法是什么？38.试论述地球物理勘探方法的应用在国民经济建设中发挥的重要作用。答：二十一世纪是我国经济发展和社会进步的重要时期。国家将全面进入建设小康社会阶段，社会发展将保持与经济快速发展的相协调。为了保持国民经济持续快速稳定的发展，就需要通过地球内部探测研究，开展我国能源资源勘探的第二次创业，从新的视角重新科学合理对地下能源资源进行预测和评估。中国现在正在开展区域地质调查，国内外几十年的深部调查工作已经一再证明，地下与地表地质构造情况有很大的不同，地震和矿产资源发生和赋存在地下，地表地质调查成果仅仅是地壳上地幔内构造运动的表象，所以它必需与深部调查结果相结合才能深化我们对地壳构造运动的认识，得出地壳三维演化的概括说明，深入了解地质灾害的成因和机制，实现地质灾害的科学预测和危险性、危害性的评估。研究中还必须将岩石圈、水圈、大气圈和生物圈的相互作用联系起来，从系统论的角度建立起现代地球观，以便有效地解决我国矿产资源及环境问题,促进国民经济与社会发展可持续发展。国民经济持续发展的需求和地震探测发展的趋向表明，必须加强地球深部构造地震学探测研究的科学支撑。9.试阐述现代电子和计算机技术的发展对地球物理学科的影响。答：计算机的运算速度突飞猛进,使数据处理和计算能力迅速提高10.为什么说“地球物理的基础是观测”？试说明现代地球物理仪器的特点，并论述其发展方向。答：地球物理学方法是借助观测仪器获得数据，经过计算、解释，做出对深部地质情况的推断。地球物理学在本质上是一门观测科学,需要采集大量的有效信息,可靠信息和信息量的缺乏或不足则是任何数学技巧和图像显示无法弥补的。仪器特点：轻便、使用方便、高精度、智能化、很高的灵敏度、低功率、小型化。近年来,光纤技术已用于研制新型的地震检波器,通信技术、数据采集技术与实时信号处理技术(DSP)的结合将进一步促进分布式测量系统的发展,新材料如高温超导材料等的应用将推进波动场探测仪器的传感器技术和场源发射技术的进步,借助雷达的扩谱技术在近地表电磁探测中将突破探测深度和分辨率的限制,网络技术、软件技术、虚拟现实技术等在仪器中的广泛应用,将促进高精度、多功能化、智能化、网络化的新一代地学仪器不断涌现。但是,我国具有自主知识产权的地学仪器与国外相比差距还很大,如果不能自主研制高性能的地学仪器,我们将永远受制于人,科技落后的局面难以改变,科技创新就更难了!11.试就当前人类社会面临着“人口膨胀、资源匮乏、生态环境恶化”等重大问题，论述地球物理方法的作用和意义。答：地球物理学能为地球内部结构的研究提供直接的、量化的、并有足够规模和精度的信息。当今世界社会文明的发展在很大程度上是以地球资源的开发利用为基础的。而在世界经济活动中，具有举足轻重地位的石油、天然气和煤等一次性能源的勘探与开采，离开地球物理学的理论、方法及其高新技术是不可思议的。就是其他金属和非金属矿体的勘探、认识、评价和开发设计也需要地球物理学提供的论据作为支撑。此外，地球物理方法在一些重大工程建设方面也得到了4很好的应用。12.以你个人的工作经历或学习体会就当前人类社会面临着“人口膨胀、资源匮乏、生态环境恶化”等重大问题，论述地球物理方法的作用和意义。13.从基本原理、异常特点、勘探能力、资料处理和应用等方面对比分析直流电测深和频率测深方法的特点。14.重磁资料在地学基础理论研究和矿产勘查中可发挥哪些作用？答：1)研究地球深部构造。例如,地壳厚度的变化(莫霍面的起伏),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。54)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。5)寻找石油、天然气或煤等有远景的盆地;在圈定的盆地内研究沉积层的厚度及内部构造,寻找有利于储存油气或煤的各种局部构造,条件有利时可以研究非构造油气藏(如岩性变化、地层的推覆及生物礁块储油等),并直接探测与储油气层有关的低密度体。6)与其他物探方法配合,圈定金属及非金属矿产成矿带;在条件有利时,可以探测并描述控矿构造,或圈定成矿岩体;或者直接发现埋藏较浅、体积较大的矿体或对已知矿体进行追踪等。7)在水文及工程地质方面,可以研究浮土下基岩面的起伏和有无隐伏断裂、空洞,以确保厂房或大坝等工程的安全;寻找水源,如寻找利于储水的地下溶洞、破碎带、地下河道等;危岩、滑坡体的监测;地面沉降研究;在地热田的勘测开发过程中,发现热源岩体,监测地下水的升降以及水蒸气的补给情况,以便合理、持久地开发地热田等。8)在天然地震方面,通过观测重力随时间的变化,为地震预测研究提供依据。应用重力勘探的必要条件是勘探目标与围岩之间必须具有能够引起可观测异常的密度差。有利条件是这个密度差要比较大,围岩本身的密度没有明显的变化;勘探目标的埋藏深度要比较浅;重力测区内非研究对象引起的重力变化小;地表地形比较平坦等。由于重力法依据的是物质之间的密度差异,所以重力观测值中包含了其他地球物理观测值不能比拟的丰富的信息,但是伴随这个优点的是重力资料解释中的重大困难,即不易分离出由不同地质体引起的异常。15.试论述电法勘探技术在水文、工程勘察和环境保护等方面的作用与发展方向及应用前景。答；我国目前发展较快的几种主要电法勘探方法有，高密度电法、激发极化法、CSAMT、瞬变电磁法和地质雷达等，这些方法解决在深部构造、矿产资源、水文及工程地质、考古、环保、地质灾害等领域已经和正在发挥着重要作用。高密度电法应用领域比较广，尤其在水文和工程地质勘查方面,主要应用于大坝检测，地下空洞，也可寻找地下水、管线探测、查明采空区、调查岩溶及地质灾害等。激电法主要用于找水。效果十分显著，被誉为“找水新法”。利用激