Геологический факультет МГУ:Введение в геофизику для геофизиков

Материал из GeoWiki - открытой энциклопедии по наукам о Земле.

Автор - проф. Кузнецов Олег Леонидович.
Курс читается в 1 семестре для студентов специальности 011200 - геофизика.
Объем курса - 36 часов лекций.
Форма контроля. Курс завершается зачетом.

Аннотация

Цель курса дать общее представление о геофизических полях, процессах для исследования земной коры и Земли в целом, показать, какие фундаментальные физические и химические свойства массивов горных пород лежат в основе геофизических исследований. Курс должен пробудить интерес к будущей специальности геофизике, как интегрированной науке, основанной на использовании новейших достижений геологии, физики, математики и информатики. Задача курса: изложить предмет и метод геофизики, как науки, дающей описание природы физических полей Земли, свойств и закономерностей их распределения в пространстве и во времени; показать место геофизики среди других наук о Земле. Необходимо дать общее представления о геофизике как о средстве решения фундаментальных и прикладных задач по изучению строения и эволюции Земли, для решения экологических и инженерных проблем при поисках, разведке и эксплуатации месторождений полезных ископаемых.

Содержание курса

Геофизические методы исследований
Классификация геофизических методов по физическим основам, по объектам исследований, по уровням наблюдений полей Земли.

Гравитационная разведка

1. Определение и основы гравиметрии. Понятие силы тяжести, ее потенциала, гравитационного поля, геоида, уровенной поверхности. Нормальное и аномальные поля.
2. Плотностные характеристики горных пород. Методы измерения плотности в лабораторных и естественных условиях. Причины локальных аномалий силы тяжести.
3. Физические принципы измерения силы тяжести и ее производных.
4. Измерение силы тяжести в полевых условиях: с помощью спутников, самолетов, вертолетов, кораблей, наземная сухопутная съемка, гравитационные измерения в горных выработках.
5. Геологическое истолкование результатов гравиметрических съемок.

Магнитная разведка

1. Физические основы магниторазведки. Геомагнитное поле. Происхождение земного магнетизма. Элементы магнитного поля и их распределение на земной поверхности. Геомагнитные вариации. Нормальное и аномальное магнитные поля.
2. Магнитные свойства горных пород; условия и причины образования магнитных свойств. Аппаратура для съемок с летательных аппаратов, кораблей и для съемок на суше. Принципы измерения геомагнитного поля и свойств горных пород под Землей (в горных выработках и буровых скважинах). Палеомагнитные и археомагнитные измерения.
3. Геологическое истолкование данных магнитометрии. Качественная и количественная интерпретация.

Электроразведка

1. Физические основы электроразведки. Естественные электрические и электромагнитные поля, их происхождение. Искусственные электрические и электромагнитные поля. Постоянное и переменное, стационарное и неустановившиеся поля.
2. Электромагнитные свойства горных пород. Удельное электрическое сопротивление. Диэлектрическая и магнитная проницаемость. Электрохимическая активность, поляризуемость.
3. Принципы измерения постоянного электрического и переменного электромагнитного поля. Методы возбуждения искусственного электрического и электромагнитного полей. Аэроэлектроразведочные станции. Цифровые электроразведочные комплексы.
4. Способы электрометрических наблюдений на поверхности Земли и в скважинах.
5. Основные принципы интерпретации данных геоэлектрики.
6. Применение геоэлектрики для решения различных геологоразведочных задач и задач инженерной геологии.

Сейсмическая разведка и геоакустика

1. Физико-геологические основы сейсморазведки. Упругая среда, упругие волны: продольные, поперечные, поверхностные. Отражение, преломление, дифракция упругих волн.
2. Упругие свойства горных пород, скорости продольных и поперечных волн, поглощение сейсмических волн. Способы измерения упругих параметров горных пород в лабораторных и естественных условиях.
3. Принципы возбуждения и регистрации упругих колебаний. Взрыв, как источник упругих колебаний, невзрывные источники. Полевые цифровые сейсморазведочные комплексы.
4. Модификации сейсморазведки: МОВ, МОГТ. Многоволновая, высокоразрешающая, трехмерная (объемная) сейсмика, комплексирование методов сейсмических наблюдений на дневной поверхности и в скважинах.

Ядерная геофизика

1. Классификация методов ядерной геофизики. Естественное излучение, ряды радиоактивных элементов.
2. Радиоактивность руд и горных пород, вод и атмосферы. Нейтронные и гамма свойства горных пород.
3. Радиометрические методы изучения горных пород и руд в лабораториях и естественных условиях.

Терморазведка (Геотермия)

1. Тепловое поле Земли и его источники (глобальные и локальные).
2. Геотермические параметры, характеризующие тепловые свойства горных пород и полезных ископаемых. Тепловой поток и его вариации.
3. Методы и средства изучения теплового поля. Наблюдения в воздухе, на дневной поверхности, в горных выработках.
4. Объекты, исследуемые геотермическим методом.

Геофизические методы исследования буровых скважин (ГИС)

1. Основные задачи, решаемые методами ГИС: изучение свойств геологического разреза, стратиграфическая привязка, вещественный состав и др. Комплексирование с наземными геофизическими методами, изучение геотехнических характеристик полезных ископаемых, подсчет запасов, опорное сверхглубокое бурение.
2. Методы и средства проведения ГИС.
3. Физические основы метода ГИС.

Литература

1. Вахромеев Г.С. Введение в геофизику. М., Недра, 1988.
2. Кузнецов 0.Л., Симкин Э.М. Преобразование и взаимодействие геофизических полей в литосфере. М., Недра, 1992.
3. Хмелевской В.К. Геофизические методы исследования. М., Недра, 1988.
4. Хмелевской В.К. Геофизические методы исследования земной коры. Дубна. Изд-во Ун-та Дубна, 1997.