ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ 
ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ КАРЕЛЬСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА 
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
(ИГ КарНЦ РАН)

Программа вступительного экзамена в аспирантуру
по научной специальности 
25.00.10 «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых» 

Петрозаводск 2012

ВВЕДЕНИЕ
Геофизика — наука о физических явлениях и процессах на Земле. Место геофизики среди других наук. Физические поля Земли и параметры, которыми они определяются. Физические свойства горных пород. Петрофизика. Связь физических полей со строением Земли, литосферы и с геологической обстановкой.
Основные разделы геофизики. Важное научно-прикладное направление—геофизические методы исследований, иногда называемые разведочной геофизикой. Предмет, методы исследования и классификации методов разведочной геофизики. Ее связь с геологией, математикой и физикой, место и возможности при решении различных геологических задач. Единство и взаимозависимость физических полей и геологической обстановки — руководящий принцип комплексирования и взаимопроникновения наук о Земле, а также научной организации геологических работ.
Фрагменты истории развития геофизики в мире, роль отечественной геофизики от М.В. Ломоносова до наших дней.
ЧАСТЬ 1. 
ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Гравитационная разведка
Определение и сущность гравитационной разведки. Притяжение и центробежные силы инерции как составляющие силы тяжести. Ускорение силы тяжести. Понятие о потенциале силы тяжести, его производных, уроненной поверхности, геоиде; единицы измерения.
Нормальная формула силы тяжести. Редукции (поправки) к наблюденным значениям силы тяжести. Аномалии силы тяжести.
Методы измерения плотности. Общая характеристика плотности основных минералов и горных пород.
Физические принципы построения чувствительных систем для изучения поля силы тяжести. Абсолютные и относительные методы измерения силы тяжести. Гравиметры. Гравитационные вариометры и градиентометры.
Методика гравиразведки. Основные виды гравиметрических съемок и их характеристика. Наземные и морские съемки. Опорная и рядовая сеть. Материалы, получаемые в результате гравиразведки. Производство измерений в горных выработках. Методика полевых работ с вариометрами и градиентометрами.
Аналитические решения прямых и обратных задач гравитационного поля для тел правильной геометрической формы (шар, горизонтальный цилиндр, вертикальный уступ). Палетки. Использование ЭВМ для решения двумерных и трехмерных задач.
Качественная и количественная интерпретация данных гравиразведки. Определение элементов залегания возмущающего тела по характерным   точкам.   Принципы   интерпретации   сложных гравитационных аномалий на ЭВМ. Трансформация гравитационных аномалий путем пересчета их в нижнее и верхнее полупространство, осреднения, вычисления вертикального градиента. Геологическое истолкование гравитационных аномалий.
Области применения гравиразведки. Гравитационное поле материков и океанов, связь его с крупными элементами тектоники. Понятие изостазии. Глубинное строение Земли по гравиметрическим данным. Применение гравиразведки для региональных съемок, поисков нефтегазоносных структур, при поисках и разведке различных месторождений полезных ископаемых.
Магнитная разведка
Определение и сущность магнитной разведки. Магнитное поле Земли, особенности его строения и происхождения. Элементы магнитного поля и их распределение на земной поверхности. Вариации земного магнетизма. Нормальное и аномальное геомагнитные поля.
Магнитные свойства горных пород, зависимость их от геомагнитного поля и геологического строения земной коры, остаточная намагниченность. Понятие о намагниченности геологических образований.
Аппаратура для магнитной разведки, физические принципы построения чувствительных систем для изучения магнитного поля Земли. Аппаратура для наземной, воздушной, гидромагнитной съемок и измерения магнитных свойств образцов.
Методика магнитной съемки. Особенности различных видов магнитных съемок: воздушной, морской, наземной: Материалы, получаемые в результате магниторазведки, их обработка с помощью ЭВМ.
Принципы решения прямых и обратных задач магнитного поля для тел правильной геометрической формы (столб, шар, горизонтальный цилиндр, пласт). Аналитические, палеточные и машинные решения прямых и обратных задач.
Качественная и количественная интерпретация данных магниторазведки. Методы характерных точек и касательных. Фильтрации и трансформации магнитных полей. Интерпретация сложных магнитных аномалий с использованием ЭВМ.
Области применения магниторазведки. Общая магнитная съемка Земли и использование ее результатов. Палеомагнитные исследования. Применение магниторазведки для выяснения внутреннего строения земной коры, при региональных и структурных исследованиях, при геологической съемке. Поиски и разведка железнорудных и других месторождений полезных ископаемых.
Электрическая разведка
Определение, сущность и классификации методов электроразведки.
Общие сведения об изучаемых в электроразведке полях. Естественные и искусственные, постоянные и переменные, установившиеся и неустановившиеся электрические и электромагнитные поля.
Электромагнитные свойства горных пород и руд, их значение для разных методов электроразведки и зависимость от различных природных факторов. Электрическая модель горной породы. Понятие геоэлектрического разреза.
Аппаратура и оборудование для электроразведки. Переносные приборы. Электроразведочные станции. Аэроэлектроразведочные станции.
Методы естественного электрического (постоянного — ЕП, переменного ПЕЭП) и магнитного С переменного — ПЕМП) поля. Способы применения.
Методы сопротивлений. Поле точечного заземлителя. Различные установки при работах методами сопротивлений. Понятие о кажущемся сопротивлении. Электрозондирование, вертикальное и дипольное (ВЭЗ и ДЗ), профилирование (ЭП). Методика проведения полевых работ. Принципы интерпретации.
Метод вызванной поляризации (ВП). Механизм образования ВП в ионнопроводящих и электроннопроводящих породах. Профилирование и зондирование ВП. Эффекты ВП на постоянном и переменном токе.
Магнитотеллурические методы. Магнитотеллурическое зондирование (МТЗ) и профилирование (МТП). Метод теллурических токов (МТТ).
Электромагнитные зондирования: частотные (43) и становлением поля (30). Частотные и переходные характеристики среды. Ближняя и дальняя зоны источников.
Методы низкочастотного профилирования. Методы длинного кабеля (ДК), незаземленной петли (НП), дипольного индуктивного профилирования (ДИП) в гармоническом и неустановившемся (переходном) режимах. Варианты этих методов в зависимости от измеряемых параметров.
Аэроэлектроразведка методом бесконечно длинного кабеля и индукции. Комплексные аэрогеофизические исследования (изучение геомагнитного поля, естественного и искусственного электрического, а также ядерного полей).
Высокочастотные (радиоволновые) методы профилирования. Метод индукции. Радиокомпарационный метод. Сверхвысокочастотные методы.
Подземные методы электроразведки. Метод заряженного тела в рудной и гидрогеологической модификациях. Электроразведка в горных выработках. Радиоволновое просвечивание. Контактный и бесконтактный способы поляризационных кривых (КСПК и БСПК). Метод частичного извлечения металлов (ЧИМ).
Сейсмическая разведка
Определение и сущность сейсморазведки. Классификация методов сейсморазведки. Кинематическая и динамическая сейсмика.
Физические основы сейсморазведки. Основы теории упругости, геометрической сейсмики и сейсмоэлектрических явлений.
Типы сейсмических волн. Сейсмические волны в однородных и неоднородных средах. Отражение, преломление, дифракция, рефракция упругих волн. Сейсмические среды, границы и скорости упругих волн. Типы скоростей. Поглощение и рассеяния упругих волн.
Сейсмические и сейсмоэлектрические свойства горных пород и их зависимость от различных природных факторов.
Принципы устройства сейсморазведочной аппаратуры. Понятие каналов записи и воспроизведения. Типы полевых сейсморазведочных аналоговых и цифровых станций. Организация полевых работ по сейсморазведке. Материалы, получаемые в результате работ. Годографы волн. Поле времен.
Метод отраженных волн (МОВ). Вывод уравнения годографа волны, отраженной от плоского наклонного контакта. Система наблюдений МОВ. Интерпретация данных МОВ. Способы определения эффективных и средних скоростей. Способы построения отражающих границ.
Интерференционные системы. Группирование. Метод регулируемого направленного приема (РНП). Метод общей глубинной точки (ОГТ). Площадная двух-, трехмерная сейсморазведка.
Метод преломленных волн (МПВ). Образование головной преломленной волны и уравнения годографа волны, преломленной на плоском наклонном контакте двух сред. Системы наблюдений в МПВ. Интерпретация данных МПВ. Встречные годографы. Способ определения граничной скорости по разностному годографу преломленных волн. Построения преломляющей границы способом нулевого времени.
Методы проходящих волн. Вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП). Сейсмический каротаж. Сейсмоакустическое просвечивание.
Классификация сейсморазведки по решаемым геологическим задачам. Роль сейсморазведки в изучении внутреннего строения Земли и земной коры. Глубинные сейсмические зондирования (ГСЗ) и профилирования (ГСП). Применение сейсморазведки в региональной геологии, при изучении структур осадочного чехла, поисках и разведке нефтегазоносных структур. Морские сейсмоакустические исследования. Особенности рудной сейсморазведки. Применение сейсмических и сейсмоакустических методов при инженерногеологических и гидрогеологических изысканиях.
Сейсмоэлектрические методы. Пьезоэлектрический метод (ПЭМ), метод сейсмоэлектрических потенциалов (МСЭП). Наземные и подземные варианты этих методов для поисков пьезоэлектрического сырья и решения некоторых инженерно-гидрогеологических задач.
Ядерная геофизика
Общая характеристика и классификация методов ядерной геофизики.
Общие сведения о радиоактивности и радиоактивных семействах. Единицы активности. Состав, энергия и взаимодействие радиоактивных излучений с веществом.
Радиоактивность руд, горных пород, природных вод, почвенного воздуха и атмосферы. Спектральная характеристика гамма-излучения. Нейтронные и гамма-лучевые свойства пород.
Аппаратура для измерения радиоактивности. Газонаполненные, полупроводниковые и сцинт илляционные счетчики. Аэро- и авторадиометры. Полевые радиометры и эманометры.
Радиометрические методы разведки. Аэрогаммарадиометрическая и аэрогаммоспектрометрическая съемки. Наземные автомобильные, пешеходные и глубинные гамма-съемки. Эманационнная съемка.
Подземные методы изучения естественной радиоактивности. Метод подземной регистрации космических излучений.
Ядерно-физические методы исследования горных пород и их поэлементного анализа. Гамма-гамма методы в плотностной и селективной модификациях. Рентгенорадиометрический метод. Нейтронные методы. Источники и детекторы нейтронов. Нейтроннейтронный (ННМ) и нейтрон-гамма (НГМ) методы.
Термическая разведка
Общая характеристика терморазведки и основные области ее применения. Тепловое поле Земли. Цикличные изменения температур воздуха и связь их с изменением температуры горных пород.
Региональный тепловой поток в земной коре. Источники глубинного тепла и причины его переноса. Зависимость плотности теплового потока от геотермического градиента, термических свойств пород и скорости конвекции. Локальные тепловые потоки. Термические свойства горных пород. Теплопроводность, теплоемкость, температуропроводность.
Аппаратура для геотермических исследований Электрические термометры. Воздушная съемка Земли в инфракрасных и ультрафиолетовых лучах. Измерения температур на дне акваторий и в горных выработках.
Региональные термические исследования и их назначение. Поисковоразведочные и инженерно-гидрогеологические термические исследования.
Геофизические методы исследования скважин
Роль геофизических методов исследования в скважинах (буровой геофизики) в комплексе геолого-геофизических исследований. Классификация методов геофизических исследований в скважинах (ГИС).
Аппаратура для скважинных геофизических исследований. Принцип устройства каротажных станций.
Электрические методы исследования скважин. Методы ПС, КС, БКЗ, ВП, ИК, ДК, исследование с микрозондами. Физические основы, методика и техника исследований, получаемые материалы, их применение для решения различных геологических задач.
Ядерные исследования в скважинах. Физические основы, методика, техника исследований и задачи, решаемые методами ГК, НГК, ННК.
Термический, сейсмоакустический, магнитный, гравитационный методы исследования скважин. Их сущность и назначение.
Методы контроля технического состояния скважин. Каверно-метрия. Инклинометрия. Прострелочно-взрывные работы в скважинах (перфорация). Грунтоносы.
Геологическое истолкование результатов комплексных скважинных геофизических исследований. Расчленение разрезов скважин. Оценка пористости, проницаемости, коллекторских свойств, нефтегазоводности пород.

Часть II. 
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ С ПОМОЩЬЮ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ
Принципы комплексироваиия геофизических методов.
Классификации геофизических методов по решаемым геологическим задачам. Физика Земли. Региональная, разведочная и инженерная геофизика.
Принципы комплексирования геофизических, геохимических и геологических методов изучения недр. Роль бурения для проверки геофизических аномалий в межскважинных геофизических исследованиях. Типовые и региональные комплексы.
Задачи комплексирования в разных прикладных направлениях геофизики, на разных этапах и стадиях геологоразведочных работ.
Качественный и количественный подходы к комплексированию. Автоматизированные системы: комплексной обработки геолого-геофизических материалов на ЭВМ.
Основы физики Земли (Глубинная геофизика)
Основные геолого-геофизические особенности строения Земли. Сейсмичность, вулканизм, глобальные гравитационные и магнитные поля, палеомагнетизм, электромагнитные и тепловые поля.
Строение Земли по данным землетрясений, больших взрывов, собственных колебаний Земли. Скоростные модели строения Земли.
Гравитационное поле и фигура Земли. Понятие изостазии, вязкости Земли, данные об ее плотностной неоднородности.
Геомагнитное и электромагнитное поле Земли и получение информации об ее магнитной, электрической и тепловой неоднородности.
Тепловой поток и термина Земли. Представления о тепловой истории Земли и распределение температур по глубинам.
Геофизические модели Земли. Распределение по глубине и латерали упругих свойств, плотности, магнитных свойств, электропроводности, температур, давления и т.п.
Геологические свойства вещества Земли. Лабораторные измерения свойств горных пород при высоких давлениях и температурах. Ползучесть, вязкость, релаксация, фазовые переходы вещества и возможность оценки химического состава недр Земли по геофизическим данным.
Геофизические представления об источниках энергии Земли, геофизической эволюции Земли и ее связь с геологическими процессами.
Региональная геофизика
Региональные структуры и картировочно-поисковые геофизические исследования для изучения осадочного чехла, фундамента, земной коры.
Этапы, стадии работ, факторы, определяющие эффективность геофизических исследований на суше и на море.
Среднемасштабные геофизические съемки для изучения разных структурных этажей с целью решения геолого-тектонических задач с выходом на поиски нефти и газа, а также твердых полезных ископаемых.
Крупномасштабные сплошные картировочно-поисковые глубинные геофизические съемки. Природные условия, благоприятствующие их постановке. Поиск твердых полезных ископаемых.
Разведочная геофизика
Разведочная геофизика объединяет физические и технологические комплесы методов поисков и разведки нефти и газа, рудных и нерудных полезных ископаемых.
Нефтегазовая геофизика. Ведущая роль сейсморазведки при косвенных и прямых поисках нефти и газа. Выявление нефтегазоперспективных структур (НГПС). Сейсмостратиграфия. Разведка месторождений нефти и газа. Роль методов ОГТ и ГИС.
Поиски и разведка рудных месторождений на суше и на море. Особенности физико-геологических моделей (ФГМ) разных месторождений. Этапы поисково-разведочных работ и методы рудной геофизики:
воздушные, поисковые, подземные и скважинные.
Поиски и разведка нерудных полезных ископаемых, угля. Особенности физических свойств, ФГМ и наборов геофизических методов изучения месторождений индустриального, химического, агрохимического, строительного сырья и угля.
Инженерная геофизика
Инженерная геофизика, объединяющая методы изучения геологической среды.
Инженерно-геологические, геофизические исследования для целей картирования, выбора площадок под промышленное и гражданское строительство, изучения оползней, карста, физико-механических свойств горных пород в массиве.
Мерзлотно-гляциологическая геофизика для картирования мерзлоты и ледников, изучения их строения, термического режима, динамики.
Гидрогеологическая геофизика для поисков и разведки грунтовых и артезианских вод, изучения их минерализации, температурного режима, динамики, определения водно-физических свойств в массиве.
Геоэкологическая геофизика для изучения среды обитания человека с точки зрения ее загрязненности, почвенно-мелиоративного картирования, роль физических полей на здоровье людей. Контроль за динамикой физических полей и состоянием среды на планетарном, региональном, детальном и объектном уровнях.
Археологические и технические исследования методами геофизики.

ЛИТЕРАТУРА
Основная
Хмелевский В. К. Геофизические методы исследований земной коры. Кн. 1; 2; - Дубна: Международный университет природы, общества и человека «Дубна», 1997; 1999.
Козырев А. А., Сахаров Я. А.., Шаров Н. В. Введение в геофизику. Учебное пособие. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2000. – 116 с.
Аплонов С. В. Геодинамика: Учебник. СПб., 2001.
Инструкция по проведению геофизических исследований рудных скважин / Под редакцией Е. П. Лемана, А. П. Савицкого. – СПб-М.: Министерство природных ресурсов РФ – ВИГР-Рудгеофизика, 2001. – 421 с.
Сергеев М. Б., Сергеева Т. В. Планета Земли. 2000.
Дополнительная
Хаин В. Е., Ломизе М. Г. Геотектоника с основами геодинамики. М., 1995.
Ставский А. П. О рейтинге стран-производителей твердых видов минерального сырья // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 1998, №2, С.51-55.
Курленя М. В., Штоле В. И., Шалауров В. А. Развитие технологии подземных горных работ. – Новосибирск: Наука, 1985. – 184 с.
Глушко В. Т., Ямщиков В. С., Яланский А. А. Геофизический контроль в шахтах и тоннелях. – М.: Недра, 1987. – 278 с.
Огильви А. А. Основы инженерной геофизики. – М.: Недра, 1990. – 501 с.
Геофизические методы исследования / Под ред. В.К. Хмелевского. М.: Недра, 1988. 395 с.