地球物理复习题-2014 - 图文

地球物理考试复习题

1、 什么是地球物理勘探（简称物探）？物探方法的局限性和多解性是什么原因？

简称“物探”，是一种对天然存在的或人工建立的地球物理场进行观测，以查明地下岩体的地质构造，寻找矿产或解决各种水文、工程地质和环境地质问题的勘探方法。局限性由方法的灵敏度决定，多解性由反演的本质决定。

物探的应用总要受到一定的地质及地球物理条件的限制，这主要是指：

(1)探测对象与周围岩石间必须具有明显的，可以探测到的物理性质上的差异，或物质分布的不均匀；

(2)探测对象要有一定的规模，且埋藏不太深，足以产生仪器可以发现和圈定的地球物理异常；

(3)各种干扰因素产生的干扰场，相对于异常应足够微弱，或具有不同的特征，以便能够予以分辨或消除。

若不具备上述条件，则很难通过观测发现探测对象的存在。 多解性：

对同一个地球物理异常的解释可以有互不相同甚至截然相反的结论，这叫做物探异常的多解性。造成多解性的原因很多，有数学解的不稳定性、观测误差、干扰因素等。但最根本的原因还是地球深部的不可入性所带来的观测数据中“信息量”的不足，这些问题目前还没有找到切实有效的解决办法。

综上所述，由于各种自然的或人为的因素所限，物探取得的成果实质上都是一定条件下的某种推论，推论和实际总是不可避免地存在着某些差异.

2、 在层状介质传播过程中，影响地震波振幅的因素有哪些？用公式表述并说明？

(1) 波的吸收衰减：吸收衰减A?A0e??r，???f/Qv，α为吸收系数，f为地震波的

频率，Q为品质因子。

(2) 地震波的能量与球面扩散：A?A0n?1i?11,说明波的振幅与波的传播距离成反比. R2in(3) 反射和透射损失：A?A0?(1?R)R

3、 什么是子波？大地滤波作用是指什么？介质的吸收取决于哪些因素？

激发产生的尖脉冲信号在实际介质中传播时，由于介质的吸收衰减作用．滤去了较高的频率成分而保留较低的频率成分，岩土介质的这种作用称为大地滤波作用。

高频成分的损失，改变了脉冲的频谱成分，使频谱变窄，因而使激发的短脉冲经大地滤波作用后其延续时间加长，分辨率降低。这种经大地滤波作用后输出的波称为地震子波。

分析方法同第二题。????在浅层高分辨率地震勘探中，要求反射波的频率较高，而地层的速度一般较低，尽管探测深度较浅，波的旅行路径较短，但地层对高频地震波的严重

吸收作用应引起我们的注意。

4、 惠更斯原理、费马原理及视速度定理的内容？

惠更斯原理：在弹性介质中，可以把已知t时刻的同一波前面上的各点看作从该时刻产生子波的新点震源，在经过?t时间后，这些子波的包络面就是原波到t??t时刻新的波前。应用惠更斯原理可以说明波的反射、折射和绕射现象。

费马原理（射线原理、最小时间原理）：它给出地震波总是沿地震射线传

播，以保证波到达某点时所用的旅行时间最少。

视速度定理：如右图所示。其中α为地震波射线与其自身的地表投影的夹角。 5、 何为地震勘探的横向和垂向分辨率？推导其公式。

横向分辨率：横向上可分辨地质体的最小长度的能力。

公式：要使得所有绕射叠加后产生相长干涉，其绕射波时差必须在二分之一周期范围内，否则产生相消干涉。此时，绕射源发出的能量主要集中在界面上以半径r为圆的圆周带内(即第一菲涅尔带内)。公式推导如下所示：

(1)随着频率的增高，菲涅尔带减少。

(2)随着地层埋深的增大，由于吸收衰减作用使得频率降低，波长增大，则菲涅尔的范围增大。

由此可见，当地质体的横向长度小于菲涅尔带(2r)时，地质体的反射归结成了一个点的绕射，此时地震勘探难以区分出反射是来自一个点还是来自于地质体；只有地质体的横向长度大于或等于菲涅尔带时，才可以区分。可见提高地震勘探的横向分辨率的关键在于提高反射波的频率。

垂向分辨率：垂向上可分辨地质体的最小厚度的能力.

若来自层界面的反射子波的延续度满足下式：?t??i?2?h/Vi，则来自地层顶、底板的两个反射子波在记录上彼此分开，反之则相互重叠，可见上式决定了两个子波是否相互干涉的条件。

对于地震子波而言，我们定义不能分辨出地层顶底板反射的地层为薄层。当子波的延续度为n个周期时，有：2?h/V?nT,则?h?n?/2。从时间分辨的观点考虑，当地震子波的延续时间为1个周期(n＝1)时，可分辨的地层厚度为半个波长，即是说对于厚度大于或等于半个波长的地层，顶、底面的反射子波彼此分开，可以分辨。

由上可知，地震勘探的纵向分辨率包含两个含义：其一为正确地识别薄层顶底界面的反射；其二为确定薄层的存在以及薄层的厚度。

此外，提高地震子波的主频，同时增大子波的频带宽度，可提高地震勘探的纵向分辨率。 6、 什么是直达波、反射波、折射波、透射波？折射波和反射波的存在条件是什么？

直达波：从震源点出发不经反射或折射直接传播到各接收点的地震波。

反射波：地震波在传播中遇到弹性不同的地质体分界面时，有一部分能量从界面上回到原来的岩层中，并且遵循光学的反射定律，即入射线、反射线和法线在一平面内，入射线和反射线分居法线两侧，入射角等于反射角，这种波称反射波。

折射波：由于滑行波沿界面滑行引起另外的效应，由于介质1与介质2是密接的，滑行波传播过程中，反过来影响第一种介质，并在第一种介质中激发新的波，这种由滑行波引起的波在地震勘探中叫折射波。（首波）（即透射波的能量都集中在界面附近，能不断向上转化给首波，形成折射波的能量）

透射波：地震波在传播中遇到弹性不同的地质体分界面时，有一部分能量透过界面继续向前传播，其方向遵循透射定律，即透射线和入射线与入射点处界面的法线在同一个面内，透射线和入射线分居法线两侧，入射角的正弦与透射角的正弦之比等于对应地层的波速之比，这种波称为透射波。

折射波的存在条件：下覆介质的速度大于上伏介质的速度，入射角达到临界角。对于多层介质只有当下伏地层速度大于上伏地层的所有各层速度时才能产生折射波。

反射波的存在条件：上下层介质的波阻抗不相等。

7、 （单一水平界面、单一倾斜界面、多层水平界面情况下）反射波的时距曲线特点？

单一水平界面：

单一倾斜界面：

多层水平界面情况下：

8、 （单一水平折射层、单一倾斜折射层、多个水平折射层情况下）折射波的时距曲线特点？

单一水平折射层：

单一倾斜折射层：

多个水平折射层情况下:

9、 在多层水平层状介质中，怎样根据直达波和折射波的时距曲线形态求地下各层的埋深和

速度？ 以一层为例说明：

直达波的时距曲线方程为：t?x/v1 ①

折射波的时距曲线方程为：t?x/v2?2hcosi/v1?x/v2?2hv2?v122/v1v2 ②

据①式得知斜率的倒数与覆盖层速度V1值有关；②式得斜率的倒数与下覆层波速V2有关。若令②式中x＝0，则可得时距曲线的截距时间t0。

t0?2hcosi/v1?2hv2?v1/v1v2③

22③表示出界面深度h和截距时间t0之间的关系，x、t、t0已知，可以求出V1,V2和h。 多层的依此类推。 10、

画图表示怎样用综合平面图表示观测系统。

11、

多次覆盖的基本原理是什么？说说你对多次覆盖观测系统的理解。

为了压制多次反射波之类的特殊干扰波，提高地震记录信噪比，采取有规律地同时移动激发点与接收排列，对地下界面反射点多次重复采样的观测形式叫多次覆盖观测系统。

由于共深度点道集内各记录道反射波都是地下同一界面反射点形成的，因此这些反射波具有相同的波形特征，经动校正(即正常时差校正)之后，把共深度点道集内所有的地震记录道叠加起来，就能起到压制与一次反射波视速度不同的多次反射波和各种满足统计规律的随机干扰的作用，从而提高记录的信噪比。但由于多次覆盖方法相当于一个低通滤波器，对波场的高频成分具有一定的抑制作用，因此在实际中．要慎重选取各叠加参数。

叠加效果的好坏，主要与n、?、v参数以及叠加参量?有关。其中，n指叠加次数，?指偏移距道数，v指炮点距道数。偏移距越小，通频带的边界频率越高，表明偏移距越小越好。道间距?x越小，通频带的边界频率越高，表明道间距越小越好。在数据采集中要全面考虑记录的信噪比和勘探费用，在满足具有较高记录信噪比的条件下，应尽可能采用较低的覆盖次数。 12、

理解地震勘探反滤波的目的。

所谓反滤波仍然是一个滤波过程，这种滤波过程的作用恰好与某个其他滤波过程的作用相反。浅层地震勘探反滤波的主要任务是抵消大地滤波作用，其中包括地震记录道中各种设备(如检波器、记录仪都可以看成是一种滤波装置)对地震子波的滤波作用，从而提高纵向分辨率。 13、

为什么要进行静校正？静校正有什么特点？

地震勘探的基本理论均以地面为水平面、近地表介质均匀为假设前提，例如，平界面的共炮点时距曲线或共反射点时距曲线是双曲线这一结论只有在该假设前提下才正确。但是，

在实际野外观测时，表层因素与假设往往并不一致。例如，存在地形起伏，低、降速带的厚度变化和速度的横向变化等。这时观测到的时距曲线不是一条双曲线，而是一条畸变了的曲线。若是共炮点记录，就得不到正确反映地下构造形态的一次覆盖时间剖面。若是共反射点记录，则达不到同相叠加，直接影响到水平叠加时间剖面的质量。特别在丘陵、山区、这种情况更为严重，因此要进行表层因素的校正，即静校正。

静校正有两个十分重要的特点：

（1）由于表层低速带的速度十分低，深、浅层反射波的射线路径尽管在低速带以外的各地层中传播时各不相同，但在表层附近几乎都是近于垂直的。因此，静校正量的大小只与地面位置有关，即对于某一道而言，深、浅层反射波有相同的静校正量。所以称之为“静”校正。这种条件称为地表一致性条件。当然，在某些地区，地表一致性条件不能得到满足．会出现静校不“静”的情况，不在这里讨论之列。

（2）静校正量有正有负。 14、

野外一次静校正怎样进行？需要什么资料？

利用野外实测的表层资料直接进行，又称为基准面静校正。其方法是人为选定一个海拔高程作为基准线(面)，利用野外实测得到的各点高程、低速带厚度、速度或井口时间等资料，将所有的炮点和检波点都校正到此线(面)上，用基岩速度替代低速带速度，从而去掉表层因素的影响。它包括有：

井深校正 地形校正

低速带校正：将基准面下的低速带速度用基岩速度代替。 15、

为什么要进行动校正？动校正怎样进行？ 为什么动校正后会产生波形畸变？

在水平叠加中，动校正处理是针对共反射点道集进行的。它把炮检距不同的各道上来自同一界面同一点的反射波到达时间按正常时差规律校正为共中心点处的回声时间，以保证实现同相叠加，使得叠加后的记录道变为自激自收的记录道．从而直观反映地下构造形态。除了在共反射点道集中作动校正外，它也可用于共炮点记录，方法完全一样但含义不同。此时它将来自一段平界面的反射波双曲线型时距曲线校正为直线型，得到一次覆盖时间剖面，直观地反映地下一段反射界面特征。

（1）动校正量的计算：?tij?tij?t0i?[t?20ix2jv2(t0i) ]2?t0i(j?1,2,…N）1 由公式可以看出，动校正量既是说(炮检距固定)，深、浅层反射波(

t0i的函数，又是xj和速度的函数。对于任一道来

t0i不同)的动校正量不同，即动校正值随时间而变。这t0i和xj固定，则速度越大，校正量越小，反之，越大；

就是动校正中所谓“动”的含义。当当

t0i和速度固定时，则随着xj的增大，校正量也增大。

（2）从t0i??tij对应的存储单元搬到与t0i对应的存储单元中。这样就实现了某道对应时刻t0i的动校正。显然实现动校正，要进行两个循环：先t0i循环，后xj循环。

用“成组搬家”方法实现动校正时，组内波形没有变化，组与组之间的“空”会使记录道波形产生明显畸变，即使插值补空也不能根本解决问题。这是因为计算机只能进行离散处理，原来每个样值点的动校正量均不相同但差异很小，属于渐变形式，离散处理必须舍入为一个采样间隔，这样相邻点的渐变逐渐累积使组与组之间发生突变。由上述分析可以看出，畸变的一般规律是反射波的波形被拉长，周期加大，频谱向低频方向移动，因此一般动校正会引起波形拉伸畸变。根据研究可知，动校正畸变随反射层深度的增大，畸变越来越小；随着炮检距的增大而越来越大。故此，一般要求最大炮检距应小于等于主要目的层的深度，以减小畸变。 16、

为什么要进行偏移处理？ 怎样从反射、广义绕射和波场的观点理解偏移？

从反射的观点理解偏移：当界面倾斜时，由于时间剖面的显示形式，把接收点接收到的叠加后的信号垂直置于接收点的正下方，使水平叠加时间剖面同相轴形态与真实界面的产状（空间位置）不一致，出现偏移。

从广义绕射的观点理解：地下界面上的每一点均可认为是一个绕射点，它们在入射波的激励下会向界面上方辐射广义绕射波。地下一个绕射点对应到记录上就是一条绕射双曲线，即一大片，这正是一个模糊化过程。由于真实界面由许多绕射点所组成，它们都辐射绕射波，自激自收剖面上的视界面是所有这些绕射波双曲线的公切线，其位置与双曲线顶点连线不一致，发生了偏移。偏移处理就是将绕射波能量正确的汇聚于其双曲线顶点，结果能量收敛、模糊化消除、界面也自然恢复到其真实位置处，即双曲线顶点连线位置。

从波场的观点理解偏移：随着观测面不断向地下深处移动，相当于把激发点和接收点不断向下移动。可得到两个明显的结论：（1）水平偏移距越来越小；（2）波的自激自收时间越来越短，直到界面A点时为零。这意味着将反射波场向下延拓时，总可使水平偏移距缩小到零，使被偏移的视界面点归位到真实界面点．从而实现偏移归位的目的。 17、

严格按照控制点画图表示背

斜、向斜在水平叠加剖面上的几何形态以及振幅特征。并说明背斜和向斜的曲率和埋藏深度对其在水平叠加剖面上形态的影响。 振幅特征：由于背斜顶部凸界面的反射存在发散现象，分散到单位面积上的波的能量会减弱。界面凸度越大，埋藏越深，射线发散越严重，地震波的振幅也越小。

对于曲率相同，深度不同的凹界面，随着深度的加大将出现不同的反射特征：浅层为平缓收缩型；中层为聚焦型；深层为回转型。

振幅特征：

由于凹界面对射线的聚焦作用，反射振幅明显增强，出现了非岩性的“亮点”异常。

由于向斜两边凸界面的发散效应，反射能量下降，深层由回转波形成的假背斜能量会更加突出。 18、

折射波是怎样产生的？怎样利用t0差数时距曲线法反求界面的埋深和速度？该方

法有什么适用条件？

折射波：由于滑行波沿界面滑行引起另外的效应，由于介质1与介质2是密接的，滑行波传播过程中，反过来影响第一种介质，并在第一种介质中激发新的波，这种由滑行波引起的波在地震勘探中叫折射波。（首波）（即透射波的能量都集中在界面附近，能不断向上转化给首波，形成折射波的能量）

t0差数时距曲线法：又称为相遇时距曲线的t0法。适应条件：在折射界面的曲率半径

比其埋深大得多的情况下，该法通常能取得较好的效果，且具有简便快速的优点。因此方法的应用前提条件是：折射面的曲率半径比其埋深要大得多；界面倾角小于15度；地震波沿折射面滑行时没有穿透现象。

电法部分

1、 影响岩土介质电阻率的因素有哪些？

自然状态下，岩土介质的电阻率除与介质组分有关外，还与岩石的结构、构造、孔隙度、湿度、矿化度及温度等因素有关。

介质组分的影响：一般来说，当岩石中良导性矿物的体积含量高时，其电阻率通常较低。相反，当造岩矿物含量高时，岩石电阻率亦很高。

结构的影响：在导电金属矿物含量相同的条件下，岩石的结构起着重要的作用。浸染状结构岩石中良导性矿物被不导电矿物包围，其电阻率要比良导性矿物彼此相连的细脉状结构岩石为高。因为从电学观点来看，前一种情况不同电性的矿物颗粒的排列呈串联形式，而后一种情况则呈并联形式。

湿度的影响：湿度对岩石的电阻率有很大的影响，这是因为水的电阻率较小，含水岩石的电阻率远比干燥的岩石低。 岩石的湿度又与岩石本身的孔隙度及其所处的水文地质条件有关。

矿化度的影响：岩石中所含水溶液的矿化度越高，其电阻率就越低。

温度的影响：温度升高时，一方面岩石中水溶液的粘滞性减小，使溶液中离子的迁移率增大。另一方面，又使溶液的溶解度增加，矿化度提高。所以岩石的电阻率通常随温度的升高而下降。

2、 请说明电阻率是怎样测定的？ 视电阻率和真电阻率有什么区别？

获得岩石电阻率的方法之一，是用四极装置以小电极距在岩石露头上进行测定，这种方法称为露头法。此外，用电测井方法和岩心标本测定方法也可以获得岩石的电阻率。

理想情况：地面为无限大的水平面，地下充满了均匀各向同性的导电介质——在这种情况下利用实际情况：地形地质情况复杂，地形往往起伏不平，地下介质也不均匀，各种岩石相互重叠，断层裂隙纵横交错，或有良导矿体、溶洞等等，电阻率往往不均匀。

在这种情况下利用上式计算得到的电阻率称为视电阻率，它不是某一岩层的真电阻率，而是该电场分布范围内，地下各种电性不均匀体和地形起伏的一种综合反映，以?s表示。公式：??K?U，得到的电阻率是大地的真电阻率。视电阻率虽然不是岩石的真电阻率，I但可以根据所测视电阻率的变化特点和规律去发现和探查地下的电性不均匀体，达到找矿和解决其它地质问题的目的。

3、 怎样根据视电阻率反推地下低阻或高阻体的存在？写出公式。并说明利用该公式反推地

下低高阻时有哪些假设？为什么？ 视电阻率与电流密度的关系公式：?s?jMN?MN，j0是地下均匀介质时的电流密度。j0只取决于装置类型和大小，与所在的空间位置无关。对于一定的装置，可认为它是已知的。

四层：对于水平四层地电断面，按?1、?2、?3和?4之间的大小关系，可以构成八种类型。

HA型：?1??2??3??4； KH型：?1??2??3??4； HK型：?1??2??3??4； KQ型：?1??2??3??4； AA型：?1??2??3??4； QH型：?1??2??3??4； AK型：?1??2??3??4；

QQ型：?1??2??3??4。每一类型用两个英文字母表示，前一个字母表示地电断面中前三层电阻率?1、?2、?3之间的关系，与三层曲线的命名法相同；后一个字母则表示除第一层外的?2、?3和?4三者之间的关系，命名法依然不变。因此共有八种类型。 14、

电测深曲线的首支、中段、尾支各有什么特点？

电测深曲线的中段：

电测深曲线的尾部：

15、

电测深曲线为什么会存在等价现象？纵向电导等价的原理是什么？在什么类型的

测深曲线中会出现？ 横向电阻等价的原理是什么？在什么类型的测深曲线中会出现？ 纵向电导和横向电阻等价中存在的前提条件是什么？

前提条件：中间层的厚度不够大。 16、

在制作电测深曲线理论量板时，电阻率和距离都要进行归一化，怎样归一化？这

样做有什么好处？两层电测深曲线怎样解释？

17、

请说明充电法的基本原理、应用条件、观测方式，及充电法的曲线特点与探测地

质体的关系？

应用条件：探测对象电阻率应远小于围岩的电阻率，围岩的岩性比较单一，地表介质电性均匀、稳定，地形平坦，埋于地下的探测对象有天然露头或人工露头（井、钻孔、探槽、坑道等）。

充电法的曲线特点与探测地质体的关系：充电法中电位曲线的极大值点和电位梯度曲线的零值点对应地下良导低阻体的位置。

18、

产生自然电场的原理有哪些？自然电场法有哪些应用？请说明。

过滤电场：当地下水在岩石的孔隙或裂隙中运动时，由于岩石颗粒表面对地下水中正、负离子有选择的吸附作用，便出现了正负离子分布的不均衡，从而形成自然电场，称为过滤电场或渗透电场。

扩散电场：两种不同浓度或成分的水溶液相接触时，便会发生扩散现象，溶液之间形成离子的迁移，但不同离子的迁移速度不同，结果使两种不同浓度的溶液中，分别含有过量的正离子或负离子，形成电动势，这种电场称为扩散电场。

氧化还原电场：金属导体（电子导体）埋藏在潜水面附近时，由于氧化还原作用而形成的自然电场称为氧化还原电场。

应用：

（1）测定潜水的流向：潜水流向的确定和根据：由过滤电场的原理，可知在地下水流入端具负电位，而流出端具正电位，在地下水流动方向上出现自然电位差极大值，在垂直地下水流动方向上出现极小值。故由“8“字长轴方向和电位符号即可确定地下水流向。

（2）确定地下水降落漏斗的影响半径：影响半径的确定：两种方式

第一种：每点测得的“8“字形图形，按照测点位置绘于平面图上。在图形中，在降落漏斗影响范围内”8“字形长轴方向均指向抽水井，在影响半径以外的”8“字形长轴仍和抽水前地下水流向一致。

第二种：在抽水前先沿剖面测一条自然电位曲线作为正常场，在抽水过程中再测出一条自然电位曲线，两条曲线的重合处，就是降落漏斗的边界。

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