Геология (науки о земле) (стр. 4 )

55.  Anthony J. W., Bideaux R. A., Bladh K. W., Nichols M. C. Handbook of Mineralogy. Volume IV. Arsenates, Phosphates, Vanadates. Mineral Data Publishing, 2000

56.  Anthony J. W., Bideaux R. A., Bladh K. W., Nichols M. C. Handbook of Mineralogy. Volume V. Borates, Carbonates, Sulfates. Mineral Data Publishing. 2003.

57.  Biomineralization. P. M. Dove, J. J. De Yoreo & S. Weiner. Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2003. Vol. p.

58.  Environmental Mineralogy. G. E. Christidis. D. J. Vaughan & R. A. Cornelius. EMU Notes in Mineralogy. 2000. Vol.p. (

59.  Geomicrobiology: Interactions Between Microbes And Minerals. J. F. Banfield, and K. H. Nealson. Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 1998. Vol. p.

60.  Medical mineralogy and geochemistry. N. Sahai and M. A.A. Schoonen. Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2006. Vol. p.

61.  Nanoparticles and the environment. J. F. Banfield and A. Navrotsky. Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2001. Vol. p.

62.  Nickel E. H. The definition of a mineral. Can. Miner., 1995, 33, 689–690.

63.  Nickel E. H., Grice J. D. The IMA Commission on New Minerals and Mineral Names: Procedures and guidelines on mineral nomenclature. Can. Mineral., 1998, 36, 913-926.

64.  Putnis A. Introduction to Mineral Sciences Cambridge University Press. Cambridge 19pp

65.  Strunz H., Nickel E. H. Mineralogical tables. Ninth Edition. E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung (Nagele u. Obermiller): Stuttgart, 20 р.

1.4.6.  Специальность 25.00.05 - минералогия, кристаллография. Раздел кристаллография

Кристаллография – это область геологических знаний о кристаллах, их морфологии, структуре, физических свойствах и особенностях образования. Объектами рассмотрения кристаллографии являются кристаллические образования и агрегаты, их морфология и внутренняя структура, принципы строения и образования в природных и технологических процессах, физические свойства и их использование в технике и промышленности.

Настоящая программа основана на разделах геологии, исследующих минеральный состав, структуру и морфологию природных кристаллических образований, а также их роль в геологических и геохимических процессах, в том числе в области определения структурно-химических механизмов концентрации и переноса редких и рассеянных, токсичных и радиоактивных элементов в геосфере и окружающей среде.

Программа также учитывает основные положения программы-минимум кандидатского экзамена по специальности 25.00.05 Минералогия, кристаллография, разработанной экспертным советом Высшей Аттестационной Комиссии (ВАК) Министерства науки и образования Российской Федерации по наукам о Земле.

I. Симметрия и морфология кристаллических многогранников

1. Понятие о симметрии. Закон постоянства гранных углов. Элементы симметрии, возможные в кристаллических многогранниках (точечные элементы симметрии). Сложение элементов симметрии, основные теоремы. Понятия о симметрично-равных и единичных направлениях. Точечные группы (виды) симметрии кристаллов и символы Германа-Могена. Категории и сингонии кристаллов. Проекции кристаллов, сетка Вульфа. Понятие о матричном описании симметрии кристаллов.

2. Закон рациональности параметров. Кристаллографические системы координат. Установка кристаллов различных сингоний, единичная грань. Индексы граней и ребер, связь между ними. Понятие о зонах. Простые формы и их комбинации, частные и общие формы в разных видах симметрии. Энантиоморфные формы.

3. Гониометрический метод изучения формы кристаллов.

II. Кристаллохимия

1. Понятие решетки. Типы решеток Браве, элементы симметрии кристаллических структур, винтовые оси и плоскости скользящего отражения. Пространственные группы, общие и частные правильные системы точек, их описание, позиции Уайкова. Кристаллохимические формулы, структурные типы.

2. Набор параметров, характеризующих кристаллическую структуру. Химический состав и строение кристаллов. Энергия связи атомов в ионных кристаллах. Предельные типы химической связи в кристаллических структурах, гомо - и гетеродесмичные кристаллы. Атомные и ионные радиусы. Поляризация атомов в кристаллах. Электроотрицательность.

3. Принципы образования кристаллических структур. Плотнейшие упаковки и правила их описания, координационное число и координационные полиэдры, правило Полинга строения существенно ионных кристаллов.

4. Структуры простых веществ. Структуры силикатов и других кислородных соединений.

5. Кристаллохимические явления. Изоструктурность и изоморфизм, изовалентный и гетеровалентный изоморфизм. Фазовые переходы I и II рода, полиморфизм, политипия, полисоматизм.

6. Дефекты в кристаллах, их классификация по размерности.

III. Рентгендифракционные методы изучения кристаллов

1. Рентгеновский спектр, белое и характеристическое излучение. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллах, уравнение Брега-Вульфа.

2. Метод порошка, использование дифракционных данных для фазового анализа и определения параметров решетки, программы и базы данных.

3. Монокристальные методы определения параметров решетки и симметрии кристаллов. Обратная решетка, построение Эвальда. Понятие об определении кристаллической структуры по монокристальным и порошковым данным.

4. Другие дифракционные методы исследования кристаллов: электронография, нейтронография, использование синхротронного излучения.

IV. Кристаллогенезис

1. Фазовые соотношения в системах и диаграммы состояния, однокомпонентные, двухкомпонентные и поликомпонентные системы. Равновесные и неравновесные состояния, способы задания пересыщения. Метастабильное и лабильное состояния. Зарождение кристаллов – гомогенное и гетерогенное. Эпитаксия. Спинодальный распад.

2. Механизмы роста кристаллов. Нормальный рост. Рост двумерными зародышами. Дислокационно-спиральный рост. Адсорбция, массо - и теплоперенос в процессе роста кристаллов. Лимитирующая стадия и режим роста. Конвекция вынужденная и естественная. Искажение симметрии, принцип Кюри. Зависимость формы кристаллов от структуры. Соотношение между структурной и морфологической симметрией, принцип Неймана. Влияние примесей на кинетику роста кристаллов. Захват примесей и зонально-секториальное строение кристаллов. Гетерометрия. Расщепление и сферолитообразование. Ростовое двойникование. Потеря морфологической устойчивости, захват включений. Скелетные формы и дендриты.

3. Основные методы выращивания кристаллов.

V. Кристаллофизика

1. Два типа физических свойств кристаллов и их связь со строением и дефектами. Скалярные свойства. Векторные свойства и их симметрия. Принцип Неймана. Кристаллы в современных технологиях.

2. Механические свойства кристаллов. Твердость, хрупкое разрушение, спайность, упругие и пластические деформации. Электрические свойства кристаллов. Типы электропроводности. Проводники и диэлектрики, полупроводники. Пиро - и пьезоэлектрические кристаллы. Сегнетоэлектрики. Точка Кюри.

3. Магнитные свойства кристаллов. Магнитная восприимчивость. Диамагнитные, парамагнитные, ферромагнитные кристаллы. Ферриты.

4. Тепловые свойства кристаллов. Тепловое расширение и теплопроводность, их анизотропия.

5. Оптические свойства кристаллов. Волновые поверхности. Лучи и нормали. Оптическая индикатриса, ее симметрия и ориентировка в кристаллах различных сингоний, оптически изотропные, одноосные и двуосные кристаллы. Положительные и отрицательные кристаллы. Ортоскопическое изучение оптических свойств. Интерференционная окраска, сила двупреломления. Цвет кристаллов, плеохроизм. Коноскопия. Связь оптических свойств кристаллов с их строением. Вращение плоскости поляризации. Кристаллооптические дисперсии. Оптические аномалии.

Основная литература

Бокий . М.: Наука, 1971. Егоров-, , кристаллография. М.: Изд-во МГУ, 1992. , Паркер монокристаллов. М.: Мир. 1974. , Шафрановский . М.: Высшая школа. 1972. Руководство по рентгеновскому исследованию минералов. Л. Недра. 1975. Татарский и иммерсионный метод. М.: Недра, 1965. Шаскольская . М.: Высшая школа, 1984. , Еремин . Краткий курс. М.: Изд-во МГУ, 2010.

Дополнительная литература

1.  , Порай-Кошиц рентгеноструктурного анализа. Т.1. М.: Изд-во МГУ, 1964.

2.  Най Дж. Физические свойства кристаллов. М.: ИЛ, 1960

3.  , , Касаткин кристаллов из растворов. Л.: Недра, 1983.

4.  Порай-Кошиц курс рентгеноструктурного анализа. Т.2. М.: Изд-во МГУ, 1960.

5.  Современная кристаллография. Т.1-4. М.: Наука, .

6.  Урусов кристаллохимия. М.: Изд-во МГУ, 1987.

7.  Филатов кристаллохимия. Л.: Недра, 1990.

8.  Егоров-Тисменко симметрии кристаллов. М.: 2000.

9.  Tiley R. J.D. Crystals and Crystal Structures. Wiley, 2006.

10.  C. Giacovazzo, H. L. Monaco, G. Artioli, D. Viterbo, G. Ferraris, G. Gilli, G. Zanotti and M. Catti, Fundamentals of Crystallography. Oxford University Press, Oxford, 2002.

11.  G. Ferraris, E. Mackovicky and S. Merlino, Crystallography of Modular Materials. Oxford University Press, Oxford, 2004.

12.  Krivovichev S. V. Structural Crystallography of Inorganic Oxysalts. Oxford University Press, Oxford, 2008.

1.4.7.  Специальность 25.00.06 – литология

Специальность «Литология» – это область геологических знаний о горно-породных образованиях осадочного происхождения, эволюции осадочного породообразования в истории Земли и ее причинах. Объектами рассмотрения литологии являются породно-слоевые тела и их ассоциации, их вещественно-структурная организация, форма проявления, природа и механизм их образования, а также причины, обуславливающие их свойства и практическое значение.

Настоящая программа основана на разделах геологии, исследующих минеральный состав, химизм, текстуры, фациально-формационное положение и происхождение современных осадков, осадочных пород и руд, а также на системном анализе, сравнительно-литологическом методе и методах геохимических, минералогических, петрографических и литолого-фациальных исследований осадков, осадочных пород и руд.

Программа также учитывает основные положения программы-минимум кандидатского экзамена по специальности 25.00.06 «Литология», разработанной экспертным советом Высшей Аттестационной Комиссии (ВАК) Министерства науки и образования Российской Федерации по наукам о Земле при участии Геологического института РАН.

I. Литология как наука об осадочных породах

1.  Предмет и задачи литологии. Место литологии в системе геологических наук. Основные этапы развития литологии. Современное состояние и перспективы дальнейшего развития.

2.  Строение осадочной оболочки Земли. Характеристика зон осадкообразования. Стратисфера как среда породообразования и их преобразования.

3.  Экзолиты. Осадки и осадочные породы как главные объекты изучения в литологии. Формы осадочных тел. Главные генетические компоненты осадочных пород, структуры и текстуры. Особенности минерального и химического состава пород. Породообразующие минералы осадочных пород. Аллотигенные, интрагенные и аутигенные минералы и их типоморфные признаки: морфология, включения, оптические характеристики, цвет и другие. Породообразующие органические остатки, условия захоронения и сохранность.

4.  Методы изучения осадочных пород. Оптический метод. Петрографический анализ шлифов и аншлифов, иммерсионный метод изучения породообразующих и акцессорных минералов. Термография. Электронная микроскопия. Химический и микроскопический анализ. Спектральный анализ. Рентгенография. Определение магнитных и электрических свойств, пористости и проницаемости. Текстурный анализ. Экспериментальные и математические методы при решении вопросов литологии.

II. Осадочный цикл и его содержание

1.  Стадии осадочного цикла и их геологическое содержание. Выветривание, мобилизация вещества на водосборах, перенос, седиментация в конечных водоемах стока; диагенез и катагенез как ступени разделения и перераспределения компонентов.

2.  Гипергенез. Экзогенное продуцирование. Выветривание, гальмиролиз. Типы кор выветривания. Эндогенное продуцирование осадочного вещества: эффузивный и эксплозивный способы. Интрагенное продуцирование осадочного вещества.

3.  Стадия седиментогенеза. Агенты транспортировки: сила тяжести, водные потоки, взвесь водная, аэрозоли, криозоли. Трансформация и минералообразование. Зона осадконакопления Земли и ее параметры. Классификационные схемы осадочного процесса , , . Климатические и другие типы осадочного процесса по и .

4.  Осадконакопление и его особенности в современных аквальных системах. Перемещение и осаждение материала в водных бассейнах. Влияние климата, рельефа и тектоники на процессы осадконакопления. Скорости осадконакопления в современную эпоху и в геологическом прошлом. Уровни лавинной седиментации.

5.  Диагенез как стадия превращения осадков в осадочные породы. Микробиологическое разложение органического вещества. Иловые растворы, диффузия и перераспределение химических элементов на фоне уплотнения и обезвоживания осадков. Конкрециеобразование и формирование рудных скоплений железа, марганца и фосфора.

6.  Стадии катагенеза и метагенеза. Процессы, происходящие на стадии катагенеза: уплотнение пород, отжатие воды, растворение составных частей породы, минеральные новообразования, перекристаллизация вещества. Этапы катагенеза. Стадия метагенеза. Роль растворов в постдиагенетических преобразованиях осадочных пород. Этапы метагенеза.

7.  Фазовая дифференциация вещества – главный закон осадочного породо - и рудообразования Сравнение химического состава магматических и осадочных пород и руд как главное доказательство учения о дифференциации вещества в осадочном процессе. Механическая и химическая дифференциация . Учение о фазовой дифференциации ; осадочные процессы, реализующиеся в гумидных, аридных, ледовых и вулканических областях континентального блока. Понятие «литогенез». Типы литогенеза.

III. Петрография осадочных пород

1.  Главные направления классифицирования осадочных пород в литологии. Классификационные схемы осадочных пород в системе вещество – структура уровней: семейство – разряд, надкласс – род, петрографический вид – разновидность.

2.  Пелитолиты – глинистые породы. Информативность глинистых отложений в решении литологических проблем. Кристаллохимическая классификация глинистых минералов. Глинистое вещество в осадках континентов и океанов. Эволюция состава глинистого вещества в геологической истории Земли. Многоуровневая классификация глинистых отложений в системе вещество – структура. Минеральные и структурные типы глин. Методы изучения глинистых отложений. Практическое значение.

3.  Аллитовые породы. Общая характеристика. Типы аллитовых пород. Латериты, зональность строения латеритовых кор выветривания. Красные земли. Бокситы платформенные и геосинклинальные. Практическое применение.

4.  Ферритолиты - железистые породы. Основные группы железистых пород, их признаки, происхождение, геологическое распространение. Практическое применение.

5.  Манганолиты – марганцевые породы. Минералы марганцевых пород и условия их образования. Типы марганцевых пород, их генезис, практическое применение.

6.  Силициты – кремнистые породы. Классификация по минеральному составу и структуре. Особенности современного кремненакопления и проблема генезиса кремнистых пород. Практическое применение.

7.  Фосфоролиты – фосфоритовые породы. Типы и условия их образования. Гипотеза образования фосфоритовых пород . Характерные особенности геосинклинальных и платформенных фосфоритовых пород. Практическое применение.

8.  Карбоналиты – карбонатные породы. Объем карбонатных пород. Географическое и стратиграфическое распространение. Главные породообразующие минералы и их диагностические признаки. Классифицирование карбонатных пород в системе вещество – структура. Зарубежные классификации карбонатных отложений (по , Ф. Дж. Петтиджону, Р. Данхэму и др.). Главные минеральные и структурные типы карбонатных пород. Обстановки современного карбонатонакопления. Эоловые карбонатные отложения, карбонаты пресноводных озер и источников, карбонаты эвапоритовых бассейнов, мелководное морское и глубоководное карбонатообразование. Главные факторы карбонатонакопления. Особенности современного карбонатного минералообразования. Методы изучения. Практическое применение.

9.  Галолиты – соляные породы. Породообразующие минералы. Структуры и текстуры соляных пород. Структурно-вещественная классификация. Сульфатолиты и хлоридолиты.

10.  Кластолиты – обломочные породы. Общая классификация в системе размер – окатанность – цементированность. Методы изучения и содержание признаков: петрографический состав, гранулометрия, форма, ориентировка. Грубообломочные породы. Классифицирование, состав, генезис.

11.  Песчаные породы. Структурная классификация. Классификация по компонентному составу в системе: кварц – полевые шпаты – обломки пород. Базовые и вспомогательные треугольники состава. Петрографические виды песчаных пород. Аркозы, граувакки, кварцевые песчаники.

12.  Роль физико-географической среды, климата, тектоники в формировании обломочных пород. Практическое применение.

13.  Смешанные породы. Понятие о смешанной породе. Классификация и наименования. Примеры смешанных пород – тиллиты, лессы, фангломераты, паттумы.

14.  Обломочно-пирокластические породы. Классификация. Отличие пирокластических пород от осадочных. Основные виды пирокластических и обломочно-пирокластических пород: туфы, туффиты, туфоидные песчаники и т. д. Геологическая обстановка формирования пирокластических и обломочно-пирокластических пород.

IV. Формационный анализ экзолитов

1.  Основы учения о фациях и формациях; бассейновый анализ. История развития системного метода (Л. фон Берталанфи, , и др.).

2.  Систематика осадочных формаций.

3.  Генетическое направление в учении об осадочных формациях. Формации как генетические категории. Парагенез генетических типов (по ), ряды генетических фаций осадков (по ).

4.  Парагенетическое направление в формационном анализе. Формациология и формационная геология. Структурно-вещественная основа учения о формациях. Основные текстурные виды природных сообществ (виды элементарных ячеек): ламиниты, циклиты, циклостромы, циклотемы, стратолиты.

5.  Понятие о латеральных и вертикальных формационных рядах. Типовые формационные ряды. Типовые ряды для геосинклинальных, платформенных и переходных областей.

6.  Сравнительно-литологический метод как сочетание актуалистического и историко-геологического подходов. Исследование современных осадков и полезных ископаемых в системе водосборная площадь – конечный водоем сноса (озеро, море, океан). Экспериментальная модель осадкообразования. Диалектическая взаимосвязь актуализма и историко-геологического подхода. Развитие сравнительно-литологических исследований – Ч. Ляйель, Д. Меррей и А. Ренар, , .

V. Эволюция типов осадочного процесса, бассейнов осадконакопления и породообразования в истории Земли

1.  Эволюция состава пород питающих провинций.

2.  Эволюция процессов седиментации в истории Земли.

3.  Изменения в соотношениях типов осадочных пород и минералов: глинистых, карбонатных, обломочных, соляных и других.

4.  Эволюция осадочных формаций: карбонатных, угленосных, соленосных и других.

5.  Осадочные горно-породные тела как носители полезных ископаемых: строение, закономерности локализации и условия образования полезных ископаемых осадочного происхождения (глин, песков, карбонатного и кремнистого сырья, бокситов, осадочных и элювиальных руд железа, марганца и др., энергетического сырья).

Основная литература

1.  Кузнецов . Осадочные горные породы и их изучение. Учеб. пособие для вузов. M.: -Бизнесцентр», 20с.

2.  Лидер . М.: Мир, 19с.

3.  Логвиненко осадочных пород (с основами методики и исследования). М.: Высш. шк., 19с.

4.  Обстановки осадконакопления и фации. Т.1,2. / , Дж. Д. Коллинсон, и др.; Под ред. . М.: Мир, 1990.

5.  Дж. Осадочные породы. М.: Недра. 19с.

6.  Рухин литологии.- Л.: Гостоптехиздат, 19с.

7.  Справочник по литологии. М.: Недра, 19с.

8.  Страхов литогенеза и их эволюция в истории Земли. М.: Госгеолиздат, 19с.

9.  Фролов . М.: Изд-во МГУ, Т. 1, 2, 3; 1992, 1994, 1995.

10.  Швецов осадочных пород. М.: Госгеолтехиздат, 19с.

11.  Уилсон Дж. Карбонатные фации в геологической истории. М.: Недра, 19с.

12.  , , и др. Систематика и классификации осадочных пород и их аналогов. СПб.: Недра, 19с.

Дополнительная литература

1.  Эволюция осадочных пород. М.: Мир, 19с.

2.  Диагенез и катагенез осадочных образований. М.: Мир, 19с.

3.  Карбонатные породы. Т. 1, 2. М.: Мир, 1970 – 1971 г.

4.  Кеннет геология. М.: Мир, 1987. Т. 1, 336 с., т. 2., 384 с.

5.  Лисицын терригенной седиментации в морях и океанах. М.: Наука, 19с..

6.  , Сергеева определения осадочных пород. Л., Недра, 19с.

7.  Логвиненко изменение осадочных пород, Л.: Наука, 19с

8.  Шатский труды. Т. 3. Геологические формации и осадочные полезные ископаемые. М.: Наука, 1965.

9.  Интерпретация фаций и стратиграфическая последовательность. М.: Мир, 19с.

10.  Химическая эволюция океанов и атмосферы. М.: Мир, 1989.

11.  Эволюция геологических процессов в истории Земли / Под ред. . М.: Наука. 1993.

12.  Япаскурт изменения осадочных пород в стратисфере (процессы и акторы). М.: ГЕОС, 19с.

13.  Япаскурт . М.: Издательский центр «Академия». 20с.

1.4.8.  Специальность 25.00.07 - гидрогеология

Специальность «Гидрогеология» – это область геологических знаний о подземных водах земной коры. В рамках гидрогеологии изучаются происхождение, формирование и закономерности распространения и движения подземных вод, а также эволюция их физических и химических свойств в естественных и нарушенных потоках.

Настоящая программа основана на разделах геологии, исследующих локальные и региональные особенности распространения, физические свойства и химический состав подземных вод, закономерности фильтрации подземных вод, миграции вещества и теплопереноса в подземных вода; а также на основных базовых методах изучения гидрогеологической среды: различные виды химического анализа природных вод, лабораторные и полевые способы определения параметров горных пород, аналитические решения дифференциальных уравнений фильтрации и миграции, трехмерное численное моделирование фильтрационных и миграционных процессов.

Программа также учитывает основные положения программы-минимум кандидатского экзамена по специальности 25.00.07 «Гидрогеология», разработанной экспертным советом Высшей Аттестационной Комиссии (ВАК) Министерства науки и образования Российской Федерации по наукам о Земле.

I. Гидрогеология как наука о подземных водах

1. Состояние и виды воды в породах. Водно-физические свойства пород. Емкостные свойства и фильтрационные свойства горных пород. Понятие о породах-коллекторах и водоупорных породах.

2. Принципы гидрогеологической стратификации. Понятие о водоносных горизонтах и комплексах. Понятие об относительности водоупорных слоев. Гидравлическая взаимосвязь водоносных горизонтов. Роль разделяющих толщ. Плановая, восходящая и нисходящая фильтрация.

3. Представление о фильтрационных потоках. Области питания, транзита и разгрузки подземных вод. Область фильтрации и граничные условия. Напорные и безнапорные фильтрационные потоки. Гидродинамическая сетка движения. Стационарные и нестационарные фильтрационные потоки.

4. Генетические типы подземных вод. Диагностические признаки подземных вод различного генезиса. Закономерности распространения подземных вод различных генетических типов.

5. Грунтовые воды. Особенности их питания и разгрузки. Сезонная изменчивость режима грунтовых вод. Зависимость баланса грунтовых вод от климатических и антропогенных факторов. Региональная зональность грунтовых вод и факторы, определяющие эту зональность.

6. Водосборные бассейны, гидравлические водоразделы и водосборные площади. Понятие водного баланса. Поверхностный и подземный сток. Структура и формы проявления подземного стока.

7. Артезианские бассейны подземных вод. Примеры. Области питания и разгрузки артезианских бассейнов. Факторы формирования химического состава артезианских вод. Вертикальная гидрохимическая зональность. Гипотезы формирования хлоридно-кальциевых рассолов и гидрохимических инверсий.

8. Гидрогеологические массивы подземных вод. Примеры. Особенности гидродинамической структуры гидрогеологических массивов. Области питания и разгрузки. Факторы формирования химического состава.

II. Динамика подземных вод

1. Понятие гидростатического и гидродинамического напора подземных вод. Понятие поля напоров. Гидродинамическая сетка движения.

2. Основной закон фильтрации и его обобщенные выражения. Физический смысл коэффициентов фильтрации и проницаемости. Границы применимости закона Дарси.

3. Напряженное состояние и емкостные свойства горных пород. Полное, нейтральное и эффективное напряжение. Коэффициенты упругой и гравитационной водоотдачи, коэффициент упругоемкости.

4. Принципы схематизации гидрогеодинамических условий. Понятие о расчетных схемах. Уравнения неразрывности фильтрационного потока. Краевые условия фильтрации. Упругий и жесткий режимы фильтрации.

5. Теоретические основы полевого определения геофильтрационных параметров. Типовые схемы опытно-фильтрационных работ (ОФР). Диагностика опытных кривых. Принципы и методы интерпретации ОФР.

6. Численные методы решения нестационарных дифференциальных уравнений фильтрации подземных вод. Трехмерные численные фильтрационные модели гидрогеологических объектов. Схематизация, калибровка, прогнозные решения. Понятие о прямых и обратных задачах.

7. Влагоперенос. Понятие о сорбиционно-капиллярном потенциале поровой влаги, всасывающем давлении. Закон движения влаги при неполном водонасыщении горных пород. Понятие о коэффициенте влагопереноса и влагопроводимости. Методы определения параметров влагопереноса в зоне аэрации.

III. Массо - и теплоперенос

1. Основные механизмы (процессы) миграции вещества в подземных водах. Основные законы, описывающие миграцию вещества. Особенности миграции сорбирующихся компонентов. Миграционные параметры. Полевые и лабораторные методы определения миграционных параметров.

2. Конвективно-дисперсионный перенос вещества в гомогенных и гетерогенных породах. Уравнение неразрывности миграционного потока. Понятие о расчетных схемах и краевых условиях. Представления о микро - и макродисперсии.

3. Численные методы решения нестационарных дифференциальных уравнений миграции подземных вод. Трехмерные численные миграционные модели гидрогеологических объектов. Схематизация, калибровка, прогнозные решения.

4. Основы теории теплопереноса в подземных водах. Механизмы теплопереноса. Параметры теплопереноса. Термометрия и термозондирование.

IV. Гидрогеохимия

1. Элементный и компонентный состав природных вод. Газовый состав природных вод. Макро - и микрокомпоненты химического состава природных вод. Формы выражения концентраций компонентов химического состава. Минерализация и сухой остаток. Жесткость природных вод. Классификация природных вод по минерализации и химическому составу.

2. Закон действующих масс. Константа химической реакции. Кинетика химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химических процессов. Молярность и моляльность. Активность. Коэффициент активности и его оценка по методу Дебая-Хюккеля.

3. Кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные реакции в природных водах. Примеры. Ионное произведение воды. Параметры pH и Eh природных вод и методы их определения. Факторы, определяющие величину этих параметров. Характерные значения pH и Eh для разных типов природных вод.

4. Гомогенные и гетерогенные химические процессы в подземной гидросфере. Гидратация и комплексообразование. Растворение, выщелачивание, минералообразование. Произведение растворимости, степень (индекс) насыщения. Адсорбция и ионный обмен. Обменная емкость горных пород. Изотермы адсорбции.

5. Изотопные равновесия. Продукты радиоактивного распада и связь между ними. Равновесное изотопное фракционирование. Использование космогенных радиоактивных и радиогенных стабильных изотопов для определения возраста подземных вод. Формирование изотопного состава при смешивании вод разного происхождения.

6. Методика проведения гидрогеохимических исследований. Оборудование скважин и родников. Методика отбора и хранения гидрохимических проб. Методы анализа химического состава природных вод. Режимные наблюдения и гидрохимический мониторинг.

V. Прикладные аспекты гидрогеологии

1. Подземные воды как полезное ископаемое (питьевые, минеральные, поливные, промышленные, термальные воды). Требования к качеству подземных вод разного назначения. Основные нормативные документы России, регламентирующие состав питьевых вод. Понятие о рекомендуемых оптимальных концентрациях.

2. Понятие о ресурсах и запасах подземных вод. Классификация месторождений подземных вод по характеру залегания и виду использования. Основные методы оценки эксплуатационных запасов подземных вод.

3. Охрана подземных вод от истощения и загрязнения. Типы загрязнения подземных вод. Масштабы, режим и состав загрязнения. Причины истощения подземных вод. Методы борьбы с истощением и загрязнением подземных вод.

4. Гидрогеологические исследования при освоении месторождений полезных ископаемых. Гидрогеологические проблемы и задачи при открытой и подземной отработке. Стадийность гидрогеологических исследований. Способы решения гидрогеологических проблем.

5. Гидрогеологические исследования при обосновании строительства зданий и сооружений. Гидрогеологические задачи на стадии изыскательских работ.

Основная литература

1.  Гавич , М., 1991

2.  Дривер Дж. Геохимия природных вод. М., Мир, 1985, 440 с.

3.  , , Павлов гидрогеология. Л., 1988.

4.  , , Шварцев , М., Недра, 1993, 384.

5.  , Богданов гидрогеология. М., 1977.

6.  , Часовникова , Изд. СПбГУ, 1993, 225 с.

7.  Мироненко подземных вод, М., 1996.

8.  Шестаков подземных вод М., 1979.

9.  Шестаков . М.: КДУ, 2009.

Дополнительная литература

1.  Алекин гидрохимии, Л., Гидрометеоиздат, 1970, 444с.

2.  Всеволожский гидрогеологии, М., 1991.

3.  Геологическая эволюция и самоорганизация системы вода-порода, т.1 под ред. СО РАН, 2005, 244 с.

4.  , Швец геохимии подземных вод. М., Недра. 1980.

5.  , Швец подземных вод хозяйственно-питьевого назначения, М., Недра, 1987, 237 с.

6.  , Швец , М., Недра, 1992, 463 с.

7.  , Румынин -миграционные работы в водоносных пластах, Л., 1986.

8.  , Шестаков и методы интерпретации опытно-фильтрационных работ, М., 1978.

9.  Самарина . Изд. Ленинградского университета, 1977, 360 с.

10.  , Поляков гидросферы, М., Наука, 1983, 277 с.

1.4.9.  Специальность 25.00.08 - инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

"Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение" – научная специальность, объединяющая исследования инженерно-геологических и геокриологических образований, закономерности их формирования и изменения под воздействием природных и техногенных факторов, преимущественно в связи с хозяйственной деятельностью человека. Основной задачей инженерной геологии, мерзлотоведения и грунтоведения является изучение состава, структуры, теплового состояния, свойств и динамики массивов горных пород (грунтов) верхней части литосферы в ненарушенных и нарушенных человеком условиях и их влияния на строительство и эксплуатацию зданий и сооружений.

Настоящая программа включает преимущественно материал, освещаемый в курсах инженерной геологии, мерзлотоведения и грунтоведения.

Программа также учитывает основные положения программы-минимум кандидатского экзамена по специальности 25.00.08 инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение, разработанной экспертным советом Высшей Аттестационной Комиссии (ВАК) Министерства науки и образования Российской Федерации по наукам о Земле при участии Геологического института РАН.

Фазы напряженного состояния грунтов. Механические характеристики грунта, используемые при инженерно-геологических расчетах. Напряжения в грунтах от различных видов нагрузок. Влияние воды в грунтах на конечную осадку грунта и осадку во времени. Грунт как нагрузка на инженерное сооружение. Расчеты коэффициента устойчивости различными методами. Расчет осадки грунтового основания различными методами. «Техногенное грунтоведение» как один из важнейших разделов грунтоведения и инженерной геологии, обеспечивающей внедрение современных достижений химии, физики, механики и технических наук для целенаправленного искусственного преобразования свойств горных пород (пояснить примерами). Природные геологические процессы в зоне гипергенеза – фундаментальные научные основы техногенного грунтоведения и искусственного литогенеза. Девять научных направлений геохимии, составляющих теоретическую основу техногенного грунтоведения. Современные задачи техногенного грунтоведения и вытекающие из них пять научных направлений исследований. Теория синтеза вяжущих веществ в дисперсных грунтах, как научная основа искусственного литогенеза. Основы теории синтеза новых структур в горных породах. Химические методы техногенного преобразования и управления свойствами горных пород. Механические методы уплотнения дисперсных грунтов и теоретические обоснования их целесообразности. Физические методы управления свойствами дисперсных грунтов, их достоинства и недостатки. Методы техногенного грунтоведения, направленные на решение экологических проблем защиты геологический среды (минерально-матричные технологии обезвреживания и утилизации токсичных промышленных и бытовых отходов). Инженерно-геологическая классификация грунтов. Гранулометрический состав грунтов. Методы его определения и обработка результатов. Структурные связи в грунтах. Классификация грунтов по структурным связям. Характеристики физических свойств глинистых и песчаных грунтов. Поглотительная способность грунтов. Строение глинистой частицы. Гранулометрическая классификация грунтов по Охотину -геологическая характеристика скального массива: строение, прочность, напряженное состояние, анизотропия. Пустотность. Генезис и методы изучения трещиноватости горных пород, графические способы документации. Типы склонов и физико-геологические склоновые процессы. Оползни: классификация по структуре, оценка устойчивости и оползневого склона. Абразия берегов морей и водохранилищ. Графический метод прогноза переработки берега (Золотарева-Саваренского). Изменчивость физико-механических свойств грунтов и её учет при выделении инженерно-геологических элементов (МГТ-1,2,3). Характер залегания и виды границ ММП (географическая, физическая, геофизическая). Виды воды в мерзлых грунтах. Миграция влаги при промерзании грунтов. Виды и генезис подземного льда. Криогенные процессы (классификация и основные условия возниковения).

Литература