Программы вступительного экзамена по научным специальностям
Программа вступительного экзамена для поступающих в аспирантуру по направлению подготовки 05.06.01 «Науки о земле»
Раздел 1.
Вид, популяция (основные формулировки). Генотип, фенотип, хромосома. Наследственность и изменчивость. Что лежит в основе наследственной изменчивости (генные и хромосомные мутации). Ароморфоз (примеры). Биогенетический закон. Монофилия, полифилия. Основная движущая сила эволюции - естественный отбор на основе изменчивости, наследственности и борьбы за существование. Пути эволюции (филетическая эволюция, дивергенция, конвергенция, параллелизм). Формы естественного отбора (а - стабилизирующий, б - творящий, движущий, в - дизруптивный). Типы видообразования (филетическое, географическое).
Абиотические факторы. Большая тройка абиотических факторов. Классификация организмов по их отношению к абиотическим факторам. Литораль: особенности организмов, специфика абиотических факторов. Приливы: периодичность, причины периодичности. Автотрофные и гетеротрофные организмы. Трофическая пирамида. Ареал, космополиты, эндемики. Архи(=орто)стратиграфические группы фауны. Биотические взаимоотношения. Биотоп, биоценоз, биогеоценоз - элементарное подразделение биосферы.
Иерархия таксономических подразделений. Бинарная номенклатура. Открытая номенклатура. Принципы систематики Руженцева (хронологический, гомологии и аналогии, онтогенетический, актуализма, основного звена, хорологический). Искусственная и естественная классификации (филогенетическая система). Что такое таксон, категория (ранг или уровень в иерархической классификации).
Необходимые требования при сборе палеонтологического материала. Методы изучения тафономических характеристик слоев. Тафономический цикл - состав исходных сообществ, посмертная деструкция, перераспределение исходного комплекса остатков, его аккумуляция, захоронение в осадке, фоссили-зация захороненных остатков. Ориктоценоз.
Океанографический профиль: геоморфологические элементы, биономи-ческие зоны. Пелагиаль, бенталь, планктон, нектон, бентос, компенсационная глубина карбонатонакопления. Свет - фотическая зона водных бассейнов. Соленость. Классификация вод по солености.
Особое значение микропалеонтологии в стратиграфии и палеогеографии. Особое значение палинологии в стратиграфии и палеогеографии.
Климатическая зональность: области - тропическая, бореальная, ноталь-ная, арктическая, антарктическая. Отличия органического мира холодных и теплых стран.
Принцип конкурентного исключения (правило Гаузе). Катены бентоса, катенный анализ. Рекурренция, правило Головкинского - Вальтера. Реликтовая фауна. Фациальный спектр следов жизнедеятельности. Этологическая классификация организмов.
Время появления первых прокариот и эукариот. Вирусы, хемобактерии, фотосинтезирующие бактерии, цианобионты и водоросли. Минеральные и органостенные оболочки клеток и нитей. Связь с эволюцией кислорода на Земле. Становление наземной растительности. Силуро-девонские флоры. Флоры карбона и перми. Переход от палеофита к мезофиту. Триасовые флоры. Юрские и раннемеловые флоры. Переход от мезофита к кайнофиту и позднемеловые флоры. Кайнозойские флоры. Основные черты флорогенеза.
Объект и предмет стратиграфии. Основные операции в стратиграфии. Стратиграфические, геохронологические, геохронометрические шкалы. Основные принципы стратиграфии. Биологические и небиологические методы стратиграфии. Геохронологическая и историко-геологическая концепции стратиграфии. Иерархия стратиграфических подразделений, категории подразделений (общие, региональные, местные): назначение и конструкция. Правила, регламентирующие стабильность и изменения стратиграфической номенклатуры. Стратотипы и лимитотипы: назначения, правила выделения.
Методы исторической геологии. Обстановки осадконакопления и фации. Методы определения климата прошлого. Фациальный анализ в нефтяной геологии. Палеогеографическая карта и ее особенности. Методические основы палеогеографических реконструкций. Основные структурные элементы дна Мирового океана. Теория тектоники литосферных плит. Особенности палеогеографических реконструкций с позиции плейт-тектонической концепции.
Рифей. Общие принципы расчленения и корреляции отложений рифея. Опорные разрезы Урала и Сибирской платформы.
Вендская система. Историко-геологическое и палеонтологическое обоснование, Восточно-Европейская и Сибирская платформы, опорные разрезы. Органический мир. Вендские отложения. Палеогеография.
Физико-географические условия земной поверхности в раннем палеозое. Органический мир раннего палеозоя. История развития платформ: Восточно-Европейской, Сибирской, Северо-АмериканскоЙ, Гондваны. История развития складчатых поясов: Атлантического, У рало-Монгольского, Средиземноморского, Тихоокеанского и областей байкальской складчатости. Основные черты раннепалеозойского этапа развития земной коры. Каледонская складчатость и образование Грампианских и Восточно-Сибирских каледонид. Океан Япетус, Северо-Атлантический материк и Гондвана. Палинспатические реконструкции положения материков в раннем палеозое.
Физико-географичекие условия земной поверхности в позднем палеозое. Органический мир позднего палеозоя. Главнейшие черты развития Лавразии, Гондваны. Верхнекаменноугольное оледенение южных материков. История развития складчатых поясов: Урало-Монгольского, Средиземноморского, Тихоокеанского и областей каледонской складчатости (Грампианской и Восточно-Сибирской).
История развития древних платформ: Восточно-Европейской, Сибирской, Северо-Американской, Африканской, Южно-Американской и др. Трапповый вулканизм на платформах. История развития складчатых поясов: Средиземноморского, Тихоокеанского, Атлантического. История развития областей гер-цинской складчатости: Западно-Европейской, Урало-Сибирской. Молодые платформы: Западно-Европейская и Западно-Сибирская. Образование Ленского и Ларамийского краевых прогибов. Основные особенности развития земной коры в мезозое. История палеоокеана Тетис. История Атлантического, Тихого, Индийского и Северного Ледовитого океанов. Зоогеография ее кое районирование и климатическая зональность. Палинспатические реконструкции материков в мезозое.
Физико-географические условия земной поверхности кайнозоя. Органический мир кайнозоя. История развития платформенных областей Лавразии и южных материков. Геологическая история Средиземноморского, Тихоокеанского складчатых поясов и областей мезозойской складчатости. Развитие оледенений в северном полушарии; морские трансгрессии. Характер осадконакоп-ления, тектонические движения.
Эволюция осадочных и магматических формаций и закономерности их распределения во времени и пространстве. Развитие структуры земной коры. Образование океанических впадин. Трансгрессия, регрессия, эветатические колебания уровня моря. Анализ бассейнов и тектоника плит. Теократические и талассократические эпохи в жизни Земли. Взаимосвязь глобальных биосферных перестроек с экзогенными и эндогенными геологическими процессами Земли. Геологическая история океанов.
Определение климата и палеоклимата. Основные климатообразующие факторы. Термодинамические активные примеси. Парниковый эффект. Палеонтологические показатели климата. Влияние климата на организмы и их распределение. Климатические режимы в истории Земли. Массовые вымирания и климат. Климатический тренд в кайнозое.
Раздел 2.
Роль генетического подхода в решении проблем естествознания. Рабочая гипотеза в геологических исследованиях. Моделирование геологических процессов. Теория происхождения нефти - научная основа поисков месторождений и одна из важнейших проблем современного естествознания.
Биогенная (органическая, осадочно-миграционная) теория происхождения нефти и газа и формирования их залежей. Многоэтапность процесса нефте- и газообразования, формирования и развития залежей с позиций биогенной теории.
Представления о неорганическом происхождении нефти и газа.
Понятие о коллекторах и покрышках. Их роль в формировании и разработке нефтяных и газовых месторождений. Пористость коллекторов. Виды пористости. Зависимость гранулярной пористости от размеров, формы и отсортированности зерен. Структура порового пространства. Зависимость пористости от глубины погружения и эпигенетического минералообразования. Взаимоотношения нефти, воды и газа в поровом пространстве. Методы определения гранулярной пористости. Трещинная пористость в породах разного типа. Методы изучения ее.
Проницаемость коллектора. Закон Дарси. Коэффициент фильтрации. Коэффициент проницаемости. Классификация коллекторов по емкостным и фильтрационным свойствам. Типы коллекторов и резервуаров. Непроницаемые покрышки и методы их изучения. Влияние физических свойств пород на формирование нефтяных и газовых залежей, на их выявление и разработку.
Понятие о залежах и месторождениях. Взаимоотношения нефти, газа, конденсата и воды в залежах. Основные пространственные характеристики залежей. Разновидности ловушек нефти и газа. Классификация залежей. Особенности поисковых работ на залежи различных типов. Давление и температура в залежах. АВПД. Понятие о режимах залежей и методах разработки месторождений. Типы месторождений нефти и газа, характерные для разных геотектонических обстановок.
Элементный состав нефтей и газов. Изотопный состав С, J, Н, N в горючих ископаемых. Групповой и углеводородный состав нефтей. Типы нефтей и газов по углеводородному составу. Особенности углеводородного состава нефтей, свидетельствующие в пользу образования их из биогенных материалов. Неуглеводородные компоненты нефтей и газов. Взаиморастворимость нефтей и газов. Биомаркеры.
Физические свойства нефтей: начало кипения, температурные фракции, цвет, преломление, оптическая активность, люминисценция, удельный вес, вязкость, поверхностное натяжение, электрические свойства, теплота сгорания. Влияние группового и углеводородного состава нефтей на их элементный состав и физические свойства. Основные методы переработки нефти (температурная перегонка, крекинг- процесс).
Изменение нефтей и газов в зоне катагенеза. Параллелизм в катагенных превращениях углей и нефтей. Шкалы катагенеза. Методы диагностики стадий катагенеза.
Основные факторы катагенеза: температура, давление, геологическое время, каталитическая активность минерального вещества. Геологические обстановки, контролирующие проявления факторов катагенеза. Распределение типов нефтей и газов по зонам катагенеза. Главные фазы и главные зоны нефтеобразования и газообразования. Прогнозирование нефтегазоносности и характера нефтей и газов по степени катагенеза углей и рассеянного органического вещества. Природное гидратообразование.
Изменения нефтей в зоне гипергенеза. Аэробные и анаэробные процессы изменения нефтей.
Разновидности природных битумов по составу, условиям залегания и степени катагенеза (нефти, газы, асфальты, киры, озокериты, жильные битумы, антраксолиты, кериты, шунгиты). Условия образования залежей асфальта и озокерита. Рассеянные в осадочных породах твердые, жидкие и газообразные битумы.
Генетическое родство керогена осадочных пород и углей. Нефтеобразование как побочный процесс углеобразования в широком смысле. Роль степени дисперсности органического материала в образовании нефтей и углей. И.М.Губкин о процессах углеобразования и нефтеобразования.
Исходные для образования нефти и газа органические материалы и условия
накопления их в осадках. Зависимость содержания органического вещества от литологических типов пород и фациально-палеогеографических обстановок.
Влияние геохимических фаций на накопление и преобразование органического вещества. Типы геохимических фаций и их диагностика. Геотектонические, лито-логические, фациально-палеогеографические или геохимические критерии выделения нефтематеринских толщ. Положение этих толщ в осадочных циклах.
Битуминозные компоненты рассеянного в породах органического вещества.
Методы выделения битумоидов из пород и изучения их. Коэффициент битумоидности. Закономерность Успенского-Вассоевича. Генетические типы битумоидов. Автохтонные, остаточные, параавтохтонные, аллохтонные, смешанные) и их диагнос-тика. Соотношения в составе нефтей и битумоидов.
Зависимость состава нефтей от характера исходного органического материала и условий седиментогенеза и диагенеза. Следы миграции битумоидов - важнейший признак нефтепроизводящих толщ. Масштабы эмиграции битумоидов из нефтепроизводящих пород. Объемно-генетические методы оценки ресурсов нефти и газа.
Прямые доказательства первичной миграции нефти в биогенной теории. Факторы первичной миграции: гравитационные и капиллярные силы, десорбция из материнского органического вещества и с поверхностей минеральных частиц, диффузия, выжимание из уплотняющихся глин, гидроразрыв нефтематеринских глин, тепловое расширение органического вещества и флюидов, тектоническая трещиноватость, перемещения частиц породы под влиянием тектонических и сейсмических процессов, вторичная цементация и перекристаллизация пород, растворимость углеводородов в различных средах. Формы первичной миграции: истинные и коллоидные водные растворы, эмульсии, растворы в сжатых газах. Этапы первичной миграции.
Вторичная миграция: латеральная и вертикальная. Доказательства латеральной и вертикальной миграции. Роль вторичной миграции в формировании, переформировании и разрушении залежей нефти и газа. Сингенетичные и эпигенетичные (вторичные) залежи. Их распознавание. Фильтрационный эффект. Геологические обстановки и физические условия латеральной и вертикальной миграции.
Принцип дифференциального улавливания в формировании залежей нефти и газа. Роль газовых гидратов в формировании нефтяных и газовых залежей.
Распределение месторождений нефти и газа по геотектоническим и структурно-тектоническим единицам, по литолого-фациальным обстановкам и стратиграфическим подразделениям. Роль крупных месторождений в балансе запасов и добычи. Качественное и количественное прогнозирование нефтегазоносности. Диагностика размеров и типов месторождений на ранней поисковой стадии. Наиболее перспективные объекты нефте- и газопоисковых работ в Сибири. Современные задачи нефтяной геологии и геохимии в теоретическом и прикладном плане.
Раздел 3
Предмет геологии, задачи и методы исследований. Классификация геологических дисциплин, их связь с другими естественными науками.
Солнечная система: параметры планет, их орбит, внутреннее строение планет, спутники; модели ранней эволюции.
Физические модели Земли: структура, свойства, состав, фазовое состояние вещества, температура и давление; методы построения моделей.
Литосфера: структура, кинематика, ведущие геодинамические процессы в ее эволюции. Основы тектоники литосферных плит.
Геологические тела, их характеристики, свойства, состав, структура, типы соотношений; их систематика и классификация.
Геологические процессы, принципы их описания и анализа. Возраст геологических событий; принцип актуализма. Генетические модели.
Породообразующие минералы: классификация, изоморфизм, полиморфные фазовые превращения, физические свойства.
Минералы рудных месторождений: классификация, физические свойства.
Магматические породы: классификация, генезис, физические свойства.
Метаморфические породы: типы и фации метаморфизма, физические свойства, металлогения.
Осадочные горные породы: классификация, генезис, физические свойства, полезные ископаемые, их типы, структурное положение.
Геологические формации: состав и структура. Типы формаций и связанные с ними полезные ископаемые.
Геологические комплексы: геосинклинальные, орогенные, плитные, их состав, структура, тектоническое положение.
Деформации горных пород, их типы. Реологические свойства пород. Механика разрушения пород. Тектонические движения.
Новейшая и современная динамика литосферы: кинематика земной поверхности, вулканизм, сейсмичность. Геодинамические модели.
Месторождения нефти и газа: типы, тектоническое положение, контролирующие структуры, закономерности распределения; методы поисков.
Рудные месторождения: типы, структурный контроль, закономерности распределения; методы поисков и разведки.
Региональная геология и геофизика континентов и океанов: особенности структуры и динамики литосферы, тектоническая зональность.
Региональная геология и геофизика Сибири: платформы, складчатые области, Байкальский рифт, их структура, глубинное строение, динамика.
Петрофизика. Атомная и кристаллическая структура элементов и минералов, макроструктура горных пород и ее нарушения, как определяющие факторы физических свойств минералов и горных пород. Магнитные свойства горных пород: определяющие факторы и закономерности. Основы палеомаг-нитологии: виды намагниченности, первичная остаточная намагниченность, постулаты и задачи палеомагнитологии. Электрические свойства горных пород: определяющие факторы и закономерности. Плотность горных пород: определяющие факторы и закономерности. Упругие свойства горных пород: системы параметров, определяющие факторы и закономерности. Физические свойства магматических и метаморфических пород, геофизические модели среды. Физические свойства осадочных пород, модели среды. Зависимость физических свойств минералов и горных пород от Р-Т-условий и фазового состава.
Гравиразведка и магниторазведка. Предмет и задачи; общие черты методов. Гравитационное поле Земли: потенциал, его свойства, нормальное поле; гравитационные аномалии, их виды, геологическое значение. Магнитное поле Земли: элементы, структура, вариации; магнитные аномалии. Магнитные свойства пород: определяющие факторы и закономерности. Гравитационные и магнитные измерения: методы, аппаратура, методика гравиметрических и магнитных съемок. Интерпретация гравитационных и магнитных аномалий: прямые и обратные задачи, соотношение Пуассона, поля тел простой формы. Некорректность обратных задач гравиметрии и магниторазведки, условия единственности, методы регуляризации решений, роль априорных данных. Разделение гравитационных и магнитных аномалий: цели, физический смысл, методы трансформаций, их эффективность, вычислительные схемы. Оценка параметров тел по гравитационным и магнитным аномалиям; гармонические моменты, особые точки, оптимизационные методы подбора.
Электроразведка. Предмет, задачи, классификация методов по типам полей и схемам измерений. Электроразведочный эксперимент. Свойства пород и геоэлектрические модели. Элементы теории поля. Поля точечного и диполь-ного источников постоянного тока на поверхности слоистой среды, в среде с контактами и включениями. Методы сопротивлений: системы наблюдений, некорректность обратных задач, теоремы единственности, методы регуляризации; типы экранов. Переменные поля электрического и магнитного диполей на поверхности полупространства, слоистой среды; приближения дальней, ближней зон. Электромагнитные зондирования: МТЗ, 43, ЗС: основы теории и методики; автоматизированные системы интерпретации данных зондирований.
Сейсморазведка. Предмет и задачи. Сейсмические волны: закон Гука, системы упругих параметров; волновые уравнения для однородной среды, продольные и поперечные волны. Плоские волны, сферические волны, принцип Гюйгенса; преломление и отражение упругих волн; поверхностные волны. Упругие свойства горных пород: определяющие факторы и закономерности; корреляция скорость - плотность; поглощение упругих волн. Годографы и поля времен сейсмических волн: прямых, отраженных, головных, рефраги-рованных; градиентные и слоистые среды. Прямая и обратная задачи сейсми-ки; определение эффективных, пластовых и граничных скоростей; построение сейсмических границ. Сейсмический канал: требования к нему, свойства; источники волн; принципы их регистрации, сейсмоприемники, сейсмостанции. Методика сейсморазведки: системы наблюдений, группирование, многократные системы; принципы обработки сейсмических записей. Динамика упругих волн, лучевой метод; дифракция волн. Многоволиовая сейсморазведка: принципы и возможности. Вибрационная сейсморазведка: принципы, возможности, технология; цифровая обработка сейсмических данных.
Методы геофизических исследований скважин (ГИС). Структура ГИС, задачи, классификация методов; каротаж сопротивлений, боковой каротаж, токовый каротаж; индукционный каротаж. Радиометрические методы каротажа; нейтронный каротаж; акустические исследования скважин; комплексная интерпретация данных ГИС.
Комплексированис геофизических методов: цели, смысл, подходы; физико-геологические модели среды; комплекс ГСЗ и гравиметрии.
Физика Земли. Фигура Земли, ее масса и моменты инерции. Геомагнитное поле и проблема источников энергии, геомагнитное динамо. Электропроводность ядра и мантии. Палеомагнетизм: палеомагнитные полюса и дрейф континентов. Температура в недрах Земли: уравнение теплопроводности, тепловой поток через поверхность Земли. Возраст Земли. Адиабатическая температура и температура плавления в мантии Земли. Модели состава земной коры, мантии и ядра. Принципы изучения вещественного состава Земли; геохимические, петрологические, геологические и геофизические критерии оценки. Реологические свойства Земли.
Геометрическая сейсмика. Геометрические методы теории распространения сейсмических волн: уравнения эйконала, линий тока, уравнения лучей, задача Коши для уравнения луча, геометрия луча и огибающие семейства лучей, задача Коши для уравнения эйконала, расчет лучей в неоднородных средах, теория разрывов, лучевой ряд, лучевое приближение фундаментальных решений, каустики. Геометрические методы решения обратных задач: для вертикально-неоднородных сред, для слоисто-однородных сред, для слоев с криволинейными отражающими границами; метод разрывов в задачах сейсмического процессинга: алгебра разрывов, продолжение полей, анализ изображений отражающих границ, миграция в истинных амплитудах, применение теории разрывов в задачах томографии, обобщение формулы Радона, геометрические методы в задаче Борновской инверсии.
Динамическая сейсмика: уравнения динамической теории упругости; прямые задачи: задача Коши, задача с источником волн, краевые задачи, задачи на распространение волн в стационарной постановке; обратные задачи, корректные и некорректные постановки. Законы сохранения; потенциальная и кинетическая энергия деформируемого тела, вектор Умова - Пойтинга. Формула Бетти. Дифференциальная и интегральная формулы Грина - Вольтера. Принцип взаимности. Плоские волны в горизонтально-слоистых средах. Интерференционные поверхностные волны Рэлея и Лява, волны Стоуили, дисперсия волн, фазовая и групповая скорости распространения волн. Сферические волны. Ближняя и дальняя зоны для сферических волн. Разложение сферической волны по плоским и цилиндрическим волнам. Фундаментальное решение системы уравнений динамической теории упругости. Полное решение задачи об излучении волн для произвольного распределения объемных источников. Тензор Грина и краевые задачи. Принцип суперпозиции элементарных решений. Интеграл свертки. Разрывные решения, характеристики, фронты продольных и поперечных волн, кинематические и динамические условия совместности на фронтах волн. Лучевой метод расчета волновых полей в неоднородных средах. Задача Лэмба для вертикально-неоднородного пространства; численные методы решения.
Сейсмология. Очаговая сейсмология: методы обработки сейсмограмм землетрясений. Определение координат эпицентра землетрясений, глубины очага. Метод Вадати определения времени в очаге. Оценка энергии землетрясений, шкала магнитуд, шкала энергетических классов, шкала балльности для определения сотрясаемости. Сейсмический режим, графики повторяемости, карты сейсмической активности; афтершоки и группирование землетрясений. Проблема прогноза землетрясений. Структурная сейсмология: сейсмические лучи в сферически-симметричной Земле, уравнение сейсмического луча, основные типы сейсмических волн, годографы-петли, зоны тени, годограф Джеффриса - Буллена; метод Герглотца - Вихерта решения обратной кинематической задачи.
Поверхностные волны Рэлея и Лява. Собственные колебания Земли их типы: радиальные, сфероидальные и крутильные; связь собственных колебаний с поверхностными волнами. Внутреннее строение Земли по сейсмическим данным. Микросейсмы, их генезис и типы движений. Цунами, их происхождение и распространение волн, прогноз цунами по сейсмическим данным.
ГСЗ. Место ГСЗ в изучении строения Земли; сейсмические модели коры и мантии; общая характеристика ГСЗ; методика и техника ГСЗ; выделение регулярных волн, годографы и поля времен; интерпретация преломленных и отраженных волн, определение скоростей и построение глубинных границ; результаты и перспективы исследований литосферы методом ГСЗ.
Региональная геофизика: объекты и задачи - фундаментальные и прикладные, геодинамические и прогнозные. Методы региональной геофизики. Специфика сейсмических, электромагнитных методов, гравиметрии и магнитометрии; основы палеомагнитологии, геотермика. Принципы комплексирова-ния геофизических методов при решении региональных задач. Геофизические исследования мантии Земли; переходная зона мантии: факты, петролого-геофизические модели, геодинамическое значение; латеральные неоднородности литосферы и мантии Земли. Структура и динамика литосферы Сибири. Комплекс ГСЗ и гравиметрии в изучении строения земной коры и верхней мантии. Тектоническое районирование платформенных областей. Принципы обобщения и геологического истолкования данных региональной геофизики. Комплексные геофизические исследования структуры и динамики литосферы Байкальской рифтовой зоны.
Сейсмическая томография. Области применения и математические основы компьютерной томографии; преобразование Радона, методы обращения, алгебраической реконструкции; межскважинная сейсмотомография, постановка обратной задачи, линеаризация; непрозрачные включения, неполнота данных. Результаты томографического изучения глубин Земли; мониторинг нефтяного пласта; волновая томография вертикальных слабо неоднородных сред, единственность и устойчивость решения, дискретизация; дифракционная томография. "
Дифракция волн. Кинематические понятия теории распространения сейсмических волн; разрывы, уравнения переноса; волны в средах с гладкими границами; краевая дифракция: геометрическая теория; решение волнового уравнения в пограничном слое; свойства дифрагированных волн; краевые волны в пограничных слоях; представление волнового поля интегралом типа Коши; сглаживание разрывов; вторичные дифракционные эффекты на границах многогранной формы; концевые волны, их интегральное представление и свойства.
Многоволновая сейсморазведка. Продольные и поперечные волны, поляризация волн, теоретические модели источников поперечных волн, характеристики среды; методы возбуждения поперечных волн; системы регистрации продольных и поперечных волн, фазовая инверсия и подавление регулярных помех; метод отраженных поперечных волн; комплексное использование продольных, поперечных и обменных волн в решении геологических задач.
Экспериментальная геофизика. Геофизические измерения: пути реализации высокой точности измерения малых величин, быстродействие измерительных приборов и динамические характеристики; измерение малых перемещений: электромеханические методы, оптические интерферометры; сейсмические измерения: точка отсчета, измерения низкочастотных колебаний, ультразвуковые измерения; принципы гравитационных измерений: абсолютные и относительные гравиметры, градиентометры; магнитные, тепловые и радиационные измерения.
Линейные системы. Динамические системы, их типы, способы описания; линейность, стационарность; электромеханические аналогии; импульсная характеристика линейной системы; собственные векторы линейного оператора, спектральная характеристика линейной системы; линейные системы с дробно-рациональными спектрами; причинность и устойчивость; преобразования Фурье и Гильберта; многоканальные линейные системы; интерференционные системы; РНП; ОГТ и Д-преобразование.
Цифровая обработка геофизических данных: числовые массивы, кодирование, сжатие информации; цифровые фильтры; спектральные характеристики, Z-преобразование, рекурсивные фильтры, обратная фильтрация, нуль-фазовые и минимально-фазовые фильтры, корреляционные функции, фильтры Винера; аппроксимация и интерполяция функций; алгоритмы преобразования геофизических полей: миграция, продолжение потенциальных полей.
Обратные задачи геофизики. Значение обратных задач в геофизике, понятие единственности и устойчивости их решений; регулярный и статистический подходы к решению; пример обратной динамической задачи для плоской продольной волны в одномерной среде: постановка, вывод уравнений, разностная схема, ее обращение; нелинейная оптимизация как общий способ решения обратных задач; методы решений с линеаризацией модели, примеры; способы использования априорной информации, регуляризация решений; метод Бейхуса - Гильберта; обобщенные решения линеаризованных задач, метод Мура - Пенроуза; псевдообращение, регуляризация оператора обращения, примеры.
Метод ОГТ: многократные системы наблюдений, комплекс наземных и скважинных наблюдений; векторная сейсморазведка; препроцессинг; восстановлеиие амплитуд, коррекция статических и кинематических поправок, временные разрезы, миграция, суммирование сейсмотрасс; физико-геологические основы интерпретации сейсмических данных.
Многоволновая сейсморазведка. Физико-геологические основы МВС: конденсированные тела и их характеристики, классы упругих волн, связь параметров упругих волн с характеристиками конденсированных сред; поляризация волн, образование поляризованных поперечных волн, ширина полосы и время когерентности, отражение и преломление поляризованных волн, угол Брюстера и селекция волн по состоянию поляризации. Строение земной коры и распределение скоростей распространения продольных и поперечных волн. Образование волн Рэлея и Лява. Поглощение и дисперсия поперечных волн. Практическое использование поперечных и обменных волн в сейсморазведке: источники возбуждения поперечных волн, распределение сил и типы излучаемых волн, диаграммы направленности I и II рода, интерференционные системы излучения. Регистрации поперечных и обменных волн: сейсмоприемники горизонтальные и наклонные, расстановки ортогональные и симметричные, системы наблюдений.
Влияние ВЧР на возбуждение и регистрацию поперечных и обменных волн: рыхлость, вязкость, водонасыщенность грунтов. Изменения динамических параметров поперечных волн. Особенности отраженных поперечных волн и их выделение на фоне регулярных помех. Особенности отраженных обменных волн. Обобщенные параметры МВС; отношение скоростей поперечных и продольных волн, коэффициент Пуассона; коэффициенты амплитудной и скоростной анизотропии, "быстрая и медленная''' поперечные волны-спутники. Комплексирование разных классов упругих волн, сущность совместного использования, особенности проявления разных геологических объектов на сейсмических записях. Задачи разведки горючих и твердых полезных ископаемых. Основные методы многоволновой сейсморазведки.
Индуктивная геоэлектрика. Физико-математические основы электродинамики: уравнения Максвелла, материальные уравнения, квазистационарное приближение, S- и Т-пленки, граничные условия и условия излучения, условие на ребре, теоремы единственности краевых задач геоэлектрики; пленочный подход: асимптотические модели, регулярные и неоднородные пленки, сеточные решения для сложных моделей; подход возмущений: основы теории возмущений, формулировка задач геоэлектрики для сложных нелинейных моделей, для моделей, заданных с ограниченной точностью, граничные условия для возмущенных S- и Т-пленок, примеры приложений; волновая геоэлектрика: краевые задачи с учетом токов смещения, электромагнитное поле в однородном полупространстве, импульсный диэлектрический каротаж и наземные малоглубинные зондирования.
Электромагнитные зондирования. Прямые и обратные задачи геоэлектрики, численные методы их решения; планирование полевых экспериментов: критерии оптимальности, параметры установок зондирований, управление пространственным спектром, форма импульса и управление частотным спектром; методы интерпретации: обзор традиционных методов, автоматизированные системы, аналитические и статистические методы, методы подбора, визуализация результатов интерпретации, примеры применения электромагнитных зондирований.
Динамика микронеоднородных сред с флюидами. Дискретные среды, структура порового пространства и интегральная геометрия; фракталы и фрактальные кластеры, их моделирование; использование фундаментальных уравнений механики сплошных сред для построения моделей дискретных сред; концентраторы напряжений в зернистых и трещиноватых породах, микропластичность осадочных пород; межфазовые взаимодействия «скелет -флюид» и затухание волн, уравнения движения кваз и континуума с пленками полярных флюидов; прогноз напряженного состояния в окрестности нефтегазоносных структур.
Физические основы геодинамики. Обзор реологических моделей: упругая модель Земли, модель вязкой несжимаемой жидкости; идея пограничного слоя; нестационарные течения; пластичность и микропластичность; нелинейность и неединственность решений пластических задач; диффузионная ползучесть и влияние касательных напряжений на механохимические изменения минералов и горных пород; прогноз напряжений во внутренних точках геологической среды, эволюция напряженного состояния; влияние скважин на напряженное состояние массива, постановка задач фильтрации флюидов в околоскважинном пространстве.
Геодинамика. Литосфера континентов и океанов, модели тектоники плит, роль геофизики в развитии концепции тектоники плит. Напряженное состояние литосферы, методы оценки и геодинамическое значение. Мантия и ядро Земли: геодинамические процессы, рельеф границы ядра и мантии, их роль в динамике мантии. Скоростная неоднородность мантии по данным сейсмической томографии и ее геодинамическая интерпретация. Реология Земли; природа и масштабы движений; уравнения конвекции; теория подобия; течения в горизонтальных слоях: модели и приложение к мантии.