一、由定性到定量，突出科学的严谨性
如果说前述定性的定义方式具有一定的普遍性，则下面的定量化定义则具有明确的专业性。首先，根据课程内容的要求先阐述“应用地球物理学”课程中关于“薄层”和“厚层”的定义，由于“应用地球物理学”课程中所包含的地震勘探和地球物理测井内容均涉及“薄层”和“厚层”的概念，所以下面分两种情形分述如下:
1.地震劫探中的量化定义
在地震勘探中，“薄层”和“厚层”的定义包含了地震分辨力的概念在内。早在1973年Widess就曾撰文“How量hin15a量hinbed?”探讨了地震分辨力极限，并根据地震反射特性将薄层定义为:厚度小于l/8地震波主波长的地层[’]。之后，关于地震分辨率的争论一直没有停止过。到目前为止，大家基本上认同了将1/4地震波主波长作为地震分辨力的量化评价标准〔s一幻，并以此为基准将厚度小于1/4地震波主波长的地层或岩层定义为薄层，反之，将厚度大于l/4地震波主波长的地层或岩层定义为厚层阵’‘〕。显然，“薄层”与“厚层”的分界线决定于地震波主波长，而地震波主波长不仅与地层的速度有关，还与地层内传播的地震波的主频率有关。由于地层介质的非弹性特性，地震波在地层介质中的传播受到介质吸收衰减特性的影响其主频是不断变化的，相应地震波的主波长数值大小也是不断变化的，因而“薄层”和“厚层”的实际厚度分界线是动态的、相对变化的。对于同一厚度的地层，在地震勘探问题中，如果其埋藏较浅，则可能为“薄层”，如果埋藏较深，则可能就变成了“厚层”。由此在地震勘探中，关于“薄层”与“厚层”的量化定义是相对的。
2.地球物理测井中的量化定义
作为应用地球物理学的分支之一，地球物理测井资料的分辨能力通常取决于测井仪器的源距或极距等，’〕。因此，地球物理测井中对“薄层”和“厚层”的定义同样是以测井仪器的垂直分辨率为界进行划分的。在测井评价中，“薄层”是指平均厚度小于常规测井仪器垂直分辨率的地层〔’3」。与地震勘探中不同，对于确定的测井仪器，其分辨率是确定的。因而，相应于该仪器的“薄层”和“厚层”划分标准也是确定的，不再具有相对性。此外，地球物理测井中过去也曾采用绝对厚度标准来划分“薄层”和“厚层”。在通常情况下，薄层是指厚度介于0.osm到0.15m(即5一15em)的砂岩层或砂泥岩互层[l’〕。从上述定义不难看出，不论是地震勘探，还是地球物理测井，地球物理学中关于“薄层”与“厚层”概念的量化定义均是相对的，我们称之为相对量化定义。这是由地球物理学学科本身的特点决定的。因为地球物理学是建立在严格的物理概念和物理定律基础上的，地球物理学家所看到的是各种物理现象，而不是地质体本身，所以，一切定义均是针对所观测到的物理现象来定义的，这使得许多概念在地球物理问题中多具有相对性厂’sj，除“薄层”和“厚层”的概念外，诸如，“流体”和“固体”的概念、“远”和“近”的概念等等均背离了传统生活习惯，它们都是以地球物理参数作为划分标准进行定义的，因而是相对的。显然，只有让学生明确了地球物理概念的相对性，才能更好地理解“应用地球物理学”课程中关于“薄层”和“厚层”概念的实质。就“应用地球物理学”课程而言，在传统的教学模式中，关于“薄层”和“厚层”概念的教学到此可以圆满结束了。然而，在实际教学中，针对传统教学中经常出现的不同学科概念的混淆问题，我们进一步延伸教学内容，力求实现地球物理学与地质学、煤田地质学等课程内容融合。
二、打破不同学科壁垒，实现概念整合
考虑到学生在学习“应用地球物理学”课程之前，已经学习了“地质学”和“煤田地质学”等课程，为此，在学生明确地球物理学概念的基础上，引导学生回顾“地质学”和“煤田地质学”等课程中的相关概念和具体定义。并通过对比分析阐述其异同，这样，可以让学生有豁然开朗的感觉，使学生所学知识融为一体。但是，实现这一过程，要求教师必须深人开展研究，首先自身要明确不同概念之间的差异。为了实现教学目标，我们对于“地质学”和“煤田地质学”中关于“薄层”和“厚层”的概念进行了深人研究。
1.地质学定义
为便于说明问题，首先回顾一下岩层与地层的概念。笼统地讲，岩层(或层)是指由两个界面所限制的岩性相同或近似的层状构造岩石的统称，既包括沉积岩，也包括火山岩和变质岩。其表示一定地质时期和一定地质作用的产物。而地层则是指地质历史上某一时代形成的一套岩层称为那个时代的地层，其包含了时间概念在内。通常岩层以岩石类型(岩性)命名。由沉积作用形成的岩层称为沉积岩层，如石灰岩层、砂岩层;由于火山作用形成的岩层称为火山岩层，如玄武岩层、凝灰岩层等。岩层的上、下界面称为层面，而上、下层面通常也被称为岩层的顶面和底面。岩层顶面和底面的垂直距离称为岩层的厚度[16一8〕。在大多数情况下，有关层(岩层)的概念主要是针对沉积岩而言的。此时，岩层是沉积岩系的基本组成单位，主要由成分、颜色、结构和内部层理构造基本均匀一致的岩石组成。沉积岩层的层面通常代表一个沉积条件的突变面或一个侵蚀面。其昭示着一个沉积阶段的结束和另一个沉积阶段的开始。它以成分或结构上的不一致性与上下邻层分开〔’9一绷。沉积岩厚度的大小可以反映单位地质时间内沉积物的堆积速率或地壳拗陷的程度。沉积岩单层的厚薄，可以反映沉积环境的稳定程度、物质粗细变化、沉积间断频率等山〕。一般来说，任何岩层的厚度在横向上都有变化，有时甚至变化很大。为此，根据厚度的不同地质学中对岩层进行了精细地划分和命名，“薄层”和“厚层”也因此而得名，详见表1。由表1可见，地质家对于岩层的划分标准和命名尚未完全统一，总体来看，对于厚度大于0.lm的厚岩层的划分已经达成共识，形成了统一的分层和命名标准。目前存在争议较大的是0.lm以下的岩层。但是，这并不影响我们对于地质学中“薄层”与“厚层”的理解。如果不过分苛求细节，则。.lm就是地质学中“薄层”与“厚层”的分界线。换言之，小于0.lm的岩层即为“薄层”，反之，则为“厚层”。
2.煤田地质学定义
煤层厚度是指煤层顶、底板岩层之间的垂直距离。通常，煤层厚度差别很大，薄者仅数厘米，俗称煤线，厚者可达上百米。煤层厚度及其变化是影响煤矿开采的主要地质因素之一，对于不同厚度的煤层，采煤方法也不尽相同。为此，在煤田开采中，一般将可采煤层的厚度区分为5个厚度级:极薄煤层，0.3一0.sm;薄煤层，0.51一1.3m;中厚煤层，1.31一3.sm;厚煤层，3.6一8.Om;大于sm者为巨厚煤层[25口。此外，国家安全生产监督管理局和国家煤矿安全监察局2004年12月联合颁布的《煤矿安全规程》，根据露天和地下开采方式的不同进一步将煤层进行了细致地划分嘟〕，见表2。显然，在地质学中，地质家普遍采用地层或岩层绝对厚度来划分“薄层”和“厚层”，而且不同的行业划分的标准也有所不同。通过上述教学环节，学生对“薄层”与“厚层”的概念有了一个清楚全面的认识和深人的理解掌握。
作者：云美厚 单位：河南理工大学资源环境学院
相关专题：世界经济的全球化趋势 多边税收征管互助公约
