Описаны основные положения геоэлектрики, подчеркнута важность учета неоднозначности ее обратной задачи. Рассмотрены три основных метода глубинной геоэлектрики, использующие естественные поля ионосферно-магнитосферного происхождения: магнитовариационное зондирование (МВЗ), магнитотеллурическое зондирование (МТЗ) и магнитовариационное профилирование (МВП). ОписАНЫ функции отклика каждого метода. Каждая функция отклика несет свою специфическую информацию о некоторых параметрах изучаемого объекта и характеризуется степенью достоверности извлекаемой из нее информации об объекте. Например, наиболее достоверную информацию об аномалиях электропроводности (если они есть на исследуемой площади) имеют функции отклика МВП. Горизонтальный тензор аномального поля содержит информацию об электропроводности под пунктом наблюдения, а типпер (вектор индукции) - из окружающих участков. В целом информация МВП меньше подвержена искажениям, чем информация МТЗ и заслуживает большего доверия. Искусственные источники поля в глубинной геоэлектрике используются редко ввиду дороговизны. С 1970 г. два мощных источника, созданных для других целей, находились на Кольском п-ве и были использованы для глубинных зондирований. В центре этих исследований оказался молодой талантливый геолог-геофизик и организатор крупных проектов Абдулхай Азымович Жамалетдинов. Это - проект "Хибины" с МГД генератором и сверхглубокой скважиной в качестве одного из объектов исследования, низкочастотный излучатель "Зевс", сигналы которого записаны в Китае на расстоянии 7000 км, а также ряд проектов, задуманных и организованных А. А. Жамалетдиновым и выполненных под его руководством: Волгоград - Донбасс (1979, 1986), эксперименты "Феникс" (2007, 2009, 2014, 2019) и др. При этом были разработаны методики интерпретации для зондирований с использованием искусственных электромагнитных источников, получены новые функции отклика, позволяющие по-новому "увидеть" объект исследования. Этот опыт необходимо сохранить, обобщить, усовершенствовать и использовать, например, следующим образом. При проведении синхронной многоточечной съемки с помощью методов МТЗ - МВП оборудуется контролируемый источник, состоящий из двух заземленных линий, через которые пропускается сильный ток в виде гармоник на фиксированных частотах и/или импульсов, сигналы которого будут регистрироваться приборами сети МТЗ - МВП во время ночных сеансов.

In the Eastern Donbass, a large positive anomaly of a constant natural electric field (NF) (with an intensity of up to 2500 mV and a width of more than 1 km) was obtained on the mining branch of a mine that was liquidated by wet conservation method, developing coal seams of A1-grade anthracite. Repeated (control) measurements made two months later confirmed the presence of this anomaly. The author's interpretation of the existing natural phenomenon is reduced to a multi-level, step-by-step analysis of the conditions for the formation of the field of natural potentials in the massifs of coal-bearing rocks technologically and tectonically disturbed by mining. Purpose. To identify regularities of the formation of a positive anomaly of a constant natural electric field of a large magnitude on the mining branch of a liquidated mine. Methodology. Field geophysical work using natural field methods and electropotential tomographic sounding. Multi-level, step-by-step analysis of the conditions for the formation of the field of natural potentials in the massifs of coal-bearing rocks technogenically and tectonically disturbed by mining. Findings. A model of a hydroelectrokinetic section is developed in which the developed space is represented by a watered extended and power-varying flat layer of multi-block fractured rocks with the formation of a water-absorbing funnel at the site of tectonic disturbance, as a structure of high-speed absorption of mine water, resulting in the formation of a positive NF anomaly of more than 2, 3 Volt. Originality. Detection and justification of the formation of a positive anomaly of the natural constant electric field, which is unique by its intensity and width, on the territory of the mining branch of the liquidated coal mine in the Eastern Donbass. Practical value. The uniqueness of the identified positive NF anomaly initiates a discussion about the nature of its formation and proves the feasibility of using the natural field method in solving problems of hydroecological, gas, and other types of monitoring in coal regions.

Дисертація присвячена вивченню геоелектричних неоднорідностей земної кори і верхньої мантії різних геологічних структур України на основі побудови тривимірних моделей розподілу електричного опору за експериментальними МТ/МВ даними. Мова йде про тлумачення природи аномалій високої електропровідності за результатами комплексного аналізу геолого-геоелектричних даних та їх дослідження як одного з факторів прояву геодинамічних процесів для пошуку ознак рудної мінералізації та вуглеводневих корисних копалин. Побудовано та проаналізовано тривимірні моделі розподілу електричного опору земної кори і верхньої мантії як локального так і регіонального характеру. Локальні - базит-метабазитових утворень (Тарасівського та Троянківського масивів) Ятранського блока ГШЗ. Регіональні - центральної частини УЩ (Інгульського мегаблока, Голованівської та Інгулецько-Криворізької шовних зон), Північної Добруджі та Переддобрудзького прогину, Кримсько-Чорноморського регіону. За результатами спеціалізованих досліджень виявлено геоелектричні неоднорідності у земній корі та верхній мантії України, які характеризуються аномально низькими та аномально високими значеннями електричного опору. Зони високої електропровідності, що виходять на поверхню, визначаються субвертикальною неоднорідністю та утворюють гальванічно пов’язану систему. Вона просторово корелює з глибинними розломами різного рангу, що виділені за геологічними даними. Земна кора незалежно від геолого-тектонічного регіону характеризується аномально провідними шарами, верхня кромка яких спостерігається на різних глибинах від 2 до 20 км з питомим електричним опором до ЮООм-м. Геоелектричну неоднорідність верхньої мантії зафіксовано у Переддобрудзькому та Кримсько-Чорноморському регіонах і тільки фрагментарно під Українським щитом, Прип’ятським прогином та Дніпровсько-Донецькою западиною

Вивчено вплив варіацій приземного електричного поля атмосфери на мікрофізичні процеси у хмарах та умови їх стратифікації, формування опадів і снігопадів на основі побудови, розрахунку й аналізу одновимірних і тривимірних моделей фізики та електрики хмар. Модель представлено розв'язком нелінійного рівняння Пуассона, який істотно залежить від граничних умов на поверхні Землі, а саме від збурення приземного локального електростатичного поля від джерел геофізичних процесів. Вперше для вивчення поляризації електрон-іонної підсистеми атмосфери у полі сили тяжіння розроблено лінійний аналог рівняння Пуассона, де базовими функціями є функції Ейрі, який суттєво відрізняється від класичного наближення Дебая. Показано, що врахування динамічної діелектричної проникності призводить до появи стратифікованих областей в атмосфері. Для гідродинамічних систем розглянуто самоузгоджене (бездифузійне) переміщення хмари в горизонтальному напрямку, а також глобальну стратифікацію та перенесення водяної пари. Вперше одержано аналітичне рівняння динамічної діелектричної проникності ε(r) як функції локального потенціалу та градієнта потенціалу. Розраховано серію мультиплікативних поправок до больцманівського фактора ймовірності, де введено перевизначений термічний потенціал електрона, що узгоджує модель з експериментальними даними та призводить до стійкості рішення при масштабуванні атмосферних процесів. Розроблено електричний блок тривимірної моделі фізики хмар для чисельного моделювання катастрофічних опадів, пов'язаних з електричною коагуляцією.

Раскрыта проблема выявления механизма солнечно-земных связей. Получены представления о закономерностях непрерывного притекания энергии Солнца ко всем геофизическим процессам и о единой энергетической основе этих процессов. Показано, что природные катастрофы - следствие локального накопления электромагнитной энергии в теле Земли и солнечной активности. Разработаны способы управления аномальными явлениями и получения при этом экологически чистой возобновляемой энергии. Отмечено, что при создании основ единого механизма солнечно-земных связей установлены ранее неизвестные объективно существующие закономерности, свойства и явления материального мира.

Існуюче уявлення про хімічну термодинаміку передбачає, що за однакової температури та інших рівних умов швидкість хімічної реакції завжди та повсюди на Землі буде однаковою. Встановлено, що геоелектричне поле, що генерується іоносферою Землі, спроможне сильно впливати на швидкість хімічних процесів. Внаслідок обертання Землі навколо Сонця та інтенсивності сонячного випромінювання, що змінюється, геоелектричне поле дуже динамічне та спроможне викликати зміну швидкості деяких хімічних реакцій в широких межах упродовж року.

Побудовано тривимірна глибинна модель Голованівської шовної зони (ГШЗ) за даними експериментальних електромагнітних досліджень і вивчено зв'язки між електропровідністю та геодинамічним розвитком регіону, його металогенічними та структурними особливостями. Проведено сучасні експериментальні магнітотелуричні та магнітоваріаційні (МТ/МВ) роботи у межах ГШЗ та прилеглих геологічних структур, на їх основі побудовано 3D геоелектричну модель земної кори та верхньої мантії регіону із залученням даних попередніх глибинних електромагнітних досліджень. Виявлено аномалії високої електропровідності з р=2 - 250 Ом·м в земній корі, які збігаються з глибинними зонами розломів і до глибин 2,5 км представлені субвертикальними структурами, а глибше - переважно субгоризонтальними шарами. Поза межами шовної зони спостерігається неоднорідна верхня мантія. Геологічна будова ГШЗ та її електропровідність підтверджують колізійну модель формування кори центральної частини Українського щита (УЩ). Низькоомні аномалії приурочені до протяжних смуг і секторів поширення графітовмісних порід і зон метасоматозу уздовж протяжних зон розломів. Зазначено, що в їх межах розташовуються більшість відомих у регіоні родовищ і рудопроявів рудних корисних копалин.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д214.1 + Д443.417

Рубрики:

Електрика Землі

Сейсмічні методи пошуків та розвідки

Шифр НБУВ: Ж14153 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Надано інформацію про основні результати наукових досліджень, одержаних автором останнім часом. Розглянуто модель, яка описує будову електричного поля Землі й атмосфери. Багато явищ природи не можна пояснити за розділеної дії механіки, гідро-, електродинаміки, для цього потрібна модель повної взаємодії існуючих полів. Встановлено зв'язок електричного заряду, тиску та температури, що надає можливість пояснити багато явищ, які ми спостерігаємо в природі.

У тезовій формі надано інформацію про основні результати досліджень моделі, яка описує будову електричного поля Землі й атмосфери. Показано, що виявлення зв'язку електричного заряду, тиску та температури надає можливість пояснити багато природних явищ. Побудований на базі розглянутої моделі геофізичний комплекс використовують під час пошуків вуглеводнів та інших корисних копалин.

Обобщены материалы геоэлектрических исследований Ингульского мегаблока с целью выявления закономерностей связи низкоомных геоэлектрических аномалий и проявлений метасоматитов с урановым и золоторудным оруднением. Построение геоэлектрических моделей распределения значений электросопротивления по данным одномерной инверсии магнитотеллургического зондирования и 3D-модели по результатам численного моделирования для глубины 0,2 - 120 км позволило оценивать перспективность этих аномалий, исходя из наличия у них мантийных корней. На основании полевых экспериментальных геоэлектрических исследований для Кировоградского рудного района установлена связь урановых проявлений альбититовой формации с аномалиями повышенной электропроводности, обусловленной региональными метасоматическими преобразованиями пород рамы.

Отмечено, что одной из задач геоинформатики является разработка методологии оптимального получения и хранения знаний/информации в соответствующем конкретном разделе науки. Решение такой задачи возможно разными способами, поскольку критерий оптимальности может быть введен по-разному, а главное, оно зависит от цели конкретной науки на данном этапе ее развития в данном сообществе. Приведены соображения по этому вопросу для глубинной геоэлектрики с иллюстрацией их результатами исследований астеносферы, полученными в Европе.

Розглянуто задачу про розподіл електричного потенціалу в середовищі, яке містить контрастні за фізичними властивостями мікровключення різної геометричної форми. Як метод розв'язку вибрано багатомасштабний метод скінченних елементів. На основі одержаного розв'язку проведено процедуру гомогенізації електричного опору неоднорідного середовища. Виконано порівняння результатів числового моделювання і фізичного експерименту.

На відміну від практичної цільової науки - електророзвідки, геоелектрику розглядають як науку фундаментальну, яка ставить своїм завданням чесне максимально достовірне вивчення об'єктивної реальності - Землі. Оскільки спостереження електромагнітних полів можливі тільки на/над поверхнею Землі в обмеженій кількості пунктів з обмеженою точністю, висновки геоелектрики завжди неоднозначні. Надання лише єдиного розв'язку, особливо одержаного із застосуванням регуляризації, може призводити до помилкових висновків і сприйматися як підтасовування фактів, тобто дискредитувати як авторів, так і всю науку геоелектрику. У світлі викладеного багато результатів інверсії (особливо 2D) слід розглядати не як змістовний доведений геологічний результат, а як одне з можливих перетворень функцій відгуку.

На базі одновимірної інверсії кривих магнітотелуричних зондувань на більшій частині Волинського та західній частині Подільського мегаблоків у "гранітному" шарі виділено об'єкти зниженого опору (ОЗО), які на сучасному етапі досліджень важко об'єднати в єдиний провідний шар. У перехідному шарі можна припустити наявність провідного горизонту (з переважним значенням сумарної поздовжньої провідності понад 100 см), в якому місцями є "дірки" (тобто райони відсутності ОЗО). На більшій частині вивченої території сумарна поздовжня провідність товщі порід потужністю порядка 30 - 35 км, як правило, не перевищує 250 см. Кореляція площ поширення провідних об'єктів і графітоносних районів дозволяє припускати, що знижені опори в цих районах пов'язані з графітизацією порід, що складають як "гранітний", так і частину перехідного шару. Активні на сучасному етапі розвитку лінеаментні зони - Устьлузько-Малинська, Яворівсько-Волчанська (складова північної частини Дніпро-Лабської зони) та Мукачівсько-Дніпропетровська - супроводжуються провідними об'єктами, які розміщуються на різній глибині.

Обговорено проблему імпедансного опису електромагнітного поля на поверхні неоднорідної Землі. Проаналізовано концепції тензора імпедансу, тензора Візе - Паркінсона, узагальненого тензора імпедансу, імпедансного наближення Леонтовича та його узагальнень. Підкреслено, що ці моделі носять частковий характер, дійсні тільки за спеціальних форм задання збуджувального поля і не завжди відповідають умовам проведення реального магнітотелуричного експерименту. Наведено узагальнену систему векторних тотожностей імпедансного типу для гармонічного електромагнітного поля на замкнутих межах розподілу та генероване на їх основі узагальнене точне диференціальне рівняння імпедансів, а також систему скалярних рівнянь, які визначають цю поверхню. Зазначено, що за необхідності використання їх неповних укорочених форм ці моделі у порівнянні з класичними в принципі містять внутрішні критерії свого застосування і не потребують для свого обгрунтування додаткових емпіричних або евристичних доповнень.

Надано огляд низки аспектів взаємодії електромагнітних хвиль із геологічним середовищем, моделей геосередовища та механоелектромагнітних перетворень у ньому. Підкреслено, що реальне сейсмоелектромагнітогенерувальне середовище не можна розглядати як лінійно-пружний пасивний континуум - йому притаманна внутрішня самоподібна структура, яка визначає сейсмічний та електромагнітний процеси в ньому. Зроблено висновок щодо наявності тісного зв'язку структури поля електромагнітної емісії, як і мікросейсмічних коливань, реєстрованої на земній поверхні, з топологією міжблочного простору та самою структурою блоків, які формуються механізмами самоорганізації геосередовища. Розглянуто питання електродинаміки активних середовищ із самоподібною структурою. Звернено увагу на неадекватність оперування з деякими ефективними феноменологічними електромагнітними параметрами, зокрема, з показником заломлення, під час аналізу процесів випромінювання та поширення коливань в активному блочно-ієрархічному середовищі. Відзначено існування комплексу нелінійних взаємозв'язків як між фізичними полями, так і підсистемами геосередовища, можливість появу слабкозгасальних спіральних (гелікоїдальних) електромагнітних коливань (спіральних автохвиль). З урахуванням некласичних підходів і методів, важливих з точки зору геоелектричних застосувань, обговорено можливості використання електромагнітної компоненти емісії літосфери з метою діагностики її структури та динаміки.

Обговорено досвід застосування імпульсної поляризації електромагнітного поля, або нестаціонарного поля електричного типу. Подібної поляризації досягають за збудження вертикальним електричним диполем або із земної поверхні - коловим диполем.

Наведено огляд даних геоелектричних досліджень Євразійського регіону, який дає можливість припустити, що існує пояс провідних структур у земній корі, який корелює з північною гілкою Альпійсько-Гімалайського рухомого поясу і через Добруджу і північніше простягується уздовж лінії Тейссейре - Торнквіста - межі, за термінологією В. Ю. Хаїна, між Пра- і Мезоєвропою. Південніше структури Східної Європи стикаються зі Східною плитою та Альпійським рухомим поясом. Ці провідні утворення різко поділяють Європу на дві частини. На півночі поле провідних утворень розгалужується на дві частини - західну та північно-західну.

Розглянуто особливості та можливості методу аналізу спонтанної електромагнітної емісії Землі під час вивчення геологічної будови та пошуку корисних копалин. Наведено технічні характеристики спеціалізованого приладу "Астрогон", розробленого для проведення повітряних, наземних і морських вимірювань, та основні принципи обробки й інтерпретації даних польових спостережень.