Геофизика, геохимия

Сборник содержит материалы Всероссийской конференции по физике облаков и активным воздействиям на гидрометеорологические процессы, проходившей в г. Нальчике с 28 по 30 сентября 2005 г. Конференция была посвящена 70-летию Эльбрусской высокогорной комплексной экспедиции АН СССР. В работе конференции приняли участие ученые из Москвы, Санкт-Петербурга, Перми, Томска, Красноярска, Ставрополя, Ростова-на-Дону, Долгопрудного, Таганрога, Казани, Нальчика, Азербайджана и Молдовы. В книгу включены в основном работы последних лет, в которых исследуются процессы облако- и осадкообразования, грозоградовые процессы и активные воздействия на них; приводятся результаты численного и лабораторного моделирования облачных процессов и их натурных исследований; даются прогнозы опасных гидрометеорологических процессов; изучаются вопросы искусственного увеличения осадков, исследования туманов, а также динамики регионального климата. Сборник рассчитан на метеорологов, специалистов в области физики облаков, осадков и активных воздействий на гидрометеорологические процессы.

В настоящей книге дана характеристика геодинамической системы ледника Колка, включающей не только сам ледник и область его питания, но и подстилающий их литосферный субстрат. Установлены основные закономерности циклического развития данной природной системы. На этой основе, с учетом известной истории ледника Колка, дан прогноз развития его геодинамической системы в XXI в. и предложен проект регулирования ее развития в целях предотвращения связанных с ледником Колка периодически повторяющихся грандиозных природных катастроф. Рассмотрены общие вопросы методологии охраны и освоения природной среды в зонах развития опасных природных процессов. Для географов, геологов и геоэкологов, занимающихся изучением опасных природных процессов.

В книге дается обзор современных теоретических и экспериментальных исследований свойств пористых пород, а также течений через них различных жидкостей (нефти, газа, воды, и т.д.). Освещается ряд новых положений по процессам перемещения жидкостей в пористых средах, основанных на данных изучения течения при помощи меченых частиц. Книга предназначена для инженеров-технических работников по добыче нефти и газа, работников научно-иследовательских и проективных институтов, а также для лиц, работающих в области приложения теории течений в пористых средах к химической технологии, гидрогеологии, горному делу, водному хозяйству и т.д. Репринтное издание (оригинальное издание: М.: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы, 1960).

Выявлена и оценена статистическая связь между сейсмическими событиями и образованием лавин. На основании полученных данных о характеристиках сейсмических колебаний в зонах лавинообразования, вызванных технологическими взрывами на рудниках, разработаны статическая и динамическая модели в стохастическом и детерминированном вариантах, учитывающие влияния сейсмических колебаний на механическую устойчивость снега на склоне. Приведена методика пространственно-временной оценки устойчивости снега на склоне с учетом сейсмического воздействия. Приведены методика и результаты проведения лабораторных исследований влияния сейсмических колебаний на изменение физико-механических свойств снега в лабораторных условиях для получения количественных показателей характеристик, влияющих на сейсмогенное лавинообразование.

В книге обобщается первый опыт комплексных тектонофизических исследований в пределах Якутской алмазоносной провинции, направленных на выяснение структурных факторов контроля пространственной локализации кимберлитовых тел. В основу исследований положены тектонофизические и геофизические методы, некоторые из которых носят оригинальный характер и впервые адаптированы для платформенной территории, что придает работе методическую направленность. Оригинальный полевой структурно-геологический материал, собранный авторами в пределах Далдыно-Алакитского и Мало-Ботуобинского кимберлитовых районов по единой методологии, лег в основу построения разномасштабных разломно-блоковых схем и общей для них геодинамической модели. Книга рассчитана на геологов и геофизиков, работающих в области алмазопоисковой геологии. Кроме того, она будет полезна для широкого круга специалистов, обеспечивающих безаварийность производственных работ на месторождениях алмаза и осуществляющих выбор мест для захоронения экологически опасных отходов.

Настоящая книга содержит оригинальные работы геологов, физиков, географов, геодезистов и астрономов различных научных центров России: Москвы, Петропавловска-Камчатского, Владивостока, Томска и других городов, а также Польши и Болгарии по широкому кругу ротационных, вихревых и волновых движений. Такие движения предлагается заложить в основу новой геолого-физической парадигмы — ротационной геодинамики. Сборник рекомендуется самому широкому кругу читателей: от студентов-естественников до научных сотрудников разного уровня, интересующихся закономерностями и особенностями строения и эволюции Земли, планет и Вселенной.

В разных районах нашей планеты происходят движения земной коры. С помощью высокоточных приборов удается не только измерить эти перемещения, но и в ряде случаев предсказать их интенсивность, определить место и время катастрофических явлений.

В настоящей книге рассмотрены основные моменты истории развития ледника Колка (Центральный Кавказ) за последние 250 лет, закономерности и движущие факторы его развития. Дан прогноз связанных с этим ледником опасностей на ближайшие десятилетия. Для географов, геологов и геоэкологов, занимающихся изучением опасных природных процессов.

Приведено описание классических индексов геомагнитной активности (C, C_i, K, K_p, K_n, K_s, K_m, a_k, A_k, a_p, A_p, aa, C_9, C_p, Q, r_H, AU, AL, AE, AO, D_st, PC) и методов их определения. Перечислены обсерватории, данные которых используют при вычислении этих индексов. Даны основные понятия (магнитосфера, ионосфера, магнитосферные бури, геомагнитные вариации и т.д.), которыми приходится оперировать при рассмотрении классических индексов. Названы организации, ответственные за оперативный и неоперативный сбор, вычисление, публикацию и хранение геомагнитных индексов. Указаны интервалы времени, за которые индексы вычислены. Справочное пособие рассчитано на широкие круги научных работников — геофизиков, инженеров, микробиологов, медиков, метеорологов и т.д., занимающихся исследованием статистических связей между магнитной активностью и различными явлениями в земной природе.

В настоящей книге отмечены многочисленные предвестники газодинамического выброса ледника Колка. Выделены основные этапы его подготовки, проявления и завершения, дана их характеристика. Определена роль различных природных факторов (обвалов, сейсмичности, воды, гидрометеорологических условий, поствулканической активности и др.) в выбросе ледника. С учетом газогеодинамической специфики природной системы ледника Колка рассмотрены некоторые вопросы предшествующей истории развития ледника, не затрагивавшиеся в других публикациях автора. Для географов, геологов и геоэкологов, занимающихся изучением опасных природных процессов.

В книгу включен ряд работ академика Г.А. Гамбурцева, не вошедших в двухтомное собрание его трудов (2003). Частично эти работы были опубликованы в журналах и книгах, в основном до 1941 г., а часть работ находится в архиве ученого. Работы относятся к 30-50-м годам прошлого столетия. Рассмотрены вопросы, касающиеся создания и развития методов гравиметрии, экспериментальной сейсмологии, глубинного сейсмического зондирования, прогнозирования землетрясений. Последнему вопросу уделено особое внимание. Это связано с тем, что по этой проблеме в архиве имеется много неопубликованных материалов, содержащих актуальные и по сей день идеи, теоретические разработки, по большей части неоконченные в связи с ранней кончиной автора. Кроме того, приоткрыты почти неизвестные страницы деятельности Г.А. Гамбурцева, связанные с его участием в проблеме обнаружения ядерных взрывов сейсмическими методами. Книга проливает свет на стиль научной и организационной работы Г.А. Гамбурцева, на историю развития геофизики в Советском Союзе. Для геофизиков — ученых, практиков и студентов, а также для читателей, интересующихся историей отечественной науки. Темплан 2004-1-98

Анализируются причины отсутствия гидростатического равновесия Земли, установленного на основе исследования ее гравитационного поля с помощью искусственных спутников (ИСЗ). Выдвигается новая постановка задачи о движении Земли в собственном силовом поле па основах динамического равновесия, которое вытекает из выявленной ИСЗ связи между моментом инерции планеты и ее гравитационным полем. Найдено, что вращение и колебание оболочек Земли происходит под действием собственных сил тяжести. Вместе с оболочками вращается внешнее силовое поле планеты, с чем связано наблюдаемое попятное движение линий узлов и апсид ИСЗ. На основе спутниковых наблюдений рассмотрена природа электромагнитного поля Земли и механизм его генерирования. Показано, что энергия гравитационного и электромагнитного поля имеет единую природу.

Книга дает полное представление о физических принципах дистанционного зондирования поверхности Земли и атмосферы из космоса при помощи электромагнитного излучения. Издание имеет и практическую ценность, так как насыщено примерами и приложениями для решения широкого круга задач исследования окружающей среды. Книга доступна, интересна и полезна как студентам, так и практикующим специалистам и ученым.

В монографии представлены основы структурного подхода к изучению криосферы Земли как иерархически организованной геосистемы. С единых позиций рассмотрены криогенные системы атмосферы, гидросферы, биосферы и космоса. Предложены подходы комплексного, междисциплинарного изучения криосферы Земли. Для геокриологов, физиков-географов, экологов, почвоведов и других специалистов в области изучения криогенных образований в различных геосферах и всех, интересующихся особенностями развития холодных регионов Земли.

Книга — сборник статей, подготовленных на основе докладов симпозиуму. В статьях, представленных ведущими специалистами в этой области, рассмотрены общие проблемы влияния флюидного режима в литосфере на геодинамическне процессы на основе новых геофизических, геохимических и петрологических данных и современных представлений о гетерогенности мантийного субстрата. Обсуждается роль различных геологических структур в качестве флюидопроводников и путей тепломассопереноса. Рассмотрены процессы взаимодействия флюидов с горными породами и влияния на физико-механические свойства последних, показано влияние таких явлений, как дилатансия и эффект Ребиндера на геодинамические процессы. Ряд статей посвящен петрологическим аспектам флюидного режима литосферы, роли флюидов в мантийном и коровом магмообразовании и метасоматозе, в магматизме океанических горячих точек. Для геологов, специалистов в области тектоники, петрологии, геофизики, петрофизики, аспирантов и студентов геологической специальности.

Рассматриваются геологические аспекты возникновения анизотропных свойств пород, физический смысл основных формул из теории упругости в применении к анизотропным средам, приводятся классификация сейсмически анизотропных сред и терминология, встречающаяся в русскоязычной и англоязычной литературе, посвященной исследованиям сейсмической анизотропии. Описываются особенности поляризации волн разных типов и распределение фазовых и групповых скоростей в средах с различным типом симметрии, выводятся основные критерии проявления сейсмической анизотропии в полях продольных и поперечных волн. Обосновываются подходы, основные требования к конструированию методики полевых работ, направленных на обнаружение анизотропных свойств пород и оценку их параметров. Обсуждаются вопросы обработки сейсмических данных при использовании анизотропных моделей и геологической интерпретации полученных результатов с учетом параметров сейсмической анизотропии. Рассмотрены наиболее типичные результаты полевых работ при решении поисковых и разведочных задач с учетом анизотропных свойств изучаемых объектов, взятые из различных отечественных и зарубежных литературных источников. Книга предназначена для геофизиков-сейсморазведчиков, занимающихся практическими вопросами проектирования и проведения полевых работ по разведке месторождений нефти и газа, обработкой и интерпретацией сейсморазведочных данных. Может быть полезна студентам вузов по специальности — геофизические методы поисков полезных ископаемых.

Книга подготовлена на основе лекций, прочитанных ведущими учеными России участникам I Всероссийской школы-семинара по электромагнитным зондированиям Земли. Центральное место в издании занимают методы решения прямых и обратных задач геоэлектрики в трехмерных средах. Приведены результаты региональных ЭМ зондирований, выполненных как на суше, так и на море, а также электромагнитной томографии вулканов и геотермальных зон. Большое внимание уделяется малоглубинным высокоразрешающим методам зондирования земных недр, и приводятся примеры их применения для исследования окружающей среды. Рассмотрены теоретические основы сейсмоэлектрических исследований, всесторонне исследуются вопросы электромагнитного зондирования в скважинах, и дается их гидродинамическая интерпретация. Книга будет полезна специалистам в области электромагнитных методов зондирования Земли, прикладной геофизики, а также вычислительной электродинамики.

В учебном пособии рассматриваются геофизические методы, использующие электромагнитные поля искусственных источников для изучения строения Земли, а также поиска и разведки полезных ископаемых. Изложены основы теории электромагнитных полей, применяемых в геофизике. Рассмотрены методы электроразведки постоянным током и электромагнитные зондирования. В отличие от большинства существующих учебников в пособии особое внимание обращено на современные подходы к проблеме дисперсии электрических свойств горных пород. Пособие предназначено для студентов физических и геологических факультетов университетов, специализирующихся по геофизике.

В книге предложена общая модель развития Земли в виде изначально расплавленного сферического тела, которое охлаждается с поверхности и разогревается по всему объему рассеянными радиоактивными элементами и за счет гравитационной дифференциации. Одновременное действие охлаждения и разогревания превращает планетное тело в пульсирующую космическую конструкцию, развитие которой и составляет основу всего тектогенеза Земли: оболочка охлаждается и сжимает внутреннюю мезосферу, создавая в ней избыточное давление, внутреннее вещество разогревается, дополнительно повышая давление, расширяется, растягивает и разрушает (структурирует) оболочку. Далее цикл повторяется. В рамках модели находят объяснение основные геофеномены: формирование континентов и возникновение океанов, механизмы образования двух основных типов земной коры (океанической и континентальной), современной литосферы и астеносферы, возникновение характерных «комплексов»: окраинное море, островная дуга, глубоководный желоб, природа магнитного поля Земли и наклон оси ее вращения к плоскости эклиптики. Предлагаемая модель органически включает в себя основные существующие представления: контракционную гипотезу и гипотезу поднятия, плюмтектонику и концепцию горизонтальной расслоенности, вертикальные и горизонтальные движения, фиксизм и мобилизм. В книге изложены результаты первого этапа исследования предложенной модели, полученные в основном методами физического моделирования. Второй этап должен состоять в расширении компьютерного моделирования и в систематическом рассмотрении всей геологической истории Земли с позиций модели — эту работу можно выполнить только при объединении усилий специалистов в разных областях знаний. Настоящая книга обращена к тем геоспециалистам, которые еще не полностью замкнулись в рамках своих конкретных областей знаний, а также к студентам с приглашением к сотрудничеству в области «геономии» — единой науки о Земле.

Рассматриваются возможности сейсмостратиграфии, секвентной стратиграфии в получении и интерпретации геологической информации и использовании ее для решения практических задач. Количественные приемы интерпретации дают возможности решать более конкретные задачи поисков, разведки и освоения месторождений углеводородов.

В работе рассмотрен, сопоставлен и обобщен большой объем оригинальных фактических и литературных данных по строению различных структур и составу пород Центральной (16» с.ш. — 7» ю.ш.) и Южной (53° ю.ш. — 56° ю.ш.) Атлантики в том числе крупнейших разломных зон океана (разломы Зеленого Мыса, Вима, Романш, Чейп), а также района тройного сочленения Буве для выявления закономерностей пространственного распределения, условий и механизмов формирования, взаимосвязи различных структурно-вещественных неоднородностей коры и мантии Атлантического океана. Проанализированы мантийные вещественные неоднородности под океаном и рассмотрен наиболее вероятный механизм их формирования с учетом оригинальных фактических данных. В пределах Атлантики, кроме глобальной (аномалия ОЫРАЬ), выделены региональные и локальные структурно-вещественные неоднородности. Показано, что региональные неоднородности связаны с плюмами, в то время как локальные — как с процессами перераспределения вещества внутри мантии, так и с комплексом тектонических, магматических и метаморфических процессов в пределах океанической литосферы. Для ряда рифтовых сегментов Срединно-Атлантического хребта, особенно вблизи разломных зон, выявлено формирование хаотического разреза океанической коры, отличающегося от классического незакономерным расположением, как по вертикали, так и по латсрали мантийных и коровых пород. Предложен механизм его образования. Рассмотрены разноглубинные твердопластическис деформации и метаморфизм пород, сопровождающие тектонические процессы в ходе образования коры. На примерах ряда ключевых структур (разлом Романш, тройное сочленение Буве и др.) выявлена нестационарность процесса образования океанической коры, проявляющаяся в перестройке тектонических границ по рифтам и разломам и пространственной миграции структур (джампинг, проградация). При этом показано, как тройное сочленение Буве в течение последних 10 млн лет меняло конфигурацию. Предложена модель образования вещественных мантийных нсодпородностей в начальный этап рифтогенеза Центральной Атлантики.

Впервые геотермия рассматривается в широком понимании: от фундаментальной проблемы образования, эволюции и нагрева планет до использования тепла земных недр на практике. Изложены рекомендации по термодинамическому и гидродинамическому расчетам геотермических энергетических систем. Предложено обобщение законов Дарси и Фурье для процессов фильтрации. Большое место занимает изложение новых методов построения теоретических уравнений состояния на основе квантовой и статистической механики.

Книга — первое в научной литературе справочное издание спектральных люминесцентных характеристик минералов. В части I справочника даны общие сведения о закономерностях распределения люминесцентных веществ в природе. Их систематизация проведена по трем уровням геосистем природных люминесцентных веществ: 1. глобальной геосистемы люминесцентных геосфер; 2. геохимической системы люминесцентных аномалий в литосфере; 3. кристаллохимической системы люминесцентных минералов. Приведены важнейшие типоморфные люминесцентные свойства апатита, флюорита, кальцита, плагиоклазов, ангидрита и барита, датолита и данбурита, шеелита, слюд. Описаны приемы диагностики минералов урана, шеелита, касситерита, рубина и др. в пробах пород, руд и стенках горных выработок. Даны таблицы диагностических люминесцентных характеристик минералов в шлихах и протолочках. Приведены примеры применения люминесценции при поисково-оценочных работах. Составлена таблица люминесцентных разделительных признаков минералов при сепарации руд, включающая основные технологические показатели этого процесса для различных типов руд. В части II Справочника приведены спектральные характеристики люминесценции минералов. Минералы сгруппированы по типам химического соединения: гомоатомные минералы, сульфиды, оксосоединения; далее они разбиты на подгруппы по видообразующим металлам в порядке следования их в столбцах периодической системы элементов: минералы натрия, калия, цезия, серебра, магния, кальция, стронция, бария, цинка, марганца, алюминия, иттрия и лантаноидов, кремния, титана, циркония, олова, ванадия, хрома, молибдена, вольфрама, урана. Такое представление позволяет сгруппировать минералы с однотипными центрами свечения, которые образованы главным образом переходными металлами-люминогенами, имеющими недостроенные электронные оболочки (d и j). Приведены спектры фотолюминесценции, рентгенолюминесценции, катодолюминесценции, спектры возбуждения, константы затухания минералов (всего порядка трех тысяч кривых). Спектры люминесценции даны с расшифровками, указывающими основные химические элементы-люминогены (центры), ответственные за определенные линии (полосы) в спектрах; указаны также соответствующие электронные переходы в центрах. В общей сложности даны характеристики 285 минералов, представленных примерно двумя тысячами образцов. Для геологов, минералогов, технологов-обогатителей, физиков-оптиков, химиков — специалистов в области люминофоров, работников аналитических лабораторий геологоразведочных предприятий, аспирантов и студентов, изучающих спецкурс «Люминесценция».

В монографии на основе оригинальных исследований автора и обширного опубликованного отечественного и зарубежного материала рассматриваются теоретические и практические аспекты современной динамики грунтов с акцентом на ее ключевую проблему — проблему динамической неустойчивости всего спектра грунтов разных классов. Описаны закономерности реакции различных грунтов на динамическое воздействие и сформулирован энергетический подход к ее изучению и практической количественной оценке. Обобщены и проанализированы современные методы динамических испытаний грунтов в лабораторных и полевых условиях, а также особенности динамического взаимодействия фундаментов сооружений с грунтами оснований. Приводятся подробные сведения о разнообразных природных и техногенных динамических нагрузках, методические приемы их измерения и моделирования в эксперименте. Книга предназначена для специалистов в области инженерной геологии и геотехники, а также может быть рекомендована аспирантам и студентам геологических и строительных специальностей вузов для углубленного изучения ряда специальных вопросов грунтоведения и механики грунтов.