Курс – 5

Рабочая программа
учебной дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
УТВЕРЖДАЮ
Директор ИГНД
_____________Е.Г.Язиков
“_____”_________2008 г.
МЕТОДОЛОГИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Рабочая магистерская программа учебной дисциплины по
направления
130100 “Геология и разведка месторождений полезных ископаемых”
Институт геологии и нефтегазового дела
Обеспечивающая и выпускающая кафедра геологии и разведки полезных
ископаемых
Курс – 5
Семестр – 10
Учебный план набора 2008
Распределение учебного времени
Лекции
Самостоятельная (внеаудиторная)
работа
Общая трудоемкость
Зачет – 10 семестр
19 часов (ауд.)
38 часов
57 часов
Томск – 2008 год
Рабочая программа
учебной дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
Предисловие
1. Рабочая программа составлена с учетом программ обязательных
дисциплин по направлению (специальности)_ 130100 «Геология и разведка
полезных ископаемых»_
РАССМОТРЕНА, и ОДОБРЕНА на заседании обеспечивающей кафедры
геологии и разведки МПИ 17.09.2008 протокол № 5
2. Разработчик
доцент, к.г.-м.н.
В.К.Бернатонис
3. Зав. обеспечивающей кафедрой
4.
Рабочая
программа
А.К.Мазуров
СОГЛАСОВАНА
с
выпускающей
кафедрой;
СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.
Зав. выпускающей кафедрой
А.К.Мазуров
Аннотация
Изучение
вопросов,
предусмотренных
программой
учебной
дисциплины, позволит студентам познать методологические приемы
решения теоретических вопросов в разных областях геологии, способы
выявления нетривиальных следствий генетических гипотез и их
соответствия геологической реальности.
УДК 550.8
Ключевые слова: теоретические и методологические основы геологии,
геологические гипотезы, методы геологических исследований.
ЦЕЛИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Главной целью учебной дисциплины является анализ путей получения
теоретических знаний, используемых для выработки геологических гипотез,
теорий и законов, являющихся методологической основой поисков и
разведки месторождений полезных ископаемых, а также прогнозирования
природных процессов.
ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Фундаментальной задачей курса является познание механизмов
геологических явлений, а прикладной – изучение способов предвидения
экономически важных геологических эффектов, включая прогнозирование
месторождений полезных ископаемых и предсказание геологических
природных и техногенных катастроф.
1. СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ
(Лекции)
Введение
Определение дисциплины. Предмет курса. Цели и задачи учебной
дисциплины. Классификация геологических наук. Содержание курса.
1.1. Принципы геологического исследования
Принципы В.М.Крейтера и В.И.Бирюкова (1957). Принципы
А.Б.Каждана (1974). Принципы Л.И.Четверикова (1984). Принципы
И.В.Крутя (1994). Методологическое значение принципов геологического
исследования.
1.2. Типы исследовательских задач в геологии
Статические, динамические и исторические (ретроспективные)
исследовательские задачи. Области их применения. Классификация
геологических
наук
в
зависимости
от
типа
решаемых
ими
исследовательских задач. Исследование пространственно-временных
отношений и связей как способ решения геологических исследовательских
задач. Принципы исследования при решении геологических задач.
Типичные примеры исследовательских геологических задач.
1.3. Конвергенция в геологии
Определение конвергенции. Примеры конвергентных геологических
образований. Конвергентная неопределенность при генетическом анализе
геологических объектов.
1.4. Симметрия в геологии
Симметрия как универсальное свойство живой и неживой природы.
Типы симметрии. Пространственная симметрия геологических объектов.
Способы выявления пространственной симметрии. Симметрия среды,
породившей
геологические
объекты.
Симметрия
динамических
геологических систем. Использование явлений симметрии при решении
геологических задач.
3
1.5. Классификация методов геологического исследования
Универсальные, общенаучные и частные методы геологического
исследования. Классификация методов геологического исследования в
зависимости от способов достижения цели: эмпирические, логические,
теоретические.
1.6. Геологические наблюдения
Визуальные
и
опосредованные
геологические
наблюдения.
Требования
к
геологическим
наблюдениям:
комплексность,
систематичность, целенаправленность, планомерность, объективность и
достоверность. Формализация и интерпретация геологических наблюдений.
Двоякое значение геологических наблюдений: основа построения
теоретических концепций и способ их эмпирической проверки.
1.7. Эксперимент в геологии
Роль эксперимента в современной геологии. Эксперимент как
средство верификации геологических гипотез. Основные требования к
экспериментальным
исследованиям.
Производственные
экспериментальные исследования.
1.8. Индукция
Определение индукции. Роль индукции в создании геологических
правил, гипотез, теорий и законов.
1.9. Дедукция
Определение дедукции. Роль дедукции в прогнозировании
месторождений полезных ископаемых и геологических явлений.
1.10. Геологические правила, гипотезы, теории и законы
Состояние номологического базиса геологии. Роль геологических
гипотез. Требования к геологическим гипотезам. Классификация
геологических гипотез.
1.11. Сравнение
Роль сравнения в геологических исследованиях. Сравнение как способ
логического анализа. Методы сравнительного анализа: аналогия,
актуализм, классификация, историзм.
Определение аналогии. Ассоциативная и логическая аналогия. Роль
ассоциативной аналогии в выдвижении геологических гипотез. Роль
логической аналогии в изучении геологических тел и явлений.
Достоверность способа аналогии. Последовательность работ при
использовании способа аналогии.
Определение актуализма. Актуализм как метод ретроспективного
анализа геологических процессов. Недостатки актуализма. Униформизм как
разновидность метода актуализма.
4
Классификация как метод научного исследования. Типы геологических
классификаций.
Требования,
предъявляемые
к
геологическим
классификациям. Типы исследовательских задач, решаемых с помощью
геологических классификаций.
Исторический метод как способ реконструкции событий и явлений
прошлого
в
их
пространственно-временных
отношниях.
Последовательность работ при историческом анализе геологических
явлений и процессов. Формирование исторического метода. Борьба идей
плутонизма и нептунизма, преформизма и концепции эпигенеза,
эволюционизма и катастрофизма, актуализма и униформизма.
1.12. Системный анализ
Основы теории системного анализа. Классификация геологических
систем. Природные геологические системы. Геологические системы с
участием
человека.
Основные
свойства
геологических
систем:
иерархическая организация, диффузность, неравновесное состояние,
неоднородность и нелинейность среды, ограниченнсть в пространстве и
времени, симметрия, самоорганизация. Синергетика геологических систем
и методологическое ее значение. Теория адаптации неживых объектов
(адаптивный анализ). Закономерности возникновения и развития
геологических систем. Взаимосвязь среды и исследуемого объекта.
Периодичность в развитии геологических систем и ее значение для
прогнозирования геологических явлений и месторождений полезных
ископаемых. Описание геологических систем.
1.13. Моделирование в геологии
Роль моделирования в формализации геологических наблюдений, а
также в прогнозировании месторождений полезных ископаемых и
геологических процессов.
Виды моделей. Вещественные геологические модели: рельефные,
скульптурные, прозрачные, скелетные. Графические геологические модели:
блок-диаграммы (перспективные, изометричные), карты, планы, разрезы,
проекции, зарисовки маршрутов, горных выработок и скважин,
стратиграфические колонки, графики изменения в пространстве и времени
параметров геологических систем, графики зависимости каких-либо
величин друг от друга и т.д. Математические геологические модели.
Одномерные
статистические
модели.
Характеристики
положения
(математическое ожидание, мода, медиана) и рассеяния (дисперсия,
стандартное отклонение, коэффициент вариации). Закон распределения.
Кривые распределения случайных величин. Асимметрия, эксцесс. Оценка
статистических параметров геологических объектов. Статистическая
проверка геологических гипотез: о равенстве средних, о равенстве
дисперсий,
об
однородности
изучаемого
объекта.
Двумерные
статистические модели. Корреляционый анализ. Уравнения регрессии.
Многомерные статистические модели. Метод анализа корреляционных
матриц с позиций теории графов. Метод взвешенных графов. Метод
корреляционных профилей. Метод корреляционных матриц. Кластерный
5
анализ. Метод канонической корреляции. Метод множественной регрессии.
Метод дискриминантного анализа. Метод главных компонент (факторный
анализ). Моделирование пространственной изменчивости свойств
геологических объектов (тренд-анализ). Математические модели типа
случайных
функций.
Логические
геологические
модели.
Последовательность
геологического
моделирования.
Практическое
использование геологических моделей. Применение ЭВМ в геологическом
моделировании.
1.14. Прогнозирование в геологии
Теоретические и методологические основы прогнозирования. Роль
прогнозирования при поисках месторождений полезных ископаемых.
Задачи прогнозирования месторождений полезных ископаемых. Принципы
прогнозирования месторождений полезных ископаемых: системности,
дополнительности, целенаправленности, соответствия, декомпозиции,
простоты, последовательных приближений, аналогии, аномальности или
исключительности, симметрии, практической проверяемости, наглядности.
Методы прогнозирования МПИ. Моделирование как метод прогнозирования
МПИ. Точность прогнозирования МПИ.
1.15. Фациальный анализ
Определение фаций. Осадочные, магматические, метаморфические,
метасоматические, гидрогеохимические и геохимические фации. Роль
фациального анализа при прогнозировании месторождений полезных
ископаемых.
1.16. Формационный анализ
Определение геологических формаций. Осадочные, магматические,
метаморфические,
метасоматические,
рудные,
металлогенические,
геотектонические,
геоморфологические,
гидрогеологические
и
гидрогеохимические формации. Основные проблемы формационного
анализа. Конвергенция и геологические формации. Роль формационного
анализа при прогнозировании месторождений полезных ископаемых.
1.17. Геотектонический (геодинамический) анализ
Борьба идей фиксизма и мобилизма. Гипотезы фиксизма:
контракционная,
расширения
Земли,
пульсационная,
изостазии,
ротационная, глубинной дифференциации, кристаллического строения
Земли. Основные тектонические структуры земной коры. Океаническая
земная кора. Океанические котловины, срединно-океанические хребты,
глубоководные впадины (желоба). Континетальная земная кора.
Платформы, геосинклинальные области и складчатые горные пояса.
Основные недостатки гипотез фиксизма.
Гипотезы мобилизма: дрейфа материков, тектоники литосферных
плит, горячих точек, геодинамическая, дифференциальных движений
литосферы, вытекания мантии из под литосферы. Основные структурные
элементы земной коры с позиций мобилизма: континенты, переходные
6
зоны от континентов к океанам, океаны. Основные недостатки гипотез
мобилизма.
Роль геотектонических гипотез в прогнозировании месторождений
полезных ископаемых.
2. ПРОГРАММА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Перед чтением лекций все разделы курса будут прорабатываться
студентами самостоятельно с использованием рекомендованной учебной
литературы.
3. ТЕКУЩИЙ И ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦПЛИНЫ
Текущий контроль результатов изучения дисциплины будет
проводится на лекциях
путем систематического опроса студентов и
выполнения контрольных письменных работ по основным разделам курса.
Итоговый контроль будет осуществлятся путем принятия зачета.
4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Рассматриваемая учебная дисциплина имеет следующее учебнометодическое обеспечение:
4.1. Научно-учебная литература по основным разделам курса.
4.2. Демонстрационные графические листы.
5. ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Основная литература
1. Груза В.В. Методологические проблемы геологии. Л.:Недра, 1977.
181 с.
2. Дюфур М.С. Методологические и теоретические основы
фациального и формационного анализов. Л.:Изд-во Ленинградского ун-та,
1981. 160 с.
3. Круть И.В. Исследование оснований теоретической геологии.
М.:Недра, 1973. 205 с.
4. Мауленов А.М. Логические основы геологии. Алма-Ата:Наука, 1987.
318 с.
5. Мороз С.А., Ларченков Е.П. Основы позновательного процесса в
современной геологии. Киев: Высшая школа, 1989. 352 с.
6. Назаров И.В. Методология геологического исследования.
Новосибирск:Наука, 1982. 176 с.
7. Немцович В.М. Геологические формации. Л.:Недра, 1974.32 с.
8. Оноприенко В.И. Природа геологического исследования.
Киев:Наукова думка, 1981. 160 с.
9. Сироткина С.В. Логические методы анализа геологической
информации. М.:Недра, 1986.158 с.
10. Шарапов И.П. Логический анализ некоторых проблем геологии.
М.:Недра, 1977. 143 с.
7
Дополнительная литература
1. Белоусов А.Ф. Системный подход в науках о Земле // Геология и
геофизика. 1979. №9. С.3-12.
2. Гумиров Ш.В. Основы теории адаптации неживых объектов и
адаптивный анализ в геологии.Новокузнецк: Интеллект,1993.405 с.
3. Каждан А.Б., Гуськов О.И., Шиманский А.А. Математическое
моделирование в геологии и разведке полезных ископаемых. М.:Недра,
1979. 168 с.
4. Ковалев А.А. Мобилизм и поисковые геологические критерии.
М.:Недра, 1985.223 с.
5. Коробейников А.Ф. Прогнозирование месторождений полезных
ископаемых. Томск:Изд-во ТПИ,1988.98 с.
6. Коробейников А.Ф. Моделирование рудоносных площадей и
месторождений полезных ископаемых. Томск: Изд-во ТПИ, 1991.104 с.
7.
Селли
Р.Ч.
Древние
обстановки
осадконакопления.
М.:Недра,1989.294 с.
8. Тимофеев-Ресовский Н.В., Воронцов Н.Н., Яблоков А.В. Краткий
очерк теории эволюции. М.:Недра, 1969.407 с.
9. Уемов А.И. Аналогия в практике научного исследования. М.:Наука,
1970.263 с.
10. Урманцев Ю.А. Симметрия природы и природа симметрии.
М.:Мысль, 1974. 229 с.
11. Цейслер В.М. Анализ геологических формаций. М.:Недра, 1992.
138 с.
МЕТОДОЛОГИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Рабочая программа учебной дисциплины
Составитель Вилис Казимирович Бернатонис
Подписано к печати
Формат 60х 84/16. Бумага офсетная
Печать Riso. Усл.печ.л.
. Уч.-изд.л.
Тираж
экз. Заказ №
Цена свободная
Издательство ТПУ. 634050, Томск, пр. Ленина,30
8