Учебно-методический комплекс дисциплины (ОПД. Ф.16)-«Геофизика» (стр. 3 )

1.1 Понятие о геофизике и ее связь с геологией, экологией, геоэкологией. Экологическая геофизика, объект и предмет изучения, задачи, решаемые наукой.

Понятие о геофизических науках. Роль геофизики в изучении Земли. Связь геофизических дисциплин с геологией, экологией и геоэкологией.

1.2 Земля в Солнечной системе. Форма и размеры Земли.

Положение Земли в Солнечной системе, орбитальное и суточное вращение Земли, действие на Землю со стороны Луны и Солнца. Развитие представлений о форме и размерах Земли. Определение размеров Земли Эратосфеном. Определение формы и средней плотности Земли Исааком Ньютоном. Модели Земли: сфера, эллипсоид вращения, референц-эллипсоид, геоид. Выбор модели Земли в зависимости от особенностей решаемых задач.

1.3 Планеты, Солнечной системы. Сходства и различия Земли и остальных планет.

Рассмотрение всех планет Солнечной Системы по следующему плану:

-  история открытия;

-  история изучения;

-  современные взгляды на планету;

-  особенности планеты.

1.4 Строение планеты Земля. Ядро, мантия, земная кора. Литосфера и астеносфера.

Ядро Земли: история изучения; состав; время формирования; теория Сорохтина и Ушакова. Мантия Земли: структура мантии; источники информации о мантии; химический состав мантии. Земная кора: океаническая кора, континентальная кора; элементный состав верхней континентальной земной коры; граница Конрада. Литосфера Земли: эволюция понятия и его современное значение; структура литосферы; литосферные плиты; астеносфера и ее значение в тектонике литосферных плит.

1.5 Геофизические процессы в Мировом океане

Общие сведения о гидросфере и Мировом океане. Возникновение Мирового океана и его эволюция. Общая циркуляция вод в мировом океане. Волновые процессы (ветровые волны, приливные волны, цунами). История исследований Мирового океана. Современные способы исследования Мирового океана.

1.6 Геофизические процессы в атмосфере Земли

Общие сведения об атмосфере. Газовый состав атмосферы и его эволюция. Глобальная циркуляция атмосферы. Локальная циркуляция атмосферы: бризы, муссоны, горно-долинные ветры. Погода и климат. Радиационно-тепловой баланс атмосферы.

1.7 Верхняя атмосфера, ионосфера, магнитосфера и ближний космос

Понятие о верхней атмосфере. Внешние факторы, оказывающие влияние на верхнюю атмосферу: электромагнитное излучение Солнца, солнечный ветер, микрометеоры. Внутренние факторы, оказывающие влияние на верхнюю атмосферу: акустические волны, гравитационные волны, преобразованное поверхностью земли и тропосферой электромагнитное излучение Солнца. Элементный состав верхней атмосферы. Циркуляция верхней атмосферы.

Ионосфера и ее свойства. Стратификация ионосферы по величине ионизации молекул. Спокойные и возмущенные состояния ионосферы, цикличность этих состояний. Источники образования ионов в ионосфере. Рекомбинация ионов в ионосфере. Влияние ионосферы и процессов, в ней происходящих, на радиосвязь.

Магнитосфера и ее свойства. Границы магнитосферы. Структура магнитосферы при взаимодействии с солнечным ветром. Магнитосфера, как магнитогидродинамический генератор. Магнитные бури и суббури.

2 Природные и техногенные физические поля

2.1 Естественные физические поля Земли

Естественные постоянные электрические поля, причины их возникновения. Термофильтрационные поля. Фильтрационные и диффузионно-адсорбционные поля

Атмосферное электричество. Внешние проявления атмосферного электричества. Аэроионы и коэффициент униполярности. Роль литосферы в формировании атмосферного электричества

Естественные электромагнитные поля космического и земного происхождения: магнитотеллурическое поле, поле грозовых разрядов, электромагнитные шумы.

Температурное поле Земли, его общая характеристика. Источники геотемпературного поля. Тепловой поток в земной коре. Тепловое поле солнечного излучения.

Радиационное поле. Радиоактивность горных пород. Зоны повышенного радиационного поля.

2.2 Источники, виды и характеристики техногенных физических полей

Общая характеристика техногенных физических полей. Статическое и геодинамическое техногенные поля: поля давления и поля вибрации. Акустическое (шумовое) техногенное поле. Температурные техногенные поля. Искусственные электрические и электромагнитные поля. Искусственные радиационные поля.

2.3 Геомагнетизм

Общие сведения о магнетизме. Элементы геомагнитного поля: вектор магнитной индукции; северная, восточная, вертикальная и горизонтальная составляющие вектора магнитной индукции; угол магнитного склонения; угол магнитного наклонения; величина вектора магнитной индукции на полюсах и на экваторе; вариации элементов геомагнитного поля; главное геомагнитное поле, аномальное геомагнитное поле, электромагнитное поле. Исследования геомагнитного поля.

2.4 Основы сейсмологии. Сейсмические волны

Предмет сейсмологии и понятие о сейсмических волнах. Виды сейсмических волн: P-волны, S-волны, поверхностные волны (волны Лява и волны Релея). Особенности распространения сейсмических волн в горных породах. Скорости сейсмических волн.

2.5 Годограф и траектории объемных сейсмических волн, собственные колебания Земли

Эпицентральное расстояние, пройденное сейсмической волной, и годограф. Траектории сейсмических волн, проходящих сквозь Землю. Распределение скоростей сейсмических волн внутри Земли. Классическая сейсмологическая модель Земли (схема Буллена). Собственные колебания Земли.

2.6 Сейсмичность и землетрясения. Интенсивность землетрясений. Вулканизм

Классификация землетрясений по происхождению, интенсивности и глубине очага. Двенадцатибалльная шкала интенсивности землетрясений. Количественная оценка силы землетрясений: коэффициент сотрясения, энергия землетрясения, магнитуда землетрясения. Закономерности распределения землетрясений на Земле, сейсмически активные зоны. Механизм очага тектонического землетрясения. Вулканизм и вулканы. Типы извержений вулканов: эффузия, экструзия, эксплозия.

2.7 Гравитационное поле Земли и его аномалии

Гравитационное взаимодействие во вселенной. Параметры гравитационного поля земли. Ускорение силы тяжести и факторы, которые влияют на его величину. Гравитационные аномалии и закономерности их распределения в пространстве. Вариации силы тяжести во времени и причины их вызывающие.

2.8 Влияние физических полей и излучений естественного происхождения на жизнедеятельность организмов

Рассматривается влияние следующих геофизических полей:

-  сейсмоакустические поля и упругие поля землетрясений;

-  геотемпературное поле;

-  ионизирующее излучение;

-  геомагнитное поле;

-  гравитационное поле;

-  космическое излучение;

-  излучение Солнца;

-  электромагнитные поля естественного происхождения.

2.9 Влияние физических полей и излучений техногенного происхождения на биоту и человека

-  ионизирующее излучение;

-  шум и вибрация;

-  электромагнитные поля искусственного происхождения;

-  инфракрасное излучение техногенного происхождения.

3 Физические свойства горных пород, природных и техногенных объектов

3.1 Горные породы и их классификация по происхождению и составу

Общие сведения о горных породах и их классификация. Свойства и генезис магматических горных пород. Свойства и генезис осадочных горных пород. Свойства и генезис метаморфических горных пород.

3.2 Основные представители горных пород и их свойства

Интрузивные магматические породы (граниты, диориты, габбро, перидотиты). Эффузивные магматические породы (риолиты, андезиты, базальты, пикриты). Теригенно-обломочные осадочные породы. Органогенные осадочные горные породы. Эвапориты. Метаморфические горные породы (кристаллические сланцы, амфиболиты, гнейсы).

3.3 Основы петрофизики. Физические свойства горных пород

Горные породы с точки зрения петрофизики. Плотность горных пород. Пористость горных пород. Горные породы, как среда распространения упругих колебаний. Магнитные свойства горных пород (магнитная восприимчивость, остаточная намагниченность, магнитная проницаемость). Электромагнитные параметры горных пород (удельное электрическое сопротивление, удельная проводимость). Ядерно-физические свойства горных пород (радиоактивность горных пород).

4 Геофизические методы в геоэкологии

4.1 Аппаратура для геофизических исследований

Аппаратура для измерения магнитного поля и поля силы тяжести – магнитометры и гравиметры. Аппаратура для электроразведки и терморазведки. Сейсмическая и сейсмоакустическая аппаратура – сейсмографы и сейсмоприемники. Аппаратура, используемая в ядерной геофизике и при комплексных аэрогеофизических исследованиях. Аппаратура для скважинных измерений.

4.2 Дистанционные аэрокосмические геофизические методы

Общая характеристика дистанционных методов. Съемка в видимом диапазоне частот: фотосъемка, телевизионная съемка, многоспектральное фотографирование. Съемка в невидимом диапазоне частот: инфракрасная съемка, радиолокационная съемка, ультрафиолетовая и лидарная съемка.

4.3 Наземные, аквальные и скважинные геофизические методы

Сейсмология и сейсмическое микрорайонирование. Особенности методики глубинных геофизических исследований. Методика структурно-картировочной геофизики. Сущность и особенности методики малоглубинной геофизики. Особенности обработки и интерпретация наземных и аквальных геофизических материалов.

5 Основы геофизики ландшафтов

5.1 Понятие о геофизике ландшафта. Взаимодействие между компонентами ландшафта

Понятие о ландшафте в современных науках о Земле. Структура ландшафта. Взаимодействие между компонентами ландшафта с точки зрения геофизики.

5.2 Роль ландшафтно-геофизического подхода в обеспечении рационального использования природных ресурсов.

Ресурсные «геомассы» ландшафта и их изучение. Прогнозирование процессов, протекающих в ландшафте на основе изучения ресурсных «геомасс». Дистанционные геофизические методы исследования ландшафтов.

1.7 Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Основная литература

1.  Шрепп, Б. В., Сенкус, геофизики [Текст]: Учебное пособие / , , Новокузнецк: НФИ КемГУ, 2002.

Дополнительная литература

2.  Показеев, А. Н., Трухин, В. И., Куницын, и экологическая геофизика [Текст]: Учебник для вузов / , , – М.: ФИЗМАТЛИТ. – 2005, 576 с.

3.  Богословский геофизика: Учеб. пособие / , , - М.: Изд-во МГУ, 20с.

Ресурсы Интернет

4.  http://geo. ***** – «Все о геологии» - неофициальный сервер геологического факультета МГУ.

5.  www. ***** – Российская национальная библиотека.

6.  www. ***** – Национальная электронная библиотека.

7.  www. ***** – Российская государственная библиотека.

2 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

2.1 Введение

Дисциплина ОПД. Ф.16 «Геофизика» входит в федеральный компонент раздела общепрофессиональных дисциплин ГОС ВПО специальности 020804 «Геоэкология» и изучается студентами третьего года обучения (V семестр).

Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по специальности 020804 «Геоэкология» содержит следующие основные понятия, обязательные к изучению в рамках дисциплины ОПД. Ф.16 «Геофизика»: строение, физические свойства и модели Земли; физические свойства горных пород, природных и техногенных объектов; природные и техногенные физические поля; геофизические методы в геоэкологии; основы геофизики ландшафтов.

В процессе жизнедеятельности человечество воздействует практически на все геосферы. Под антропогенное влияние попадают литосфера, атмосфера, гидросфера и биосфера. Поэтому совершенно естественным выглядит тот факт, что в общую образовательную программу специальности «Геоэкология» включен целый ряд дисциплин, изучающих геосферы.

Курс геофизики призван объединить и обобщить знания, полученные студентами за время изучения таких дисциплин, как «Учение об атмосфере», «Учение о гидросфере», «Геология». Отличие геофизики состоит в рассмотрении не только внешнего проявления, но и физической стороны процессов, происходящих на Земле.

Затраты времени, на изучения студентами курса, установленные Государственным образовательным стандартом, составляют 100 часов.

Цель курса: дать общие представления о физическом строении и свойствах Земли, о геофизических полях, определяющих характер взаимодействия оболочек Земли, об особенностях протекания природных и техногенных процессов.

Задачи курса:

-  изучение теорий и гипотез строения и эволюции Земли, существовавших в разное время;

-  изучение современных взглядов на строение и эволюцию Земли и ее оболочек;

-  ознакомление студентов с теоретическими основами физики Земли;

-  изучение процессов, происходящих в геосферах, и условий их протекания;

-  ознакомление студентов с методами геофизических исследований, применяемыми для мониторинга и контроля негативных изменений окружающей среды.

2.2 Виды занятий и формы контроля

Аудиторное время, отводимое для изучения курса делится между лекционными и семинарскими занятиями в соотношении 2:1 соответственно. Ключевые теоретические вопросы рассматриваются на лекционных занятиях. На семинарах рассматриваются вопросы, предполагающие поиск информации в различных источниках, в том числе и в периодических изданиях. Такая структура курса обеспечивает хорошую усваиваемость материала с параллельным привлечением студентов к самостоятельной работе.

Самостоятельная работа студентов осуществляется в форме подготовки к семинарским занятиям.

По дисциплине осуществляется текущий, промежуточный и итоговый контроль.

По учебному плану для дневного отделения предусмотрено 54 часа аудиторных занятий (36 часов лекций и 18 часов практических занятий) и 46 часов самостоятельной работы. Распределение учебной нагрузки по видам работ представлено в таблице 1. Виды и формы контроля знаний студентов представлены в таблице 2.

Таблица 1 – Распределение часов по видам учебной нагрузки

Виды занятий	Учебная нагрузка
Всего по учебному плану (общая нагрузка)	100
Аудиторные занятия	54
Лекции	36
Практические занятия	18
Самостоятельная работа	46
Самостоятельное изучение тем (разделов) дисциплины	10
Подготовка к семинарским занятиям	36

Таблица 2 – Виды и формы контроля знаний и умений студентов

Виды контроля	Формы контроля
Текущий	Устные опросы, контрольные точки
Промежуточный	Промежуточное тестирование
Итоговый	Экзамен

2.3 Уровни освоения дисциплины, критерии оценки на экзамене

В результате освоения курса студенты должны

знать:

-  структуру геофизических дисциплин и место каждой из них в геофизике;

-  строение Земли и ее геосфер;

-  основные методы сбора геофизических данных;

-  строение литосферы Земли и свойства слагающих ее горных пород и минералов;

-  правила организации геофизического мониторинга и обработки данных, полученных с его помощью.

уметь:

-  интерпретировать данные, полученные геофизическими методами исследования для изучения экологической обстановки района;

-  выявлять основные геофизические факторы, влияющие на состояние экосистем.

иметь представление:

-  о геофизических полях природного и антропогенного происхождения и их влиянии на экосистемы и здоровье людей;

-  о геопатогенных зонах, как результате комплексного влияния геофизических полей на экосистемы;

-  о геофизике ландшафтов.

Оценка «отлично» выставляется студенту, если он глубоко и прочно усвоил программный материал, исчерпывающе, последовательно, четко и логически стройно его излагает, умеет тесно увязывать теорию с практикой, свободно справляется с задачами, вопросами и другими видами применения знаний, причем не затрудняется с ответом при видоизменении заданий, использует в ответе материалы монографий, правильно обосновывает принятое решение, владеет разносторонними навыками и приемами выполнения практических задач.

Оценка «хорошо» выставляется студенту, если он твердо знает материал, грамотно и по существу излагает его, не допуская существенных неточностей в ответе на вопрос, правильно применяет теоретические положения при решении практических вопросов и задач, владеет необходимыми навыками и приемами их выполнении.

Оценка «удовлетворительно» выставляется студенту, если он имеет знания только основного материала, но не усвоил его деталей, допускает неточности, недостаточно правильные формулировки, нарушения логической последовательности в изложении программного материала.

Оценка «неудовлетворительно» выставляется студенту, который не знает значительной части программного материала, допускает существенные ошибки, неуверенно, с большими затруднениями выполняет практические работы. Как правило, оценка «неудовлетворительно» ставится студентам, которые не могут продолжить обучение без дополнительных занятий по соответствующей дисциплине.

К экзамену допускаются студенты, освоившие в полной мере учебный план (не менее двух раз выступившие с докладом или существенным дополнением на семинарских занятиях, успешно сдавшие тестовые опросы).

Итоговый контроль знаний проводится в форме тестирования или устного экзамена.

Критерии оценки при тестировании:

-  до 64% правильных ответов – «неудовлетворительно»;

-  от 65% до 84% правильных ответов – «удовлетворительно»;

-  от 85% до 94% правильных ответов – «хорошо»;

-  от 95% до 100% правильных ответов – «отлично».

2.4 Материалы, определяющие содержание и порядок проведения промежуточных и итоговых аттестаций, в соответствие с требованиями ГОС

Материалы, определяющие порядок и содержание проведения промежуточных и итоговых аттестаций, соответствуют требованиям ГОС, приказам, распоряжениям и рекомендациям МО РФ, учебно-методического управления КемГУ и учебно-методического отдела НФИ КемГУ.

Материалы, определяющие порядок и содержание промежуточной и итоговой аттестаций, включают:

1.График самостоятельной работы, определяющий сроки и форму текущих и промежуточных аттестаций.

2. Расписание зачетов и экзаменов, определяющее сроки итоговой аттестации.

3.Материалы, определяющие содержание аттестации, включающие:

-  вопросы на зачет и экзамен;

-  задания для подготовки к семинарским занятиям;

-  задания для самостоятельной работы по темам;

-  базу тестовых материалов по разделам курса.

4. Материалы для проведения итоговой аттестации, включающие:

-  вопросы к экзамену по дисциплине

2.5 Учебно-тематический план дисциплины

№	Название и содержание разделов, тем, модулей	Объем часов	Примечания
Общий	Аудиторная работа	СРС
Лекции	Практические (семинарские) занятия
1	2	3	4	5	6	7
1. Строение, физические свойства и модели Земли
1.1	Понятие о геофизике. Связь геофизики с геологией, экологией и геоэкологией. Экологическая геофизика и ее место: объект, предмет и задачи дисциплины		2
1.2	Земля в Солнечной системе. Форма и размеры Земли			2	4	Подготовка к семинару
1.3	Планеты Солнечной системы: история открытия, история изучения, современные данные и представления. Сходства и различия Земли и остальных планет.			2	4	Подготовка к семинару
1.4	Строение планеты Земля. Ядро Земли, мантия, земная кора. Литосфера и астеносфера.		4
1.5	Геофизические процессы в Мировом океане			2	4	Подготовка к семинару
1.6	Геофизические процессы в атмосфере Земли			2	4	Подготовка к семинару
1.7	Верхняя атмосфера, ионосфера, магнитосфера и ближний космос		2		2	Самостоятельное изучение части темы
2. Природные и техногенные физические поля
2.1	Естественные физические поля Земли		2	2	4	Подготовка к семинару
2.2	Источники, виды и характеристики техногенных физических полей		2
2.3	Геомагнетизм		2
2.4	Основы сейсмологии. Сейсмические волны		2
2.5	Годограф и траектории объемных сейсмических волн. Собственные колебания Земли		2
2.6	Понятие о землетрясениях и сейсмичности. Интенсивность землетрясений. Вулканизм.		2
2.7	Притяжение Земли. Гравитационные аномалии.		2
2.8	Влияние физических полей естественного происхождения на жизнедеятельность организмов		2		2	Самостоятельное изучение части темы
2.9	Влияние физических полей техногенного происхождения на живые организмы и человека			2	4	Подготовка к семинару
3. Физические свойства горных пород, природных и техногенных объектов
3.1	Горные породы и их классификация по происхождению и по составу		2
3.2	Основные представители горных пород и их свойства			2	4	Подготовка к семинару
3.3	Петрофизика. Физико-механические свойства горных пород		2		2	Самостоятельное изучение части темы
4. Геофизические методы в геоэкологии
4.1	Аппаратура для геофизических исследований		2
4.2	Дистанционные аэрокосмические геофизические методы		2	2	4	Подготовка к семинару
4.3	Наземные, аквальные и скважинные геофизические методы		2	2	4	Подготовка к семинару
5. Основы геофизики ландшафтов
5.1	Понятие о геофизике ландшафта. Взаимодействие между компонентами ландшафта		2
5.2	Роль ландшафтно-геофизического подхода в обеспечении рационального использования природных ресурсов				4	Самостоятельное изучение темы
Итого по дисциплине:	100	36	18	46

2.6 Содержание курса

1 Строение, физические свойства и модели Земли