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      地球物理實(shí)驗(yàn)?zāi)K化設(shè)計(jì)探討

      2020-07-08 09:46:02張雅晨勾福巖
      中國科技縱橫 2020年6期
      關(guān)鍵詞:觀測知識點(diǎn)物理

      張雅晨 勾福巖

      摘 要:所謂地球物理學(xué),主要是指遵循相關(guān)的物理理論對地學(xué)問題進(jìn)行處理,結(jié)合地球內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)、重力場形態(tài)等建立對地球本體的認(rèn)識,采取科學(xué)合理的勘探方式。與此同時(shí),地球物理學(xué)科還被稱之為定量學(xué)科,方法有著較強(qiáng)的數(shù)學(xué)邏輯和物理定量,從實(shí)質(zhì)上來看,要想獲取準(zhǔn)確的地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù),就應(yīng)當(dāng)引進(jìn)物理方程方式,此種方式效果極高,有利于為動力學(xué)模型的制定提供一定的幫助,而且數(shù)理邏輯性極強(qiáng)。在當(dāng)前地球物理課程開展期間,最為關(guān)鍵的一方面是必須確保學(xué)生對地球物理知識點(diǎn)有個(gè)全面的掌握,深入探究地學(xué)模型基本參數(shù),科學(xué)合理的設(shè)計(jì)教學(xué)模塊化,以此幫助學(xué)生掌握更加充足的知識點(diǎn)。

      關(guān)鍵詞:地球物理試驗(yàn)教學(xué);模塊化設(shè)計(jì);探討

      中圖分類號:P3-4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-2064(2020)06-0253-02

      0 引言

      地球物理學(xué)屬于集物理理論與數(shù)學(xué)分析方式為一體解決地學(xué)問題的交叉性學(xué)科,基于此,在設(shè)置專業(yè)課程的過程中,必須注重理論和實(shí)踐為一體。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)是地球物理專業(yè)課程的主要教學(xué)內(nèi)容,將巖石物性測試和現(xiàn)場資料相互聯(lián)系起來,可以形成完善的教學(xué)體系。除此之外,實(shí)驗(yàn)工作必須與課程教學(xué)框架結(jié)構(gòu)相互聯(lián)系到一起,創(chuàng)建地學(xué)問題與物理過程的關(guān)聯(lián),從而加深學(xué)生對理論知識點(diǎn)的掌握,以此提高教學(xué)質(zhì)量。

      1 教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)K設(shè)計(jì)方案的制定和設(shè)計(jì)思路的落實(shí)

      基本的操作原理表現(xiàn)為全面探究地表地球物理場情況,在分析的同時(shí)掌握各項(xiàng)數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)涉及到的環(huán)節(jié)有很多,具體表現(xiàn)為地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)、運(yùn)動情況等使用數(shù)學(xué)物理的方式解決各項(xiàng)難題。也就是說,引進(jìn)物理方程方式,應(yīng)用此種類型的方式來明確具體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)定量參數(shù),制定相關(guān)的動力學(xué)模型?,F(xiàn)階段全面實(shí)行地球物理學(xué)專業(yè)工作的實(shí)質(zhì)性目的是為了讓學(xué)生進(jìn)一步了解到地球物理學(xué)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成情況,將物理參數(shù)模型和物理過程模型相互聯(lián)系到一起,然后從信息中獲取地球內(nèi)包含的內(nèi)部信息,進(jìn)而結(jié)合實(shí)際情況制定完善的地球內(nèi)部各項(xiàng)參數(shù)模型,依照以上思路開展教學(xué)工作,從中看出,學(xué)生只有認(rèn)真探究教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)模塊中的各項(xiàng)操作原理以及相關(guān)內(nèi)容,樹立正確的思維理念,才能夠更好的進(jìn)行學(xué)習(xí),實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)水平和質(zhì)量的提升,最終掌握諸多的知識點(diǎn)[1]。

      依照地球物理課程內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)要求來看,針對于地球物理基礎(chǔ)課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)工作開展情況進(jìn)行合理的劃分,可以將其分成多個(gè)方面,分別是:第一,巖石參數(shù)的測試模塊;這種類型的模塊能夠明確地球物理層的特點(diǎn),使其和介質(zhì)物性有效結(jié)合。第二,實(shí)驗(yàn)?zāi)K;該項(xiàng)模塊可以對地理學(xué)問題進(jìn)行判斷和探究,然后也能夠和地球物理產(chǎn)特征相結(jié)合,第三,觀測資料處理分析模塊;有利于為地球物理參數(shù)模塊的制定提供良好的依據(jù),從中掌握到地學(xué)問題。在這一階段中,第一種測試模塊在后兩項(xiàng)模塊中占據(jù)著主要的位置,有助于將地表地理物理場和地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)相結(jié)合。模塊三對資料處理分析期間是以模塊二中的物理場信息為主的,結(jié)合地球內(nèi)部空間分布現(xiàn)象來構(gòu)建規(guī)范性的參數(shù)模型,以此實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的目的。本文結(jié)合具體情況,簡單對這三項(xiàng)模塊的設(shè)計(jì)情況進(jìn)行了探究:

      1.1巖石物性參數(shù)測試

      對于巖石物性參數(shù)中的測試試驗(yàn)?zāi)K來講,大體上包含了多個(gè)方面,復(fù)雜性極高。當(dāng)前階段,開展實(shí)驗(yàn)工作是加大學(xué)生對地表地球物理場的認(rèn)識程度,掌握到地表觀測物理場空間產(chǎn)生變化的主要原因是因?yàn)椴煌镔|(zhì)和物理結(jié)構(gòu)組合形成了地球內(nèi)部巖石,因此具備的性質(zhì)不一樣,處于地下空間內(nèi)有著不相同的分布形態(tài),所以發(fā)生了變化,此種現(xiàn)象被稱之為地球物理場的異常場分布。

      在該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中,觀察巖石樣品為主要的內(nèi)容,主要是從巖石樣品結(jié)構(gòu)和差異性等方面入手,進(jìn)行詳細(xì)的觀察,學(xué)生通過測試不同類型的巖石樣品能夠掌握到不同巖石之間的數(shù)量差別以及結(jié)構(gòu)差別,還有對物性參數(shù)產(chǎn)生的一系列影響等,從而創(chuàng)建地學(xué)模型參數(shù)化理念。

      1.2地球物理場觀測實(shí)驗(yàn)

      實(shí)施實(shí)驗(yàn)的主要目的是為了將地表物理特征量以及地下介質(zhì)物理特征相互聯(lián)系起來,依照具體的操作原理以及規(guī)范性的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn),明確認(rèn)識到進(jìn)行地球物理探測的主要目標(biāo),從而更好地應(yīng)用地球物理。本文以在課堂中開展的全極化探地雷達(dá)實(shí)驗(yàn)舉例說明,由學(xué)生在室內(nèi)物理模擬測試,取得交叉和共極化響應(yīng)信息,隨后在室外通過目標(biāo)金屬板和角反射器的正演模擬,將正演模擬與室內(nèi)物理模擬測試結(jié)果作對比得到其一致性信息。此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛲ㄟ^探地雷達(dá)將淺層地震探測實(shí)驗(yàn)的操作原理和應(yīng)用更為清楚的表達(dá)出來,學(xué)生采取該實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛄私獾降厍蛭锢韴鲇^測實(shí)驗(yàn)的具體方式。全極化探地雷達(dá)實(shí)驗(yàn),如圖1所示。

      現(xiàn)階段,當(dāng)實(shí)施物理場觀測實(shí)驗(yàn)工作的過程中,首先需要依照具體情況來制定合理的方案,加大室外測量力度,這是非常重要的,等到制定了有關(guān)的野外測量目標(biāo)計(jì)劃以后,學(xué)生按照野外測量環(huán)境以及具體的測量效果等合理優(yōu)化方案,將該項(xiàng)方案落實(shí)于具體實(shí)踐環(huán)節(jié)中,采取室外測量的模式來優(yōu)化工作流程,歸納相關(guān)知識點(diǎn),讓學(xué)生根據(jù)自身掌握的理論知識解決各項(xiàng)難題。此種類型的實(shí)驗(yàn)有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

      1.3觀測資料處理實(shí)驗(yàn)工作的開展

      對于地球物理來講,本身有著極高的復(fù)雜性和觀測性,具體的觀測要點(diǎn)涉及到了多方面,比如地震資料,相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)將相關(guān)資料整合到一起,確保完善性,全面掌握物理場中的各項(xiàng)要點(diǎn),借助該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)工作幫助學(xué)生更加全面的掌握物理場觀測資料中的諸多知識點(diǎn),認(rèn)識到參數(shù)物理模型和地學(xué)問題之間存在的差別,幫助學(xué)生結(jié)合自身所需的知識點(diǎn)來解決各項(xiàng)問題。此項(xiàng)環(huán)節(jié)具體分為對數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測,然后采取預(yù)處理的方式,整合觀測的資料,進(jìn)一步研究。

      (1)進(jìn)行觀測數(shù)據(jù)的預(yù)處理實(shí)驗(yàn)部分訓(xùn)練,能夠幫助學(xué)生判斷以及認(rèn)識到觀測資料中包含的物理場信息,具體涉及到了引起的噪聲等,依照實(shí)際情況選取最佳的設(shè)備,全面處理數(shù)據(jù),比如天然地震內(nèi)的頻譜特征,數(shù)字濾波的運(yùn)行原理等,在實(shí)驗(yàn)期間,學(xué)生還應(yīng)當(dāng)借助工具軟件來分析時(shí)間信號。

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