Document 4205980

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
Утверждаю
Руководитель ООП
по специальности 130102
декан ГРФ
проф. А.С. Егоров
Зав. кафедрой
ГФХМР
проф. А.С. Егоров
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ФИЗИКА ГОРНЫХ ПОРОД»
Специальность: 130102 «Технологии геологической разведки»
Специализации:
«Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных
ископаемых»,
«Сейсморазведка»,
«Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых»
Квалификация (степень) выпускника: специалист
Форма обучения: очная
Составитель: проф. А.Н. Телегин
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
Составитель:
Научный редактор:
проф. А.Н. Телегин
проф. А.С. Егоров
2
1. Цели и задачи дисциплины
Целью изучения учебной дисциплины «Физика горных пород» является изучение
физических и физико-химических процессов, происходящих в горных породах,
физических свойств, реализующихся в этих процессах и характеризующих различный
вклад горных пород в формирование физических полей, изменчивость физических свойств
горных пород и факторы, которые её определяют, взаимосвязь различных физических,
геохимических и петрохимических свойств горных пород, определяющуюся их генезисом
и историей развития.
Основой для геологической интерпретации геофизических данных служат сведения
о физических свойствах горных пород – петрофизические данные. Последние позволяют
осуществить переход от этапа физико-математической интерпретации данных к их
геологическому истолкованию. Таким образом, физика горных пород, или петрофизика,
как учебная дисциплина, имеет задачей дать студентам понятия о физических свойствах
горных пород и полезных ископаемых, закономерностях и пределах их изменения и
является фундаментом грамотного истолкования геофизических данных при решении
конкретных геологических задач.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Учебная дисциплина "Физика горных пород" входит в состав общей базовой части
математического и естественнонаучного цикла дисциплин подготовки специалистов по
специальности 130102 «Технологии геологической разведки» и изучается студентами
специализаций «Геофизические методы поисков месторождений полезных ископаемых»,
«Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых» и
«Сейсморазведка» в течение 5-го семестра после прохождения курсов «Математика»,
«Физика», «Химия», «Геология», «Разведочная геофизика».
Для освоения дисциплины «Физика горных пород» требуется предварительная
подготовка в объеме полной средней школы и освоение дисциплин общей базовой части
математического и естественнонаучного цикла: «Математика», «Физика», «Химия» и
дисциплины общей базовой части профессионального цикла «Разведочная геофизика».
Дисциплина является предшествующей для освоения учебных дисциплин: по
специализации № 1 «Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных
ископаемых», таких как: «Сейсморазведка», «Электроразведка», «Гравиразведка»,
«Магниторазведка» и по специализации № 3 «Технология и техника разведки
месторождений полезных ископаемых»: дисциплины «Разрушение горных пород при
проведении геологоразведочных работ».
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения студентом дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций:
а) общекультурных:
3
способность:
- представлять современную картину мира на основе целостной системы
естественнонаучных и математических знаний, ориентироваться в ценностях бытия,
жизни, культуры (ОК-1);
- обобщать, анализировать, воспринимать информацию, ставить цели и выбирать пути ее
достижения (ОК-2);
- логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь (ОК-3);
- работать в коллективе в кооперации с коллегами (ОК-4);
- к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-9);
б) профессиональных (ПК):
общепрофессиональных:
способность:
- самостоятельно приобретать новые знания и умения с помощью информационных
технологий и использовать их в практической деятельности, в том числе в новых
областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ПК- 2);
- понимания значимости своей будущей специальности, ответственного отношения к
своей трудовой деятельности (ПК-5);
- самостоятельно принимать решения в рамках своей профессиональной компетенции,
работать над междисциплинарными проектами (ПК-6);
- понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного
общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать
основные требования информационной безопасности, в том числе защиты
государственной тайны (ПК-7);
- владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения,
переработки информации, иметь навыки обработки данных и работы с компьютером как
средством управления информацией (ПК-8).
в) по видам деятельности:
научно-исследовательская
способность:
- находить, анализировать и перерабатывать информацию, используя современные
информационные технологии (ПК-25);
- обрабатывать полученные результаты, анализировать и осмысливать их с учетом
имеющегося мирового опыта, представлять результаты работы, обосновывать
предложенные решения на высоком научно-техническом и профессиональном уровне
(ПК-26).
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
- физические свойства осадочных, магматических и метаморфических горных пород;
- петрофизические связи; способы изучения физических свойств и способы
представления геофизической информации;
- устройство лабораторных установок и приборов для измерения физических свойств
горных пород, способы их регулировки и настройки;
- методы анализа петрофизических связей.
Уметь:
4
применять математические методы и физические законы для решения типовых
профессиональных задач;
- пользоваться таблицами и справочниками;
- выбирать методы анализа химических элементов в природных средах и
использовать их для решения геологических и технических задач;
- подготовить образцы керн к исследованиям;
- измерять физические свойства образцов горных пород в лабораторных и полевых
условиях;
- применять
петрофизические
связи
для
геологической
интерпретации
геофизических данных;
- строить петрофизические модели геологических объектов на основе изучения
физических и физико-механических свойств горных пород.
-
Владеть:
- методами построения математических, физических и химических моделей при
решении производственных задач;
- навыками в области информатики и современных информационных технологий для
работы с технологической и геологической информацией;
- методами поиска и обмена информацией в глобальных и локальных компьютерных
сетях;
- навыками определения физических свойств горных пород как в атмосферных
условиях, так и в условиях приближенным к пластовым; обработки данных
петрофизических исследований на компьютере.
4. Объём дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоёмкость учебной дисциплины составляет 3 зачётные единицы.
Всего
108
Семестры
5
108
Аудиторные занятия: в том числе
Лекции
Лабораторные занятия (ЛЗ), в том числе в
интерактивной форме:
семинары (С)
Самостоятельная работа: в том числе
Расчетно-графические работы
Реферат
Другие виды самостоятельной работы
Изучение литературы по физике горных пород,
подготовка к лекциям и лабораторным занятиям,
подготовка отчетов по лабораторным работам и их
защита
Вид промежуточной аттестации (зачёт, экзамен)
Общая трудоёмкость
час
зач.
ед.
5. Содержание дисциплины
85
34
51
85
34
51
0
23
0
0
0
23
0
0
23
23
Дифф. зачет
108
3
Дифф. зачет
108
3
Вид учебной работы
Всего часов
5
Содержание разделов дисциплины
№
Наименование раздела
п/п
дисциплины
1
2
1 Цели и задачи курса, роль
петрофизических
исследований в
геологоразведочном
процессе.
2
Плотность и пористость
горных пород.
Методы измерения.
3
Упругие и прочностные
свойства горных пород.
Методы измерения.
4
Электрические свойства
горных пород.
Поляризуемость.
Методы измерения.
5
Магнитные свойства горных
пород. Методы измерения.
6
Естественная и вызванная
радиоактивность горных
пород. Методы измерения.
Содержание раздела
3
Тема 1. Цели и задачи курса, роль
петрофизических
исследований
в
геологоразведочном
процессе.
Роль
петрофизических исследований при поисках и
разведке месторождений полезных ископаемых,
изучении глубинного строения Земли. Различие
физических свойств вмещающих горных пород и
полезных ископаемых.
Тема 2. Плотность и пористость горных пород.
Методы измерения. Плотность и пористость
горных пород и руд. Определение и физические
основы. Виды плотности и пористости. Методы и
аппаратура для определения плотности и
пористости магматических и осадочных горных
пород. Оценка погрешностей измерений.
Тема 3. Упругие и прочностные свойства
горных пород. Методы измерения. Упругие и
прочностные свойства горных пород их связь с
плотностью и пористостью. Упругие продольные
и поперечные волны. Измерение упругих свойств
на образцах керна, шлама, в естественном
залегании (в скважинах). Методы измерения и
аппаратура.
Тема 4. Электрические свойства горных пород.
Поляризуемость.
Методы
измерения.
Электропроводность,
поляризуемость.
Зависимость электрических свойств горных
пород при измерениях на разных частотах.
Естественная
и
вызванная
поляризация.
Закономерность
изменения
электрических
свойств горных пород. Методы измерения и
аппаратура.
Тема 5. Магнитные свойства горных пород.
Методы
измерения.
Парамагнитные,
диамагнитные и ферромагнитные материалы.
Индуцированная и остаточная намагниченность.
Магнитные свойства различных минералов.
Методы измерения и аппаратура.
Тема
6.
Естественная
и
вызванная
радиоактивность.
Методы
измерения.
Основные радионуклиды, их распространённость.
Законы
радиоактивных
превращений
и
6
радиоактивного распада. Радиоактивность горных
пород.
Методы
измерений
аппаратура.
Взаимодействие гамма-излучения и нейтронов с
веществом.
7
Теплопроводность,
теплоёмкость,
температуропроводность
горных пород. Методы
измерения.
8
Петрофизическая
классификация горных
пород и полезных
ископаемых.
9
Физические модели
геологических объектов.
Тема 7. Теплопроводность, теплоёмкость,
температуропроводность
горных
пород.
Методы измерения. Тепловые характеристики
горных пород. Теплопроводность, теплоёмкость,
температуропроводность горных пород, способы
измерения и аппаратура. Тепловые процессы и
законы распространения тепла в горных породах.
Тема 8. Петрофизическая классификация
горных пород и полезных ископаемых.
Метрологическое
обеспечение
физических
измерений. Петрофизическая классификация
горных пород. Петрофизические характеристики,
разрезы и модели рудных и угольных
месторождений,
нефтегазоносных
структур.
Физические характеристики литосферы Земли и
других планет.
Тема 9. Физические модели геологических
объектов.
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№ Наименование
п/п обеспечиваемой
(последующей) дисциплины
1.
2.
3.
Магниторазведка
Гравиразведка
Сейсморазведка
4.
5.
Электроразведка
Радиометрия и ядерная
геофизика
Комплексирование
геофизических методов
6.
Номера разделов данной дисциплины,
необходимых для изучения обеспечиваемой
(последующей) дисциплины
1
2
3
4
5
6
7
8
9
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
7
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Наименование раздела дисциплины
Цели и задачи курса, роль
петрофизических исследований в
геологоразведочном процессе.
Плотность и пористость горных пород.
Методы измерения.
Упругие и прочностные свойства горных
пород. Методы измерения.
Электрические свойства горных пород.
Поляризуемость.
Методы измерения.
Магнитные свойства горных пород.
Методы измерения.
Естественная
и
вызванная
радиоактивность горных пород. Методы
измерения.
Теплопроводность, теплоёмкость,
температуропроводность горных пород.
Методы измерения.
Петрофизическая классификация горных
пород и полезных ископаемых.
Физические модели геологических
объектов.
Итого:
Лекции
Лабор.
занятия
Самост.
работа
студентов
Всего,
часов
2
-
-
2
4
8
3
15
4
10
5
19
4
9
6
19
4
8
3
15
4
8
3
15
4
-
-
4
4
8
3
15
4
-
-
4
34
51
23
108
6. Лабораторный практикум
№
п.п
1
№ раздела
дисциплины
2
2
2
3
3
4
4
5
5
Наименование лабораторных работ
Определение
плотности
образцов
горных
пород
гидростатическим методом.
Определение пористости образцов горных пород прибором
«ЭКСПРЕССПОР-2010».
Определение скорости продольных волн образцов горных пород
прибором «УЗОР-2010».
Определение кажущегося электрического сопротивления
образцов горных пород прибором «РЕЗИСТИВИМЕТР-2010».
Измерение магнитной восприимчивости образцов горных пород
каппаметром ПИМВ.
8
6
6
Измерение мощности экспозиционной дозы гамма-излучения
образцов горных пород радиометром СРП-97.
7. Практические занятия: Не предусмотрены учебным планом.
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ) Не предусмотрены учебным
планом.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
ЛИТЕРАТУРА
Основная:
1. Добрынин В.М., Петрофизика (Физика горных пород). /Б.Ю. Вендельштейн, Д.А.
Кожевников// - М.: Изд. Нефть и газ, 2004.-368 с.
2. Зинченко В.С. Петрофизические основы гидрогеологической и инженерногеологической интерпретации геофизических данных: Учебное пособие для студентов
ВУЗов. – М.: Тверь: Изд. АИС, 2005.-392 с.
3. Росбах А.В. Физика горных пород (физико-механические свойства). /А.В. Росбах, А.Н.
Холодилов, Г.И. Коршунов//: Учебное пособие. – СПб.: Изд. МАНЭБ. –2009, 272 с.
Дополнительная:
1. Петрофизика. Справочник в 3-х томах. Под ред Н.Б. Дортман и А.А. Молчанова.М: Недра, 1992.
2. Физика горных пород. Под редакцией В.В. Ржевского. - М.: Недра, 1989, 382 с.
3. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (Петрофизика). Справочник
геофизика. Под редакцией Н.Б. Дортман.- М.: Недра, 1984.-342 с.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Лекции по дисциплине «Физика горных пород» проводятся в аудиториях,
оборудованных мультимедийными средствами обучения (ауд. 4509, 4503).
Лабораторные занятия по дисциплине «Физика горных пород» проводятся в
учебной лаборатории петрофизики, радиометрии и геохимии (ауд. 4507), оснащенной
геофизическим лабораторным оборудованием:
-
прибор «ЭКСПРЕССПОР-2010» для измерений в условиях лаборатории объема
твердой фазы, внешнего объема и коэффициента открытой пористости образцов
горных пород цилиндрической или произвольной формы,
-
прибор «РЕЗИСТИВИМЕТР-2010» для измерений в петрофизических
лабораториях электрического сопротивления насыщенных солевыми растворами
образцов горных пород и удельного электрического сопротивления растворов,
-
прибор «УЗОР-2010» для определения скорости распространения упругих
акустических волн (продольных и поперечных) в образцах горных пород при
сквозном прозвучивании,
-
измеритель магнитной восприимчивости образцов горных пород (каппаметр)
ПИМВ;
9
-
лабораторная установка для определения плотности образцов горных пород
гидростатическим методом и весы микропроцессорные EW-600G,
-
радиометры СРП-97 для измерения мощности экспозиционной дозы гаммаизлучения образцов горных пород и измерения средней скорости счёта
регистрируемых гамма-квантов.
Составление и оформление отчетов по лабораторным работам студентами
проводится в компьютерно-аналитическом классе обработки геофизической
информации (ауд. 4505) с установленным программным обеспечением.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
Преподавание дисциплины включает в себя
лабораторных занятий и дифференцированного зачета.
проведение
курса
Лекции читаются с использованием мультимедийных средств
позволяющих быстро и наглядно демонстрировать тематику читаемого курса.
лекций,
обучения,
Для проведения лабораторных занятий вся группа студентов делится на две
подгруппы. Студенты каждой подгруппы выполняют по 6 лабораторных работ,
составляют отчеты по ним и защищают их. Для выполнения лабораторных работ студенту
предоставляются методические указания по каждой лабораторной работе, технические
описания и инструкции используемых приборов и устройств, а также учебники.
Допуск к дифференцированному зачету проводится по результатам посещения всех
лекций и защиты всех лабораторных работ. Дифференцированный зачет проводится в
виде устного опроса каждого студента.
Разработчик:
Профессор
кафедры ГФХМР
(занимаемая должность)
А.Н. Телегин
(подпись)
10
(инициалы, фамилия)