冷门专业地球物理学7篇

冷门专业地球物理学7篇冷门专业地球物理学　固体地球物理学（学科代码：　070801）　一、培养目标　本学科培养德、智、体全面发展，具有坚实的地球物理理论基础和系统的专业知识，了下面是小编为大家整理的冷门专业地球物理学7篇,供大家参考。

篇一：冷门专业地球物理学

地球物理学 （ 学科代码：

　070801）

　 一、 培养目 标

　 本学科培养德、 智、 体全面发展， 具有坚实的地球物理理论基础和系统的专业知识， 了 解固体地球物理学和与其相关学科发展的前沿和动态， 能够适应二十一世 纪我国经济、 科技和教育发展的需要，并具有较熟练的实验技能和较强的动手能力， 具有较全面的计算机知识， 具有独立从事该学科领域研究和教学能力的高层次人 才。

　 二、 研究方向

　 1.

　地震学、 2.

　地球动力学、 3.

　岩石物理、 4.

　应用地球物理学、5.

　城市地球物理学

　三、 学制及学分

　 按照研究生院有关规定。

　 四、 课程设置

　 英语、 政治等公共必修课和必修环节按研究生院统一要求。

　学科基础课和专业课如下所列。

　基础课:

　GP15201★地球内部物理学★地球物理反演★（4）

　★（4）

　GP15202★ 地球动力学★（4）

　GP15203

　专业课：

　GP14201 计算地震学（3）

　GP14202 地球物理学进展（4）

　GP14203 地震学原理（4）

　GP15210 地震勘探（3）

　GP15211 定量地震学（4）

　GP15212 地震偏移与成像（4）

　GP15213 工程地震学（4）

　GP15214 岩石本构理论（4）

　GP15215 应用地球物理学（3）

　GP15216 地球内部电性与探测（4）

　GP15218 现代计算机与网络应用（3）

　GP15219 固体力学（4）

　GP15220 城市地球物理学（3）

　GP15701 地球物理高级实验（2）

　PI05204 工程中的有限元法（3）

　GP16201 固体地球物理理论（4）

　GP16202 地球科学中的近代数学（4）

　GP16203 地球科学前沿讲座（4）

　备注：

　带★号课程为博士生资格考试科目。

　五、 科研能力要求

　 按照研究生院有关规定。

　 六、 学位论文要求

　 按照研究生院有关规定。

篇二：冷门专业地球物理学

地球物理学概论

　学时分配表内容 讲课 实验 小计 （一）引言 2

　2 （二）地球物理学简介 6

　6 （三）弹性波的传播理论 2

　2 （四）矿山开采引发的震动 3

　3 （五）地震探测煤岩应力状态 2

　2 （六）煤岩变形破裂的声发射 2

　2 （七）煤岩变形破裂的电磁幅射 3 2 5 （八）开采引起的重力场 2

　2 （九）煤岩变形破裂的电性参数 2

　2 （十）煤岩变形破裂的温度场 2

　2 （十一）地质雷达的应用 4

　4 合计 30 2 32

　评价方式（包括作业、实验、考试等:（1）作业、实验占30％的成绩；（2）考试，占70％的成绩。

　地球物理学是一门以地球为研究对象的应用物理学 。

　其中 ， 对固体地球的研究 ， 在二十世纪六十年代以来 ， 获得极大发展 。

　它已成为地学的重要组成部分 ， 并且渗透到地学中的许多分支 。一、绪论

　采矿地球物理学是采矿科学中的一个新的分支 ， 是利用岩体中自然的或人工激发的物理场监测岩体的动态变化揭露已有的地质构造采矿地球物理学的最大特点是在更深层次上认识地下岩层的特点及运动规律 。

　采矿地球物理方法具有观察 、 测量成本低 、 获得的信息量大 、 研究测量具有非破坏性等优点 ， 因此是主要采矿测量方法之一 。在二十一世纪 ， 采矿地球物理方法将是采矿安全技术以及有益矿物的经济 、 高效开采方面应用的最基本的测量工具 。

　1. 地球科学地球科学 以整体的地球作为研究对象 ， 包括自地心至地球外层空间十分广阔的范围 ， 是由 固体地圈 、 大气圈 、 水圈和生物圈 （ 包括人类本身 ）

　组成的一个开放的复杂巨系统 ， 称为地球系统 。物理 、 化学和生物 三大基本过程之间的相互作用 ， 以及人与地球系统之间的相互作用 。

　因此 ， 地球科学是一个庞大的超级学科体系群 ， 传统上划分出众多的一级和二级学科分类体系（表 表1-1）

　）

　。

　表 表1-1

　地球科学的学科分类体系Ⅰ Ⅰ. 按圈层范围 Ⅱ Ⅱ. 按学科交叉 Ⅲ Ⅲ. 按服务目的大气科学大气物理学地球物理学固体地球物理学环境地学经济地学工程地学水文地学遥感地学航空科学气象学 地磁与高空物理学天气动力学等 地震学等海洋科学物理海洋学地球化学元素地球化学生物海洋学 同位素地球化学环境海洋学等 生物地球化学等

　续表1-1

　地球科学的学科分类体系Ⅰ Ⅰ. 按圈层范围 Ⅱ Ⅱ. 按学科交叉Ⅲ Ⅲ. 按服务目的地理科学自然地理学地生物学生态学城市地学农业地学旅游地学军事地学火 火 山 山 学天气预报地震预报灾害学等经济地理学 生物地理学人文地理学古生物学等区域地理学等地质科学地球物质成分学动力地质学历史地质学区域地质学等天文地学天文地球动力学行星地理学天文地质学等数学地学数学地质数字地球等

　大气科学 研究大气圈的组成 、 结构和气候过程 ，海洋科学 研究水圈海洋部分的物理 、 化学 、 生物现象的运动过程 ，地理科学 研究地球表层的地理环境 ，地质科学 研究地球的物质成分 、 内部结构 、 外部特征 、 各圈层间的相互作用和演变历史 。

　其中 ， 后两者都涉及地球的物理 、 化学 、 生物作用过程和不同圈层之间相互关系 ， 具有更高的综合性 。

　2. 地球物理学及其发展地球物理学(Geophysics) 是以地球为研究对象的一门应用物理学 。

　它是天文学 、 物理学与地质学之间的边缘科学 ， 在地球科学中占据重要地位 。地球物理学的研究范围甚广 ， 包括从地球最深部的地核到大气圈的边界 。

　它是由 地震学(Seismology)、 、学 地磁学(Geomagnetics)、 、学 地电学(Geoelectricity)、 、 重力学 学(Gravity)、 、学 地热学(Geothermicity)、 、 大地测量学(Geodesy)、 、 大地构造物理学(Tectonophysics)、 、 地球动力学(Geodynamics) 等基础科学组成 。

　地球物理学用物理学的原理和方法研究地球的形状 、 内部构造 、 物质组成及其运动规律 ， 探讨地球起源 、 形成以及演化过程 ，为维护生态环境 、 预测和减轻地球自然灾害 、 勘探与开发能源和资源做出贡献 。图 图1-1 为地球物理学的形成和发展示意图 。

　图 图1-1

　地球物理学的形成和发展示意图天文学(地球作为星体)地质学( 地球内部作为深部地质学)(应用)地球空间物理学大气物理学大地测量学海洋物理学勘探地球物理学普通地球物理学采矿地球物理学

　 行星物理学( 地球物理学、天文学等共生学科)岩石物理学( 地球物理学、地质学、地球化学等共生学科)物理学固体地球物理学重力学 地球起源地磁学 地球年龄地电学 地球自转地热学 地球形状地震学 地球动力

　研究宏观现象和基本理论的叫做理论地球物理学l (Theoretical Geophysics) 或 “ 纯 ” 地球物理学e (pure Geophysics) ， 利用由此产生的方法来勘探有用矿藏的叫做勘探地球物理学 (Exploration) Geophysics) 学 或 应 用 地 球 物 理 学 (AppliedGeophysics) ， 研究岩层运动以及煤岩动力现象的则称为 采矿地球物理学 (MiningGeophysics) 。

　本教材所涉及的内容均属于固体地球物理学的范围 。

　人类观察和研究地球物理现象已经有几千年的历史 ，前 早在公元前1177 年的商朝 ， 我国就有关于地震的记载 。实际上 ， 现代物理学是从研究地球物理问题开始的 。例如牛顿（ （Newton）

　）

　通过研究地球和月球的运动发现了万有引力定律 ， 克雷若(Clairaut) 研究地球的形状 ，拉普拉斯(Laplace) 研究地球的起源 ， 高斯(Gause) 研究地球磁场 ， 开尔芬(Kelvin) 研究地球的弹性 、 热传导和许多其他地球物理问题 。

　18~l9 世纪 ， 地球物理学成为物理学中的一门重要分支 。

　到了20 世纪初 ， 它就自成体系 。

　进入20 世纪30 年代 ， 由于成功地把地球物理学方法用于矿产资源勘探当中 ， 使它得以迅猛发展 。

　最近形成的采矿地球物理学 ，发展更是迅速 。

　地球物理学发展的总趋势有两种：一是多学科的综合 ， 二是科学的国际合作 。从 从20 世纪50 年代末期起 ，在各国地球物理学家的倡导和努力下 ， 制定了一系列国际性研究计划。

　。60 年代初 ，近 近50 个国家参加了上地幔计划 ， 主要研究内容包括：(1) 全球性的地壳断裂系统；(2) 大陆边缘地带及岛弧的构造；(3) 地幔的物质组成及地球化学过程；

　(4) 地壳及地幔的结构及其横向不均匀性 。了 这个计划延续了10年 年 ，于 于l970 年结束 ， 其最重要的成果就是建立了 “ 板块大地构造假说 ” 。这个假说的出现是地学发展史上的一个里程碑 ，其重要性及影响可与近代科学的任何重大发现相媲美 。70 年代以后 ， 国际间围绕着地球动力学 、 岩石圈结构等问题开展了一系列的多学科综合研究 。

　1974~1979年 年 ， 国际地球动力学计划作为上地幔计划的延续 ， 主要解决板块构造假说所遗留下来的问题 ，特别是板块运动的驱动力问题 。

　国际岩石圈计划(1980~2000 年) 也正在实施中 ， 这个计划的四个研究领域是：(1) 全球变化的地球科学；(2) 现代动力学和深部作用过程；(3) 大陆岩石圈( 层)； ；(4) 大洋岩石圈( 层)； ；

　3. 采矿地球物理学的基本任务采矿地球物理学是地球物理学的分支之一 ，是用地球物理的方法来解决采矿现场的实际问题 ，例如矿床的勘探问题 ， 矿山动力现象 ， 采矿工程问题 ， 特别是井下的开采与地质问题 。

　3.1 采矿地球物理方法:岩体中弹性波传播过程的研究－称之为 振动法 ，包括 微震法、振动法 和 地音法 ；岩体内重力变化的研究，称之为 重力法 ；地电现象的研究，称之为 地电法 ；还有 热法，原子能法 等。这些研究方法都需要特殊的测量仪器和理论指导。

　1)

　震动法采矿作业打破了岩体内原有的应力平衡状态，其结果造成了岩体内变形能的聚积。这些能量以突然的形式动力释放，产生震动，并使变形增加。与大地地震相比，其震动频率高，影响范围小。震动能量为l ×l0 2 ～ ～l ×l0 10 J ，里氏震级为0 ～4.5 级，振动频率为1 ～50Hz ，震动范围为儿百米到几百公里。

　震动法记录采矿震动的能量，确定和分析震动的方向; 对震中定位来评价和预测矿山动力现象。具体的说，就是记录震动的地震图，确定震动发生的时间，震中的坐标，震动释放的能量，特别是震中的大小，地震力矩，震动发生的机理，震中的压力降等，以此为基础，进行震动危险的预测预报，如预报震动能量大于给定值的平均周期，在时间T 内震动能量小于或等于给定值的概率，该区域内震动的危险性及其他参数。

　2) 声发射法岩石的声发射也称为地音，是岩石的变形和破断，颗粒之间的相位错动，岩石间的摩擦滑动及其他引发的。地音与岩石的动力现象及弹性波的发射有关，是在应力作用下，岩体结构的非弹性变性，结构非稳定的结果。

　采矿地音法是以脉冲的形式记录弱的、低能量的岩体声发射弹性波。记录的振动频率从几十到 到2000Hz 或更高，记录的能量低于lxl0 -2 J ，振动范围从几米到200 多米。采矿地音法可用来确定岩体中的应力应变状态，评价冲击矿压及煤和瓦斯突出的危险性，并检测其采取的防治措施的效果; 评价边坡稳定性;确定采掘面周围的应力应变状态等。

　3)

　电磁辐射法岩石电磁辐射是指岩石受载破裂过程中向外辐射电磁能量的过程或现象。岩石破裂电磁辐射的观测和研究是从地震工作者发现震前电磁异常后开始的。在近25-30 年内岩石破裂电磁辐射效应的研究，无论是在理论研究方面，还是在应用研究方面，都取得了飞速发展，特别是在地震方面用于预报。

　从九十年代开始，中国矿业大学对载荷作用下煤体的电磁辐射特性及规律进行了较为深入的定性和定量研究。研究表明，煤岩电磁辐射是煤岩体受载变形破裂过程中向外辐射电磁能量的一种现象，与煤岩体的变形破裂过程密切相关。

　电磁辐射可用来预测冲击矿压、煤与瓦斯突出等煤岩灾害动力现象。其主要参数是电磁辐射强度和脉冲数。电磁辐射强度主要反映了煤岩体的受载程度及变形破裂强度，脉冲数主要反映了煤岩体变形及微破裂的频次。此外，电磁辐射还可用于检测煤岩动力灾害防治措施的效果; 评价边坡稳定性; 确定采掘面周围的应力应变，评价混凝土结构的稳定性等。

　4)

　振动法振动法解决采矿作业引起的地质动力现象问题，主要是根据地震波的传播速度的变化，确定岩石结构破坏过程发展的各阶段，如弹性阶段的高应力，对应比较大的振动频率，表明了采掘面接近较大的震动冲击地压危险区，岩石破坏的最后阶段将可能发生高能量的震动甚至冲击地压。

　振动法解决矿山压力问题，主要是根据不同类型振动波的传播速度来确定岩体的物理力学参数，例如线弹性模量，泊松系数，横向弹性模量，体积弹性模量、LAME 常数等。这些参数是用动态方式确定的，与实验室岩块试验的静态有很大差异，这些参数更符合实际。

　振动法解决地质问题，主要是根据地震波在煤层中传播的通道性及传播速度的异常，能量或阻尼系数的变化来进行。当煤层的连续性出现问题时，这些地震波的传播通道将出现非正常的波图，或通道波组的振幅减小，甚至全部消失等。

　5) 重力法重力法是根据地层中岩石介质质量分布的不均匀性来测量重力的异常变化。测量仪器和测量方法的发展，促进了重力法的广泛应用，测量仪器的高精度性(2Xl0 -9 m/s 2 ) 可使其广泛应用于小构造、岩像变化的测量以及由于采矿作业引起密度分布的变化。目前，重力法主要研究开采引起岩体体积的变化;岩 岩体震动、冲击地压的预测预报; 小范围内煤层构造的变化 化; 局部空洞的定位等方面。重力法所采用的参数主要是重力微小的异常变化和塔式重力梯度。

　6)

　地质电法采矿地质电法是利用岩石中电特性的变化来解决地质、采矿技术、预测预报等方面的问题，其应用范围非常广泛。地质电法主要测量岩石介质在电流稳定性或亚稳定性方面的电阻特性，或电磁波在岩体中传播的电阻，电介常数和磁通量等参数。主要解决的问题有认识顶底板岩层地质条件; 震动、冲击矿压、水灾、火灾的危险性评价; 支架与围岩相互作用的评价; 巷道应力状态的监测。

　7)

　地热自 自19 世纪麦克斯韦尔证明光是— 种 电磁波以来，人类对不同波长范围内的各类电磁波的性质及其应用性进行了卓有成效的研究，并建立了从射线到极远红外线的连续波谱图。其中具有热效应的红外波长范围为：0.75μm ～1000μm 。

　3 3. .2 2 采矿地球物理方法优点：(1) 与打钻孔 、 掘巷道探测来说 ， 观察 、 测量成本低；(2) 采矿中的许多现象和过程只能用采矿地球物理方法才能进行测量 、 记录和分析 。

　例如岩体震动 、 冲击矿压 、 煤和瓦斯突出等矿山动力现象 ， 而采用其他测量方法则不可能做到；(3) 获得的信息量大 。

　(4) 研究测量具有非破坏性 。

　这对采面的安全性及巷道维护的稳定性等都具有重要意义；采矿地球物理学的基本任务是解决采矿作业的安全性和保证矿井生产的连续性 。

　主要解决关于开采引起的地质动力现象和瓦斯动力现象 （ 震动 、 冲击矿压 、突出 ）

　以及对煤层及周围岩层物理力学参数认识的矿山压力问题 ， 关于煤层连续性的地质问题 ， 如冲刷 、侵蚀 、 尖灭 、 断层等 。

　3 3. .3 3 矿山压力问题采用采矿地球物理方法可连续或即刻记录采矿作业引发的振动现象 ， 以此可连续评价 、 并在一定程度上预测研究区域的震动性及危险性 ， 如冲击矿压 、 煤和瓦斯突出等 ， 并可以评价灾害防治措施的有效性 。还可以提前认识岩体的结构及物理力学特性 ， 如弹性模量 、 泊松比等 。

　这是矿山压力研究中最基本的参数 ， 而其只要测量弹性波的传播速度即可获得 。

　同时 ， 采用采矿地球物理方法可提前消除采掘面前方冲击矿压的危险地段和不安全地段 。(1) 对于采...

篇三：冷门专业地球物理学

球物理的一些感想 地球物理是一个贯穿地质、 物理、 数学、 信息学、 计算机应用等诸多学科的一个大杂烩， 研究内容上可入天， 下可入地、 包括海洋、 天文、 陆地， 工程、勘探等诸多研究范畴。

　可以说它是一个四不象但又与什么都亲缘关系的学科。

　 学好地球物理， 你得有个数学脑袋， 不用你推公式， 但至少你得看得懂几个基本得数学物理方程吧， 你得认得迈克斯维方程组吧， 你得知道什么是最小二乘法吧！

　当然你也许可以不需要这样的一个脑袋， 因为你可以只用一下别人的软件就行， 现在什么软件别人都编好了， 特别是石油物探行业。

　也许若干年以后，你也只会”插检波器和收电线了“。

　 呆了这么多年， 深深的感到， 地球物理真的很牛！

　 为什么呢， 如果你是地球物理系真正的优等生， 你就是半个数学系的， 半个物理系的、 半个计算机系的、 半个地质系的毕业生了 。

　 你会说我吹牛， 乖乖！

　你应该明白得了吧。

　你要知道， 以前地球物理系需要的时间是五年， 你知道吗？

　 重力场、 磁场、 电场、 超声波、 电磁波、 声波、 地热都是地球物理勘探利用的工具， 知道他们是怎么利用这些特性来工作的吗？ 光光一个地震波的本构方程就得让你看得只伸舌头的。

　看到大地电磁的哪些推导公式没有， 包准让你只会喊救命。

　学好一个高等数学能解决地球物理问题吗？ 谁要是说肯定的， 我一定会说：

　他简直是狗臭屁！

　地球物理系又多了 一个败类。

　 要学好地球物理， 你得先过好这一关：

　数学、 信息学、 计算机程序设计。

　 你要知道地球物理反演的核心是最优化控制理论， 只要是各个学科最优秀的控制和优化理论地球物理都能拿来用， 遗传算法、 神经网络已经在这一领域占有一席之地。

　信号处理更是地球物理最有用的工具之一， 地球物理信号在介质传播中的过程就是一个随机信号的传播过程， 经典的信号处理的内容已不能满足地球物理信号处理的要求， 非平稳态的随机信号处理已经开始步入地球物理数据处理的行列， 现在王家映老师主持的自 然科学基金”高阶统计量在地震资料处理中的应用“就是现代信号处理的前沿研究领域。

　计算机这位人见人爱的姑娘我们更不能松懈， 你要是地球物理系毕业的如果你没有编一个超过 1000 行的程序， 你就不要说你是地球物理系毕业的， 说出来就是丢地球物理系的丑了（女孩除外）

　。

　（这句话明显以偏概全。

　我们系女生一个比一个生猛。

　另外说少于 5000 行的都是小程序）

　地球物理系总能找到几个编程高手、 毕业的师哥们开公司大有人在， 跟你说，信工的水货很多， 别以为他们挂着个好听的牌子， 就不知道天高地厚了。

　我们根本就不吧他们放在眼里， 程序设计是地球物理系学生的基本功， 如果你还没有学好， 你就得认真的学， 学好了 大有用处。

　 信息学一向是我本人追求的， 现代的社会脱离了这个， 可能什么都会不转了。

　不过我说的信息学主要包括这几个方面。

　经典《信号处理》 《概率统计》 和《随机过程》（这是现代信息处理的重要基础课}

　《现代信号处理》《信号分析与处理》也许你们还可加上《数字图象处理》 的内容， 为什么呢， 因为地球物理二维信息处理跟这个很多方面有关系呢。

　 我刚介绍的都是地球物理要用到的工具学科， 当然地球物理本身的课就更不用说了， 把地质容入到物理， 把数学容入地质、 他们的儿子就是——地球物理学了 。知道了吗。

　如果你们没有学好其中的一门过关的课， 你们就是一个残疾儿童了 ，缺胳膊少腿就学不好地球物理了。

　这个可要清楚了， 当然你们学好了 这些课， 想跳槽也是轻而易举了， 我可不骗人喽。

　 说了半天， 好象又开始称赞起地球物理来了， 不过也得贬一贬了。

　呵呵。

　斑竹不会介意吧。

　我如果得罪了， 吃不了就得兜着走了。

　 女孩子最好早点做准备了， 地球物理不好嫁人的。

　不过地球物理的女生都是豪杰喽。

　这个你们的杨老师比我清楚得多了， 有空你们去问问吧。

　（我严格声明上面非本人观点， 我严格不同意上面那句话。

　事实完全不是那样的。

　）

　 男孩子也别高兴， 你们是学了好多东东， 但是扛着地球物理的牌子是很不好进别的门的， 虽然你门能够把程序写得让计算机学生胆战心惊， 虽然你们能把信号处理运用得妙笔生花。

　但是因为你。

　。

　。

　。

　用一个招聘会上的人说的“你的专业好象和我们不配套， 你到别的地方去看看吧”。

　知道了吗？

　 女孩子就早点准备考研吧， 师兄给你一句劝告， 不要受我们系某些人的错误指导，说实话， 这个行业根本就不适合你们。

　（再一次与这种带有歧视性的语言划清界限。

　女生也是可以就业的！

　）

　没想到一下说了 这么多了， 最后我还得“无病呻吟”一下：

　 地球物理对个人来说最有前途的方向——“石油物探”

　 地球物理最可能吃苦也最容易挣钱的方向——“工程物探”

　 地球物理研究最多的方法也是研究最热的方法——“地震勘探”

　从地球物理最容易跳槽的工具——“程序设计”

　 地球物理最有用在其他行业也很热的工具——“信号处理”

　 地球物理系毕业的学生最能拥有的再改行的本钱——“数学”

　 地球物理系学生最痛恨的但又是最对本专业有用的课程——“宏观场论”

　 如果你是一个本系的本科生请你学好这几门课：

　 高等数学、 复变函数、 积分变换、 数理统计、 普通物理、 数学物理方程、 计算方法、 数字逻辑设计、 信号处理、 程序设计、 地震勘探、 电法勘探。

　 如果你是一个本系的研究生请你学好这几门课：

　 矩阵论、 数理统计（现代）

　、 数值分析（结合矩阵论思想）

　、 泛函分析、 微分方程的数值解法、 随机过程、 现代信号处理、 数字图象处理、 面向对象程序设计、这些课是一个地球物理系学生最重要的基础和专业课， 它们对于你以后的继续学习和深造大有裨益。

篇四：冷门专业地球物理学

7_TARB6927_09_SE_C17.QXD

　1/16/07

　4:35 PM

　Page 456

　17GroundwaterC H A P T E RGroundwaterprovides over 190billion liters (50billion gallons) perday in support ofthe agriculturaleconomy of theUnited States.(Photo by MichaelCollier)457M17_TARB6927_09_SE_C17.QXD

　1/16/07

　4:35 PM

　Page 457

　Wpower-plant cooling). Groundwater is the drinking water for more than 50 percent of thepopulation, is 40 percent of the water used for irrigation, and provides more than 25percent of industry’s needs. In some areas, however, overuse of this basic resource hasresulted in water shortage, streamflow depletion, land subsidence, contamination bysaltwater, increased pumping cost, and groundwater pollution.orldwide, wells and springs provide water for cities, crops, livestock, andindustry. In the United States, groundwater is the source of about 40 percent ofthe water used for all purposes (except hydroelectric power generation andImportance of GroundwaterGroundwater? Importance and Distribution of GroundwaterGroundwater is one of our most important and widelyavailable resources, yet people’s perceptions of the subsur-face environment from which it comes are often unclear andincorrect. The reason is that the groundwater environmentis largely hidden from view except in caves and mines, andthe impressions people gain from these subsurface openingsare misleading. Observations on the land surface give animpression that Earth is “solid.” This view remains whenwe enter a cave and see water flowing in a channel that ap-pears to have been cut into solid rock.Because of such observations, many people believe thatgroundwater occurs only in underground “rivers.” In reali-ty, most of the subsurface environment is not “solid” at all. Itincludes countless tiny pore spaces between grains of soil andsediment, plus narrow joints and fractures in bedrock. To-gether, these spaces add up to an immense volume. It is inthese small openings that groundwater collects and moves.Considering the entire hydrosphere, or all of Earth’swater, only about six-tenths of 1 percent occurs under-ground. Nevertheless, this small percentage, stored in therocks and sediments beneath Earth’s surface, is a vast quan-tity. When the oceans are excluded and only sources of freshwater are considered, the significance of groundwater be-comes more apparent.Table 17.1 contains estimates of the distribution of freshwater in the hydrosphere. Clearly the largest volume occursas glacial ice. Second in rank is groundwater, with slightlymore than 14 percent of the total. However, when ice is ex-cluded and just liquid water is considered, more than 94percent of all fresh water is groundwater. Without question,groundwater represents the largest reservoir of fresh water that isreadily available to humans. Its value in terms of economicsand human well-being is incalculable.Geologically, groundwater is important as an erosionalagent. The dissolving action of groundwater slowly re-moves soluble rock such as limestone, allowing surface de-pressions known as sinkholes to form as well as creatingsubterranean caverns (Figure 17.1). Groundwater is also anequalizer of streamflow. Much of the water that flows inrivers is not direct runoff from rain and snowmelt. Rather, alarge percentage of precipitation soaks in and then movesslowly underground to stream channels. Groundwater isthus a form of storage that sustains streams during periodswhen rain does not fall. Therefore, when we see water flow-ing in a river during a dry period, it is rain that fell at someearlier time and was stored underground.TABLE 17.1Fresh Water of the HydrosphereShare of TotalVolume of FreshWater (percent)Parts of theHydrosphereVolume ofFresh Water (km3)Ice sheets and glaciersGroundwaterLakes and reservoirsSoil moistureWater vapor in the atmosphereRiver waterTotal24,000,0004,000,000155,00083,00014,0001,20028,253,20084.94514.1580.5490.2940.0490.004100.00Source: U.S. Geological Survey Water Supply Paper 2220, 1987.458M17_TARB6927_09_SE_C17.QXD

　1/16/07

　4:35 PM

　Page 458

　The Water Table459A.B.Distribution of GroundwaterGroundwater? Importance and Distribution of GroundwaterWhen rain falls, some of the water runs off, some returns tothe atmosphere by evaporation and transpiration, and theremainder soaks into the ground. This last path is the pri-mary source of practically all subsurface water. The amountof water that takes each of these paths, however, variesgreatly both in time and space. Influential factors includesteepness of slope, nature of surface material, intensity ofrainfall, and type and amount of vegetation. Heavy rainsfalling on steep slopes underlain by impervious materialswill obviously result in a high percentage of the water run-ning off. Conversely, if rain falls steadily and gently uponmore gradual slopes composed of materials that are easilypenetrated by the water, a much larger percentage of watersoaks into the ground.Some of the water that soaks in does not travel far, be-cause it is held by molecular attraction as a surface film onsoil particles. This near-surface zone is called the zone ofsoil moisture. It is crisscrossed by roots, voids left by de-cayed roots, and animal and worm burrows that enhancethe infiltration of rainwater into the soil. Soil water is usedby plants in life functions and transpiration. Some wateralso evaporates directly back into the atmosphere.Water that is not held as soil moisture percolates down-ward until it reaches a zone where all of the open spaces insediment and rock are completely filled with water (Figure17.2). This is the zone of saturation (also called the phreaticzone). Water within it is called groundwater. The upper limitof this zone is known as the water table. Extending upwardfrom the water table is the capillary fringeHere groundwater is held by surface tension in tiny pas-sages between grains of soil or sediment. The area above thewater table that includes the capillary fringe and the zone ofsoil moisture is called the unsaturated zone (also known asthe vadose zone). Although a considerable amount of watercan be present in the unsaturated zone this water cannot bepumped by wells because it clings too tightly to rock andsoil particles. By contrast, below the water table the waterpressure is great enough to allow water to enter wells, thuspermitting groundwater to be withdrawn for use. We willexamine wells more closely later in the chapter.The Water TableGroundwater? Importance and Distribution of GroundwaterThe water table, the upper limit of the zone of saturation, isa very significant feature of the groundwater system. Thewater table level is important in predicting the productivityof wells, explaining the changes in the flow of springs andstreams, and accounting for fluctuations in the levels oflakes.Variations in the Water TableThe depth of the water table is highly variable and can rangefrom zero, when it is at the surface, to hundreds of meters insome places. An important characteristic of the water table isthat its configuration varies seasonally and from year to yearbecause the addition of water to the groundwater system isclosely related to the quantity, distribution, and timing ofprecipitation. Except where the water table is at the surface,we cannot observe it directly. Nevertheless, its elevation canhair2.1capillus =FIGURE 17.1County, New Mexico. The dissolving action of groundwater created thecavern. Later, groundwater deposited the limestone decorations. (Photoby Harris Photographic/Tom Stack and Associates) B. Groundwater wasresponsible for creating these sinkholes in a limestone plateau north ofJajce, Bosnia and Herzegovina. (Photo by Jerome Wyckoff)A. A view of the interior of Three Fingers Cave, LincolnM17_TARB6927_09_SE_C17.QXD

　1/16/07

　4:35 PM

　Page 459

　460C H A P T E R

　1 7Groundwaterbe mapped and studied in detail where wells are numerousbecause the water level in wells coincides with the watertable (Figure 17.3). Such maps reveal that the water table israrely level, as we might expect a table to be. Instead, itsshape is usually a subdued replica of the surface topography,reaching its highest elevations beneath hills and then de-scending toward valleys (Figure 17.2). Where a wetland(swamp) is encountered, the water table is right at the sur-face. Lakes and streams generally occupy areas low enoughthat the water table is above the land surface.Several factors contribute to the irregular surface of thewater table. One important influence is the fact that ground-water moves very slowly and at varying rates under differ-ent conditions. Because of this, water tends to “pile up”beneath high areas between stream valleys. If rainfall wereto cease completely, these water-table “hills” would slowlysubside and gradually approach the level of the valleys.However, new supplies of rainwater are usually added fre-quently enough to prevent this. Nevertheless, in times of ex-tended drought (see Box 17.1), the water table may dropenough to dry up shallow wells (Figure 17.2). Other causesfor the uneven water table are variations in rainfall and per-meability from place to place.Interaction between Groundwater and StreamsThe interaction between the groundwater system andstreams is a basic link in the hydrologic cycle. It can takeplace in one of three ways. Streams may gain water from theinflow of groundwater through the streambed. Such streamsare called gaining streams (Figure 17.4A). For this to occur,the elevation of the water table must be higher than the levelof the surface of the stream. Streams may lose water to thegroundwater system by outflow through the streambed.The term losing stream is applied to this situation (Figure17.4B, C). When this happens, the elevation of the water tablemust be lower than the surface of the stream. The third pos-sibility is a combination of the first two—a stream gains insome sections and loses in others.Losing streams can be connected to the groundwater sys-tem by a continuous saturated zone or they can be discon-nected from the groundwater system by an unsaturatedzone. Compare parts B and C in Figure 17.4. When thestream is disconnected, the water table may have a dis-cernible bulge beneath the stream if the rate of water move-ment thr...

篇五：冷门专业地球物理学

名称(中文)

　：

　天文与地球物理学

　专业名称(英文)

　：

　Geophysics and Meteorology

　学位(中文)

　：

　理学学士

　专业学制 ：

　4 年

　入学申请截至日期 ：

　秋 06 月 30 日

　费用 ：

　11850 英镑

　360 教育集团称， 英国爱丁堡大学就读天文与地球物理学（Geophysics and Meteorology）

　专业将获得理学学士学位， 要就读爱丁堡大学业需要雅思或托福成绩， 要求雅思成绩总分为 6. 5， 要求托福成绩总分为 88， 申请该专业就读需要 4 年的时间， 读该专业正常需要花费的学费为 11850 英镑。

　专业名称(中文)

　：

　天文与地球物理学

　专业名称(英文)

　：

　Geophysics and Meteorology

　学位(中文)

　：

　理学学士

　专业学制 ：

　4 年

　入学申请截至日期 ：

　秋 06 月 30 日

　费用 ：

　11850 英镑

　360 教育集团称， 英国爱丁堡大学就读天文与地球物理学（Geophysics and Meteorology）

　专业将获得理学学士学位， 要就读爱丁堡大学业需要雅思或托福成绩， 要求雅思成绩总分为 6. 5， 要求托福成绩总分为 88， 申请该专业就读需要 4 年的时间， 读该专业正常需要花费的学费为 11850 英镑。

篇六：冷门专业地球物理学

高校冷门热门专业大盘点 (注：

　热为录取分较高的专业； 冷为录取分较低的专业， 以高校各专业录取分数为排序指标)

　关键词

　挑专业

　 复旦大学

　 ■热

　 ●文科

　 2010 年：

　新闻传播学类、 经济学类、 国际政治、 翻译、 中国语言文学类

　 2009 年：

　新闻传播学类、 法学、 经济学类、 旅游管理、 行政管理、 翻译

　 ●理科

　 2010 年：

　药学、 经济学类、 工商管理类、 新闻传播学类、 翻译、 数学类、 公共事业管理、 法学、 旅游管理、 心理学

　 2009 年：

　经济学类、 国际政治、 工商管理类、 翻译、 统计学、 管理科学与工程类

　 □冷

　 ●文科

　 2010 年：

　博物馆学、 哲学类、 英语、 历史学

　 2009 年：

　俄语、 历史学、 哲学类、 德语、 朝鲜语、 英语

　 ●理科

　 2010 年：

　哲学类、 社会学类、 物理学、 核技术、 化学类、 生物科学类、 计算机科学与技术、 临床医学、 电子信息科学类、 软件工程

　 2009 年：

　化学类、 朝鲜语、 生物科学、 通信工程、 电子信息科学类、 软件工程

　 上海交通大学

　 ■热

　 ●文科

　 2010 年：

　经济学类、 英语、 传播学、 公共事业管理、 法学、 广播电视编导、 德语、 汉语言文学、 公共管理类、 日语

　2009 年：

　工商管理类、 英语(金融， 商务) 、 经济学类、 德语、 传播学

　 ●理科

　 2010 年：

　经济学类、 广播电视编导、 电子信息科学类(试点班) 、 信息安全、 英语、 航天航空工程、 机械工程及自动化(试点班) 、 微电子学、 数学与应用数学、 药学

　 2009 年：

　药学、 经济学类、 机械工程及自动化(试点班) 、 电子科学信息类(试点班) 、信息安全、 工商管理类、 工业设计、 数学与应用数学、 微电子学、 理科实验班类(教改联读班)

　□冷

　 ●理科

　 2010 年：

　海洋工程类、 机械类、 软件工程、 生物科学类、 生物医学工程、 化学类、 公共管理类、 法学、 工业设计、 电气信息类(交大密西根学院)

　2009 年：

　传播学、 海洋工程类、 机械类、 软件工程、 生物科学类、 英语(金融， 商务) 、广播影视编导、 电气信息类(交大密西根联合学院)

　同济大学

　 ■热

　 ●文科

　 2010 年：

　哲学类、 新闻传播学类、 法学

　 2009 年：

　新闻传播学类、 公共管理类、 文化产业管理

　 ●理科

　 2010 年：

　建筑学、 城市规划、 建筑学(室内设计) 、 景观学、 车辆工程(汽车) 、 物理学类、 土木工程、 车辆工程(轨道交通) 、 电子信息科学类、 环境科学类、 历史建筑保护工程、航空航天类

　 2009 年：

　建筑学(室内设计) 、 新闻传播学类、 车辆工程(轨道交通) 、 历史建筑保护工程、 景观学、 车辆工程(汽车) 、 工业设计、 土木工程、 经济学类、 城市规划

　 □冷

　 ●理科

　 2010 年：

　生物科学类、 临床医学(五年制) 、 口腔医学、 地质学、 地质工程、 地球物理学、 地球信息科学与技术

　2009 年：

　化学类、 物理学类、 口腔医学、 临床医学(五年制) 、 临床医学(七年制) 、 机械类、 材料类

　 华东理工大学

　 ■热

　 ●理科

　 2010 年：

　工业设计、 食品质量与安全、 化学工程与工艺 (材料化学工程) 、 信息工程、电气工程及其自动化(电子信息工程) (中外合作) 、 电气工程及其自动化、 经济学类、 德语、制药工程、 环境工程

　 2009 年：

　国际经济与贸易、 数学与应用数学、 金融学、 电气工程及其自动化(电子信息工程) 、 工业设计、 会计学、 物流管理、 德语、 食品质量与安全、 信息工程

　 □冷

　 ●理科

　 2010 年：

　化学、 应用化学、 应用化学(精细化工) 、 材料化学、 材料物理、 无机非金属材料工程、 高分子材料与工程、 复合材料与工程、 安全工程、 金属材料工程 (先进材料保护技术) 、 材料成型及控制工程、 过程装备与控制工程、 英语、 法学

　 2009 年：

　油气储运工程、 轻化工程、 生物技术、 化学、 应用化学、 应用化学(精细化工) 、材料化学、 材料物理、 无机非金属材料工程 (电子与信息材料) 、 高分子材料与工程、 复合材料与工程、 材料成型及控制工程、 过程装备与控制工程、 安全工程 (安全检测技术) 、 法学

　 华东师范大学

　 ■热

　 ●文科

　 2010 年(第一批) ：

　汉语言文学、 新闻学、 会计学、 国际经济与贸易、 对外汉语、 法语、历史学、 人力资源管理、 会展经济与管理、 资源环境与城乡 规划管理

　 2009 年(第一批) ：

　汉语言文学、 对外汉语、 法语、 新闻学、 历史学、 社会学、 日语、国际经济与贸易

　 ●理科

　 2010 年 (第一批) ：

　应用心理学、 德语、 法语、 金融学、 对外汉语、 会展经济与管理、旅游管理、 国际经济与贸易、 汉语言文学、 会计学

　2009 年(第一批) ：

　对外汉语、 金融学、 汉语言文学、 应用心理学、 国际经济与贸易、德语、 法语

　 □冷

　 ●文科

　 2010 年(第一批) ：

　哲学、 俄语、 房地产经营管理、 社会工作、 政治学与行政学、 公共关系学、 法学、 公共事业管理

　 2009 年(第一批) ：

　社会工作、 政治学与行政学、 信息管理与信息系统、 公共事业管理、行政管理、 广告学、 房地产经营管理

　 ●理科

　 2010 年(第一批) ：

　地理科学、 生态学、 电子科学与技术、 微电子学、 地理信息系统、应用化学、 通信工程、 软件工程

　 2009 年(第一批) ：

　电子科学与技术、 地理科学、 地理信息系统、 生态学、 软件工程、微电子学、 计算机科学与技术、 通信工程

　 东华大学

　 ■热

　 ●文科

　 2010 年：

　服装设计与工程、 会展经济与管理、 经济学类、 日语、 旅游管理

　 2009 年：

　服装设计与工程、 会展经济与管理、 经济学类、 日语、 旅游管理

　 ●理科

　 2010 年：

　服装设计与工程、 会展经济与管理、 理科试验班、 经济学类、 能源与环境系统工程、

　2009 年：

　服装设计与工程、 能源与环境系统工程、 会展经济与管理、 理科试验班、 经济学类

　 □冷

　 ●文科

　 2010 年：

　法学、 传播类

　 2009 年：

　法学、 传播类、 工业设计

　●理科

　 2010 年：

　电气信息类、 轻化工程(中德合作) 、 机械工程及自动化、 材料类、 纺织工程类

　 2009 年：

　电气信息类、 轻化工程(中德合作) 、 机械工程及自动化、 材料类、 纺织工程类

　 上海财经大学

　 ■热

　 ●文科

　 2010 年：

　ACCA 班(中外) 、 会计学(注册会计师) 、 金融学(银行与国际金融) (中外) 、 会计学、 CGA 班(中外) 、 金融学(公司金融) 、 会计学(美国会计班) (中外) 、 国际经济与贸易(中外) 、 财务管理、 经济学

　 2009 年：

　会计学(ACCA) (中外) 、 会计学(CGA) (中外合作) 、 会计学(注册会计) 、 公司金融、 金融学(银行与国际金融) (中外) 、 会计学

　 ●理科

　 2010 年：

　ACCA 班(中外) 、 会计学(注册会计师) 、 金融学(银行与国际金融) (中外) 、 金融工程、 会计学、 保险(保险精算) 、 金融学(公司金融) 、 财务管理、 会计学(美国会计班) (中外) 、 税务

　 2009 年：

　会计学 (ACCA) (中外) 、 会计学(CGA) (中外) 、 会计学(注册会计) 、 金融学(银行与国际金融) (中外) 、 会计学、 公司金融、 金融工程

　 □冷

　 ●文科

　 2010 年：

　工商管理类、 国际商务(中外) 、 财政学、 公共管理类、 房地产经营管理(中外) 、商务英语、 日语(经贸日语) 、 法学、 新闻学(经济新闻) 、 社会学(经济社会学) 、 对外汉语

　 2009 年：

　公共管理类、 日语(经贸日语) 、 法学、 新闻学(经济新闻) 、 对外汉语、 社会学(经济社会学)

　●理科

　 2010 年：

　经济学、 保险、 工商管理类、 国际商务(中外) 、 公共管理类、 房地产经营管理(中外) 、 统计学、 信息管理与信息系统、 计算机科学与技术、 电子商务、 商务英语、 日语(经贸日语) 、 法学、 数学与应用数学、 信息与计算科学、 新闻学(经济新闻) 、 社会学(经济社会学)

　2009 年：

　工商管理类、 公共管理类、 房地产经营管理(中外) 、 信息管理与信息系统、计算机科学与技术、 电子商务、 日语(经贸日语) 、 法学、 新闻学(经济新闻) 、 社会学(经济社会学) 、 数学与应用数学

　 上海外国语大学

　 ■热

　 ●文科

　 2010 年：

　西班牙语、 意大利语、 国际经济与贸易、 德语、 法语、 金融学、 葡萄牙语、对外汉语、 广播电视新闻学、 翻译

　 2009 年：

　国际经济与贸易、 金融学、 法学、 国际政治、 教育技术学、 对外汉语、 英语、俄语、 德语、 法语

　 ●理科

　 2010 年：

　西班牙语、 国际经济与贸易、 意大利语、 金融学、 德语、 法语、 葡萄牙语、翻译、 广播电视新闻学

　 2009 年：

　西班牙语、 国际经济与贸易、 意大利语、 德语、 法语、 希腊语、 金融学、 翻译、 会计学、 葡萄牙语

　 □冷

　 ●文科

　 2010 年：

　国际政治、 教育技术学、 朝鲜语、 公共关系学、 英语(英语教育) 、 信息管理与信息系统、 法学

　 2009 年：

　工商管理、 会计学、 公共关系学、 国际经济与贸易(日语) 、 英语(英语教育)

　●理科

　 2010 年：

　教育技术学、 公共关系学、 英语(英语教育) 、 法学、 朝鲜语、 信息管理与信息系统

　 2009 年：

　朝鲜语、 印度尼西亚语、 信息管理与信息系统、 公共关系学

　 华东政法大学

　 ■热

　 ●文科

　2010 年(第一批) ：

　会计学、 法学(国际金融法) 、 法学(国际经济法合作班) 、 国际经济与贸易、 金融学、 工商管理、 英语、 法学(国际经济法)

　2009 年 (第一批) ：

　会计学、 英语、 金融学、 法学(国际经济法合作班) 、 工商管理、 法学(国际经济法)

　●理科

　 2010 年(第一批) ：

　法学(国际金融法) 、 法学(国际经济法合作班) 、 法学(国际经济法) 、会计学、 工商管理

　 2009 年(第一批) ：

　法学(国际经济法合作班) 、 法学(国际经济法) 、 会计学、 工商管理、新闻学

　 上海海事大学

　 ■热

　 ●文科

　 2010 年(第二批) ：

　法学、 英语(翻译方向) 、 经济学类、 英语(航运方向) 、 英语(国际商务方向) 、 会计学、 日语、 旅游管理、 财务管理、 行政管理

　 2009 年(第二批) ：

　法学、 日语、 旅游管理、 英语(国际商务方向) 经济学类、 会计学、财务管理、 英语(航运方向) 、 英语(翻译方向) 、 行政管理、 电子商务

　 ●理科

　 2010 年(第二批) ：

　法学、 英语(航运方向) 、 英语(翻译方向) 、 旅游管理、 英语(国际商务方向) 、 物流工程、 会计学、 经济学类、 日语、 财务管理、 港口航道与海岸工程

　 2009 年(第二批) ：

　法学、 英语(航运方向) 、 英语(翻译方向) 、 旅游管理、 日语、 经济学类、 会计学、 行政管理、 英语(国际商务方向)

　 ●理科

　 2010 年(第二批) ：

　机械类、 工业工程、 测控技术与仪器、 机械电子工程、 电气信息类、计算机科学与技术、 信息管理与信息系统、 信息与计算科学、 工业设计、 数学与应用数学、安全工程、 材料科学与工程

　 2009 年(第二批) ：

　机械类、 工业工程、 测控技术与仪器、 机械电子工程、 电气信息类、计算机科学与技术、 信息管理与信息系统、 信息与计算科学、 工业设计

　 上海电力学院

　 ■热

　●文科

　 2010 年：

　国际经济与贸易、 工商管理(含涉外、 公司理财方向) 、 经济学、 公共事业管理、 英语(含商务、 旅游、 翻译、 语言文学方向) 、 日语

　 2009 年：

　国际经济与贸易、 工商管理(含涉外、 公司理财方向) 、 公共事业管理、 英语(含商务、 旅游、 翻译、 语言文学方向)

　●理科

　 2010 年：

　热能与动力工程(节能与能源管理方向) 、 热能与动力工程(洁净发电技术方向) 、 热能与动力工程、 电力工程与管理、 电气工程及其自动化(供用电技术方向) 、 国际经济与贸易、 电气工程及其自动化(电力电子和风力发电方向) 、 工商管理(含涉外、 公司理财方向)

　2009 年：

　热能与动力工程(洁净发电技术方向) 、 热能与动力工程(节能与能源管理方向) 、 热能与动力工程、 电力工程与管理、 电气工程及其自动化 (供用电技术方向) 、 国际经济与贸易、 电气工程及其自动化 (电力电子和风力发电方向) 、 工商管理(含涉外、 公司理财方向) 、 机械设计制造及其自动化

　 上海中医药大学

　 ■热

　 ●文科

　 2010 年(第一批) ：

　中医学(中医方向) 、 中医学(骨伤方向) 、 中医学(运动医学方向) 、针灸推拿学

　 2010 年 (第二批) ：

　中西医临床医学、 护理学

　 2009 年(第一批) ：

　中医学(中医方向) 、 中医学(骨伤方向) 、 中医学(运动医学方向) 、针灸推拿学

　 ●理科

　 2010 年(第一批) ：

　中医学(针灸推拿英语方向) 、 中医学(临床方向) 、 中医学(中医方向) 、中医学(骨伤方向) 、 中医学(运动医学方向) 、 针灸推拿学、 中药学

　 2010 年(第二批) ：

　中西医临床医学、 康复治疗学、 营养学、 药学类(中外合作) 、 护理学

　 2009 年(第一批) ：

　中医学(基础医学方向) 、 中医学 (针灸推拿英语班) 、 中医学(临床方向) 、 中医学(中医方向) 、 中医学(骨伤方向) 、 针灸推拿学、 中医学(运动医学方向) 、 中药学

　上海海洋大学

　 ■热

　 ●文科

　 2010 年：

　食品经济管理、 国际经济与贸易、 金融学、 市场营销、 会计学

　 2009 年：

　食品经济管理、 国际经济与贸易、 金融学、 日语、 朝鲜语、 会计学

　 ●理科

　 2010 年：

　...

篇七：冷门专业地球物理学

自然科学基金重点项目资助（50134040）

　国家杰出青年基金项目资助（59925411）

　国家自然科学基金项目资助（50074030）

　国家教委跨世纪优秀人才培养计划资助

　 采矿地球物理学

　窦林名 何学秋 编著

　中国矿业大学

　采矿地球物理学

　1内容提要

　采矿地球物理学是采矿科学中的一个新分支，是利用岩体中自然的或人工激发的物理场来监测岩体的动态变化。本书从弹性动力学出发，分析岩体震动、冲击矿压等动力灾害发生的机理；在实验室试验、现场实测的基础上，研究了煤岩体冲击、变形破坏的弹塑脆性模型， 分析了煤岩变形破坏过程以及其中产生的声电效应及其耦合规律； 介绍了矿山震动、 声发射、 电磁辐射、 振动、 微重力等地球物理学研究的方向。

　本书可供从事采矿地球物理、煤岩动力灾害、矿山震动、冲击矿压等研究的科技工作者、研究生和大学本科生及矿山安全科技工作者，工程技术人员参考使用。

　采矿地球物理学

　2前

　 言 采矿地球物理学是采矿科学中的一个新的分支，是利用岩体中自然的或人工激发的物理场来监测岩体的动态变化和揭露已有的地质构造。

　采矿地球物理学从概念上讲，是采用所有的地球物理方法来研究与矿山开采有关的岩体物理活动过程和现象，特别是研究矿产资源的高效、安全开采。

　要进行安全、高效的开采矿物，首先必须要详细了解矿床的赋存状况，如煤层厚度的变化等；其次要揭露和确定断层的位置，以便进行矿床开采和解决与之有关的灾害问题，如冲击矿压、煤和瓦斯突出等矿山动力现象等；保护环境和安全开采。

　一些特殊的采矿地质问题可用采矿地球物理方法来解决，例如，与大地震动相类似的矿山震动现象的研究、 岩体中弹性波传播过程的研究可采用采矿地球物理学中的微震方法、振动方法和声发射方法；岩体内重力变化的研究，可采用重力方法；地电现象的研究，电磁辐射的研究，可采用地电方法、电磁辐射方法等；还有热法，原子能法等。

　从历史记录来看， 采矿地球物理学首先在世界上最深的矿井中用来观测矿山震动现象。1908 年南非在 Bochum 建立了世界上第一台微震观测仪器，其任务是观测和记录矿山震动。结果表明，震动与矿山开采、岩柱的破裂、损坏有关。从那时起到现在， 世界各采矿国家均在不同程度地使用采矿地球物理方法研究和预测岩体的震动和破坏，地质构造的变化等问题。

　《采矿地球物理学》一书是在广泛参阅前人研究成果的基础上，根据作者在采矿地球物理方面的研究成果与工程实践的基础上完成的。全书从弹性动力学出发，分析岩体震动、冲击矿压等动力灾害发生的机理；在实验室试验、现场实测的基础上，研究了煤岩体冲击、变形破坏的弹塑脆性模型，分析了煤岩变形破坏过程以及其中产生的声电效应及其耦合规律；介绍了矿山震动、声发射、电磁辐射、振动、微重力、地电等地球物理学研究的方向。

　全书共分九章，第一章介绍了采矿地球物理学的基本任务及优缺点。第二章介绍了煤岩体弹性动力学，其中包括动力学方程、冲击矿压与突出机理、煤岩冲击破坏机理模型、煤岩冲击破坏危险及声电判据。第三章介绍了弹性波测量仪器及传感器的原理。

　第四、五、 六、 七、 八、 九章分别介绍了采矿地球物理学中的采矿震动、声发射、电磁辐射、 振动、 微重力、 地质电法等方法的基本原理及其在采矿生产实践中的应用。

　本书的编写，参阅了大量的国内外有关采矿地球物理方面的专业文献，谨向文献的作者表示感谢。特别感谢第一作者的博士导师西里西亚工业大学教授 Bernard DRZEZLA 院士，博士论文评阅人波兰煤矿研究总院冲击矿压研究所所长 Wladyslaw KONOPKO 教授，波兰煤矿研究总院科研院长 Jozef DUBINSKI 教授的指导和帮助。

　作者衷心感谢钱鸣高院士，周世宁院士的帮助和支持。作者感谢谷德钟老师，王恩元老师，刘贞堂老师等的帮助和支持，感谢徐州矿业集团，三河尖煤矿，大屯孔庄煤矿， 华丰煤矿， 中国矿业大学岩控中心等单位对本书出版给予的大力支持。

　最后，作者感谢本书的编辑为本书的出版所付出的辛勤劳动。

　本书中有许多关于采矿地球物理方面的新思想和新观念，其中某些有待于进行更深入细致的研究。由于作者水平有限，书中疏漏谬误之处在所难免，敬请读者不吝指正。

　采矿地球物理学

　3

　目

　录 前言 1． 绪 论 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 2． 煤岩体弹性动力学 2.1 应力 2.2 平面应力状态 2.3 变形 2.4 应力与应变之间的关系 2.5 动力学方程 2.6 岩体中波动方程 2.7 冲击矿压与突出机理 2.8 煤岩冲击破坏机理模型 2.9 煤岩冲击破坏危险及声电判据 3． 弹性波测量仪器 3.1 弹性波测量仪的要求 3.2 震动传感器理论 4． 矿山震动 4.1 概述 4.2 震动发生的机理 4.3 震动测量及观测 4.4 震源位置的确定 4.5 震动能量的计算 4.6 震动测量网络的优化 4.7 预测动力危险模型 4.8 预报冲击矿压动力灾害 4.9 矿山震动对环境的影响 5． 声发射 5.1 概述 5.2 声发射的物理基础 5.3 岩石声发射的特点 5.4 岩石变形过程中的声发射 5.5 声发射的测量与观测 5.6 冲击矿压动力危险预测 5.7 激发声发射法监测 5.8 其他方面应用 采矿地球物理学的特点 采矿地球物理学的基本任务 采矿地球物理方法简介 采矿地球物理方法的应用前景

　采矿地球物理学 6． 电磁辐射 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 7． 振动 7.1 7.2 7.3 7.4 8． 微重力 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 9． 采矿电法 9.1 9.2 9.3 9.4 10． 参考文献

　 4煤岩破坏的电磁辐射现象 试验结果 煤岩变形破裂的电磁辐射机理 电磁辐射能量计算 现场测试结果 煤岩变形破坏与电磁辐射耦合规律 冲击矿压动力危险预测 概述 采矿振动的物理基础 振动测量方法及原理 冲击矿压动力危险预测 物理基础 井下测量重力的递减法 测量方法与测量仪器 多水平重力剖面 冲击矿压动力危险预测 揭露老巷及其充填程度 揭露井筒周围岩体条件及变形 物理基础 测量方法 测量结果分析 应用实例

　采矿地球物理学

　5

　The Project Supported by National Natural Science Foundation of China (50074030, 50134040, 59925411)

　 MINING GEOPHYSICS

　DOU Linming

　HE Xueqiu

　China University of Mining and Technology

　采矿地球物理学

　6 CONTENTS

　1 Introduction

　Characteristic of the Mining Geophysics

　Basic task of the Mining Geophysics

　Methods of The Mining Geophysics

　Foreground of Mining Geophysics 2 Elastic dynamics of coal and rock

　 Stress

　 State of plane stress

　 Deformation

　 Relationship between stress and deformation

　 Dynamical equations

　 Wave equations of the strata

　 Mechanism of rock burst

　 Model of coal and rock failure

　 Danger and forecast of rock burst failure

　3 Measuring instruments for elastic wave

　 Demand of measuring instruments for elastic wave

　 Theory of seismic sensor

　4 Mining seismology

　 Introduction

　 Mechanism of mining seismology

　 Measure of seismology

　Location of epicenter

　Seismic energy

　Optimizing network of seismology

　 Model of forecasting dynamical danger

　Forecasting of rock burst

　Impact environment of mining seismology

　5 Acoustic emission

　 Introduction

　 Physical bases of acoustic emission

　 Acoustic characteristics of rock failure

　 Acoustic emission across deformation

　 Measure of acoustic emission

　 Forecasting of rock burst with AE method

　 Method of exploded acoustic emission

　 Other applications

　6 Electromagnetic emission

　 EME phenomena during the failure of coal and rock

　 Laboratory research

　 EME mechanism during the deformation and failure of coal and rock

　 EME energy

　采矿地球物理学

　Site test

　 Coupling rules between EME and the deformation of coal and rock

　 Forecasting danger of rock burst

　7 Seismic

　 Introduction

　 Physical bases of the mining seismic

　Method of seismic measure

　Forecasting danger of rock burst 8 Micro-gravity

　 Mechanism

　 Bouguer reduction of the underground

　Measuring method and instrument

　Multi-level micro-gravity section

　Forecasting danger of rock burst

　Exposing old roadway and filling degree

　Measuring deformation and state or strata surrounding shift 9 Mining electric

　 Mechanism

　 Measuring method

　Analyzing result

　 Application

　 Reference

　7

　采矿地球物理学

　91 绪

　 论 采矿地球物理学是采矿科学中的一个新的分支， 是利用岩体中自然的或人工激发的物理场来监测岩体的动态变化和揭露已有的地质构造。采矿地球物理学的最大特点是在更深层次上认识地下岩层的特点及运动规律。

　目前世界采矿业正广泛地应用着地球物理方法来解决采矿生产实际中的问题， 而且应用范围将越来越广泛。可以预计，在二十一世纪，采矿地球物理方法将是采矿安全技术以及有益矿物的经济、高效开采方面应用的最基本的测量工具。

　就像其他测量方法一样，采矿地球物理方法也有自身的优点和局限性。良好的效果取决于正确的应用。

　1.1 采矿地球物理学的特点 采矿地球物理学是地球物理学的分支之一，是用地球物理的方法来解决采矿现场的实际问题，例如矿床的勘探问题，矿山动力现象，采矿工程问题等。采矿地球物理学感兴趣的是与矿物的开采有关的采矿与地质问题，特别是井下的开采与地质问题。

　一些特殊的采矿问题可用采矿地球物理方法来解决，例如，与大地震动相类似的矿山震动现象的研究；岩体中弹性波传播过程的研究－－称之为振动法，包括微震法、振动法和地音法；岩体内重力变化的研究，称之为重力法；地电现象的研究，称之为地电法；还有热法，原子能法等。这些研究方法都需要特殊的测量仪器和理论指导。

　总的来说，采矿地球物理方法有如下优点：

　（1）

　与打钻孔、掘巷道探测来说，观察、测量成本低； （2）

　采矿中的许多现象和过程只能用采矿地球物理方法才能进行测量、记录和分析。例如岩体震动、冲击矿压、煤和瓦斯突出等矿山动力现象； （3）

　获得的信息量大。而采用其他测量方法则不可能做到； （4）

　研究测量具有非破坏性。这对采面的安全性及巷道维护的稳定性等都具有重要意义； （5）

　是二十一世纪采矿测量方法中将要应用的主要方法之一。

　1.2 采矿地球物理学的基本任务 采矿地球物理学的基本任务是解决采矿作业的安全性和保证矿井生产的连续性。主要有关于开采引起的地质动力现象和瓦斯动力现象（震动、冲击矿压、突出）以及对煤层及周围岩层物理力学参数认识的矿山压力问题， 关于煤层连续性的地质问题， 如冲刷、侵蚀、尖灭、断层等。

　1.2.1 矿山压力问题 采用采矿地球物理方法可连续或即刻记录采矿作业引发的振动现象，以此可连续评价、并在一定程度上预测研究区域的震动性及危险性，如冲击矿压、煤和瓦斯突出等，并可以评价灾害防治措施的有效性。

　采矿地球物理学 还可以提前认识岩体的结构及物理力学特性，以此可提前消除采掘面前方冲击矿压的危险地段和不安全地段。

　此外， 还可以认识岩体的力学参数， 如弹性模量、 泊松比等。这是矿山压力研究中最基本的参数，而其只要测量弹性波的传播速度即可获得。

　1) 对于采矿活动引发的地质动力现象的研究：

　（1）

　地质动力现象的连续记录、评价、分析和诊断—采用微震法和地音法； （2）

　提前认识潜在的危险区域，如应力升高的地点—采用振动法，地质电法，重力法和热法； （3）

　评价灾害防治措施的效果—采用振动法，地音法和地质电法。

　2) 岩石物理力学参数的确定，可采用振动法就可以完成。

　其基础是测量两重不同类型的地震波（纵波和横波）在介质中的传播速度。这种方式得到的参数称之为动态参数，与实验室获得的静态参数有明显的区别，动态参数更接近于岩体的实际特性。

　1.2.2 地质问题 采矿地球物理方法可以对煤层的构造区进行探测和定位，如煤层中特别容易出现的断层、侵蚀、煤层分叉等。在集中化生产的今天，保证煤层开采的节奏性和连续性，具有重大的意义。

　对于提前确定工作面前方煤层的构造问题，只有采用振动法来完成。主要是研究煤层中地震波传播的连续性。煤层厚度变小的情况下，地震波振幅缩小，或者利用煤层非连续表面（断层面、侵蚀面）出现的反射波信息等。还可采用其他方法，如电磁波法对其进行研究。目前进行的雷达法研究就属于这类。另外，采用重力法也可获得一些地质方面的信息。

　1.2.3 其他问题 1）

　采掘面区域内水的诊断，其灾害危险性评价，主要采用地质电法。

　2）

　墙，特别是井壁状况的评价，主要采用地质电法、振动法、重力法和雷达法。这些方法有时也用来确定支架后方的空洞。

　3）

　放炮作业等振动效果的评价，以及震动对井下和地表建筑物影响的评价，可采用地震几何法。

　101.3 采矿地球物理方法简介 总的来说，采矿地球物理学可以分为：

　1）

　振动法（微震法，地音法，振动法，地震几何法）

　； 2）

　地质电法（电阻法，电磁法）

　； 3）

　重力法； 4）

　地热法。

　1.3.1 震动法 采矿作业打破了岩体内原有的应力平衡状态，其结果造成...