据魏东平介绍,地球物理学是地球科学研究领域的一个分支,主要包括空间物理学与固体地球物理学两方面内容。其中固体地球物理学的研究包括地震学、地磁学、地电学、地热学等多个分支。从宽泛意义上讲,地震学、地磁学和重力学就像是支撑固体地球物理学的三脚架,是我们认识地球本体、地球内部结构及其动力过程等极为重要的途径。
地震学主要研究震源机理和地球内部介质的分布与运动规律。自1906年旧金山大地震之后,地震学家关于地震震源的认识一直在不断深化,从最初的“弹性回跳学说”,发展到现在的二维及三维断层模式等;而关于地球内部介质及其动力过程,包括地球内部介质的分层、衰减、不均匀性、各向异性等方面的研究,通过对于地震波相关震相的研究,科学家们的认识也同步深化。同时,利用地震学的方法,科学家们可以寻找埋藏于地球浅层的资源与矿藏,在城市寻找地下管线,对重要建筑工程等进行安全评估等。此外,地震学还是各国进行核爆监测的最重要手段。
地磁学主要研究地磁场的时空分布及变化规律、地磁场起源等。地磁场的主要部分来自于地球内部,构成了地球磁场的基本部分。地球表面的某些区域存在比较对称的地磁条带现象,是海底扩张与板块构造学说的重要依据。地球磁场的起源问题需要科学家们在整个21世纪予以特别关注。
重力学在基础研究领域和军事研究方面都非常重要。地球内部不同深度的结构分布,会在重力波长上反应出来,金属矿藏、地下水、石油等物质分布会造成地表浅层的重力异常。因此,重力勘探也是我们寻找各种资源与矿藏的重要手段。在军事方面,例如巡航导弹制导中的高精定位技术,必须利用到地球表面重力场的精细空间分布信息等等。
“我现在所在的学院叫做地球科学学院,涉及的相关一级学科,除了地球物理,还有地质学、大气科学、海洋科学、地质资源与地质工程、测绘科学与技术及土木工程六个方面,而我们学校的资源与环境学院,涉及的一级学科包括地理学、环境科学与工程等等。所有这些不同的学科组合,构成了我们一般意义上所称的地球科学。”魏东平说。
认识取决于目的
人们对地球的探索与认识地球的目的密切相关。滕吉文介绍,在20世纪的百年里,地球科学研究的最主要目的是向地球索取各种自然资源。20世纪中叶前后,一系列地球物理勘探方法相继问世,特别是电法勘探、地震勘探、重力勘探、磁法勘探、地热勘探和放射性勘探等,为人类找到了大量的金属、非金属矿产和石油、天然气、煤、煤成气及地热等能源。资源与能源的勘查、开采与利用,对全球各国的科学进步、社会与经济的发展均做出了重要贡献。
如在重大工程建设方面,长江三峡水库及黄河小浪底电站的坝址选择、基岩体评价、堤坝隐患的勘察、治理等,地球物理研究发挥着基础性作用。此外还为陆地和水下隧道的开挖,地下国防工程建设提供技术保障。在核爆炸与核污染监测,文物、古墓的勘查等方面,地球物理学均提供了必要的理论方法和技术手段。
21世纪以来,由于资源的过度开发和自然环境的严重破坏,各种人为的自然灾害也变得频繁。地球科学研究的目的转向合理开发和利用自然资源、环境监测、灾害防御等方面。在环境污染的监测方面,地震预测同样是现代科学中最困难而又最为迫切需要解决的问题之一。
滕吉文在他的《岩石圈物理学》中指出,地球科学的最终目标,是了解地球本体和其他行星从太阳系中诞生到它目前状态的演化,以便能了解地球的物理、化学、地质和生物学作用,并能对未来发展进行预测,指导我们的生产生活。
不应放弃地震预测研究
滕吉文认为,我国位于世界两大地震带之间,是一个地震灾害严重的国家。不同地区对建筑的抗震要求是不同的,放弃对
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