地球物理学简介

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中科院、航天部门),高等院校,能源与资源、灾害预测预报、通讯等部门,

分为两大方面:研究大尺度现象和一般原理的叫做普通地球物理学,利用由此发展出来的方法来勘探有用矿床和石油的,叫做勘探地球物理学(或物理探矿学)。应用于工程地质勘探、工程检测的发展为工程地球物理学,应用于环境探测和监测及环境保护而形成的环境地球物理学。地球物理学形成了独立的分

纪初就自成体系。到了20世纪60年代发展极为迅速,地球物理学包含许多分之学科,涉及陆、海、空三域,是天文、物理、数学、化学和地质学之间的一门边缘学科。随着时代的发展,地球物理学的多学科交叉现象越来越明显,数学、物理、计算机科学、天文学等众多学科的发展大大促进了地球物理学的发

展。在地球物理学天地里,既可以从事地磁场起源、地震发生机理这样的极负挑战性的研究,可以从事油气勘探、矿产勘探这样的关系到国家经济建设的应用性研究工作,也可以从事大气物理等交叉学科的研究工作。通过地球物理学专业培养出来的学生要掌握系统的数学物理基础理论和基本知识,有较强的计算机应用能力和较高的外语水平,具有扎实的地球物理专业知识和基本的实验技能,受过从事基础研究或应用研究的初步训练,具有较强的知识更新能力。

五、学科名人

中国地震学会副理事长。是

傅承义

本科毕业生和研究生。“十年动乱”之后,已届古稀之年的傅承义,又先后为国家培养了近20名硕士和博士研究生。他的学生遍布全国各地,这些人都已成为地球物理科研、教学、生产部门的骨干,其中不少人担任了各级领导职务,有些人成了著名的专家、学者、教授,还有人当选为学部委员(院士)。

在他的全部教学生涯中,始终贯彻自己的教育思想:立德、立言、立身。立言者,传授知识和做学问的方法。在北京地质学院初创时期,他是教授兼教研室主任,负责制定教学计划、编写讲义和授课,同时要筹划实验课和安排野外实习。此外还肩负培养青年教师的重任,给他们系统地上课,帮助修改讲义,听他们试讲。事无巨细,他一概认真对待。言传身教、为人师表,受到广大师生的爱戴。傅承义谆谆教导他的学生,做学问要注意三点:一是博览群书,知识面要宽、要广,这样在遇到问题时才能触类旁通;二是要善于归纳、总结,通过总结可以发现问题,解决问题,这是一种重要研究方法;三是要独立思考。傅承义认为,独立思考是科技人员最重要的品质之一,对于书本上写的东西,不可不信,但又不可全信,信与不信都要经过自己独立思考。他提倡看书时多挑剔,认为挑剔本身就包含有创造的意思。立德者,育人也。他把科学道德、治学态度和献身科学事业的精神贯彻到教育工作的始终,认为身教比言教更为重要。他一向严于律己,凡是要求学生做到的,自己一定身体力行。

2.对地震波传播理论的贡献

在地震勘探和地震测深中采用的折射波法,实际上用的并不是真正的折射波。因为按照几何地震学的原理,地震波在以临界角入射时,折射波就不应再返回原来的介质。30年代,曾有许多人对这种“折射波”做过不正确的解释。直到1938年,O.Von.施密特(Schmidt)在实验室里通过电火花在声速不同的双层溶液组成的声波介质内放电,用阴影照相法记录了所有胀缩波波型,首先证明这种所谓的折射波的独立存在。由于光波波长太短,在光学实验里观测不到,但地震波的波长要长得多,这种波则是很明显的。施密特给出的物理解释是用简化了的惠更斯原理:当地震扰动沿着界面以高于入射介质中的波速传播时,就会在介质中产生一种首波——其实是半个首波,就如同子弹以超声速运行时,空气中声波波阵面的情况一

样。傅承义研究了这一问题。他把A?索默菲尔德(Sommerfeld)在研究电磁波传播中所用方法移植于弹性波,从数学上证明了它的存在。在求解弹性波的运动方程时,他发现格林函数的积分可以分成两部分:一部分是沿分支点割线的回路积分,这导致各种类型的体波(包括首波);另一部分则是极点的留数,可导致各种面波。根据这一认识,运用摄动法原理,他进一步研究了面波及薄层的影响。后来这些概念已经是众所熟知,并且方法几乎规范化了,但在40年代初,这种方法人们还是不大熟悉的。此外,傅承义对于面波的能量传播及瑞雷方程的三个根也有独特的见解,为同行们所称道。傅承义在地震波传播理论方面的研究成果,引起地震学家的广泛注意。世界上一些著名地球物理学家、地震学家,如美国科学院院长、曾任美国总统科学顾问的F.普雷斯(Press),曾任国际大地测量与地球物理学联合会(IUGG)主席的前苏联地震学家、通讯院士В.И.凯依利斯鲍洛克

(Кейлис.Борок)等都曾称,在从事地震波问题研究中,傅承义的研究成果给予他们很大的启发。

3.对地震预测的探索

傅承义作为一位地球物理学家和地震学家,目睹地震灾害的惨烈,对地震预测具有强烈的使命感。同时,作为一位严肃的科学家,他也清楚地认识到地震预测的复杂性和艰巨性。傅承义于1956年负责起草在中国开展地震预测研究的长远规划,即中国12年科学技术发展远景规划第33项任务第4中心课题“地震预测方法的研究”。在该规划中提出解决地震预测问题的科学途径和应采取的具体措施。规划中列举的五个方面的工作是:地震成因的研究,重点是震源的地质条件和地震发生的物理机制;开展地震前兆观测,包括地倾斜、微弱的前震和地声;在地震频繁地区,连续积累地震观测资料,并对地震进行统计分析,发现地震发生时间的规律;在地震区进行长期、重复的大地测量,以确定地震前后的地形变化;在地震区进行经常的地磁观测,以确定地震前后的地磁场变化。1963年,傅承义进一步把地震预测方法分成三大类:地震地质、地震统计和地震前兆。地震地质方法是以地质构造条件为基础,宏观地估计地震发生的地点和强度。这就是通常所说的地震区域划分。由于地质上的时间尺度太大,地震时间的预测不能靠这种方法。地震统计法是从地震发生的记录中去探索可能存在的统计规律,估计地震的危险性,求出发生某种强度地震的概率。这种方法的可靠程度,取决于地震资料的多寡。地震地质方法着眼于地震发生的地质条件和在比较大的时间、空间尺度内的地震活动变化。统计方法指出的只是地震发生的概率和某种“平均”状态。若要确切地预报地震发生的时间、地点和强度,还是要靠地震前兆。这三种方法不是彼此无关而是互相联系的。寻找地震前兆是地震预测的核心问题。70年代,傅承义在地震前兆的研究中提出孕震区假说。临震前,相当一部分地球介质已经处于应力加速积累状态,这部分物质可称之为孕震区。在这个区域内,可能发