《应用地球物理》学科专业发展战略研究

1《应用地球物理》学科专业发展战略研究应用地球物理的主干学科是地球物理学。地球物理学根据其研究内容，总体上可以分为两大类：应用地球物理和理论地球物理。应用地球物理(又称地球物理勘探，简称物探)的研究范围比较广泛，主要包括能源勘探、金属与非金属勘探、环境与工程探测等。方法手段包括地震勘探、电法勘探、重力勘探、磁法勘探、地球物理测井和放射性勘探等，通过先进的地球物理测量仪器，测量来自地下及地球外部空间的地球物理场信息，对测得的信息进行分析、处理、解释，进而推测地下的结构构造、矿产分布和进行空间地球物理研究。应用地球物理是对石油及天然气、金属与非金属矿床、地下水资源及工程与环境等进行勘察及探测、处理、解释的主要学科。应用地球物理是地球物理学的一部分，应用地球物理本科专业建设是地球物理学学科专业建设的重要组成部分。应用地球物理与地球物理学具有共同的理论基础，都是运用物理学的原理和方法，通过观测、实验、理论分析和计算模拟等过程来研究与地球有关的物理问题和地质问题。有着相同的方法论，概括地说可分为三个阶段，即数据采集、数据处理和数据解释。应用地球物理技术的发展离不开地球物理学理论研究的进步，更需要数学、物理学、电子科学和计算机科学的最新成就。同样，地球物理学理论研究也不可能没有应用地球物理所提供的技术支持。地球物理学本身是一个整体，在中国这样一个特定的环境下，被人为的分成理论地球物理和应用地球物理。应用地球物理专业充分体现了多学科交叉的特点，其学科基础涉及到地质学、数学、物理、电子学、计算机科学等。由于其多学科的交叉和较强的实践性，目前没有替代它的相应专业。应用地球物理专业培养的人才主要服务于地质、石油、煤炭、冶金、道路、交通、水利水电、航空航天、国防建设、城市建设、灾害防治等多个领域，在国民经济建设和科学技术发展中发挥着重要的作用。一、应用地球物理专业的地位和作用应用地球物理在国家的经济建设和保证各个领域的可持续发展中，有着非常重要的作用。国外著名学者弗瑞斯特、梅爱斯等很早就对世界的发展问题作过专门的研究，他们认为21世纪世界各国经济活动的总体增长趋势将面临三个方面的刚性约束：其一，地球上有限的空间；其二，资源稀缺的日益加剧；其三，环境自净能力的限制．同样21世纪的中国将不可避免地遭遇到资源、环境与发展的巨大挑战，自然资源的超常规利用，生态环境的日益恶化，都将成为未来发展的瓶颈制约。在21世纪初20年，中国国民经济总量将翻两番，对于地质资源的需求将提出巨大的需求．根据2020年的计算，中国每创造1000美元的国内生产总值，就需要有1.5吨地质资源的投入．当前，我国矿产资源供求形势严峻，主要支柱性矿产资源储量消耗速度明显超过新增资源量速度，石油、富铁矿、铜、铬、钾盐等重要矿产资源国内供应严重不足，进口量逐年攀升．矿产资源勘察开发后备基地严格缺乏，一大批主要矿山面临资源枯竭困境．且今后资源的勘探、开发和开采的难度日渐增大。资源短缺正在不同程度地制约着我国经济建设的发展．在矿产资源中，与能源紧密联系的能量资源也是国民经济发展所必需的自然资源，包括煤、石油、天2然气等，特别是石油、天然气是具有战略定义的能量资源．在21世纪下半叶，人类将面临石油资源枯竭的困境。因而不得不转向第四代能量资源，即天然气和含天然气水合物。为了从根本上改变资源的瓶颈制约，就需要加强资源的勘探工作，为国民经济和社会可持续发展提供可靠的矿产资源和能量资源勘探量。要实现这一目标，就必须加强应用地球物理勘探方法和勘探技术的研究，通过应用地球物理新技术、新方法的研究以及高水平人才的培养，为资源的勘探开发提供技术保证和人才储备，由此可见，应用地球物理学科专业在我国国民经济建设和可持续发展中具有不可替代的作用。在工程建设方面，应用地球物理方法技术发挥着越来越重要的作用。在重大工程建设中，如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、治理等都离不开应用地球物理提供的基底稳定性和构造背景研究成果。在遍布全国的大、中、小型水利、公路、铁路、桥梁、隧道等工程建设项目中，应用地球物理都提供着技术支撑。军事及国防领域得到越来越广泛的应用，如为地下国防工程建设提供技术保障，在核爆炸与核监测等方面提供有效的技术手段。在环境污染的监测方面，特别是城市环境污染、活断层的勘查与监测等方面形成了新的应用领域。重点解决环境污染的监测，生态环境变化预测，治理效果检测等问题。在减灾、防灾领域发挥重要作用，如天然地震的监测与预测，对岩体滑坡、泥石流的预测和预警等。在文物、古墓的勘查方面提供了必要的技术手段。应用地球物理研究是国际学术交流和国际合作的需要。为了解决人类共同面临的问题，近20多年来，国际上连续组织了多次全球大协作计划，如国际地球物理年、国际上地幔计划、国际地球动力学计划、国际岩石圈计划、地学大断面计划等。国际地球物理学的学术交流非常活跃，每年一次的地球物理学会年会（SEG）吸引了国际上众多的地球物理学家。为了参与国际学术交流与合作，中国的地球物理学家和地球物理工作者，积极开展地球物理学的研究工作（包括理论地球物理和应用地球物理方面的研究），并积极参加国际学术交流。广泛的国际学术交流和国际合作，需要大力发展地球物理教育，培养应用地球物理高层次人才。二、应用地球物理专业历史沿革与成就回顾尽管关于地球物理学的研究具有数百年的悠久的历史（关于地球磁场起源于地球内部的文献发表于1600年），但地球物理学作为一个独立的学科却只有100多年的历史。1898年，德国Gőttingen大学设立了世界上第一个地球物理学教授职位，并成立了世界上第一个地球物理研究所。在这里，著名地球物理学家Wiechert开设了一系列关于地球物理观测仪器的课程，培养出了如Gutenberg、Gaiger等一批闻名世界的地球物理学家。中国的地球物理学是经历了几代人的发展历程走过来的,21世纪的地球物理学由于其极强的吸收和吸纳现代科学和技术进步的能力,将是地球科学非常活跃的一个分支学科,同时,学科本身也将进入迅猛发展阶段。中国的应用地球物理教育起步于20世纪50年代。1952年由于国家经济建设尤其是矿产资源勘查的3需要，北京地质学院（现改为中国地质大学）和长春地质学院（现合并到吉林大学）的地球物理系相继成立，一个正规的应用地球物理教育体系建立起来。1956年成都地质学院（现改为成都理工大学）成立，它的勘探地球物理系在1958年开始招生。上述3所地质学院当时均隶属于地质矿产部，应用地球物理的全部课程侧重于地球物理方法与技术在矿物、石油和天然气及工程勘探中的应用，即后来所通称的地球物理勘探（简称物探）。这3所学校为中国培养了大约15000名应用地球物理工程师和应用地球物理专家。中国的综合性大学和研究机构则侧重于地球物理学理论的研究与教学。1956年北京大学设置了地球物理学课程，1958年扩展为地球物理系；中国科学技术大学1959年开设了地球物理系。云南大学在20世纪60年代初开设地球物理学课程。在20世纪50年代末和60年代初，随着国家对矿物和碳氢化合物勘探任务的增加，对应用地球物理人才的需求量也极大地增加。为了满足国家对应用地球物理人才的需要，当时隶属于不同部委的大约10所大学和学院招收应用地球物理专业的学生，这些学生主要是地球物理专门化。因此，应用地球物理毕业生戏剧性地增加。1966年“文化大革命”开始，所有的学院和综合性大学基本上停止招生，直到1972年复课。1972年到1976年，学校教育是非学位教育，学制从4年改为3年。1977年恢复高考制度至1997年，高等学校的地球物理学教育步入正常轨道。基本上是综合性大学侧重于理论地球物理，工科学院侧重于应用地球物理。截至到1997年授予地球物理学学士学位（理）和应用地球物理学士学位（工）的高校有19所（见表1）随着国家经济体制改革的发展，在20世纪90年代地学所涉及的勘探行业开始萎缩。由此而带来的后果是毕业生就业市场变得饱和。在这种形势的逼迫下，原来的“专业”院校纷纷扩展自己的办学领域，地质矿产部所属的地质学院多数改换了校名。应用地球物理教育事业处于历史上最困难的时期。1998年教育部颁布实施新修订的《普通高等学校本科专业目录》（以下简称《专业目录》）。在这一《专业目录》中，开设了40余年的应用地球物理专业与勘察工程、水文地质与工程地质（部分）、应用地球化学（部分）等专业合并，建立了新的专业“勘查技术与工程”。在这个新专业中，应用地球物理仅被作为一种技术方法而不是一个专业，这就限制了应用地球物理学科专业的建设和发展。新《专业目录》公布以后，应用地球物理学科专业发展处于一个“多元”发展状态，大致可以分为三种情况：第一，部分高校为了继续进行应用地球物理学科专业建设，同时也为了满足社会经济发展对应用地球物理专业人才的需要，在1998年以后纷纷设立地球物理学专业，到目前为止，开设地球物理学专业的高校已达到10所（见表2），其中大部分学校的地球物理学专业是在原应用地球物理专业的基础上发展起来的。虽然其课程设置各具特色，但主干专业基础课和专业课还是应用地球物理的课程体系。第二，部分院校在“勘查技术与工程”专业目录下，培养应用地球物理人才。第三，有些大学在“勘查技术与工程”专业目录下按照应用地球物理专业方向办学。总之，应用地球物理专业形式上不存在了，实质上应用地球物理专业一直在办，仅仅是所用的专业名称不同，其培养模式、课程体系没有实质性的变化。4虽然应用地球物理学科专业在《专业目录》中不存在了，但专业本身还以上述几种形式存在着，应用地球物理专业（方向）的毕业生在能源勘探，金属与非金属矿产勘查、工程与环境探测以及军事、航空航天等各个领域发挥着重要的作用。很多用人单位虽然分不清现在所设专业的内涵外延，但是他们都知道，他们需要的是“物探”的人才。三、应用地球物理专业发展背景和趋势如前所述，应用地球物理学在国民经济和社会发展中发挥了重要的作用，担负着勘探国家急需的能源和矿产资源的重要任务。同时，社会经济建设和可持续发展对应用地球物理人才的需求量在增加，对应用地球物理人才素质的要求也在不断提高，这些对应用地球物理专业发展既是机遇，也是挑战。（一）应用地球物理专业发展背景1、中国重要战略资源面临严峻形势我国是资源大国，但人均占有量低。某些自然资源供给短缺，有的仍是制约经济发展的“瓶颈”。我国能源的资源结构不合理，石油、天然气等后备资源严重不足。我国是世界第五大石油生产国，但近20年来石油进口量不断增加，2003年已接近1亿吨，2004年将超过1亿吨。据专家估计，到2010年，中国石油消耗将超过3亿吨。2020年为3.9亿吨，而中国的石油产量最高可达到2亿吨，缺口额在2亿吨左右，必须通过国外供给获得。当一国资源的对外依存度超过30%时，就面临着较高的风险。因此说，我国将在未来的15-20年内面临着资源严重短缺和资源安全的严峻形势。2、我国高等教育面临着从精英教育向大众化教育过渡的形势到2010年以前我国高等教育入学率将达到23%左右。这给高等教育同时也给应用地球物理教育提出了新的课题，即如何在大众化教育的环境下，培养高水平、高素质的专门人才。3、我国加入WTO后，国内经济、科技、文化、人才面临激烈的国际竞争如何在教育国际化的背景下，发展我国的应用地球物理教育，培养的应用地球物理人才既能适应国际竞争的大环境，又在中国这样一个具体环境中发挥作用，是我国应用地球物理高等教育必须严肃对待和切实解决的问题。4、适应21世纪终身学习的要求，高等教育面临重要任务适应21世纪终身学习的要求，创建新型的“学习组织”，构建新的人才培养模式，研究人才的准确定位，是应用地球物理高等教育面临的重要任务。总之。资源的勘探、开发与合理利用是国家经济建设和保证资源安全的首要任务。应用地球物理在国家资源、能源勘探与开发中起着重要和关键的作用。应用地球物理高等教育在教育国际化的背景下、在大众化教育的前提下，肩负着培养高层次应用地球物理专业人才和发展应用地球物理技术方法的重要任务。要担当重任，不辱使命，应用地球物理学科专业