Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Иркутский государственный технический университет
УТВЕРЖДАЮ:
Проректор по научной работе,
профессор А.Д.Афанасьев
______________________
«____»________ 2010 год
ПРОГРАММА
вступительного экзамена в аспирантуру по специальности
25.00.10 - Геофизика, геофизические методы поисков
полезных ископаемых
Программа составлена на основании государственного
образовательного стандарта высшего профессионального
образования по специальности «Геофизические методы
поисков и разведки месторождений полезных ископаемых»
Иркутск 2010 г.
ВВЕДЕНИЕ
Предмет, задачи и методы разведочной геофизики и ее место в общей геофизике и
среди других наук о Земле. История развития разведочной геофизики и роль русских и
советских ученых. Классификация методов разведочной геофизики по физическим полям и
их комплексирование при решении геологических задач. Физические свойства пород
(петрофизика). Единство и взаимозависимость физических полей и геологического строения
и свойств Земли руководящий принцип комплексирования и взамопроникновения наук о
Земле. Место разведочной геофизики в комплексе поиского-разведочных работ и ее роль в
создании минерально-сырьевой базы СССР и повышении экономической эффективности
поисков и разведки полезных ископаемых.
ПОЛЕВАЯ ГЕОФИЗИКА
1. Гравиметрия
Гравитационное поле Земли и его элементы. Сила тяжести и ее потенциал. Фигура
Земли. Формула нормального значения силы тяжести. Редукция и аномалии силы тяжести.
Распределение аномалий силы тяжести на поверхности Земли. Изостазия и изостатические
аномалии силы тяжести. Связь гравитационного поля и фигуры Земли с внутренним
строением Земли. Вариации силы тяжести во времени, в том числе приливные.
Абсолютные и относительные измерения силы тяжести. Статические и динамические
гравиметры, телеуправляемые гравиметры, принцип устройства, элементарная теория,
область применения. Измерение вторых производных гравитационного потенциала.
Принципы цифровой регистрации силы тяжести. Гравитационные вариометры и
градиометры, принцип их устройства, область применения. Измерение силы тяжести на
подвижном основании. Гравиметрические компьютеризированные морские
гравиметрические системы, основные принципы их устройства и применения. Измерение
силы тяжести на самолете. Использование искусственных спутников для изучения
гравитационного поля Земли, Луны и планет.
Методика гравиразведки. Виды съемок, опорная и рядовая сеть, детальные съемки,
масштаб, точность. Геодезическое и навигационное обеспечение гравиметрических съемок.
Гравиметрия в подземных горных выработках и буровых скважинах. Использование ЭВМ
для обработки и интерпретации.
Основные принципы физико-геологической интерпретации гравитационных
аномалий. Плотность горных пород и методы ее определения. Прямая и обратная задачи
гравиметрической разведки. Многозначность и неустойчивость решения обратной задачи;
способы ограничения неустойчивости решений. Методы количественной интерпретации
гравитационных аномалий. Трансформация гравитационного поля. Аналитическое
продолжение гравитационного поля в верхнее и нижнее полупространства. Методы
интерпретации высших производных потенциала силы тяжести и область применения
гравиметрического метода разведочной геофизики. Гравиметрическая картография.
2. Магнитометрия
Геомагнитное поле Земли, теория образования его структуры и элементы. Магнитный
потенциал. Нормальное и аномальное магнитное поле. Классификация магнитных аномалий.
Вариации геомагнитного поля во времени. Инверсии и источники их возникновения.
Намагничение тел в магнитном поле и характеристика намагничения. Палеомагнетизм, его
проявления. Магнитные свойства горных пород и методы их измерения (в лаборатории, на
обнажениях и в скважинах).
Абсолютные и относительные измерения элементов геомагнитного поля. Физические
принципы действия чувствительных систем: оптико-механических, феррозондовых,
протонных, индукционных, квантовых криогенных магнитометров. Магнитометры для
наземной, воздушной и морской съемок.
Методика наземной, воздушной и морской съемок. Использование ЭВМ при
обработке и интерпретации магнитных аномалий. Связь магнитного и гравитационного
потенциала. Формула Пуассона Решение прямых и обратных задач для намагниченных
тел простой геометрической формы. Аналитические и статистические методы
интерпретации данных магниторазведки. Трансформация, аналитическое продолжение в
верхнее и нижнее полупространства. Разделение полей на региональные и локальные.
Статистический анализ геомагнитного поля. Принципы автоматизированной обработки и
интерпретации. Геологические задачи и область применения магнитного метода
разведочной геофизики. Магниторазведочная картография.
3. Сейсмометрия
Физические основы сейсморазведки. Упругие волны в безграничной однородной
изотропной среде и средах с границами раздела. Типы сейсмических волн. Основы
геометрической съемки. Отражение, преломление, дифракция, рефракция. Методы расчета
интенсивности сейсмических волн. Поглощение, его природа. Рассеяние волн.
Физико-механические свойства горных пород и реальных геологических сред.
Скорости продольных и поперечных волн в однородной изотропной среде. Сейсмические
скорости в слоистых анизотропных и градиентных средах, факторы, влияющие на величины
скоростей. Способы определения сейсмических скоростей по наземным и скважинным
наблюдениям. Способы определения коэффициента поглощения сейсмических волн.
Использование скоростной и поглощающей характеристик сейсмических волн для
определения свойств геологической среды в условиях естественного залегания. Спектры
сейсмических волн. Дисперсия скоростей. Анизотропия и поляризация.
Принципы устройства сейсморазведочной аппаратуры. Сейсмический канал.
Разрешающая способность, частотный и динамический диапазоны. Источники колебаний
разных типов. Сейсмоприемники. Полевые компьютеризированные цифровые
регистрирующие системы.
Метод отражения волн (МОВ). Временные поля отраженных волн. Отраженные
волны от толстых и тонких слоев, их кинематические и динамические особенности.
Основы методики и интерпретации различных модификаций МОВ. Метод эффективных
параметров. Методы общей глубинной точки (ОГТ) и его основные особенности.
Применение невзрывных источников сейсмических колебаний. Накопление сейсмических
сигналов. Метод «Вибросейс». Использование поперечных волн. Геологические задачи и
область применения сейсморазведки МОВ.
Метод преломленных волн. Корреляционный метод преломленных волн (КМПВ).
Метод общей глубинной площадки (МПВ ОГП). Методика МПВ и типы регистрируемых
волн. Интерпретация преломленных волн и рефрагированных волн. Геологические задачи
и область применения сейсморазведки МПВ. Глубинные сейсмические зондирования
земной коры. Использование землетрясений для изучения строения земной коры.
Высокоразрешающая сейсморазведка. Комбинирование наземных наблюдений с
измерениями в скважинах.
Вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП). Физические основы.
Кинематическая характеристика сейсмических волн различных типов на вертикальном
профиле. Метод обращенного годографа.
Обработка материалов сейсморазведки. Статистическая сейсмическая волновая
модель. Фазовая корреляция, виды селекции, поправки. Процедуры автоматизированной
обработки и интерпретации. Временные разрезы и их преобразование в глубинные.
Прогнозирование вещественного состава и физического состояния пород. Методика
«прямого»
прогнозирования
нефтегазоносных
залежей.
Обрабатывающие
и
интерпретационные системы. Геоакустические методы исследования. Метод
эхолотирования. Метод стационарных колебаний. Звуковое прозвучивание.
Морская сейсморазведка. Особенности возбуждения и приема сейсмических волн,
аппаратура и методика. Охрана окружающей среды при морской сейсморазведки.
Особенности обработки и интерпретации данных морской сейсморазведки. Морские
геоакустические исследования.
Комплексирование сейсморазведки с другими геофизическими методами.
4.
Электрометрия
Земное электрическое поле и его особенности. Источники магнитотеллурического
поля. Общие сведения об изучаемых в электроразведке полях (естественных и
искусственных, постоянных и переменных, стационарных и неустановившихся).
Классификация методов электроразведки. Электромагнитные свойства горных пород.
Факторы, определяющие электрические свойства пород. Электрические и электромагнитные
параметры, используемые в электроразведке.
Способы измерения постоянного и нестационарного электрического поля, способы
измерения низкочастотного и высокочастотного электромагнитного поля. Принципы
устройства переносных электроразведочных приборов для электроразведки
постоянным и переменным током. Электроразведочные, аэро- и морские
электроразведочные станции.
Основы теории электроразведки. Поле точечного источника постоянного тока над
горизонтально-слоистой средой и вблизи вертикального пласта. Поле электрического
диполя, питаемого переменным гармоническим током, в однородной среде. Поле плоских
электромагнитных волн над горизонтально-слоистой средой. Поле переменного
вертикального и горизонтального диполей в присутствии проводящих и магнитных сфер и
цилиндра. Понятие кажущегося сопротивления. Методы интерпретации для различных
модификаций электроразведки (качественные и количественные - палеточные, машинные,
статистические).
Методы электрического и электромагнитного профилирования. Метод естественного
поля. Электропрофилирование на постоянном токе разными установками. Методы
вызванных потенциалов (электрохимической поляризации). Методы низкочастотного
индуктивного профилирования (ДК, ДИП, НП) в наземном и воздушном вариантах в
гармоническом и переходном режимах. Высокочастотное электромагнитное
профилирование. Преимущества и недостатки разных методов профилирования и их
геологическое применение. Сейсмоэлектрический и пьезоэлектричексий методы.
Методы электричексого и электромагнитного зондирования. Электрические
зондирования на постоянном токе (ВЭЗ и ДЭЗ). Магнитотеллуричексие методы (МТЗ).
Зондирования, частотные (ЧЗ) и становления поля (ЗС).
Задачи, решаемые электрозондированием. Метод заряда при поисках рудных тел и
при решении гидрогеологических задач. Низкочастотные и радиоволновые просвечивания.
Применение методов подземной электроразведки. Геологические задачи и области
применения электроразведки.
5. Геотермический метод
тепловое поле Земли и его применения во времени. Региональные и локальные
тепловые потоки, факторы, от которых они зависят. Термичеcкие свойства горных пород
(теплопроводность, теплоемкость, температуропроводимость).
Измерение параметров геотермического поля. Принципы устройства электричексих и
темисторных термометров. Методика геотермических наблюдений в скважинах, подземных
выработках и в море.
Региональные термические исследования, расчет геотермических градиентов и
тепловых потоков и роль их в изучении земной коры. Поисково-разведочные
геологические
и инженерно-гидрогеологические термические исследования. Использование
геотермических графиков и карт для выделения структур, рудных тел, мерзлых и талых
пород, изучение фильтрационных свойств горных пород.
6. Радиометрия
Состав, энергия и спектр радиоактивных излучений (типы) и их взаимодействие с
веществом. Типы ядерных реакций, используемых в ядерно-геоифзичексих исследованиях, и
способы их применения.
Радиоактивность руд, горных пород, природных вод и газов. Спектральная
характеристика гамма-излучения природных элементов. Ядерно-физические параметры
горных пород и руд.
Аппаратура для измерения естественной радиоактивности. Аэро-, авто- и переносные
радиометры, гамма-спектрометры, эманометры. Виды применяемых детекторов излучений.
Методика гамма- и эманационной съемки; наблюдения с самолета, на земной поверхности и
в подземных выработках. Радиогидрогеологическая съемка. Подземная регистрация
космических излучений. Обработка наблюдений и их интерпретация. Расчет содержаний U
(Ra), Th и К при гаммаспектрометрии, определение параметров интенсивности
эманирования. Расчет и построение гамма- и эманационного поля.
Ядерно-геофизические съемки с источниками ионизирующего излучения. Гамманейтронная съемка. Гамма-гамма методы изучения плотности горных пород и руд. Нейтроннейтронная съемка. Активационная нейтронная гамма съемка.
Ядерно-физические методы исследования образцов горных пород и руд. Физические
принципы ядерно-физического анализа и основы измерений. Нейтрон-нейтронные методы с
регистрацией надтепловых, тепловых нейтров и гамма-лучей. Активационный анализ.
Методы рассеянного гамма-излучения. Фотонейтронный анализ, рентгенорадиометрические
виды анализа, атом-абсорбционные методы.
Геологические задачи и область применения ядерно-геофизических методов.
7.Комплексное применение и интерпретация результатов полевых
геофизических исследований
Принципы комплексирования геофизических методов исследований земной коры при
глубинных, региональных, структурных и картировочно-поисковых работах. Физикогеологические модели и выбор рационального комплекса.
Комплексы геофизических методов поисков и разведки месторождений нефти и газа,
рудных и нерудных полезных ископаемых. Связь с геологическими работами и бурением.
Применение комплекса геофизических методов при гидрогеологических, инженерногеологических и геокриологических задач. Основы комплексной интерпретации
геофизических данных.
ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В СКВАЖИНАХ (ГИС)
Геофизические методы исследования скважин (каротаж) и их особенности. Физикогеологические основы ГИС. Классификация геофизических методов исследования в
скважинах. Скважинные приборы, наземные аппаратура и оборудование, кабель.
Электрический каротаж ОКУ. Физические основы и модификация ЭК. Электрические
свойства горных пород, руд и флюидов в естественном залегании. Основы исследования
скважин по методу сопротивления. Электрический каротаж по методу собственных
потенциалов (ПС) и кажущегося сопротивления (КС). Схемы измерений и типы
применяемых скважин зондов и приборов. Боковое каротажное зондирование (БКЗ).
Диэлектрический каротаж. Индукционный каротаж. Геологические задачи и область
применения электрического каротажа.
Акустический каротаж (АК). Физический принцип и схема измерений. Акустические
параметры горных пород. Геологические задачи, область и возможности применения АК.
Акустическое просвечивание (МП). Принципы проведения и интерпретации результатов.
Газовый каротаж. Физико-химические основы метода. Принципы измерений.
Измеряемые параметры. Геологические задачи и область применения.
Магнитный каротаж (KMB). Принципы измерения магнитной восприимчивости и
магнитного поля. Геологическая интерпретация результатов.
Ядерно-магнитный каротаж (ЯМКУ). Принцип ядерного резонанса. Теоретические
основы модификации ЯМК; схемы измерения. Принципы интерпретации диаграмм ЯМК.
Геологические задачи и область применения.
Гамма-каротаж (ГК). Принципиальная схема регистрации. Спектрометрические
методы регистрации и обработки данных естественного гамма-излучения. Геологические
задачи и область применения ГК.
Нейтронные методы каротажа. Замедляющие, поглощающие и диффузионные
свойства горных пород. Нейтронные параметры. Модификации нейтронных методов:
нейтронный гамма- (НТК), нейтронный гамма-спектрометрический (НГКс), нейтроннейтронный каротаж по тепловым (ННКт) и надтепловым нейтронам. Импульсный
нейтронный каротаж (ИНК); основные особенности и области применения методов.
Каротаж по наведенной активности (НА). Физическая сущность, схема измерений,
приемы интерпретации. Геологические задачи и область применения НА.
Гамма-гамма-каротаж (ГГК). Физические принципы и теоретические основы методов.
Характер применяемых источников гамма-излучения. Оценка плотности и пористости пород
по диаграммам ГТК. Селективный гамма-гамма-каротаж (ГГКс). Геологические задачи и
область применения ГГК.
Термический каротаж. Схема измерений; решаемые геологические задачи.
Комплекс ГИС. Задачи, решаемые при поисках и разведки нефти и газа, и
рациональные комплексы ГИС в нефтяных и газовых скважинах. Оптимальные комплексы
ГИС при изучении месторождений каменного угля, поисках и разведке твердых полезных
ископаемых и при поисках воды.
Литература
1. Федынский В.В. Разведочная геофизика. - М.: Недра, 1967.
2. Гурвич И.И., Боганик Г.Н. Сейсмическая разведка. - М.: Недра, 1680.
3. Полшков М.К. Теория аналоговой и цифровой разведочной аппаратуры. М.:недра, 1973.
4. Хмелевской В.К. основной курс электроразведки. - М: Изд-во МГУ, ч. I, 1970;
ч.И, 1971, ч. III, 1975.
5. Ларионов В.А., Резванов Р.А. Ядерная геофизика и радиометрическая разведка.
-М: Недра, 1976.
6. Комаров С.Г. Геофизические методы исследования скважин. - Недра, 1973.
7. Ивакин Б.Н., Карус Е.В.,
Кузнецов О.Л.
Акустический метод
исследования скважин. -М.: Недра, 1977.
8. Сейсморазведка. Справочник геофизика. -М: Недра, 1981.
9. Гравиразведка. Справочник геофизика. - М: Недра, 1981.
10. Магниторазведка. Справочник геофизика. - М.: Недра, 1980.
11. Разведочная ядерная геофизика. Справочник геофизика. - М.: Недра, 1977.
12. Знаменский В.В. Полевая геофизика. - М.: Недра, 1980.
13. Альпин Л.М., Даев Д.С., Каринский А.Д. Теория полей, применяемых
в разведочной геофизике. - М.: Недра, 1985.
14. Никитин А. А. Теоретические основы обработки геофизической информации. М.: Недра, 1986.