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. | Зав. кафедрой ГФХМР проф. |
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.
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
Составитель: проф.
Научный редактор: проф.
Цели и задачи дисциплиныЦелью 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:
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:
- 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.
Объём дисциплины и виды учебной работыОбщая трудоёмкость учебной дисциплины составляет 3 зачётные единицы.
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры |
5 | ||
Всего | 108 | 108 |
Аудиторные занятия: в том числе | 85 | 85 |
Лекции | 34 | 34 |
Лабораторные занятия (ЛЗ), в том числе в интерактивной форме: | 51 | 51 |
семинары (С) | 0 | 0 |
Самостоятельная работа: в том числе | 23 | 23 |
Расчетно-графические работы | 0 | 0 |
Реферат | 0 | 0 |
Другие виды самостоятельной работы | ||
Изучение литературы по физике горных пород, подготовка к лекциям и лабораторным занятиям, подготовка отчетов по лабораторным работам и их защита | 23 | 23 |
Вид промежуточной аттестации (зачёт, экзамен) | Дифф. зачет | Дифф. зачет |
Общая трудоёмкость час зач. ед. | 108 | 108 |
3 | 3 |
Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1 | 2 | 3 |
1 | Цели и задачи курса, роль петрофизических исследований в геологоразведочном процессе. | 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. |
2 | Плотность и пористость горных пород. Методы измерения. | 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. |
3 | Упругие и прочностные свойства горных пород. Методы измерения. | 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. |
4 | Электрические свойства горных пород. Поляризуемость. Методы измерения. | 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. |
5 | Магнитные свойства горных пород. Методы измерения. | 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. |
6 | Естественная и вызванная радиоактивность горных пород. Методы измерения. | Тема 6. Естественная и вызванная радиоактивность. Методы измерения. Основные радионуклиды, их распространённость. Законы радиоактивных превращений и радиоактивного распада. Радиоактивность горных пород. Методы измерений аппаратура. Взаимодействие гамма-излучения и нейтронов с веществом. |
7 | Теплопроводность, теплоёмкость, температуропроводность горных пород. Методы измерения. | 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. |
8 | Петрофизическая классификация горных пород и полезных ископаемых. | 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. |
9 | Физические модели геологических объектов. | Тема 9. Физические модели геологических объектов. |
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспечиваемой (последующей) дисциплины | Номера разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемой (последующей) дисциплины | ||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | ||
1. | Магниторазведка | + | + | + | + | + | + | + | + | |
2. | Гравиразведка | + | + | + | + | + | + | + | + | |
3. | Сейсморазведка | + | + | + | ||||||
4. | Электроразведка | + | + | + | ||||||
5. | Радиометрия и ядерная геофизика | + | + | + | ||||||
6. | Комплексирование геофизических методов | + | + | + | + | + | + | + | + | + |
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лек-ции | Лабор. заня-тия | Самост. работа студен-тов | Всего, часов |
1. | Цели и задачи курса, роль петрофизических исследований в геологоразведочном процессе. | 2 | - | - | 2 |
2. | Плотность и пористость горных пород. Методы измерения. | 4 | 8 | 3 | 15 |
3. | Упругие и прочностные свойства горных пород. Методы измерения. | 4 | 10 | 5 | 19 |
4. | Электрические свойства горных пород. Поляризуемость. Методы измерения. | 4 | 9 | 6 | 19 |
5. | Магнитные свойства горных пород. Методы измерения. | 4 | 8 | 3 | 15 |
6. | Естественная и вызванная радиоактивность горных пород. Методы измерения. | 4 | 8 | 3 | 15 |
7. | Теплопроводность, теплоёмкость, температуропроводность горных пород. Методы измерения. | 4 | - | - | 4 |
8. | Петрофизическая классификация горных пород и полезных ископаемых. | 4 | 8 | 3 | 15 |
9. | Физические модели геологических объектов. | 4 | - | - | 4 |
Итого: | 34 | 51 | 23 | 108 |
6. Лабораторный практикум
№ п. п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ |
1 | 2 | Определение плотности образцов горных пород гидростатическим методом. |
2 | 2 | Определение пористости образцов горных пород прибором «ЭКСПРЕССПОР-2010». |
3 | 3 | Определение скорости продольных волн образцов горных пород прибором «УЗОР-2010». |
4 | 4 | Определение кажущегося электрического сопротивления образцов горных пород прибором «РЕЗИСТИВИМЕТР-2010». |
5 | 5 | Измерение магнитной восприимчивости образцов горных пород каппаметром ПИМВ. |
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. , Петрофизика (Физика горных пород). /, // - М.: Изд. Нефть и газ, 2004.-368 с.
2. Петрофизические основы гидрогеологической и инженерно-геологической интерпретации геофизических данных: Учебное пособие для студентов ВУЗов. – М.: Тверь: Изд. АИС, 2005.-392 с.
3. Физика горных пород (физико-механические свойства). /, , //: Учебное пособие. – СПб.: Изд. МАНЭБ. –2009, 272 с.
Дополнительная:
1. Петрофизика. Справочник в 3-х томах. Под ред и .-
М: Недра, 1992.
2. Физика горных пород. Под редакцией . - М.: Недра, 1989, 382 с.
3. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (Петрофизика). Справочник геофизика. Под редакцией .- 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;
- лабораторная установка для определения плотности образцов горных пород гидростатическим методом и весы микропроцессорные EW-600G,
- радиометры СРП-97 для измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения 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 проведение курса лекций, лабораторных занятий и дифференцированного зачета.
Лекции читаются с использованием мультимедийных средств обучения, позволяющих быстро и наглядно демонстрировать тематику читаемого курса.
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) | (подпись) | (инициалы, фамилия) |
