Программа курса для студентов 2-3 курсов специальности 020302 геофизика Составитель преподаватель кафедры геофизики Беляев С. В. Всего часов: 76 лекций 24+24 лабораторные работы 16+12 зачет консультации экзам
| Вид материала | Программа |
- Программа для студентов 4 курса специальности 020302- «Геофизика» Составитель почасовик, 118.38kb.
- Рабочая программа для студентов 2, 3 курсов специальности 020302 геофизика, 178.41kb.
- Программа курса специальности «Юриспруденция» рассчитана на очном отделении на 18 часа, 813.56kb.
- Лекций 34 Семинарских занятий 36 срс 60 Зачет 1 Экзамен 2 Всего часов 130, 137.98kb.
- Программа по дисциплине финансовое право зарубежных стран для студентов 5 курса д/о, 111.23kb.
- Обязательный курс Объем учебной нагрузки: 74 часа лекции, 356 часов лабораторные работы, 259.26kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине: «Органическая химия» для студентов 1 курса, 917.09kb.
- Рабочая программа Тематика и планы семинарских занятий График текущего и промежуточного, 127.07kb.
- Программа государственно-правовой практики для студентов 4 курса специальности «Государственное, 307.18kb.
- Курс IV семестр VIII всего ауд часов 28 Лекций, 111.98kb.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Геологический факультет
УТВЕРЖДЕНО НА
заседании кафедры геофизики КубГУ
Протокол №___от___2006
ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКА
Рабочая программа курса для студентов 2-3 курсов специальности 020302 геофизика
Составитель – преподаватель кафедры геофизики Беляев С.В.
Всего часов:__76
лекций__24+24
лабораторные работы__16+12
зачет
консультации
экзам
Краснодар 2006
ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ.
Цель курса: освоение студентами 2 и 3 курсов геофизической специальности 011200-геофизика:
- основ теории методов электроразведки включая полевые измерения и интерпретацию.
- практических навыков измерений различными методами электроразведки и интерпретацию полученных материалов.
Форма проведения.
- Лекции, предусматривающие освоение теоретических и физических основ методов электроразведки.
- Лабораторные работы с аппаратурой и материалами данных полевых замеров методами электроразведки, с целью освоения практических навыков измерений и интерпретации.
- Полевая учебная практика после завершения 4 семестра.
Оценка результатов усвоения курса проводится после выполнения заданий лабораторных работ в форме зачета (4 семестр) и экзамена (5 семестр)
ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКА
(курс лекций)
Раздел 1. Введение, геоэлектрический разрез, физические модели и электромагнитные свойства горных пород
1.1. Определение электроразведки, ее сущность и место в общем комплексе геофизических методов. Возникновение и развитие электро-разведки как разведочной отрасли геофизики. Работы К.Шлюмберже, С.Стефанеску, В.Р. Бурсиана, А.А. Петровского и других исследователей.
Методологические основы дисциплины. Объект и предмет исследования. Понятие о полезных ископаемых и месторождениях и их отражении в электромагнитном поле. Естественные и искусственные электромагнитные поля как источник информации о земных недрах. Цели и задачи электроразведки. Электроразведка, ее современное состояние и связь с другими науками.
1.2. Электрическая модель горной породы. Модели сплошной однофазной и многофазной сред. Двухфазная (ДФ) модель С.М. Шейнманна. Электромагнитные (ЭМ) свойства горных пород и руд: удельная электропроводность и удельное электрическое сопротивление, диэлектрическая и магнитная проницаемости, естественная и вызванная поляризуемости. Зависимость ЭМ свойств от минерального состава пород, их пористости, влагонасы-щенности, минерализации подземных вод, температуры, давления и других факторов. Типичные модели слоистых сред: однородно-анизотропные, градиентные, неоднородные, анизотропно-неоднородные и градиентно-неоднородные. Обобщенные макроскопические свойства слоистой неоднородной толщи: суммарная продольная проводимость и поперечное сопротивление, средние удельное сопротивление и поляризуемость. Понятие физико-геологической модели (ФГМ по Г. С. Вахромееву) и геоэлектрического разреза как частного случая ФГМ. Классы и типы одномерных, двухмерных и трехмерных моделей сред, рассматриваемых в геоэлектрике Сопоставление физхико-математических основ электроразведки, гравии-магнито и сейсморазведки.
Раздел 2.Методы постоянного электрического поля.
2.2. Постоянное электрическое поле. Приемы его возбуждения в земле и способы измерения. Закон Ома в дифференциальной форме для объемных проводников. Расчет потенциала шарового и полушарового заземлителей в однородной среде. Понятие потенциала точечного элементарного источника. Электрическое поле двухточечных источников, диполя и линейного электрода в однородной изотропной среде. Определение удельного электрического сопротивления среды и поляризуемости по результатам измерений поля на ее поверхности. Понятие кажущегося сопротивления и кажущейся поляризуемости. Принцип метода сопротивления и метода вызванной поляризации. Электрическое поле точечного источника в анизотропной среде. "Парадокс анизотропии". Измерение кажущегося сопротивления и поляризуемости в разных азимутах. Круговые наблюдения. Электрическое поле внутри среды. Изменение плотности тока по вертикали. Зависимость Эффективной глубины проникновения тока от разноса питающих электродов.
2.3. Электропрофилирование, основы теории, аппаратура и оборудование, методика работ и интерпретация результатов, применение, примеры геологической интерпретации.
2.4. Вертикальное электрическое зондирование, основы теории, теоретические кривые электрических зондирований, принцип эквивалентности, аппаратура и оборудование, методика работ и интерпретация результатов, примеры геологической интерпретации.
2.5. Интерпретация с помощью палеток. Алгоритмы и программы интерпретации данных зондирования на ЭВМ. Априорный и апостериорный подходы к построению рабочей модели. Построение геоэлектрических разрезов и структурных карт. Экспресс-интерпретация с помощью номограмм и численных методов. Использование данных бурения и каротажа для привязки геоэлектрических границ к известным стратиграфическим и литологическим горизонтам. Оценка погрешностей количественной интерпретации. Геологическое истолкование геоэлектрических карт и разрезов
2.6. Программа IPI2win, характеристика, назначение, основы интерпретации, форма выдачи заключений
Раздел 3. Методы полей физико-химического происхождения
3.1. Естественное электрическое поле и причины его возникновения в земле. Электрохимические, фильтрационные и диффузионные потенциалы. Особенности измерения естественных потенциалов на суше, акваториях и в скважинах. Применение неполяризующихся измерительных электродов. Сущность метода естественного электрического поля. Методика работ и интерпретация результатов, применение, примеры геологической интерпретации.
3.2. Поле вызванной поляризации и механизм его образования в моделях ионно- и электронно-проводящих пород. Закон Ома для поляризующихся сред. Понятие кажущейся поляризуемости. Эффекты вызванной поляризации в переменном поле инфранизкой частоты. Сущность импульсного и фазового методов вызванной поляризации. Особенности электрического зондирования и электропрофилирования при изучении поля вызванной поляризации. Методика работ и интерпретация результатов, применение, примеры геологической интерпретации.
Раздел 4. Способы измерений, аппаратура и оборудование
4.1. Основные элементы электроразведочного информационно-измерительного канала. Источники тока, возбудители поля, входные преобразователи для измерения электрических и магнитных составляющих поля. Переносная измерительная аппаратура и электроразведочные станции.
Способы измерения постоянных и медленно меняющихся полей. Схемы электроразведочных установок. Устройство питающей и измерительной линий. Стержневые заземлители. Сопротивление стеканию тока с заземлителей и приемы его уменьшения. Компенсационный, автокомпенсационный и гальванический (компарационный) способы измерений. Принципы устройства аппаратуры (АЭ-72, АНЧ-3, ЭРА-1, ЭРП-5, ЭПО-9). Измерение потенциалов естественного электрического поля. Приемы измерения разности потенциалов и фаз при изучении поля вызванной поляризации. Основные узлы и принцип действия аппаратуры ВП (СВП-74, ВП-Ф, ЭВП-203 и др.).
Раздел 5. Методы низкочастотного переменного поля
5.1. Гармонически изменяющиеся поля. Исходные уравнения Максвелла и Гельмгольца. Граничные условия. Плоское поле в безграничной среде как пример решения уравнения Гельмгольца. Понятие амплитуды, фазы, фазовой скорости, длины волны, коэффициента поглощения. Импеданс и его связь с электрическими и магнитными свойствами среды. Гармонически измеряющееся поле. Два способа его возбуждения: гальванический и индуктивный. Распространение возбуждения по воздуху и земным слоям ( подобно прямой и головной волнам). Влияние скин-эффекта. Структура вихревых потоков в ближней и дальней зонах. Эллиптическая поляризация. Понятие длины волны, фазовой скорости, волнового числа. Зависимость эффективной глубины проникновения вихревых токов от частоты и разноса. Электромагнитный параметр поля. Пространственно-частотные характеристики разных возбудителей. Вычисление эффективного и кажущегося сопротивлений. Принципы частотного зондирования и электромагнитного профилирования.
5.2.Неустановившееся электромагнитное поле переходных процессов. Гальванический и индуктивный способы его возбуждения. Распространение возбуждения по воздуху и земным слоям. Структура неустановившихся вихревых токов в дальней и ближней зонах. Зависимость компонентов поля от времени его установления. Интеграл Фурье. Параметр становления поля как аналог длины волны в частотных методах. Эффективная глубина проникновения вихревых токов. Переходные характеристики для разных возбудителей. Определение кажущегося сопротивления и кажущейся проводимости. Принцип электромагнитного зондирования и профилирования неустановившимися токами. Электромагнитное поле дипольных и других локальных источников-возбудителей.
5.3. Электродинамические потенциалы. Уравнения Гельмгольца для вертикального и скалярного потенциалов. Методы решения прямых задач. Граничные условия. Поле электрического и магнитного диполей в безграничной среде как пример решения уравнения Гельмгольца в сферических координатах. Расчет нормальных полей. Поле диполя на поверхности однородного полупространства. Асимптотика поля в дальней и ближней зонах. Понятие кажущегося и эффективного сопротивления. Электромагнитное поле круглой и прямоугольной петель, длинного кабеля и комбинированных возбудителей
5.4.Электромагнитные зондирования в ближней и дальней зонах, аппаратура и оборудование, методика работ и интерпретация. Применение, примеры геологической интерпретации.
5.5. Сравнительный анализ электромагнитных зондирований – ВЭЗ, ЧЗ,ЗС и ЗСБ.
5.6. Индуктивные методы электроразведки, основы теории, аппаратура и оборудование, методика работ и интерпретация. Применение, примеры геологической интерпретации.
5.7. Магнитотеллурическое поле. Природа его возбуждения в Земле. Типы геомагнитных вариаций и их частотный спектр. Нелинейная и квазилинейная поляризации. Основная модель магнитотеллурического поля Тихонова-Каньяра. Приемы синхронной регистрации электрических и магнитных компонент поля. Понятие импеданса и кажущегося сопротивления. Принцип магнитотеллурического зондирования и профилирования
5.8.Плоское поле в горизонтально-слоистой среде - основная задача магнитотеллурического зондирования (МТЗ). Импеданс и кажущееся сопротивление для модели Тихонова-Каньяра. Зависимость кажущегося сопротивления от длины волны и параметров среды. Алгоритмы вычисления кажущегося сопротивления и фазы. Типичные амплитудные и фазовые кривые МТЗ и их асимптоты. Спектральный подход к решению прямой задачи. Методы решения прямых задач в двухмерных и трехмерных средах.
5.9.Анализ искажений кривых МТЗ. Гальванические и индукционные эффекты и приемы их распознавания. Методологические особенности магнитотеллурических наблюдений. Аппаратура и оборудование, методика полевых работ. применение примеры геологической интерпретации.
Раздел 6. Методы высокочастотного электромагнитного поля
Радиоволновые методы: профилирование, зондирование, просвечивание. Интерпретация результатов наблюдений методами заряда, электрической корреляции, радиоволнового просвечивания и других скважинных методов. Обработка поляризационных кривых и оценка количества и качества разведанных запасов. Комплексная интерпретация наземных и скважинных наблюдений.
Раздел 7. Электроразведка в комплексе геолого-геофизических исследований
Примеры применения электроразведки в комплексе с другими геофизическими и геохимическими методами для решения задач регионального и крупномасштабного геологического картирования, поисков нефти и газа, рудных месторождений, пресных и минерализованных подземных вод, нерудного сырья и строительных материалов, а также при инженерно-геологических, экологических, гидрогеологических и мелиоративных изысканиях. Перспективы развития электроразведки
Приложение 1.
Вопросы к зачету по дисциплине «Электроразведка».
- Электромагнитные свойства горных пород –ρ,,,,. Зависимость электромагнитных свойств от множества факторов.
- Основы теории. Уравнения Максвелла, Пуассона, телеграфное, теплопроводности.
- Сопоставление физико-математических основ электроразведки, грави- магнито и сейсморазведки.
- Закон Ома в дифференциальной форме, теория заземления
- Определение электродного потенциала. Неполяризующийся электрод, конструкция, назначение.
- Принципы компенсационного и автокомпенсационного способа измерения разности потенциалов.
- Электроразведочный прибор АЭ-72. Конструкция, особенности применения.
- Нормальные и аномальные поля, принципы извлечения полезной информации.
- Понятие о электрическом поле в горизонтально слоистой среде. Основная задача электрического зондирования.
- Программа IPI2win, краткая характеристика, способы ввода данных полевых наблюдений, форма выдачи заключения.
- Понятие геоэлектрического разреза, типы кривых ВЭЗ.
- Электропрофилирование, основы теории, аппаратура и оборудовании, методика полевых работ и интерпретация результатов.
- Вертикальное электрическое зондирование, основы теории, теоретические кривые электрических зондирований, принцип эквивалентности.
- Вертикальное электрическое зондирование, методика полевых работ, интерпретация результатов.
- Метод естественного электрического поля, основы теории, типы потенциалов естественной поляризации.
- Метод естественного электрического поля, методика полевых работ и интерпретация результатов.
- Метод вызванной поляризации, основы теории, методика полевых работ, интерпретация результатов.
- Применение методов электроразведки на постоянном токе.
Приложение 2.
Вопросы экзаменационных билетов по дисциплине
«Электроразведка»
Билет №1
1. Введение. Исторические сведения, состояние, перспективы. Электромагнитные свойства горных пород –ρ,,,,. Зависимость электромагнитных свойств от множества факторов.
2. Основы теории. Уравнения Максвелла, Пуассона, телеграфное, теплопроводности. Сопоставление физико-математических основ электроразведки, грави-магнито и сейсморазведки.
Билет №2
1. Электропрофилирование:
A) основы теории,
Б) аппаратура и оборудование,
B) методика работ и интерпретация результатов,
Г) применение, примеры геологической интерпретации.
2. Волновое число, понятие ближней и дальней зоны в электроразведки.
Билет №3
1. Вертикальное электрическое зондирование.(основы теории, теоретические кривые электрических зондирований, принцип эквивалентности.)
2. Модель Тихонова-Каньяра, магнитотеллурический импеданс.
Билет № 4
1. Вертикальное электрическое зондирование. Б) аппаратура и оборудование, В) методика работ и интерпретация результатов, Г) применение, примеры геологической интерпретации.
2. Применение методов электроразведки:(Инженерная геология и гидрогеология; Нерудные ископаемые)
Билет № 5
1. Программа IPI2win, краткая характеристика, способы ввода данных полевых наблюдений, основы интерпретации, форма выдачи заключения.
2. Применение методов электроразведки: (Нефть и газ; Металлы.)
Билет №6
1. Метод естественного электрического поля:
A) основы теории,
Б) аппаратура и оборудование,
B) методика работ и интерпретация результатов,
Г) применение, примеры геологической интерпретации.
2. Электрическое поле в горизонтально слоистой среде. Основная задача электрического зондирования.
Билет №7
1. Метод вызванной поляризации:
A) основы теории,
Б) аппаратура и оборудование,
B) методика работ и интерпретация результатов,
Г) применение, примеры геологической интерпретации.
2. Сравнительный анализ электромагнитных зондирований: зондирование ВЭЗ, Ч3, ЗС, и ЗСБ.
Билет №8
1. Магнитотеллурические методы: (основы теории, аппаратура и оборудование, методика полевых работ, форма представления полученных результатов)
2. Определение электродного потенциала. Неполяризующийся электрод (назначение, конструкция, применение)
Билет №9
1. Магнитотеллурические методы: (интерпретация результатов, применение, примеры геологической интерпретации)
2. Основы теории электромагнитных зондирований. Определение:
импеданса, волнового числа, понятие скин-эффекта.
Билет №10
1. Электромагнитные зондирования. Ближняя и дальняя зоны:
A) основы теории,
Б) аппаратура и оборудование,
B) методика работ и интерпретация результатов,
Г) применение, примеры геологической интерпретации.
2. Нормальные и аномальные поля, принципы извлечения полезной информации.
Билет №11
1. Индуктивные методы электроразведки: (MПП, ЗСБ с петлей)
A) основы теории,
Б) аппаратура и оборудование,
B) методика работ и интерпретация результатов,
Г) применение, примеры геологической интерпретации.
2. Электроразведочный прибор АЭ-72 . Конструкция, особенности применения.
Билет № 12
1. Радиоволновые методы электроразведки. Радиоволновое просвечивание.
2. Закон Ома в дифференциальной форме, теория заземления.
Приложение 3.
Распределение нагрузки по разделам
| №№ разделов | Наименование разделов | Всего часов | Лекций | Лабораторные работы |
| 4 семестр | ||||
| 1 | Введение, геоэлектрический разрез, физические модели и электромагнитные свойства горных пород | 4 | 4 | - |
| 2 | .Методы постоянного электрического поля | 18 | 10 | 8 |
| 3 | Методы полей физико-химического происхождения | 8 | 6 | 2 |
| 4 | Способы измерений, аппаратура и оборудование | 6 | 4 | 2 |
| 5 семестр | ||||
| 5 | Методы низкочастотного переменного поля | 28 | 16 | 12 |
| 6 | Методы высокочастотного электромагнитного поля | 6 | 4 | 2 |
| 7 | Электроразведка в комплексе геолого-геофизических исследований | 6 | 4 | 2 |
| Всего | 76 | 48 | 28 | |
Программу составил:
Преподаватель кафедры геофизики С.В.Беляев
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КУРСА
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА (ОСНОВНАЯ)
1. Матвеев. Б.К. Электроразведка: Учеб. 2 изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1990.386с.
2. Жданов М. С. Электроразведка: Учеб. М. Недра, 1986. 316с.
3. Хмелевской В.К. Электроразведка: Учеб. Пособие. 2 изд. перераб. и доп. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1984. 421с.
4. Якубовский Ю.В., Ренард И.В. Электроразведка. 4 изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1991.359 с.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА (ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ)
5. Электроразведка: Справочник геофизика: в 2 кн./Под ред. В.К.Хмелевского, В.М.Бондаренко. М.: Недра, 1989. 438 с.
6. Электрическое зондирование геологической среды: в 2ч./ Под ред. В.К.Хмелевского, В.А.Шевнина. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1988.1992. 200 с.
7. Бердичевский М.Н., Дмитриев В.И. Магнитотеллурическое зондирование горизонтально-однородных сред. М.: Недра, 1992.250с.