Пособие предназначено студентам-геологам разных специальностей, изучающим курс ″Геофизические методы исследований″.

В книге с позиций теории поля изложены физические основы геофизи-ческих методов, использующих потенциальные геофизические поля – гра-виразведки, магниторазведки и электроразведки. Общие для них свойства полей являются темами первых двух глав – ″Основы теории поля″ и ″Гармонический анализ полей″.

Три следующие главы посвящены гравитационному и геомагнитному полям и основным методическим положениям методов гравиразведки и магниторазведки.

Последние две главы содержат сведения об электромагнитных полях и различных методах электроразведки.

Учебное пособие рекомендуется студентам-геофизикам второго курса в изучении дисциплины ″Гравиразведка и магниторазведка″, а также старше-курсникам для изучения в конце бакалаврского цикла спецкурса ″Региональная геофизика″.

Учебное пособие подготовлено при поддержке Инновационного образо-вательного гранта Рособразования № 456 от 05 июня 2007 г.

За последнюю сотню лет в физике Земли накоплен огромный наблюдательный материал, который продолжает пополняться и в наше время, обнаруживаются новые факты, которые подчас противоречат общепризнанным догмам. В чем же дело, почему в физике Земли нет свежих идей, новых подходов и оригинальных моделей? Более того, эта наука одна из старейших на Земле, так и не имеет ни одного закона, связывающего результаты наблюдений в одну общую, построенную «на первых принципах», физически непротиворечивую концепцию? По-видимому, дело заключается в том, что учебники по физике Земли и читаемые в университетах курсы по этой специальности, предназначены для геологов и геофизиков. Авторы учебников и лекторы университетов, сами учившиеся по таким же учебникам, часто и не задумываются о том, насколько обсуждаемая тема соответствует истине, а не является этой самой догмой. Зачастую авторы учебников излагают материал, особо не выделяя накопленные экспериментальные данные по Земле и трактуя их в рамках своих собственных представлений об её устройстве.

С первых лекций и первых страниц учебников, геологи и геофизики, ни капли не сомневаясь, принимают, что Земля была «склеена» из пылинок, что ядро – железное, что тепловой поток определяется радиоактивным распадом, что плиты движутся по астеносфере «как в море корабли» и т.п. Иначе, всё в этом мире известно и всё давно определено.

В книге рассмотрены многие сложные вопросы, возникающие при изучении глубинного строения литосферы по геофизическим данным. В основе построений опыт интерпретации геолого-геофизических материалов по западной части Сибирской платформы.

Книга состоит из трёх частей. В первой части изложены новые представления о фундаментальном гравитационном взаимодействии, являющемся основой динамических перестроек земной коры и литосферы.

Вторая часть объединяет краткий обзор геофизических методов изучения планеты, закономерности образования тороидальных (вихревых) структур и их роль в формировании  неоднородностей литосферы.

В третьей части рассмотрены многие проблемы геодинамики: механизмы образования геосинклиналей, рифтов, интрузивных траппов, трудные вопросы «тектоники плит», образование океанов, прогноз землетрясений, а также эволюция планеты в прошлом, настоящем и будущем. 

Материалы книги используются специалистами ОАО «Гравиметрическая экспедиция № 3» при производстве геофизических исследований и поисках месторождений полезных ископаемых.

Излагаются современные основы теоретического описания природных течений вращающихся стратифицированных жидкостей и газов.

Вводные разделы содержат общие методы описания эффектов вращения и стратификации, малых колебаний газовых и жидких оболочек планет, гидродинамической неустойчивости. Специальные главы посвящены геофизической турбулентности, поверхностным, внутренним и гироскопическим волнам, особое внимание уделено нелинейным эффектам и систематическому использованию гамильтонова формализма. Заключительные разделы посвящены общей циркуляции газовых и жидких оболочек планет, гидродинамическим основам теории климата и гидродинамике земных недр — геомагнитному динамо и мантийной конвекции.

Книга рассчитана на научных работников физико-математических, геофизических и гидрометеорологических специальностей

Геофизические методы исследований - это научно-прикладной раздел геофизики, предназначенный для изучения верхних слоев Земли, поисков и разведки полезных ископаемых, инженерно-геологических, гидрогеологических, мерзлотно-гляциологических и других изысканий и основанный на изучении естественных и искусственных полей Земли. Геофизика, находясь на стыке нескольких наук (геологии, физики, химии, математики, астрономии и географии), изучает происхождение и строение различных физических полей Земли и протекающих в ней и ближнем космосе физических процессов. Ее подразделяют на физику Земли, включающую сейсмологию, земной магнетизм, глубинную геоэлектрику, геодезическую гравиметрию, геотермию; геофизику гидросферы (физику моря); геофизику атмосферы и космоса и геофизические методы исследования, называемые также региональной, разведочной и скважин-ной геофизикой. Предметом исследования научно-прикладных разделов геофизики является осадочный чехол, кристаллический фундамент, земная кора и верхняя мантия с общей глубиной до 100 км.

Рассматриваются вопросы интерпретации результатов исследований фильтрационных параметров пластов нестационарными гидродинамическими методами.

Показано, как с помощью метода фильтрационных волн давления, можно разделить эффекты, вносимые в процесс нестационарной фильтрации, релаксационными свойствами среды, неоднородностью распределения параметров в ней, наличием предельного градиента давления и нелинейными зависимостями параметров среды от давления.

Книга предназначена для специалистов, занимающихся исследованиям в области нестационарной фильтрации, интерпретаторов результатов гидродинамических экспериментов в скважинах.

В 1961 г. была опубликована первая сводная тектоническая карта Сибири и Дальнего Востока, построенная по геологическим и геофизическим данным [86]. Последние в основном использовались лишь для изображения рельефа складчатого фундамента в пределах Западно-Сибирской плиты и Сибирской платформы и установления некоторых крупных разломных дислокаций. Были намечены некоторые новые представления (по геофизическим данным) и о структуре других частей этой территории- Складчатое обрамление давалось в трактовке карты Геологического института АН СССР 1956 г. [93]. С тех пор накопились новые данные, а главное — было проведено более глубокое изучение материалов региональных геофизических исследований, позволившее уточнить предыдущие построения и, кроме того, наметить возрастное расчленение фундамента вышеназванных регионов. По отношению к складчатому обрамлению был применен специальный методический подход, обеспечивающий его расчленение на возрастные и формационноструктурные комплексы, выявляющие многостадийность, а точнее мно-готипность его развития. В несколько ином аспекте строение больших территорий в процессе их развития также рассматривается в работе М. В. Муратова, в которой выделяются комплексы главной структуры, основания и покровной [51]. Тектоническое районирование по таким признакам создает новые возможности для геологической интерпретации данных региональных геофизических исследований в первую очередь гравитационных и магнитных аномалий, поскольку обосновывает поэтажное расслоение геологической структуры на характерные аномалеобразующие комплексы, что позволяет подойти к количественной оценке их специфического воздействия. Появляется возможность выделения весьма существенных слагаемых в наблюдаемом суммарном воздействии различных факторов, в том числе весьма глубинных, отраженных в аномальных полях, особенно в поле силы тяжести. Подход к тектоническому районированию на основе учета много-типности развития довольно хорошо разработан для ряда геосинклиналей. На примере геосинклиналей Тянь-Шаня, Казахстана и Алтае-Саян-ской области, Северной Америки и других стран можно видеть, что по развитию они могут быть отнесены к разным типам, каждый из которых характеризуется своим специфическим набором осадочных, магматических и рудных формаций, а также особенностями тектонических структур. Это хорошо было показано А. В. Пейве и В. М. Синицыным [64] для Казахстана и Средней Азии и в той или иной форме отражено в построениях В. А. Николаева [56], Ю. А. Билибина [6], М. В. Муратова [51] и ряда других геологов, как советских, так и зарубежных. Изучение складчатых областей, окаймляющих Сибирскую платформу и Западно-Сибирскую плиту, позволяет выделить четыре основных встречающихся здесь типа геосинклиналей, различающихся по характеру выполняющих их осадков, вулканических пород, интрузивных комплексов, рудных месторождений и тектонических, преимущественно складчатых структур.

Механизм  формирования  коренных  месторождений  алмазов  до  сих  пор  является  дискуссионным вопросом.  Уникальные  свойства  алмаза,  высокие  термодинамические  условия  его  формирования привлекают внимание многих исследователей. Предложено множество гипотез происхождения коренных месторождений алмазов [1-13]. Эти гипотезы могут быть объединены в несколько групп: 1) Гипотезы, базирующиеся на идее быстрого подъема кимберлитовой магмы с глубин более 180 км в приповерхностные части коры [6-8; 10; 12]. В соответствии с этим механизмом, на глубине более 180 км существует  слой,  где  температура  и  давление  соответствуют  условиям  стабильности  алмаза.  Высокая скорость  подъема  кимберлитовой  магмы  необходима  для  предотвращения  фазового  перехода  алмаза  в графит за пределами условий его стабильности. По минералогическим данным скорость такого подъема оценена в 3.5 – 20 м/с [7; 12], а при наличии кавитации [1] - в диапазоне от 300-500 м/с до 1200 м/с. 2) «Взрывные» гипотезы, в соответствии с которыми алмазы формируются в результате подземных взрывов,  которые  создают  необходимые  для  этого  термодинамические  условия  [2-  5;  8;  11;  13]. Существуют  два  варианта  этих  гипотез.  Первый  -  опирается  на  эндогенную  природу  взрывов.  Он предполагает  серию  подземных  взрывов  при  самопроизвольной  детонации  тяжелых  углеводородов, поступающих в кору из мантии. Эти подземные взрывы создают необходимые для формирования алмаза давление, температуру и высокую скорость транспортировки продуктов взрывов в верхнюю часть коры [3; 2268; 12]. Второй вариант - предполагает экзогенную природу энергии взрывов при формировании алмазов - “астроблемная” гипотеза [5; 13].  Для  выявления  истинных  механизмов  формирования  коренных  месторождений  алмазов  необходима детальная проверка вышеприведенных гипотез.  Большинство коренных месторождений алмазов сосредоточено в телах трубочного типа, верхняя часть которых  выполнена  брекчиями  кимберлитов/лампроитов  с  включениями  ксенолитов  мантийных  пород [12].  Диаметр  таких  трубок  обычно  составляет  несколько  сотен  метров.  Некоторые  из  них  разведаны горными выработками до глубин в 1 км [12]. Принимая во внимание, что  условия стабильности алмаза должны  существовать  на  значительно  больших  чем  1  км  глубинах,  учитывая  наличие  в  алмазоносных трубках  мантийных  ксенолитов  можно  предположить,  что  такие  трубки  являются  только приповерхностными проявлениями мощных процессов, которые начинаются в верхней мантии. Поэтому, естественно  предполагать,  что  характерные  размеры  поверхностных  проявлений  подобных  процессов должны  быть  одного  порядка  с  мощностью  литосферы.  В  связи  с  этим,  для  решения  проблемы происхождения природных алмазов необходимо исследовать значительно более обширные территории, чем те, которые находятся в непосредственной близости от алмазоносных тел. Представляется, что подобное исследование  нескольких  алмазоносных  районов  позволит  выявить  закономерности  в  их  проявлениях  и найти последствия  высокоэнергетичных  процессов,  сформировавших  месторождения  алмазов.  Учитывая предполагаемые  значительные  пространственные  размеры  структур,  контролирующих  коренные месторождения  алмазов  (не  менее,  чем  150-200  км),  космические  и  геофизические  материалы представляются наиболее подходящими для решения данной задачи.

Настоящее сообщение посвящается исследованию генетических типов пермских местонахождений Сундырь-1, Ишеево и Кичкас. содержащих кости акуловых и лучеперых рыб поднсуржумского возраста. Мне представилась возможность принимать участие в изучении и раскопках ископаемых позвоночных (тстрапод и рыб) в местонахождении Сундырь-1 (Республика Марий-Эл) во время полевых работ 2010 г в составе экспедиции Палеонтологического института РАН под руководством старших научных сотрудников В.К. Голубева, А.А., Куркина и В.В. Буланова [1, 2]. Таксономический состав и генетическая природа последнего местонахождения были выявлены в коллективной работе 1992 года А.В.Миних с соавторами [6]. Местонахождение Сундырь-1 было открыто АЛО. Березиным в 1997 году на южном берегу Чебоксарского водохранилища у устья реки Сундырь-1 (см. фото). Здесь, в крутом береговом склоне обнажена тридца-тимстровая толща коренных пород пермского возраста. Местонахождение насыщено разнообразными ископаемыми органическими остатками: кроме костей рыб и тетрапод здесь были обнаружены раковины беспозвоночных - остракод, конхострак и, реже, двустворчатых моллюсков. Разрез слагают терригенные породы, представленные преимущественно субгоризонтально переслаивающимися алевролитами и глинами, на разных уровнях включающими две линзы песчаников и песков. Вмещающие линзы слои имеют наклонное залегание (с запада на восток) под углом 10-15° и осложнены небольшими (от 0,6 до 0,2 м) современными сбросами. В нижней части обнажения наблюдаются выходы бурых и желтовато-серых срсднсзсрнистых полимиктовых песков, общей мощностью 12 м, содержащих прослои буровато-ссрых конгломератов до 0,4 м по мощности в верхней части слоя. Конгломераты состоят преимущественно из галек местных пород - глинистых, реже известковых галек и песка; цементом является кальцит. В них обнаружено большое количество ископаемых остатков рыб. реже тетрапод, присутствуют обломки двустворчатых моллюсков. Большинство костей рыб захоронились на мсстс обитания; кости тетрапод, вероятно, были вынесены в зону разгрузки водного потока. Выше залегает пачка пестроцвстных глин (15 м), содержащая прослои светло-серых и белых мергелей и крупные линзы и прослои бурых песков, мощностью до трех метров, и небольшой по мощности (0,2 м) прослой крепких конгломератов серого цвета. В се подошве, на контакте с песками, в красновато-бурых глинах был обнаружен почти полный скелет тстраподы, а также разрозненные кости тстрапод, рыб и раковины двустворчатых моллюсков. Редкие кости тстрапод и рыб встречаются и несколько выше - в прослос конгломератов и в глинах. Большинство остатков рыб мне удалось обнаружить в раскопе конгломератов, залегающих в кровле песков, в 11 м выше уреза воды. Рыбы представлены челюстными зубами и ихтиодорулитами акул, которые удалось определить автору настоящего сообщения, используя литературные источники. Сравнение этих шипов и зубов с описаниями таковых в литературных источниках показало, что они наиболее близки к роду и виду Xenosynechodus egloni Gluckman, описанному в 1980 году Л.С. Гликманом [3J из местонахождения Ишеево.

Прошло 20 лет с того времени, как, самоорганизовавшись на волне демократических устремлений, тяготеющие к синтезу нетрадиционных, но научных представлений о глобальной эволюции Земли ряд отечественных геологов и представителей других естественных наук объединились в рамках междисциплинарных семинаров — вначале на Дальнем Востоке [Закономерности строения…1992], а затем в Санкт-Петербурге и Москве [Геологическое изучение… 1995]. За это время — время одного человеческого поколения — пройден немалый путь, позволяющий предположить, что в недрах геологии происходит смена старой парадигмы (в узком смысле слова, по Т. Куну), которую мы назовем механистической, на новую [Шолпо 1993; Сывороткин 2007], для именования которой можно принять термин «геономическая» (в понимании И.В. Крутя [Круть 1978]). Корни этой парадигмы, однако, уходят значительно глубже. Первые поразительные по своей глубине эмпирические выводы в плане целостной геономии были сделаны ещё в конце XIX века А.П. Карпинским и И.В. Мушкетовым [Карпинский 1888; Мушкетов 1891] в неявном противостоянии с Зюссом, Огом, Бертраном и другими европейскими классиками ранней теории геосинклиналей. Целостные концепции саморазвития Земли были сформулированы в рамках астрогеологии, бурно развивавшейся в 50-х—60-х гг. XX века (одновременно с успехами космонавтики и в творческой атмосфере «оттепели»). Концепции астрогеологии были обобщены в капитальном сборнике «Проблемы планетарной геологии» [Проблемы планетарной геологии 1963] и в классическом труде Г.Н. Каттерфельда «Лик Земли» [Каттерфельд 1962], ставшем, в свою очередь, эвристическим источником многих последующих идей. 50-летие выхода этой книги, на которую до сих пор постоянно ссылаются, мы отмечаем в этом году. Но затем началось быстрое генеральное наступление Новой Глобальной Тектоники (далее НГТ), и развитие других целостных глобальных концепций стало считаться в лучшем случае дурным тоном. Реально новое идеетворчество началось только в середине 80-х гг., после появления первых симптомов кризиса НГТ [Авсюк 1987; Добролюбов 1987; Зимов 1985; Киркинский 1987и др.] (что любопытно, также совпав с началом очередного этапа свободомыслия и ожиданиями политического обновления). Вскоре появились первые публикации уже на «постплейттектонической» основе, а затем и известные семинары в Хабаровске и Москве [Закономерности…1992, Закономерности…1994; Геологическое изучение… 1995]. Можно — в известном приближении, не считая «прадедов» (XIX века), «дедов» (поколения В.И. Вернадского и Б.Л. Личкова) и «отцов» (астрогеологов), — говорить о том, что мы движемся к новой парадигме уже четверть века. Каковы результаты этого пути? Ведь четверть века — это как раз смена п.околений, именно за это время и должна происходить, согласно классической теории, смена научной психологии, мировоззрения, то есть парадигмы [Шолпо 1993; Ильин, 1994]. Основной результат один: в целом медленно (гораздо медленнее, чем хотелось бы), но верно мы движемся к победе новой парадигмы. Если НГТ побеждала старый фиксизм штурмом и сделала это всего за 5—10 лет, то новая парадигма вытесняет НГТ постепенно и избегая открытых столкновений. Подтверждением происходящей смены вех и именно парадигмального характера этой смены выглядит изменение реакции «традиционной» геологии и ряда её официально признанных представителей на многие обобщения, идеи и гипотезы, казавшиеся в начале 1990-х годов «дикими» и «экстравагантными». Теперь эта реакция существенно поляризовалась — от почти параллельного примыкания к геономической тенденции ряда видных ученых, облеченных высокими официальными титулами [Авсюк 1996; Красный 2002; Милановский 1996; Шолпо 2004; Хаин 2008], публикаций и докладов на официальных научных форумах — и до резкого отторжения, вплоть до жестких административных мер. В этом смысле система научного знания в геологии, по-видимому, переживает бифуркационный период. Усиливается ее неравновесность, а, следовательно, и чуткость к внешним воздействиям. Налицо ряд уже неразрушимых «ядер нуклеации» новой парадигмы, и можно ожидать становления новой когнитивной структуры геологии. К таким «ядрам» следует, как представляется, относить не продукты рутинной научной работы над частностями в стиле эмпирической науки XIX века (к сожалению, именно доклады о частностях стали преобладающими¸ например, на Всероссийских тектонических совещаниях). При всем уважении к такой работе она имеет целью, как правило, лишь индуктивное подкрепление новыми «фактами» и в новых координатах заранее выбранной концепции. И, с другой стороны, эти ядра — не просто новые красивые гипотезы и иные построения в духе перцептуально-экспланантной эпистемологии того же XIX века. Речь должна идти лишь о твёрдых, надёжных эмпирических обобщениях, не только обладающих главными свойствами научного открытия — неожиданностью и проверяемой истинностью, но отвечающих и третьему — увязываемости в общую систему знания.