地球物理學專業(yè)介紹
(一)學科概況
地球物理學是一門研究地球和行星內(nèi)部以及外層空間的物理場的基礎學科,與物理學、地質(zhì)學、力學、數(shù)學、天文學、行星科學、計算機科學、大氣科學、海洋科學、環(huán)境科學等學科密切相關。地球物理學的發(fā)展大致可以劃分為如下階段:19世紀末之前以地磁場模型、萬有引力定律為代表的初級階段;19世紀末-20世紀,以地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的探索、板塊構(gòu)造學說的建立、磁流體力學理論的創(chuàng)建以及電離層、射帶和太陽風的發(fā)現(xiàn)等為代表的探索發(fā)現(xiàn)階段;21世紀以來以高性能計算、大數(shù)據(jù)科學和人工智能為代表的當代信息科學的發(fā)展以及深空探測等人類航天技術的進步,推動地球物理學科進入的蓬勃發(fā)展階段。
地球物理學主要的研究方向包括:地球內(nèi)部圈層三維結(jié)構(gòu),地殼、地幔和地核物質(zhì)成分的物理和化學性質(zhì),地球板塊內(nèi)部塊體及多圈層耦合動力學,復雜結(jié)構(gòu)的地球物理場的理論,地震孕育發(fā)生過程和地震預測理論,地球探測與信息技術,先進地球物理儀器,地球淺表結(jié)構(gòu)及工程地質(zhì)災害探測,日地空間、月球及行星空間探測,太陽爆發(fā)活動的產(chǎn)生過程以及太陽風的傳播與演化,人造衛(wèi)星及空間特殊環(huán)境的利用,地磁暴、亞暴、高能粒子暴、電離層閃爍等災害性空間天氣事件的成因等。
地球物理學同時也是一門應用性很強的基礎學科,它的研究成果有助于增進人類對所生息的地球及其周圍空間環(huán)境的科學認識與資源利用,而且支持著眾多的國民經(jīng)濟建設中具有重要意義的產(chǎn)業(yè)部門或高科技領域。例如,勘探和開發(fā)利用石油與天然氣、煤田與地熱資源、金屬與非金屬礦藏,預測與預防(或防治)諸如地震、火山、滑坡及巖爆等自然災害,保護與監(jiān)測地球生態(tài)環(huán)境,保障日地空間環(huán)境中航天飛行安全等。今天,地球物理學已成為地球科學中最具活力的學科之一,并且與地質(zhì)等諸多學科有密切聯(lián)系,其研究成果對21世紀人類的生存與發(fā)展具有重要的影響。
(二)學科內(nèi)涵
地球物理學分為固體地球物理學和空間物理學兩個二級學科,主要運用數(shù)學、物理學、信息科學等學科的基本理論和方法,通過現(xiàn)代科學技術手段對各種地球和行星內(nèi)部以及外層空間的物理場(如地球內(nèi)部的地震波場、地球電磁場、地球溫度場、地球重力場、地球內(nèi)部放射性物質(zhì)輻射場,高空直至外層空間的中性氣體、等離子體、高能粒子輻射場等)進行觀測和實驗,探索地球和行星內(nèi)部及外部空間的介質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成、形成和演化,研究與其相關的各種自然現(xiàn)象及其變化規(guī)律的學科。地球物理學的研究成果不僅有助于增進人類對地球、行星及其空間環(huán)境的科學認識,而且支持著眾多的國民經(jīng)濟建設中具有重要意義的產(chǎn)業(yè)部門或高科技領域,為太空時代的人類活動提供了必要的基礎。地球物理學支撐了地球能源和資源探測、防震減災、城市地下空間探測、大型工程安全性評估等事關國家經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的重要行業(yè)的發(fā)展,也支撐了我國在深空和行星探測等世界科技前沿和國家重大戰(zhàn)略需求領域的發(fā)展。
(三)學科范圍
地球物理學的主要二級學科包括固體地球物理學和空間物理學。
1.固體地球物理學
固體地球物理學的主要研究對象是人類生息的固體地球本體,用物理學和數(shù)學的原理和方法,通過對各種地球物理場的觀測,來探索地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、形成和演化過程,研究與其相關的各種自然現(xiàn)象及變化規(guī)律;隨著深空科學與探測技術的發(fā)展,固體地球物理學的研究范圍也拓展到包括巖石行星及衛(wèi)星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其動力學的相關研究。固體地球物理學是一門應用性很強的基礎學科,它的研究成果不僅有助于提高對人類所生息的地球本身的科學認識和資源的開發(fā)利用,而且還支撐著眾多國民經(jīng)濟建設中具有重要意義的產(chǎn)業(yè)部門。
固體地球物理學的分支學科方向主要包括:地震學,地電學、地磁學與古地磁學,地球電磁學,重力與大地測量學,地熱學,地球內(nèi)部物理學,地球動力學,海洋地球物理學,勘探地球物理學,油氣地球物理學,工程地球物理學,環(huán)境與災害地球物理學,地球物理觀測技術,行星地球物理學等。
2.空間物理學
空間物理學用物理學的原理和方法,利用空間飛行器等直接探測工具和其他地面間接探測手段等研究空間環(huán)境中的物理過程??臻g物理學也是空間科學的重要組成部分,已成為人類認識自然界和自身生存環(huán)境的前沿學科之一。它為航天活動提供了環(huán)境認識和空間資源利用的保障,與人類生存和發(fā)展有著密切的關系。
空間物理學的分支學科方向主要包括:太陽與日球?qū)游锢?,磁層物理,空間等離子體物理,電離層物理與電波傳播,空間天氣、氣候與空間環(huán)境,以及空間探測技術等。
(四)培養(yǎng)目標
培養(yǎng)思想政治素質(zhì)合格,德、智、體全面發(fā)展的地球物理學高級專門人才,適合在固體地球物理、空間物理、應用地球物理、地震、地質(zhì)、礦產(chǎn)、防災及航天領域的研究機構(gòu)、高等院校和產(chǎn)業(yè)部門從事科研、教學及科學技術管理工作。
1.碩士學位
具有較堅實的數(shù)理基礎知識和地球物理專業(yè)知識,受到獨立進行科研及專門技術工作的訓練,較熟練地使用計算機及有關觀測儀器,能獨立地進行科研工作。能承擔有關專業(yè)的科研、教學、技術和業(yè)務管理工作。較為熟練地掌握一門外國語,能閱讀本專業(yè)的外文資料。
2.博士學位
具有堅實的數(shù)理基礎知識,廣博的地球物理及相關學科的專業(yè)知識,熟練使用計算機及有關觀測儀器,精通一個以上研究方向的專門知識,掌握最新的研究方法,并具有獨立從事科學研究的能力,做出有創(chuàng)新性的研究成果。至少熟練掌握一門外國語,能熟練閱讀本專業(yè)的外文資料,能用外語進行科技論文寫作,具有學術交流的能力。具有成為學術骨干的能力,能勝任地球物理學相關領域的產(chǎn)業(yè)部門、科研機構(gòu)和高等院校的科研、教學及管理工作。
(五)相關學科
物理學、地質(zhì)學、力學、數(shù)學、天文學、計算機科學與技術、環(huán)境科學與工程、海洋科學,大氣科學。
碩士學位基本要求
(一)獲本一級學科碩士學位應掌握的基本知識
地球物理學是一門與物理學、地質(zhì)學、力學、數(shù)學、天文學、行星科學、計算機科學、大氣科學、海洋科學、環(huán)境科學等學科密切相關的基礎學科。地球物理學碩士生應具有較好的地球物理學、數(shù)學、物理學方面的礎知識,具備較好的計算機應用能力,能夠操作本學科相關的觀測
與實驗儀器并能夠運用相關的數(shù)據(jù)分析手段來獲取有效的地球物理信息。本學科碩士生須對以下學科之一具有很好的理解:地震學,地電學,地磁與古地磁學,地球電磁學,重力與大地測量學,地熱學,地球內(nèi)部物理學,地球動力學,海洋地球物理學,勘探地球物理學,工程地球物理學,環(huán)境與災害地球物理學,地球物理觀測技術,行星地球物理學,太陽與日球?qū)游锢?,磁層物理,空間等離子體物理,電離層物理與電波傳播,空間天氣,氣候與空間環(huán)境,以及空間探測技術等。
本學科碩士生應具備獨立文獻調(diào)研、資料查詢、野外工作與實驗技術、數(shù)值計算、數(shù)據(jù)分析和學術交流等能力,對學科內(nèi)某一門知識體系有準確的理解并能運用相關理論知識在所從事的工作領域開展科研或?qū)嵺`工作,能獨立進行科研工作,具有承擔有關專業(yè)的科研、教學、技術和業(yè)務管理工作的能力。
本科學碩士生應熟練掌握一門外國語言。
(二)獲本一級學科碩士學位應具備的基本素質(zhì)
1.學術素養(yǎng)
本學科碩士生應具有較好的才智、涵養(yǎng)和創(chuàng)新精神。關心各類地球物理學現(xiàn)象,具有較強的理論研究興趣、學術悟性和語言表達能力,并具備一定的學習和實踐能力。能夠?qū)⒌厍蛭锢韺W理論研究與資源勘查、災害預防等技術創(chuàng)新和生產(chǎn)實踐結(jié)合起來思考問題,具備一定的學術洞察力、扎實地開展野外地球物理觀測能力和/或掌握數(shù)值模擬與正、反演技術、具有較好的學術潛力和創(chuàng)新意識。
本學科碩士生應尊重與本學科相關的知識產(chǎn)權,力避重復研究。遵循學術研究倫理,具有高度的社會責任感,借助學科知識服務于社會發(fā)展和文明進步。在研究論文中,要對本領域相關材料的發(fā)現(xiàn)者、相關觀點的提出者進行明確而又準確的表述。
2.學術道德
本學科碩士生應恪守學術道德規(guī)范,嚴禁以任何方式漠視、曲解乃至剽竊他人成果,杜絕篡改、假造、選擇性使用實驗和觀測數(shù)據(jù)。
(三)獲本一級學科碩士學位應具備的基本學術能力
1.獲取知識的能力
本學科碩士生應當具備通過研究動態(tài)分析、生產(chǎn)實踐調(diào)查、科研活動和學術交流等各種方式和渠道了解學科學術研究前沿問題,并通過系統(tǒng)的課程學習有效地獲取研究所需知識和方法的能力。
本學科碩士生應充分了解本學科的學術研究前沿動態(tài)和生產(chǎn)實踐需求,避免盲目選題。應在現(xiàn)代地球物理學理論、野外觀測與室內(nèi)試驗以及數(shù)值計算及反演等方面打下良好的基礎,在科學研究、邏輯推理等方面鍛煉自己的研究能力,以使自己的學位論文得出可靠的結(jié)論。
探究研究方法的最佳途徑當為認真研讀前人或同行的研究成果、加強學術交流,從中體悟前輩和同行學者的研究方法,進而找到適合自己研究對象的恰當方法。
2.科學研究能力
本學科碩士生不僅應具備學習、分析和評述前人研究成果的能力,還需要掌握扎實的現(xiàn)代地球物理野外觀測技術以及相關的儀器操作、樣品采集及室內(nèi)和原位物性測試等基本能力,同時需要掌握室內(nèi)數(shù)據(jù)分析以及地球物理學正、反演技術。
本學科碩士生應具備從前人研究成果或生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)有價值的科學問題的能力。在發(fā)現(xiàn)問題的基礎上,應具備解決問題的能力。解決問題的能力包括針對科學問題,提出研究思路、設計技術路線以及完成研究過程的能力,并在獲取第一手數(shù)據(jù)資料的基礎上進行科學、嚴謹?shù)姆治龊屯评恚ㄟ^清晰的語言表達、嚴謹?shù)臍w納總結(jié)論證科學問題的解決方案。
3.實踐能力
本學科碩士生應具有較強的實踐能力,在開展學術研究或應用技術探索方面具有較強的本領。在學術研究方面能獨立完成文獻綜述、開展野外和實驗室工作、設計研究技術路線、分析地球物理學現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)所對應的地球物理學內(nèi)涵、獨立撰寫學位論文、獨立回答同行質(zhì)疑和從事學術交流。對于偏重于地球物理學應用研究的碩士生,還應善于將地球物理學基本理論與生產(chǎn)實踐、應用新技術探索等實踐相結(jié)合,在資源環(huán)境的地球物理勘查等應用領域發(fā)揮重要作用。同時,本學科碩士生還應當具備良好的協(xié)作精神和一定的組織能力。
4.學術交流能力
本學科碩士生應具備良好的學術表達和交流能力,善于表達學術思想、闡述研究思路和技術手段、展示自己的學術成果。學術思想的表達主要體現(xiàn)在運用特定的語言進行準確、清晰而富有層次的口頭表達和文字表達。學術成果的展示主要體現(xiàn)于適時在學術期刊、學術研討會、科研創(chuàng)新活動等平臺中展示自己的學術成果和技術發(fā)明。學術交流是本學科碩士生發(fā)現(xiàn)問題、學習研究思路、掌握學術前沿動態(tài)、獲取學術信息的重要途徑之一。
5.其他能力
除上述四個方面外,本學科碩士生還應當具有將理論與實踐相結(jié)合的能力,善于運用自己的知識和技能解決地球物理學相關的社會經(jīng)濟發(fā)展中面臨的實際問題和技術需求。因此,本學科碩士生應當積極參與地球物理學領域的科研活動或生產(chǎn)實踐活動,并熟悉科研或生產(chǎn)工作的一般工作流程和執(zhí)行規(guī)范。
(四)學位論文基本要求
1.規(guī)范性要求
本學科碩士學位論文應在導師或指導小組的指導下,由碩士生獨立完成。碩士學位論文應當嚴格遵守學術規(guī)范,做到文獻綜述客觀、引述準確、格式規(guī)范、參考文獻列舉充分、恰當,明確數(shù)據(jù)來源或觀測/實驗條件,并對數(shù)據(jù)的準確可靠性進行必要的驗證,明確本人工作的貢獻,與別人合作的部分應說明合作者的具體工作,杜絕曲解和剽竊他人學術觀點。
2.質(zhì)量要求
本學科的碩士學位論文應保證學術質(zhì)量,在某一領域有一定的理論價值或?qū)嵺`價值,體現(xiàn)出作者具有從事科學研究工作或獨立擔負專門技術工作的能力。在理論價值方面,應做到選題合理、數(shù)據(jù)可靠、論述嚴密、表達清晰、結(jié)論正確,有一定的創(chuàng)新性。在實踐價值方面,應在理論價值的基礎上,對某種資源環(huán)境的勘探、規(guī)劃、開發(fā)和利用或保護與修復有一定的指導意義。

