Реферат: Програма Вступного іспиту до аспірантури зі спеціальності 04. 00. 22 "Геофізика"

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

Геологічний факультет


Програма


Вступного іспиту до аспірантури зі спеціальності

04.00.22 – “Геофізика”


ЗАТВЕРДЖЕНО

вченою радою

геологічного факультету

протокол № 10

від 21 березня 2012 р.


Київ – 2012


ПРОГРАМА

Вступного іспиту до аспірантури із спеціальності

04.00.22 –– «Геофізика»

Геологічний факультет


Програма вступного іспиту до аспірантури із спеціальності 04.00.22 –– «Геофізика» використовується для визначення професійного рівня вступника за вказаною спеціальністю.

Вступник до аспірантури має бути висококваліфікованим фахівцем широкого профілю, що здатний до самостійної творчої науково-дослідної діяльності у галузі геофізичних методів дослідження.


Вступник до аспірантури повинен знати:

фундаментальні дисципліни із спеціальності;

основи теорії обробки геофізичної інформації;

основи теорії математичного моделювання геофізичних параметрів;

сучасні методи інтерпретації геофізичної інформації з використанням ЕОМ;

основи комплексної інтерпретації геофізичної інформації;

основи комп’ютерних технологій обробки інформації;

основи загальнотеоретичних дисциплін в обсязі, що необхідний для вирішення науково-дослідницьких та виробничих завдань, до яких відносяться: теорія аналітичних функцій, матфізика, структурна геологія, тектоніка, геофізичні методи досліджень, гідрогеологія, вища математика, фізика, хімія тощо;

основи наукових досліджень;

основи гуманітарних дисциплін в галузі теорії економічних наук, філософії, політології, історії України та її культури;

основи законодавства, права, економіку галузі.


Вступник до аспірантури повинен уміти:

виконувати науково-дослідну роботу за вибраним напрямком спеціальності, використовуючи сучасну лабораторно-експериментальну базу і обчислювальну техніку;

ставити і розв’язувати геолого-геофізичні задачі;

організовувати та проводити польові та камеральні геофізичні науково-дослідні роботи;

володіти сучасними методами досліджень, обробки та аналізу інформації;

володіти раціональними прийомами пошуку та використання науково-технічної інформації.


Кандидат в аспірантуру готує реферат у відповідності з науковою його спрямованістю, нахилами та інтересами.

В рефераті мають бути сформульовані та обгрунтовані наукові положення, що будуть покладені в основу майбутньої дисертації, і сукупність яких можна кваліфікувати як нову ідею або теоретичне обгрунтування питання, що матиме практичне чи наукове значення. Реферат має висвітлити уміння вступника до аспірантури генерувати та обгрунтовувати нові ідеї, розраховані на близьку або далеку перспективу та нахил до самостійного проведення досліджень.

Реферат виконується у комп’ютерному наборі шрифтом Times New Roman, 12-тим кеглем через 1,5 інтервалу. Обсяг реферату 20…30 стор.

На реферат готується рецензія провідним науковцем кафедри за призначенням завідувача кафедри. У рецензії відмічаються як позитивні сторони реферату, так і його недоліки, робляться висновки щодо якості викладеного матеріалу, відмічається його рівень в оцінці – «прийнятий» або «неприйнятий».

Реферат представляється на комісію, яка створюється для проведення вступного іспиту за наказом Ректора Київського національного університету імені Тараса Шевченка.


Іспит проводиться в усній формі. Знання оцінюються за чотирибальною системою: “відмінно”, “добре”, “задовільно”, “незадовільно”.

Оцінка “відмінно” ставиться вступникові, який повно і ґрунтовно виклав зміст теоретичних питань, вільно володіє професійною термінологією і має високу культуру мови. Оцінку “добре” отримує вступник, який при розкритті теоретичних питань припустив декілька незначних методичних помилок, що небажано впливають на висвітлення питання, припустив 2…3 неточності у користуванні професійною термінологією, при формуванні думок виявив недостатньо високу мовну культуру. Оцінка “задовільно” ставиться вступникові, який зміст теоретичних питань розкрив частково, порушивши логічну послідовність, недостатньо осмислено користувався методичними положеннями при розв’язанні професійних завдань. Оцінка “незадовільно” ставиться вступникові, який не розкрив основний зміст теоретичних питань, припустився ряду грубих помилок різного характеру, слабко володіє професійною термінологією, виявив нерозвиненість методичного мислення і має суттєві вади в мовній культурі.


Вступник до аспірантури має показати свої знання та уміння у відповідності з даною Програмою.

В основу Програми покладені наступні вузівські дисципліни: гравіметрія, магнітометрія, сейсмометрія, електрометрія, радіометрія, геотермія, геофізичні дослідження в свердловинах, комплексування і інтерпретація результатів геофізичних досліджень.


ВСТУП


Предмет, задачі і методи геофізики, її місце в загальній геофізиці і серед інших наук про 3eмлю. Історія розвитку геофізики. Класифікація методів розвідувальної геофізики за фізичним полем і їхнє комплексування при вирішенні геологічних задач. Фізичні властивості порід (петрофізика). Єдність і взаємозалежність фізичних полів і геологічної обстановки ‒ провідний принцип комплексування і взаємопроникнення наук про Землю. Місце геофізики серед наук про Землю, її роль у створенні мінерально–сировинної бази України і підвищенні економічної ефективності пошуків і розвідки корисних копалин.
^ 1. ПОЛЬОВА ГЕОФІЗИКА

1.1. Гравіметрія

Гравітаційне поле Землі і його елементи. Сила тяжіння і її потенціал. Фігура Земля –– сфероїд, геоїд. Теорема Клеро. Формули нормального значення поля сили тяжіння. Редукції і аномалії сили тяжіння. Розподіл аномалій сили тяжіння на поверхні Землі. Ізостазія та ізостатичні аномалії сили тяжіння. Зв'язок гравітаційного поля і фігури Землі з внутрішньою будовою Землі. Варіації сили тяжіння у часі, в тому числі приливні.

Абсолютні і відносні вимірювання сили тяжіння. Статичні і динамічні гравіметри, автоматизовані гравіметри, принципи будови, елементи теорії, область застосування. Вимірювання других похідних гравітаційного потенціалу. Гравітаційні варіометри і градієнтометри, принцип їхньої будови, область застосування. Інерційна гравіметрія. Маятникові, астатичні, статичні і струнні морські гравіметри, основні принципи їхньої будови і застосування. Навігаційне забезпечення морських геофізичних робіт. Аерогравіметричні дослідження, використання штучних супутників для вивчення гравітаційного поля Землі, Місяця і планет.

Методика гравіметричних досліджень. Види зйомок, опорна і рядова мережа, детальні зйомки, масштаб, точність. Геодезичне забезпечення гравіметричних зйомок. Гравіметрія в підземних гірських виробках і бурових свердловинах.

Основні принципи фізико-геологічної інтерпретації гравітаційних аномалій. Густина гірських порід і методи її визначення. Пряма і обернена задачі гравіметричної розвідки. Методи кількісної інтерпретації гравітаційних аномалій. Трансформації гравітаційного поля. Аналітичне продовження гравітаційного поля у верхній і нижній півпростори. Методи інтерпретації вищих похідних потенціалу сили тяжіння. Геологічне тлумачення гравіметричних зйомок; задачі і область застосування гравіметричного методу розвідувальної геофізики. Геодезична гравіметрія.


1.2. Магнітометрія

Геомагнітне поле Землі, його структура і елементи, магнітний потенціал. Нормальне і аномальне геомагнітне поле. Класифікація магнітних аномалій. Варіації геомагнітного поля. Інверсії. Магнітосфера Землі. Теорія походження магнітного поля Землі. Намагнічування тіл у магнітному полі і характеристика намагнічування. Палеомагнетизм.

Абсолютне і відносне вимірювання елементів геомагнітного поля. Фізичні принципи дії чутливих систем магнітометрів: оптико-механічних, ферозондових, протонних, індукційних, квантових. Магнітометри для наземної, повітряної і морської зйомок. Методика наземної, повітряної, морської зйомок. Обробка та інтерпретація магнітних аномалій. Магнітні властивості гірських порід і методи їхнього вимірювання.

Зв'язок магнітного і гравітаційного потенціалу.

Розв’язання прямих і обернених задач для намагнічених тіл простої геометричної форми. Методи інтерпретації даних магніторозвідки. Трансформація магнітних полів, аналітичне продовження магнітних полів у верхній та нижній півпростори. Розділення полів на регіональні і локальні. Принципи автоматизованої обробки і інтерпретації. Геологічні задачі і область застосування магнітного методу розвідувальної геофізики. Магніторозвідувальна картографія.


1.3. Сейсмометрія

Фізичні основи сейсморозвідки. Пружні хвилі в нескінченному однорідному ізотропному середовищі і в середовищах з границею поділу. Основи геометричної сейсміки. Типи сейсмічних хвиль. Відбиття, заломлення, дифракція, рефракція. Методи розрахунку інтенсивності сейсмічних хвиль. Поглинання хвиль, його природа. Розсіяння хвиль.

Фізико-механічні властивості гірських порід і реальних геологічних середовищ. Швидкості поздовжніх і поперечних хвиль в однорідному ізотропному середовищі. Сейсмічні швидкості в шаруватих, анізотропних і градієнтних середовищах. Чинники, що впливають на величини швидкостей. Способи визначення сейсмічних швидкостей за наземними і свердловинними спостереженнями. Способи визначення коефіцієнта поглинання сейсмічних хвиль. Використання швидкісної і поглинальної характеристик сейсмічних хвиль для визначення властивостей геологічного середовища в умовах природного залягання. Спектри сейсмічних хвиль. Дисперсія швидкостей. Анізотропія і поляризація.

Принципи будови сейсморозвідувальної апаратури. Сейсмічний канал. Роздільна здатність, частотний і динамічний діапазони. Джерела коливань різних типів. Сейсмоприймачі. Польові системи реєстрації сейсмічних хвиль.

Метод відбитих хвиль (МВХ). Часові поля відбитих хвиль. Відбиті хвилі від товстих і тонких шарів, їх кінематичні і динамічні особливості. Основи методики та інтерпретації даних різних модифікацій МВХ. Метод ефективних параметрів. Метод спільної глибинної точки (СГТ) і його основні особливості. Застосування невибухових джерел сейсмічних коливань. Накопичення сейсмічних сигналів. Метод "Вібросейс". Використання поперечних хвиль. Геологічні задачі і область застосування МВХ.

Метод заломлених хвиль. Кореляційний метод заломлених хвиль (КМЗХ). Метод спільного глибинного майданчика. Методика МЗХ і типи хвиль, що реєструються. Інтерпретація заломлених та рефрагованих хвиль. Геологічні задачі і область застосування сейсморозвідки МЗХ. Глибинні сейсмічні зондування земної кори. використання землетрусів для вивчення будови земної кори. Порівняльна характеристика годографів відбитих і головних хвиль. Порівняльна характеристика годографів СТЗ (спільної точки збудження) і годографів СГТ (спільної глибинної точки).

Вертикальне сейсмічне профілювання (ВСП). Фізичні основи. Кінематична характеристика сейсмічних хвиль різних типів на вертикальному профілі, метод зворотнього годографа.

Геоакустичні методи дослідження. Метод ехолотування. Метод стаціонарних коливань. Звукове просвічування.

Морська сейсморозвідка. Особливості збудження і прийому сейсмічних хвиль, апаратура і методика. Охорона навколишнього середовища при морській сейсморозвідці. Особливості обробки і інтерпретації даних морської сейсморозвідки. Морські геоакустичні дослідження.

Обробка матеріалів сейсморозвідки. Статистична сейсмічна хвильова модель. Фазова кореляція, види селекції, поправки. Процедури автоматизованої обробки і інтерпретації. Часові розрізи і їх перетворення в глибинні. Спосіб "яскравої плями". Прогнозування речовинного складу і фізичного стану порід. Системи обробки та інтерпретації сейсмічних даних.

Комплексування сейсморозвідки з іншими геофізичними методами.


1.4. Електрометрія

Електромагнітні характеристики гірських порід і руд (питомий електричний опір, діелектрична та магнітна проникність, електрохімічна активність, поляризовнісь) та фактори, що їх визначають. Поняття про геоелектричний розріз. Узагальнені характеристики горизонтально-шарового розрізу, їх типізація.

Нормальні та аномальні електричні поля, способи їх вивчення. Нормальні поля точкового однополярного, дипольного джерел та заземленої лінії. Зміна густини струму з глибиною в полі заземленої лінії, глибинність електрометрії постійними струмами. Дистанційний (геометричний) принцип геоелектричних досліджень.

Стаціонарні електричні поля в анізотропних середовищах. Визначення позірного опору для анізотропного простору та його залежність від орієнтації робочої установки. Кругові профілювання та зондування.

Природні змінні електромагнітні поля Землі. Магнітотелуричні та електротелуричні поля, їх джерела і часові характеристики. Роль природних електромагнітних полів у вивченні геоелектричної структури земної кори.

Електромагнітне поле гармонійного електричного та магнітного диполів в однорідному півпросторі. Ближня і дальня зони джерела збудження. Основні принципи розрахунку гармонійних електромагнітних полів штучних джерел в горизонтально-шаруватих середовищах.

Перехідні процеси в однорідному електропровідному півпросторі, що збуджуються дипольними джерелами. Перехідні процеси в горизонтально-шаруватих середовищах і основна задача теорії електророзвідки для методу становлення поля.

Позірний опір і його зв’язок з характером геоелектричного розрізу. Принцип взаємності і його практичне значення. Класифікація методів електрометрії.

Задача і умови електричних вимірювань в електрометрії. Основні завади, що ускладнюють вимірювання. Способи боротьби з завадами. Електрометричний інформаційно-вимірювальний канал. Загальна структурна схема апаратури. Основні метрологічні параметри апаратури. Автокомпенсаційний метод вимірювань, основи теорії автокомпенсації. Компараційний спосіб вимірювань. Принципи цифрової реєстрації сигналів.

Загальна характеристика електричного профілювання і його основні модифікації. Зображення результатів. Умови та область використання. Якісна характеристика аномалій симетричного, дипольного, комбінованого електропрофілювання і профілювання за способом серединного градієнта. Методика і техніка польових робіт.

Загальний розв’язок основної задачі теорії електричного зондування для довільного горизонтально-шаруватого геоелектричного розрізу. Зображення розв’язків у формі інтегралів з рекурентними ядрами. Метод електричного зондування, основні закономірності електричних зондувань. Асимптоти кривих зондувань. Обернена задача електрометрії. Принцип еквівалентності. Способи кількісної інтерпретації електричних зондувань, зображення результатів, якісний аналіз експериментальних даних, основні геоелектричні побудови.

Метод природного електричного поля. Системи спостережень. Обробка та зображення результатів. Якісна характеристика типових аномалій природного електричного поля. Область застосування методу.

Метод викликаної поляризації. Зображення результатів досліджень. Технічні особливості. Використання нестаціонарних і гармонійних полів у методі ВП. Умови і область застосування методу.

Метод зарядженого тіла. Принципова сутність методу. Системи спостережень та методичні принципи. Зображення результатів досліджень. Метод зарядженого тіла при гідрогеологічних дослідженнях.

Фізичні принципи і загальна характеристика магнітотелуричного методу. Основні модифікації магнітотелуричного методу і область їх практичного застосування. Магніто-телуричні зондування (МТЗ) та їх основні закономірності. Магнітотелуричне профілювання (МТП). Основні принципи і формули МТП. Метод телуричних струмів (МТС).

Загальна характеристика частотних зондувань. Типові установки та основні модифікації частотних зондувань. Визначення ефективних параметрів геоелектричного розрізу, інтерпретація даних. Область застосування.

Загальна характеристика методу становлення поля (СП). Основні модифікації методу - зондування становленням магнітного (ЗСМ) та електричного (ЗСЕ) полів. Зондування в дальній і ближній зонах джерела збудження. Область застосування методу.

Низькочастотні індуктивні методи електромагнітного профілювання: нескінченно довгого кабелю, незаземленої петлі, перехідних процесів, дипольного індуктивного профілювання.

Радіохвильові методи електророзвідки. Загальна характеристика радіохвильових методів. Радіокомпараційний метод. Радіохвильове профілювання. Методи радіохвильового просвічування. Метод індукції. Область застосування радіохвильових методів.

Аероелектророзвідувальні системи. Загальна характеристика аерометодів. Основні методичні варіанти аерометодів: дипольне індуктивне профілювання; метод перехідних процесів; метод нескінченно-довгого кабелю; метод обертального магнітного поля. Умови і область застосування аероелектророзвідки.

Геологічні задачі, область застосування та принципи комплексування електрометричних методів.


^ 1.5. Ядерна геофізика

Склад, енергія радіоактивних випромінювань (типи) і їх взаємодія з речовиною. Типи ядерних реакцій, що використовуються при ядерно-геофізичних дослідженнях і області їх застосування.

Радіоактивність руд, гірських порід, природних вод і газів. Спектральна характеристика гамма-випромінювання природних елементів. Ядерно–геофізичні параметри гірських порід і руд.

Апаратура для вимірювання природної радіоактивності. Аеро-, авто- і переносні радіометри, гамма-спектрометри, еманометри. Види детекторів випромінювань, що застосовуються. Методика гамма- і еманаційної зйомок; спостереження з літака, на земній поверхні і в підземних виробках. Радіогідрогеологічна зйомка. Обробка спостережень і їх інтерпретація. Розрахунок вмістів U, Ra,. Th і К при гамма–спектрометрії, визначення параметрів інтенсивності еманування. Розрахунок і побудова гамма- і еманаційного полів.

Ядерно-геофізичні зйомки з джерелами іонізуючого випромінювання. Гамма–нейтронна зйомка. Гамма–гамма методи вивчення густини гірських порід і руд. Нейтрон–нейтронна зйомка. Нейтронно–активаційна зйомка.

Ядерно–геофізичні методи дослідження зразків гірських порід і руд. Фізичні принципи ядерно–геофізичного аналізу і основи вимірювань. Нейтрон-нейтронні методи з реєстрацією надтеплових, теплових нейтронів і гамма випромінювання. Активаційний аналіз. Методи розсіяного гамма випромінювання. Фотонейтронний аналіз, рентгено–радіометричні види аналізу, атомно–абсорбційні методи.

Геологічні задачі і область застосування ядерно–геофізичних методів.


^ Комплексне застосування та інтерпретація результатів

польових геофізичних досліджень


Принципи комплексування геофізичних методів досліджень земної кори при глибинних, регіональних, структурних і картувально–пошукових роботах. Фізико–геологічні моделі і вибір раціонального геофізичного комплексу.

Комплекси геофізичних методів пошуків і розвідки родовищ нафти і газу, рудних і нерудних корисних копалин.

Застосування комплексу геофізичних методів при розв’язанні гідрогеологічних, інженерно-геологічних і мерзлотно–гляціологічних задач. Основи комплексної інтерпретації геофізичних даних.


^ 2. ГЕОФІЗИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ В СВЕРДЛОВИНАХ (ГДС)


Умови вимірювань в системі «свердловина – гірські породи», їх вплив на вибір раціонального комплексу методів ГДС (ГМДС). Принцип отримання геофізичної інформації в свердловинах.

Класифікація геофізичних методів дослідження свердловин.

Метод самочинної (власної) поляризації.

Фізичні основи методів позірного опору. Основні рівняння, що визначають позірний опір (ρп, ρпо).

Сутність стандартного каротажу. Фізична та методична сутність бокового електричного зондування (БЕЗ, БКЗ). Задачі, що вирішуються за даними БЕЗ.

Боковий каротаж (БК), його суть та модифікації. Область застосування бокового каротажу, задачі, що вирішуються за даними БК.

Індукційний метод ГДС (ІК): фізичні основи, призначення.

Класифікація радіоактивних (ядерних) методів дослідження свердловин та їх особливості.

Гамма–каротаж (ГК) і спектральний гамма–метод (ГК–С): суть, призначення.

Методи розсіяного гамма–випромінювання; сутність густинного гамма–методу (ГГК–Г). Нейтронні методи дослідження свердловин: фізичні основи, класифікація.

Суть нейтронного гамма–методу (НГК) та задачі, що вирішуються за даними НГК.

Метод ізотопів; метод наведеної активності: суть, призначення.

Сейсмоакустичні методи ГДС, їх класифікація. Фізичні основи акустичного каротажу (АК); задачі, що вирішуються за даними АК.

Магнітний та ядерно–магнітний каротаж: суть, призначення.

Геохімічні методи дослідження свердловин: суть, призначення.

Термометричні дослідження в свердловинах.

Геофізичні методи дослідження технічного стану свердловин: кавернометрія, інклінометрія, цементометрія.

Раціональні комплекси методів ГДС при пошуках нафтогазових родовищ, родовищ вугілля та руд, при пошуках води.



ЛІТЕРАТУРА
1. Федынский В.В. Разведочная геофизика. М., "Недра", 1976.

2. Веселов К.Е., Сагитов М. У. Гравиметрическая разведка. М., "Недра", 1968.

3. Миронов B.C. Курс гравиразведки. Л., ''Недра", 1972.

4. Гравиразведка. Справочник геофизика. М.,"Недра", 1981.

5. Стащук В.С., Сухорада А.В., Гузій М.І. Основи магнетизму (навчальний посібник для студентів І–ІІ курсів геофізичної спеціальності. Вид-во КДУ, 2004, 120 с.

6. Яновський Б.М. Земной магнетизм. И-во ЛГУ, 1979, 1981.

7. Магниторазведка. Справочник геофизика. // Под ред. В.Е. Никитского, Ю.С. Глебовского.– 2-е издание. М.: Недра, 1990, 470 с.

8. Логачев A.A., Захаров В.П. Магниторазведка. Л., "Недра", 1975, 1979.

9. Зверев С. M. Сейсмические исследования на море. Изд. ЧГУ, 1964.

10. Гурвич K.И., Боганик Г.Н. Сейсмическая разведка. М., "Недра", 1980.

11. Сейсморазведка. Справочник геофизика, М., "Недра", 1981.

12. Продайвода Г.Т., Трипільський О.А., Чулков С. В. Сейсморозвідка. Київ, 2007.

13. Разведочная ядерная геофизика. Справочник геофизика. М., "Недра",1977.

14. Поляков Ч.К. Теория аналоговой и цифровой разведочной аппаратуры. "Недра", М., 1973.

15. Матвеев Б.К. Электроразведка. - М., «Недра», 1990.

16. Якубовский Ю.В. Электроразведка. - М.: «Недра», 1980, 1991.

17. Хмелевской В,.К. Основной курс электроразведки. Изд. МГУ, 1984, 1970 (ч.1), 1971 (ч.2), 1975 (ч. 3).

18. Электроразведка. Справочник геофизика . М., « Недра», 1989 ( в двух книгах), 1980.

19. Толстой М.І., Гожик А.П., Рева М.В., Степанюк В.П., Сухорада А.В. Основи геофізики. КНУ ім. Тараса Шевченка, 2006.

20. Ларионов В.В., Резванов Р.А. Ядерная геофизика и радиометрическая разведка. М., "Недра", 1976.

21. Комплексирование методов разведочной геофизики. Справочник геофизика. М., «Недра», 1984.

22. Курганський В.М., Тішаєв І.В. Електричні та електромагнітні методи дослідження свердловин. К.: КНУ, 2010.

23. Дьяконов Д.И., Леонтьев Е.И., Кузнецов Г.С. Общий курс геофизических исследований скважин. М.: Недра, 1984.

24. Горбачёв Ю.И. Геофизические исследования скважин. М.: Недра, 1990.

25. Заворотько Ю.М. Фізичні основи геофізичних досліджень свердловин. Київ, 2010.

26. Ивакин Б.Н., Карус Е.В., Кузнецов О.Л. Акустический метод исследования скважин. М., "Недра", 1977.


Завідувач кафедри геофізики проф. Вижва С.А.