№

Наименование тем и содержание лекций

Всего
часов

1.

Лекция 1. Введение в "Физику Земли и планет":
История и результаты астрономических наблюдений. Как работают законы физики в космосе:
1) фундаментальные взаимодействия (гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное);
2) исторический и современный этапы астрофизических исследований, наземные и космические инструменты;
3) состав и эволюция Вселенной (галактики, звезды, коричневые карлики, черные дыры, планеты, кометы др.);
4) другие планетные системы.

2

2.

Лекция 2. Устройство и эволюция Солнечной системы.
1) планеты земной группы (Меркурий, Венера, Марс);
2) планеты гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон);
3) другие объекты Солнечной системы ;
4) закон планетарных расстояний Тициуса-Боде, резонансная структура Солнечной системы;
5) космогонические гипотезы .

2

3.

Лекция 3. Планета Земля
1) общая характеристика планеты Земля геоконстанты, химический состав оболочек, продолжительность дня, температура и плотность ядра, мантии, земной коры и т.д.). Эволюция Земли, что достоверно известно;
2) некоторые сведения о Солнце и о месте Земли в Солнечной системе;
3) общие закономерности движения планет, наклон осей их вращения;

2

4

Лекция 4. Возраст Земли, небесных тел и Солнечной системы:
1) абсолютный и относительный возраст. Изотопные методы определения возраста минералов и горных пород;
2) геохронологическая, стратиграфическая, магнитохронологическая и магнитостратиграфическая шкалы;
2) возраст Солнечной системы и некоторых небесных тел;
3) возраст Земли и периодизация геологических событий;
4) возраст самых древних пород земной коры.

2

5.

Лекция 5. Внутренне строение Земли:
1) форма и химический состав;
2) земная кора и литосфера;
3) мантия Земли;
4) ядро Земли;
5) температура, давление, естественная радиоактивность, плотность вещества в глубинах Земли

2

6.

Лекция 6. Химический состав Земли:
1) распространенность химических элементов в природе;
2) геохимическая дифференциация Земли;
3) химическое строение земной коры;
4) принципы поведения химических элементов в магматических процессах;
5) источники магм и их приуроченность к различным геодинамическим обстановкам.

2

7.

Лекция 7. Вращение Земли:
1) средства и результаты измерения скорости вращения Земли;
2) параметры вращения Земли, неравномерность вращения, дрейф полюсов;
3) скорость вращения Земли в прошлом, периодические колебания.
4) супервращение ядра;
5) приливная деформация уровненной поверхности планеты и наблюдения приливных явлений;
6) типы приливных волн, долгопериодические, суточные и полусуточные приливы.

2

8

Лекция 8. Сейсмология и сейсмичность Земли:
1) сейсмология и сейсмичность Земли;
2) сейсмические волны, сейсмографы;
3) интенсивность землетрясений, катастрофические землетрясения. Прогноз землетрясений;
4) сейсмологическая модель Земли.

2

9.

Лекция 9. Гравитационное поле Земли:
1) гравитационный потенциал материальной точки, тела;
2) гравитационное поле планеты, определение массы планеты;
3) определение характеристик гравитационного поля Земли;
4) гравитационное поле и внутреннее строение Земли;
5) гравитационные аномалии и строение Земли.

2

10

Лекция 10. Геомагнетизм:
1) магнитные величины и их единицы;
2) магнитное поле Земли, элементы геомагнетизма, магнитосфера;
3) вековые вариации геомагнитного поля;
4) палеомагнетизм, магнитотектоника, магнитостратиграфия;
5) приборы и обсерватории.                                                      

2

11

Лекция 11. Генерация магнитного поля Земли, Солнца и планет:
1) геомагнитное поле, проблема происхождения главного поля;
2) местоположение и размер источника генерации геомагнитного поля;
3) модели геодинамо;
4) магнитные аномалии, инверсии и экскурсы векового хода,
5) движение магнитных полюсов;
6) магнитное поле планет и спутников.

2

12

Лекция 12. Электропроводность Земли:
1) основы магнитотеллурического метода, электропроводность горной породы;
2) физические основы применения магнитотеллурики для изучения литосферы и астеносфер, интерпретация данных магнитотеллурического зондирования;
3) магнитотеллурические исследования электропроводности Земли.

2

13.

Лекция 13. Термический режим Земли:
1) источники тепла и тепловое поле Земли;
2) геотермические измерения на континентах и в океане. Определение теплового потока и геотермического градиента;
3) распределение температуры в недрах Земли;
4) тепловая история Земли и Луны;
5) магматическая деятельность Земли как показатель температуры земных глубин;
6) использование глубинного тепла Земли.

2

14.

Лекция 14 Геодинамика и основные глобальные геотектонические концепции:
1) геотектонические концепции;
2) тектоника литосферных плит и принципы разделения литосферы на плиты;
3) типы границ плит: дивергентные (конструктивные);
конвергентные (деструктивные), скольжения (трансформные);
4) геодинамические обстановки и структурно-вещественные комплексы-индикаторы геодинамических обстановок;
5) цикл Уилсона и его отражение в структуре складчато-покровных поясов.

2

15

Лекция 15 Атмосфера и гидросфера Земли
1) определения, атмосферные явления, циклоны и их моделирование. Основные уравнения для математического моделирования динамических процессов
2) история изучения Мирового океана, современное состояние исследований, вода на Земле, её возникновение (геологические данные, гипотезы, их верификация), современное состояние исследований; 
3) физические поля в океане, методы их изучения;
4) условия существования гидросферы,  состав воды;
5) температурное поле, термоклин, океанический фронт,  циркуляция океана топография морского дна
6) энергетический обмен: Солнце - океан - атмосфера

2

16

Лекция 16.Циклические и катастрофические процессы. Связь явлений в глубине, на поверхности и в атмосфере Земли, в космосе:
1) особенности в проявлениях цикличности геодинамических процессов, космогеологические аспекты цикличности;
2) проявления цикличности в инверсиях магнитных полюсов;
3) пространственно-временные закономерности проявлений вулканизма и сейсмичности;
4) геологические и космические катастрофы;
5) вероятность катастроф;
6) легендарные геологические катастрофы.

2

17

Лекция 17. Исследования Луны. Система Земля-Луна - происхождение, эволюция:
1) хронология первых лунных исследований;
2) сейсмические исследования;
3) гравитационное поле Луны;
4) химический состав Луны;
5) происхождение Земли и Луны.

2

                                                                                                                           Итого

34

№

Содержание занятия

Всего
часов

 1

Лабораторная работа 1 "Знакомство с астрономическими картами Вселенной"

2

 2

Лабораторная работа 2 "Формирование региональных баз геофизических данных  на основе планетарных баз (сейсмологических, гравиметрических, палеомагнитных, космогеодезических)".

2

 3

Лабораторная работа 3 "Изучение технологии  магнито хронологической стратификации породных комплексов" 

4

 4.

Лабораторная работа 4 "Определение естественной радиоактивности горных пород и минералов в естественном залегании и на образцах горных пород"

2

 5.

Лабораторная работа 5 "Реконструкция  геодинамических  условий образования  структурно-вещественных комплексов на основе изучения их состава"

4

 6.

Лабораторная работа 6 "Расчет скорости и направления движения литосферных плит на основе изменения положения магнитных  полюсов"

2

 7

Лабораторная работа 7 "Извлечение информации о землетрясениях по каталогам сейсмических событий"

2

 8.

Лабораторная работа 8 "Изучение устройства гравиметров"

2

 9

Лабораторная работа 9 "Технология измерения ускорения силы тяжести на кварцевых гравиметрах"

2

10

Лабораторная работа 10 "Изучение устройства магнитометра РОS -1"

2

11

Лабораторная работа 11 "Технология измерение полного вектора магнитного поля в полевых условиях"

2

12

Лабораторная работа 12 "Определение термического режима земной коры на основе  изучения состава магматических пород"

2

13

Лабораторная работа 13 "Измерение современных движений земной коры" (в интерактивной форме)

2

14

Лабораторная работа 14 "Организация и технология наблюдений за состоянием атмосферы и гидросферы: математические модели, интерпретация результатов"

2

15

Лабораторная работа 15 "Решение задач по миграции газов в водной (океанической) среде"

2

Итого

68

№

Наименование тем и содержание лекций

Всего
часов

Количество
часов

Л

П/З

1.

Введение в механику геофизических сред
Лекция 1
1. Механика и её важнейшие разделы. Предмет механики геофизических сред.
2. Характерные черты геофизической среды. Типы и особенности геофизических сред. Концепция М.А. Садовского: блоково-иерархическая (дискретная) модель геофизической среды.
3. Фрактальность литосферы, ее деление на плиты, микроплиты и блоки в пространственном поле современной сейсмической активности, самоподобие блоковых структур.
4. Сейсмоакустические проявления блочности среды. Иерархия блоков и разломов земной коры. Масштабные эффекты: образец, блок, массив.
5. Многофазность реальных геоматериалов.

2

2

0

2.

Принципы механики сплошных сред
Лекция 2
1. Масштабы описания. Процедура осреднения. Балансы масс и импульсов. 2. Тензор деформаций. Тензор напряжения. Баланс углового момента.
3. Деформации и упругие связи. Термодинамический подход.

2

2

0

3.

Основные модели и уравнения механики сплошных сред
Лекция 3
1. Реология.
2. Классические модели сплошных сред: тело Гука, тело Кельвина-Фойгта, тело Максвелла, стандартное линейное тело.
3. Среды с упругим последействием.

4

2

2

4.

Лекция 4
Волновые уравнения и дисперсионные соотношения для сплошных сред с различной реологией.

4

2

2

5.

Элементы теории распространения волн в сплошных средах
Лекция 5
1. Плоские и сферические волны. Представление Ляме вектора перемещения, потенциалы перемещения.
2. Волновые уравнения для потенциалов продольных и поперечных волн. 3. Волновые уравнения объемной деформации и вектора поворота.
4. Плоские волны в неограниченной изотропной упругой среде. Типы волн.

4

2

2

6.

Лекция 6
1. Распространение волн в анизотропных средах.
2. Приложение лучевого метода к волновым задачам.
3. Влияние границ раздела на скорость распространения волн.
4. Волны Рэлея и волны Лява.
5. Понятие о дисперсии волн.

4

2

2

7.

Лекция 7.
1. Падение волн на границу раздела сред. Законы преломления и отражения.
2. Падение волн под углом на свободную поверхность.
3. Падение волны на жесткую поверхность.
4. Использование волн для геофизических исследований.

4

2

2

8.

Механика пористых насыщенных сред
Лекция 8
1. Дисперсионные и диссипативные свойства горных пород.
2. Поглощение и скорости упругих волн в флюидонасыщенных и частично насыщенных геоматериалах.

2

2

0

9.

Лекция 9
1. Взаимопроникающие среды. Балансы масс и импульсов.
2. Законы фильтрации.
3. Инерционные отклонения от закона Дарси.
4. Нарушение локальной стационарности.

4

2

2

10.

Лекция 10
1. Уравнения движения пороупругой двухфазной среды.
2. Продольные и поперечные волны в насыщенных пористых средах.

4

2

2

11.

Лекция 11
1. Уравнения пористых насыщенных сред с вязкоупругой матрицей.
2. Математическое моделирование сейсмических волн в горных породах земной коры и в астеносфере.

5

2

3

12.

Нелинейность геофизической среды
Лекция 12
1. Нелинейность геологических сред. Типы нелинейности геоматериалов. 2. Нелинейные волновые эффекты в пористых насыщенных породах в оптимальных условиях наблюдения.
3. Проявление нелинейных эффектов в дискретной среде: сейсмическая эмиссия, неустойчивость (сильный отклик на слабые воздействия), различная реакция разных объемов среды на слабые воздействия.

2

2

0

13.

Лекция 13
1. Физически нелинейные уравнения динамики упругой сплошной среды.
2. Нелинейные волны в пористых насыщенных средах.
3. Нелинейные волны в пористых средах, насыщенных жидкостью с пузырьками газа.
4. Волны в нелинейных двухфазных компактных средах.

2

2

0

14.

Нелинейные волны и солитоны в моделях геофизических сред
Лекция 14
1. Классическое уравнение sin-Гордона и его решения.
2. Медленные ротационные волны в фрагментированных средах.
3. Тектонические волны ротационного типа.
4. Уединенные деформационные волны поворотной деформации.

2

2

0

15.

Лекция 15
1. Волновая динамика деформационных процессов в зонах трансформных разломов.
2. Уединенные волны в разломе земной коры.
3. Волны активизации разломов земной коры.

2

2

0

16.

Волновые деформационные эффекты в блоковых структурах разного масштабного уровня
Лекция 16
1. Неустойчивое скольжение на контакте блоков.
2. Деформационные волновые эффекты на мезоуровне.

2

2

0

17.

Лекция 17
1. Геодинамические эффекты разломно-блоковой структуры геофизической среды.
2. Разломная зона земной коры как автоволновая система.

2

2

0

Итого

51

34

17

№

Наименование тем  и содержание лекций

Всего
часов

Количество часов

Л

п/з

лаб

1.

Лекция 1 Основы теории гравитационного поля Земли.
1.Сила притяжения,  потенциал притяжения и его физический смысл
2. Вторые производные потенциала притяжения и их физический смысл. Общие интегральные выражения производных потенциала притяжения.
3.Уравнения и формулы описывающие свойства гармонических функций: уравнение Лапласа и Пуассона, формулы Грина, задачи Дирихле и Неймана.
Практическое занятие1 История возникновения гравиразведки

6

2

2

2.

Лекция2. Гравитационное поле Земли

1. Сила тяжести и ее потенциал. Разложение потенциала силы тяжести в ряд.
2. Уравнение геоида.
3. Нормальное распределение силы тяжести и нормальные значения вторых производных потенциала силы тяжести.
4.  Аномалии поля силы тяжести
5. Изменение силы тяжести во времени
    

Практическое занятие2. Сила тяжести на поверхности геоида. Теорема Клеро, Теорема Стокса
Лабораторная работа 1. Расчет нормального поля силы тяжести по формулам Клеро, Кассиниса, Гельмерта.

6

2

2

2

3

Лекция 3 РЕДУКЦИИ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ.

1.Понятие редукций и их виды.
2. Введение поправок за высоту, притяжение промежуточным слоем, за окружающий рельеф, за лунные и солнечные приливы.
3. Редукция Буге. Редукция Фая. Редукция Прея.
 
 Практические занятия 3Изостазия и и изостатические аномалии
 Лабораторная работа 2.Вычисление поправок за высоту промежуточный слой, за влияние рельефа.
 Лабораторная работа 3Расчет значения поля силы тяжести в разных редукциях

6

2

2

4

4

Лекция 4 МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ

1. Классификация методов измерения силы тяжести
2. Динамические методы
3. Статические методы
4. Приборы для измерения силы тяжести и вторых производных потенциала силы тяжести

Практическое занятие 4 Типы гравиметров и особенности их устройства

Лабораторная работа 4Измерение силы тяжести  кварцевым гравиметром

6

2

2

2

5

Лекция 5 МЕТОДИКА ГРАВИМЕТРИЧЕСКОЙ СЬЕМКИ
1. Основные виды сьемок
2. Методика гравиметрической съемки. Опорная сеть. Рядовая сеть. Топо-геодезическое обеспечение гравиметрических работ.
3. Камеральная обработка данных, окончательная обработка.
Практическое занятие 5Обработка данных гравиметрической сьемки
Лабораторная работа 5Увязка опорной сети полигона гравиметрической сьемки

6

2

2

2

6

Лекция 6 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ГРАВИТАЦИОННЫХ АНОМАЛИЙ

1. Физические основы геологической интерпретации - физические свойства горных пород
2. Качественные методы интерпретации гравитационного поля (осреднение, аналитическое продолжение в нижнее и верхнее полупространство, частотные фильтрации, спектральный анализ, вероятностно-статистический анализ)
3. Количественные методы интерпретации (аналитические, корреляционные, палеточные, методы подбора путем решения прямых и обратных задач).

А) Аналитические методы - решение прямых и обратных задач гравиразведки для тел простой формы(шара, горизонтального и вертикального кругового цилиндра, штока, пласта большой мощности).
Б) Корреляционные- определения рельефа контактной поверхности.
В) Палеточные -  преобразование трехмерной аномалии в двумерную
Г) метод подбора -  для тел произвольной формы (реальных объектов) и их композиции.

Практическое занятие 6 Трансформации гравитационного поля, их необходимость для решения геологических задач
Лабораторная работа 6 Определение параметров геологических обьектов аналитическими способами
Лабораторная работа 7Решение обратной задачи гравиразведки методом подбора

6

2

2

4

7

Лекция 7 ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ ГРАВИРАЗВЕДКОЙ
1.Изучение фигуры Земли
2.Изучение строения земной коры
3.Геологическое картирование
4. Поиски и разведка месторождений
5. Комплексирование гравиразведки с другими геофизическими методами
Практическое занятие 7 Особенность использования методов интерпретации для разных геологических задач
Лабораторная работа8Построение разреза земной коры на основе интерпретации аномалий гравитационного поля

7

2

2

3

8

Лекция 8 ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ИЗУЧЕНИИИ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ
1. Программные комплексы для первичной обработки измерений поля силы тяжести
2. Программные комплексы обработки гравитационного
3. Программы для количественной интерпретации методом подбора.
4. Программы районирования полей
5. Использование ГИС общего назначения и специальных ГИС для анализа особенностей гравитационного поля.
Практическое занятие 8 Возможности пакета КОСКАД-3D для интерпретации гравитационного поля

8

3

2

3

Итого

51

17

16

18

№

Наименование тем и содержание лекций

Всего
часов

Количество
часов

Л

Л/З

1.

Введение в физические методы исследований горных пород и минералов
Лекция 1
1. Физические методы исследования, их место среди других методов исследования вещества.
2. Особенности физических методов исследования горных пород и минералов.

4

2

2

2.

Понятие о горных породах и минералах
Лекция 2
1. Горные породы и минералы как основной строительный элемент твердой Земли.
2. Горные породы, их основные свойства.
3. Горные породы как парагенезис минералов.
4. Минералы и их основные свойства.

4

2

2

3.

Минералы
Лекция 3
1. Принципы классификации минералов.
2. Класс силикатов.
3. Класс карбонатов.
4. Класс фосфатов.

4

2

2

4.

Лекция 4
1. Класс самородных элементов.
2. Класс галоидов.
3. Класс сульфидов.
4. Класс окислов и гидроокислов.

4

2

2

5.

Горные породы
Лекция 5
1. Принципы классификации горных пород.
2. Магматические горные породы.
3. Осадочные горные породы.

4

2

2

6.

Лекция 6
1. Метаморфические горные породы.
2. Метасоматические и гидротермальные горные породы.
3. Распределение горных пород и минералов в оболочках Земли.

4

2

2

7.

Физические методы исследования горных пород и минералов
Лекция 7.
1. Классификация физических методов.
2. Методы определения состава.
3. Методы определения структуры.
4. Методы определения других свойств горных пород и минералов.

2

2

0

8.

Оптическая микроскопия
Лекция 8
1. Оптическая микроскопия в проходящем свете.
2. Принцип работы просвечивающего микроскопа.
3. Поляризация как главный инструмент распознавания минералов в проходящем свете.
4. Петрографические препараты для просвечивающей оптической микроскопии.

5

2

3

9.

Лекция 9
1. Оптическая микроскопия в отраженном свете.
2. Принцип работы микроскопа отраженного света.
3. Петрографические препараты для оптической микроскопии отраженного света.

5

2

3

10.

Рентгено-флюоресцентная спектрометрия
Лекция 10
1. Принцип работы рентгено-флюоресцентного спектрометра.
2. Калибровка и стандарты.
3. Пробоподготовка.
4. Представление результатов.

4

2

2

11.

Масс-спектрометрия в индуктивно связанной плазме
Лекция 11
1. Принцип работы масс-спектрометра.
2. Калибровка и стандарты.
3. Пробоподготовка.
4. Учет спектральных наложений и холостых проб.
5. Представление результатов.

4

2

2

12.

Рентгено-фазовый анализ
Лекция 12
1. Принцип работы рентгено-фазового спектрометра
2. Калибровка и стандарты.
3. Пробоподготовка.
4. Обработка спектров.
5. Представление результатов.

6

2

4

13.

Электронная микроскопия
Лекция 13
1. Принцип работы просвечивающего электронного микроскопа.
2. Возможности просвечивающей электронной микроскопии.
3. Пробоподготовка.

2

2

0

14.

Лекция 14
1. Принцип работы сканирующего электронного микроскопа.
2. Возможности сканирующей электронной микроскопии.
3. Пробоподготовка.

6

2

4

15.

Микроанализ
Лекция 15
1. Принципы работы волнового и энергодисперсионного рентгеновских спектрометров.
2. Возможности волнового и энергодисперсионного микроанализов.
3. Пробоподготовка.

6

2

4

16.

Другие физические методы и их возможности
Лекция 16
1. Пламенная фотометрия и спектральный анализ.
2. Атомно-абсорбционная спектрометрия.
3. Атомно-силовая микроскопия.
4. Спектроскопия комбинационного рассеяния.

2

2

0

17.

Лекция 17
1. Термобарогеохимия.
2. ИК-спектроскопия.
3. Нейтронно-активационный анализ.
4. Резонансные методы (ЯМР, ПМР и ЭПР)
5. Спектроскопия энергетических потерь электронов.

2

2

0

Итого

68

34

34