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：