Курс "Введение в геофизику" читается студентам II курса геологического факультета МГУ отделения геологии (кроме кафедры палеонтологии, 211 группа) и отделения инженерной геологии (206, 207 и 208 группы).
Материалы к курсу:
Объем курса - 90 часов, лекции - 54 часа, лабораторные (практические) занятия - 36 часов.
Форма контроля. Контрольные работы с собеседованием, курс завершается экзаменом.
Аннотация. Цель курса геофизики - дать студентам общие фундаментальные знания о всех геофизических методах исследований (гравиметрических, геомагнитных, электромагнитных, тепловых, сейсмических, ядерных); понимание исходных физических законов, лежащих в основе теории этих методов; приобретение навыков использования методов геофизики при изучении специальных геологических предметов и курсов по интерпретации геофизических данных на старших курсах.
Задачи курса: изучение физико-математических основ всех методов; принципов устройства аппаратуры и методики проведения аэрокосмических, полевых, аквальных и подземных работ; подходов к решению прямых и обратных задач; приемов качественной и количественной интерпретации и областей применения геофизических методов.
Содержание курса.
1. Введение.
Место общей и прикладной геофизики среди других фундаментальных и прикладных наук. Физическая, технологическая, прикладная классификации геофизических методов исследований. Роль единства и взаимозависимости физических полей и геологической обстановки как основы комплексирования, взаимопроникновения наук о Земле и научной организации геологических работ.
2. Гравитационная разведка.
2.1. Определение и сущность гравитационной разведки. Понятия: силы тяжести, потенциала, его производных, уровненной поверхности, геоида, нормальной формулы, редукций и аномалий силы тяжести.
2.2. Плотность горных пород, полезных ископаемых и методы ее измерения.
2.3. Физические принципы устройства гравиметров, гравитационных вариометров и градиентометров.
2.4. Методика гравиразведки: наземные, морские и подземные съемки.
2.5. Аналитические методы решения прямых и обратных задач гравитационного поля для тел простой геометрической формы.
2.6. Качественная и количественная интерпретация данных гравиразведки. Принципы интерпретации и геологическое истолкование гравитационных аномалий.
2.7. Области применения гравиразведки. Применение гравиразведки для изучения земной коры и верхней мантии, региональных съемок, при поисках и разведке нефтегазоносных структур и месторождений других полезных ископаемых.
3. Магнитная разведка.
3.1. Определение и сущность магнитной разведки. Магнитное поле Земли, особенности его строения и происхождения, изменения во времени. Нормальное и аномальное магнитные поля.
3.2. Магнитные свойства горных пород и руд, методы их измерения.
3.3. Физические принципы построения чувствительных систем приборов для измерения напряженности геомагнитного поля. Аппаратура для наземной, воздушной и гидромагнитной съемок.
3.4. Методика воздушной, морской и наземной магнитных съемок.
3.5. Аналитические методы решения прямых и обратных задач магниторазведки для тел простой геометрической формы.
3.6. Качественная и количественная интерпретация данных магниторазведки. Интерпретация магнитных аномалий и их геологическое истолкование.
3.7. Области применения магниторазведки. Общая магнитная съемка Земли м палеомагнитные исследования. Применение магниторазведки для выяснения внутреннего строения земной коры, при региональных, структурных исследованиях, геологической съемке, поисках и разведке железорудных и других полезных ископаемых.
4. Электрическая разведка.
4.1. Определение, сущность и классификация методов электроразведки.
4.2. Общие сведения об изучаемых в электроразведке полях: естественных и искусственных, постоянных и переменных, установившихся и неустановившихся. Принципы решения прямых и обратных задач. Нормальные и аномальные поля.
4.3. Электромагнитные свойства горных пород и руд, методы их измерения.
4.4. Аппаратура и оборудование для электроразведки. Переносные приборы. Электроразведочные станции.
4.5. Сущность следующих основных методов электроразведки, методика и техника работ, особенности интерпретации и решаемых задач.
4.5.1. Методы естественного электрического (постоянного - ЕП и переменного - ПЕЭП) и магнитного (переменного - ПЕМП) поля.
4.5.2. Вертикальные и дипольные электрические зондирования (ВЭЗ и ДЗ), методы электропрофилирования по сопротивлению (ЭП) и вызванной поляризации (ВП).
4.5.3. Методы низкочастотного профилирования (НЧМ): длинного кабеля (ДК), незаземленной петли (НП), дипольного индуктивного (ДИП) в гармоническом и неустановившемся (импульсном, переходном) режимах.
4.5.4. Методы электромагнитных зондирований (ЭМЗ) естественными (магнитотеллурическими) и искусственными (управляемыми) полями.
4.5.5. Высокочастотные и сверхвысокочастотные методы профилирования.
4.5.6. Подземные и геоэлектрохимические методы электроразведки.
5. Сейсмическая разведка.
5.1. Определение и сущность сейсморазведки. Классификация методов сейсморазведки.
5.2. Физические основы сейсморазведки. Основы теории упругости, геометрической сейсмики и сейсмоэлектрических явлений.
5.3. Типы сейсмических волн. Отражение, преломление, дифракция, рефракция упругих волн. Сейсмические среды, границы и скорости упругих волн.
5.4. Сейсмические и сейсмоэлектрические свойства горных пород, их зависимость от различных природных факторов.
5.5. Принципы устройства сейсморазведочной аппаратуры. Понятия каналов записи и воспроизведения. Типы полевых сейсморазведочных станций.
5.6. Метод отраженных волн (МОВ). Уравнение годографа волны, отраженной от плоского наклонного контакта. система наблюдений МОВ. Интерпретация данных МОВ.
5.7. Интерференционные системы. Группирование. Метод общей глубинной точки (МОГТ).
5.8. Метод преломленных волн (МПВ). Уравнение годографа. Системы наблюдений в МПВ. Интерпретация данных МПВ.
5.9. Области применения сейсморазведки. Роль глубинных сейсмических зондирований и профилирований в изучении оболочек Земли. Применение сейсморазведки в региональной геологии при поисках и разведке нефтегазоносных структур, сейсмостратиграфии и прогнозировании геологических разрезов. Особенности рудной сейсморазведки. Применение сейсмических и сейсмоакустических методов при инженерно-геологических и гидрогеологических изысканиях.
5.10. Сейсмоэлектрические методы (СЭМ). Пьезоэлектрический метод (ПЭМ) и метод сейсмоэлектрических потенциалов (МСЭП). Наземные и подземные варианты этих методов для поисков пьезоэлектрического сырья и решения некоторых инженерно-гидрогеологических задач.
6. Ядерная геофизика.
6.1. Характеристика и классификация методов геофизики.
6.2. Общие сведения о радиоактивности. Состав, энергия и взаимодействие радиоактивных излучений с веществом. Радиоактивность руд, горных пород, природных вод, почвенного воздуха и атмосферы.
6.3. Аппаратура для измерения радиоактивности. Газонаполненные и сцинтилляционные счетчики. Аэро- и авторадиометры. Полевые радиометры и эманометры.
6.4. Радиометрические методы разведки. Воздушные, наземные, автомобильные, пешеходные и глубинные гамма-съемки. Эманационная съемка.
6.5. Нейтронные и гамма-лучевые свойства горных пород. Ядерно-физические методы исследования с целью их поэлементного анализа. Нейтронные методы. Гамма-гамма методы.
7. Термическая разведка.
7.1. Общая характеристика разных методов терморазведки.
7.2. Тепловое поле Земли. Региональные тепловые потоки в океанах, на континентах, их природа. Тепловые свойства горных пород.
7.3. Аппаратура для геотермических исследований. Термометры и тепловизоры.
7.4. Воздушная съемка Земли в инфракрасных и ультрафиолетовых лучах. Измерения температур на дне акваторий и в горных выработках.
7.5. Региональные, поисково-разведочные и инженерно-гидрологические термические исследования.
8. Геофизические методы исследования скважин.
8.1. Классификация методов геофизических исследований в скважинах (ГИС) или каротажа.
8.2. Аппаратура для скважинных геофизических исследований.
8.3. Сущность, методика и решаемые задачи для следующих методов ГИС.
8.3.1. Электрические методы исследования скважин. (ПС, КС, БКЗ, ВП, ИК, ДК и др.).
8.3.2. Ядерные исследования в скважинах (ГК, НГК, ННК и др.).
8.3.3. Сейсмоакустические, термический, магнитный, гравитационный методы исследования скважин.
8.3.4. Методы контроля технического состояния скважин. Кавернометрия. Инклинометрия. Перфорация.
8.4. Геологическое истолкование результатов комплексных скважинных геофизических исследований.
9. Геологические задачи, решаемые с помощью геофизических методов исследования.
9.1. Классификация геофизических методов по решаемым геологическим задачам. Принципы комплексирования геофизических, геохимических и геологических методов изучения недр.
9.2. Региональные, глубинные и структурные геофизические исследования в мелких и средних масштабах. Их роль при изучении строения Земли, земной коры, фундамента и осадочного чехла как на суше, так и в океанах.
9.3. Поисково-картировочные геофизические исследования. Комплексирование наземных и аэрокосмических геофизических данных при геологическом картировании и съемках средних и крупных масштабов.
9.4. Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых: нефти, газа, рудных, нерудных полезных ископаемых и угля.
9.5. Изучение геологической среды. Применение геофизических методов в гидрогеологии, инженерной геологии, мерзлотоведении, гляциологии, мелиорации, при экологических и техногенных исследованиях.
Лабораторные занятия.
Решение прямой и обратной задачи гравиразведки и магниторазведки тел простой формы (шар, горизонтальный цилиндр, вертикальный уступ).
Качественная и количественная интерпретация данных гравиразведки и магниторазведки, представленных на реальных картах.
Решение тематической задачи по интерпретации результатов ВЭЗ и построение геоэлектрического разреза.
Интерпретация результатов работы МОВ.
Интерпретация результатов работы МПВ.
Расчленение разрезов буровых скважин по комплексу геофизических исследований в скважинах.
Литература.
- Геофизические методы исследований. / Ред. В.К.Хмелевской. М., Недра, 1988.
- Знаменский В.В. Полевая геофизика. М., Недра, 1988.
- Хмелевской В.К. Геофизические методы исследования земной коры. Дубна, Изд-во ун-та Дубна, 1997
Статья
Обсуждение