本課程是地球物理專業的基礎課,通過此課程,要讓學生掌握地震學的基本理論與研究方法,掌握最新的研究進展,使學生能很快地進入到相關領域的科研前沿。在本課程中要系統地介紹與天然地震有關的一些基本概念以及定量研究天然地震的基本方法;根據連續介質中彈性波傳播理論,著重討論利用在地球內部傳播的地震波研究地球內部構造的基本理論和方法,以及目前人們對地球內部構造的瞭解;對天然地震產生的機制和地震活動的主要特徵以及地震預測預報等問題做適當介紹;結合文獻調研與課堂討論,使學生對目前地震學研究領域的熱點問題和最新研究方法有概括的瞭解。
地震是一種自然現象.顧名思義,地震學是研究地震現象的一門科學.實際上,地震學除了研究天然地震的發生過程以及活動規律,人們還利用由地震激發並在地球內部傳播的機械波(地震波)研究地球內部的結構及動力學過程.自19世紀末20世紀初以來,這門學科迅速發展成為一門獨立而完整的現代科學,在地震活動規律研究、地震波理論、震源物理、地球內部結構、地震預測等許多方面都開展了很多深入的探索,並已取得很大的進展.
隨著科學技術的進步,地震學的研究方法與理論發展也出現了日新月異的變化,對理論與實際相結合、科學與技術相結合,提出了更多的要求.用人單位以及學生本人,既需要對地震學的相關理論有深入的理解,也要掌握地震學的應用技術.因此我們在地震學的教學中在全面介紹地震學基本理論與研究方法的同時,更加注重對地震波傳播特性以及利用地震波傳播研究地球內部結構方面的講授,讓學生掌握基於數學方法的理論推導,瞭解基本的實際應用,以便他們能很快進入到相關領域的科研前沿.該門課程2007年被教育部評定為國家級精品課程.
地球物理屬於小學科,學生人數較少,所以國內相關的地震學教材多年來更新很少.國外的教材可以簡單地分為兩類: 本科生用的主要介紹基本概念,系統的數學推導等理論介紹較少;研究生用的則比較強調理論推導,基本概念的介紹較少.我們在中國科學技術大學講授地震學課程時感覺到,學生使用國外的本科教材感覺深度不夠;使用國外的研究生教材又覺得缺少基本模型的介紹,數學理論太深;尤其是近年來高等教育要求精簡課內學時,課程普遍受到壓縮.針對這種情況,多年來我們一直根據實際教學需要,使用自編的講義,充分強調基本模型、概念與嚴格、系統的數學理論之間的結合,並隨時調整、補充,可以非常靈活地組織內容,使學生盡可能多地接觸到第一手的地震學資料及科研前沿、進展,學生反映良好.2007年,中國科學技術大學為慶祝建校50週年,決定選擇50種教材,作為校慶精品教材出版,該講義有幸入選,並被遴選為安徽省高等學校「十一五」省級規劃教材.經過近一年的工作,我們在原來講義的基礎上完成了本書稿.在此特別向中國科學技術大學和中國科學技術大學出版社、安徽省教育廳表示由衷的感謝!
本課程以地震學的基本原理為主,兼顧應用;系統介紹了與天然地震有關的一些基本概念以及定量研究天然地震的基本方法;根據連續介質中彈性波傳播理論,著重討論利用地震波研究地球內部構造的基本理論和方法,以及目前人們對地球內部構造的瞭解;對天然地震產生的機制和地震活動的主要特徵以及地震預測等問題做適當介紹;特別注意在物理概念的引入以及數學模型建立方面的介紹,充分強調基本模型、概念與嚴格、系統的數學理論之間的結合,使讀者瞭解數學與地球科學中物理模型之間的關係,初步掌握運用數學理論定量描述、處理地震學中相關問題的方法.
地震學原理與應用 教學大綱:
第1章 地震學簡介
1.1 天然地震和地震學
1.2 地震學的主要內容
1.3 地震學的主要應用
第2章 宏觀地震調查
2.1 伴隨地震發生的自然現象
2.2 地震強度
2.3 地震的宏觀調查
第3章 地震波傳播
3.1 主要簡化假設和基本理論內容
3.2 平面波在平界面上的反射、折射
3.3 地球面波
3.4 地球自由振蕩
3.5 波動理論向射線理論的過渡
3.6 近震地震射線與地殼構造
3.7 遠震地震射線及地球深部構造
第4章 地球內部物理性質和化學組成
4.1 密度分佈
4.2 重力與壓低分佈
4.3 地球內部彈性性質的變化
4.4 地球內部的溫度分佈
第5章 地震波的激發和震源機制
5.1 地震斷層和震源區的應力狀態
5.2 地震波輻射源的理論模式
5.3 震源參數
第6章 地震活動的主要特徵和主要成因假說
6.1 天然地震活動的特點
6.2 天然地震成因假說
6.3 板塊學說與天然地震的關係
第7章 地震預測
7.1 基本目標與發展概況
7.2 預測方法簡介
7.3 地震預報的實例
7.4 孕震模式的研究
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