Розглянуто питання дослідження атмосфери й іоносфери з використанням активного акустичного збудження наземним випромінювачем для розв'язку задач прикладної геофізики. Сформульовано математичну постановку задачі відбору інформації. Показано, що створення мобільного комплексу для регулярного вивчення електромагнітних відгуків під час акустичного збудження атмосфери й іоносфери розширить можливості експериментального дослідження ряду геофізичних явищ, взаємозв'язків в системі літосфера - іоносфера.

У рамках моделі неперервного середовища з нахиленим геомагнітним полем і плавною зміною параметрів іоносфери розраховано проходження на супутникові висоти електромагнітного УНЧ-випромінювання від літосферного джерела струму, яке може виникати перед землетрусами. Вивчено зміни форми області з електромагнітним випромінюванням під час його розповсюдження з літосфери в іоносферу - властивості просторової дисперсії. Просторову дисперсію досліджено для різних конфігурацій об'ємного струму в літосфері. Отримано амплітудно-частотні характеристики, які визначають властивості частотної фільтрації електромагнітного УНЧ-випромінювання в системі літосфера - атмосфера - іоносфера, на різних висотах, за основних геофізичних умов та для різних глибин локалізації джерела. Проаналізовано основні втрати електромагнітного УНЧ-випромінювання під час його розповсюдження крізь систему літосфера - атмосфера - іоносфера та визначено тип хвиль, які можуть бути зареєстровані на супутниках. Зроблено висновок про можливість реєстрації електромагнітного УНЧ-випромінювання літосферної природи на супутниках.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д211.1 + Д244.61

Рубрики:

Земна кора. Літосфера

Іоносфера

Шифр НБУВ: Ж26988 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Електростатичне поле й іоносферні параметри визначено в системі літосфера - атмосфера - іоносфера. Нова модель пояснює спостережувані варіації приземного електричного поля перед сильними землетрусами.

Побудовано тривимірну регіональну густинну модель літосфери Європейського континенту та прилеглих структур Північної Атлантики масштабу 1 : 5 000 000, що базується на даних ГСЗ про структуру кори та інформації щодо неоднорідностей верхньої мантії, одержаної за допомогою інших геофізичних методів. Розроблено методику 3D гравітаційного моделювання з визначенням різницевих аномалій, мантійну природу яких підтверджено їх стійкою кореляцією з наоднорідностями верхньої мнтії за даними геотермії та сейсмології. Доведено, що температурний режим є основним чинником, який визначає розподіл густини нижче підошви кори. За кількісної інтерпретації мантійних аномалій розраховано інтегральні значення густини підкорового шару. Оцінено частини густини, які обумовлені змінами температурного режиму та варіаціями складу верхньої мантії. Пояснено закономірну зміну "речовинної" складової густини верхньої мантії. Встановлено, що дане явище обумовлене особливостями деплетування верхньої мантії під час формування земної кори континенту. На підставі залежності мантійних аномалій від товщини літосфери оцінено зміну даного параметра у межах усього континенту та прилеглої частини Атлантики. Показано, що густина може бути ще одним важливим параметром (спільно з температурою та швидкістю сейсмічних хвиль), що характеризує будову і склад верхньої мантії. Здійснено апробацію розробленої методики гравітаційного моделювання під час 3D моделювання масштабу 1:1 000 000 двох регіонів, розташованих у межах України - району профілю EUROBRIDGE-97 на площі вздовж південної границі Східно-Європейської платформи.

Наведено теоретичне та методологічне обгрунтування морфохронодинамічного підходу щодо вивчення геоморфогенезу, на підставі використання якого досліджено просторово-часові закономірності формування історико-динамічних басейнових геоморфосистем геоморфологічних формацій цокольних рівнин Українського щита. Розроблено моделі їх просторово-часової організації на основі єдиного структурно-функціонального аналізу експонованих і похованих елементів рельєфу. Встановлено етапність і циклічність розвитку історико-динамічних басейнових геоморфосистем та їх кореляцію з тектонічними на рівні макроциклів і мезоциклів, що спричинені процесом саморозвитку на рівні мікроциклів. Встановлено накладання на планетарні чинники регіональних та локальних тектонічних. Уточнено регіональну модель інтегральної мегасистеми "земна поверхня - літосфера - астеносфера Гутенберга". Створено карти статики та динаміки історико-динамічних бассейнових геоморфосистем, розроблено їх кількісні показники та класифікації. Виявлено взаємодію історико-динамічних басейнових геоморфосистем з різними природними та техногенними об'єктами та системами. Відзначено, що даний вплив визначає напрямки їх подальшого практичного використання. Показано відображення просторово-часових закономірностей формування історико-динамічних басейнових геоморфосистем в інших геолого-географічних об'єктах. Доведено вплив історико-динамічних басейнових геоморфосистем на утворення покладів деяких осадових корисних копалин та несприятливих екологічних умов і посилення техногенного забруднення території.

Зазначено, що дослідження процесів, які відбуваються під час розрядів блискавки, є актуальним завданням космічної фізики. Саме на це спрямовано експеримент на борту мікросупутника "Чібіс-М" (запуск у 2010 р.), який містить два набори космічної апаратури: "Гроза" та "Хвильовий комплект". Від цього проекту очікуються особливо цікаві результати, оскільки вперше заплановано не тільки прямі спостереження блискавок, але й одночасні дослідження викликаних ними хвильових процесів (дослідження проводитимуться як з борту супутника, так і зі станцій наземної підтримки), що дасть безпрецедентну нагоду спостерігати розвиток блискавкового механізму від виникнення до дисипації в формі електромагнітних хвиль. У межах електромагнітного експерименту на борту мікросупутника "Чібіс-М" будуть проведені вимірювання електричного та магнітного полів і густини електричного струму. Особливу увагу сконцентровано на ННЧ-ДНЧ-діапазоні. Ці хвилі відіграють головну роль у взаємодії в системі магнітосфера - іоносфера - атмосфера - літосфера, і їх дослідження є необхідними для розкриття механізму цієї взаємодії. Описано наукові завдання проекту та склад бортової апаратури "Хвильовий комплект".

Вивчено геологічну циклічність нафтогазоносних регіонів України. Інформацію, яку одержано з кам'яної оболонки Землі за допомогою "періодичного закону історичної геології" А. Є. Кулінковича, зіставлено з даними про рівень поверхні океанів у фанерозої, рух Сонячної системи в Галактиці та зміни в процесі цього руху кінетичної та потенціальної енергій. Показано, що на перигелійній ділянці орбіти Земля має найкулястішу форму, найбільші швидкість руху (250 км/с) та кінетичну енергію, але найменші глибини океанів і швидкість обертання навколо осі. Із переміщенням до апогалактію кінетична енергія, що є мірою механічного руху планети, зменшується (швидкість падає до 206 км/с), а зростає потенціальна енергія, яка обумовлює форму Землі та взаємне розміщення окремих її частин у силовому полі. Завдяки останній здійснюється зміна швидкості обертання Землі та процеси перебудови її поверхні. Ізостатична рівновага в сучасну геологічну епоху підтримується за рахунок розмиву земної поверхні на високих гіпсометричних рівнях і седиментації порід на низьких, а також перерозподілу земної речовини на рівні астеносферного шару. Міцність земної речовини є незначною, порівнюючи з силами, що діють на неї, тому земна речовина веде себе як рідина у власному полі тяжіння. Тільки літосфера утворює на поверхні планети ряд великих і малих плит. Механізм плитової тектоніки працює на Землі завдяки існуванню рідкої води, яка зумовлює часткове плавлення, перерозподіл геологічної речовини в підошві літосфери, денудацію, перенос і седиментацію порід на її поверхні. Плитова тектоніка є явищем історичним: виникла з появою океанів і з їх зникненням щезне.

Усю різноманітність геологічних процесів спричинено законом постійності моменту кількості руху. Розмив, перенос, седиментація, а також формування та переміщення астеносферного шару - все це координується та здійснюється примусово шляхом перерозподілу моменту кількості руху, який спричиняє зміну швидкості обертання Землі навколо своєї осі та її ротаційну компоненту. Різна швидкість руху Сонячної системи по галактичній орбіті та різне її положення стосовно осі Галактики протягом аномалістичного року дозволяють виділити галактичні сезони розвитку Землі: весну, літо, осінь та зиму. Для кожного з цих сезонів характерні свої параметри руху Землі та геотектонічного режиму її розвитку в усі геотектонічні епохи. Нафтогазоносні регіони України виникли у весняні сезони: Волино-Подільський - у каледонський, Дніпровсько-Донецький та Придобрудзький - у герцинський, Причорноморсько-Кримський - у кімерийський та Прикарпатський - в альпійський. Космічні весни є також епохами оновлення біологічних видів і нагромадження збагачених органічною речовиною осадків (доманікіти, баженіти, меніліти).

Зазначено, що у формуванні зовнішніх оболонок Землі - літосфери, гідросфери й атмосфери - головну роль відіграла дегазація мантії та ядра. Вона також є активним чинником геодинамічних процесів та утворення майже усього спектра корисних копалин. Сьогодні областями найщільніших потоків ювенільних газів є пояси альпійських гірських споруд з внутрішніми та зовнішніми западинами, рифтові зони континентів і океанів, райони вулканічної діяльності. Але і давні складчасті споруди, палеорифти та навіть щити давніх платформ відзначаються глибинним "диханням", зафіксованим на Балтійському, Канадському, Гренландському й ін. щитах, у рудниках нікелевих родовищ Норильська, гірничих виробках Нижнього Тагілу (Уральський офіолітовий пояс), Дніпровсько-Донецькому палеорифті тощо. Зони нафтогазонагромадження тяжіють до тих глибинних розломів, які є активними до сьогодні. "Нафта Чекалюка" з глибинних осередків її утворення, розміщених дискретно через неоднорідність мантії, мігрує до поверхні у складі єдиної мінерально-вуглеводневої системи, поповнюється високомолекулярними сполуками, взаємодіючи з органічною речовиною осадового чохла, та за сприятливих умов створює поклади.

"Правило Кліффорда" узагальнює спостереження, що вказують на приуроченість алмазо-продуктивного кімберлітового магматизму до ділянок кори архейського і ранньопротерозойського віку. Хоча відомі алмазоносні і навіть високопродуктивні корінні родовища алмазів за межами архейських кратонів, "правило Кліффорда" виконується в більшості випадків. Проте при цьому з точки зору геодинаміки воно не є послідовним, оскільки кімберліти мають глибинне походження і корові структури не можуть впливати на формування протокімберлітових розплавів. Розширене "правило Кліффорда", що акцентує асоціацію корінних родовищ алмазів не з архейською корою, а з потужною деплетованою літосферою, є геодинамічно обгрунтованим і виконується практично без винятків. Крім того, таке розуміння "правила Кліффорда" робить самоочевидним пояснення асоціації кімберлітового магматизму з давніми структурами, оскільки типова для архейських кратонів літосфера не могла виникнути в постархейський час через зменшення потенційної температури конвектуючої мантії. Тому охолодження останньої фактично і є головною фізичною причиною, що зумовлює справедливість "правила Кліффорда".

Зазначено, що геофізичні та геохімічні дані останніх десятиліть дали змогу виявити низку закономірностей у структурі земної кори та верхньої мантії, які не узгоджуються з основами сучасних геотектонічних гіпотез, зокрема з деякими положеннями плитової тектоніки: під континентами виявлено коріння до глибини понад 300 км; замість астеносфери існують окремі астенолінзи, навіть під серединно-океанічними хребтами; літосфера, навпаки, реологічно розшарована; давні континентальні породи та товсту (15 - 25 км) кору виявлено в океанах; бурінням установлено, що осади океанів починаються з мілководних відкладів. Для пояснення цих даних запропоновано ротаційно-флюїдну гіпотезу. Вона розглядає закономірну мінливість у системі обертання Землі та її дегазацію як одні з важливих джерел глобальної геодинаміки. Наявність глибинних флюїдів пояснює реологічну розшарованість літосфери. За умов загальної дегазації Землі в зонах підвищених потоків флюїдів формуються континентальна кора та її мантійне коріння. Зі зміненням характеру обертання Землі відбувається зміщення окремих її сфер, наприклад мантії відносно ядра.

За результатами виконаних розрахунків побудовано моделі розподілу густини у двошаровій та багатошаровій літосфері Алдано-Станового щита, а також його південного та північного (обмеження) по сейсмічному профілю Джалінда - Улу вздовж Алдано-Якутської магістралі. За особливостями густинного розрізу двошарової моделі (земна кора та літосферна мантія, підстелена астеносферою) виділено блок літосфери, який практично повністю містить структури щита, складеного грануліт-гнейсовими комплексами Алданського мегаблока та граніт-зеленокам'яними утворами Станового мегаблока. У центральній частині під корою Чульманської западини встановлено зону аномального зниження густини у літосферній мантії та астеносфері. Густина східчасто підвищується по обидва боки до периферії профілю. У товщі земної кори така закономірність виявляється менш чітко. Розподіл густини у сейсмічно розшарованій моделі земной кори складний. За особливостями густинного розрізу виділено зони стиску та розтягу. За характером розміщення густинних неоднорідностей та прояву розломів у літосфері щита відокремлено три блоки, яким відповідає літосфера Станового мегаблока, Чульманської западини та північної частини Алданського мегаблока. Південно-західне обмеження щита у земної кори виражено Джелтулакським розломом, який полого падає під щит, а північне асоціює із сукупністю розломів, що контролюють золото- та урановорудні райони.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д211.1

Рубрики:

Земна кора. Літосфера

Шифр НБУВ: Ж14153 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Наведено нові експериментальні дані щодо реєстрації електромагнітного випромінювання радіохвильового (кілогерцового) діапазону на акваторії Чорного та Азовського морів. Обговорено актуальну проблему співвідношення теорії та експерименту під час дослідження процесів генерації та поширення сейсмоакустоелектромагнітних збуджень у літосфері, їх трансформації та взаємодії в системі літосфера - морське середовище - атмосфера, винесення їх електромагнітної компоненти на земну поверхню і в атмосферу. Увагу зосереджено на фізичних механізмах сейсмоакустогідроелектромагнітних перетворень та інформаційних можливостях методу з вивчення структури геосередовища та геодинамічних процесів у ньому під морським дном.

На засадах нової теорії синтезу та генезису природних вуглеводнів - "абіогенно-біогенний дуалізм" - та нової фізико-хімічної моделі глибинного мінерало- та нафтидогенезу в літосфері Землі обгрунтовано переважно абіогенно-біогенне дуалістичне походження метану вугільних родовищ. Позаяк у надрах Землі - високоенергетичному природному фізико-хімічному реакторі - синтез метану разом з іншими вуглеводнями в середовищі глибинного високотемпературного флюїду за участю абіогенно-біогенних джерел відбувається адіабатично в різні геологічні періоди, тобто в геологічному літочисленні безмежно (!), є всі підстави стверджувати наявність сталого практично невичерпного їхнього джерела. Цим спростовано концепцію суто біогенного походження метану вугільних пластів і вуглевмісних порід, яка апріорі заперечує можливість поновлення його ресурсів.

Зазначено, що основними вихідними принципами, на яких має будуватися теорія спонтанної електромагнітної емісії літосфери є нерівноважність, нелінійність, нестійкість структури середовища. Показано, що СЕМЕЗ слід розглядати як частину складного нелінійного явища - акустосейсмоелектромагнітного шуму літосфери, що має дифузійну природу і утворюється при просочуванні флюїдів через твердотільну компоненту земних надр. Однією із незвичайних властивостей СЕМЕЗ є можливість його проходження через добре провідну товщу морської води, що, згідно класичним уявленням, для даного діапазону частот представляється неможливим. Підкреслено важливість подальшого дослідження та накопичення даних про СЕМЕЗ на акваторіях, оскільки вони надають інформацію для вирішення ряду практичних завдань з вивчення будови земної кори на акваторіях, пошуку корисних копалин, у тому числі, можливо, скупчень газогідратів. Описано експериментальні спостереження, які проводилися на 6 профілях (2 субмеридіональних і 4 субширотних) в північно-західній частині Чорного моря. Розглянуто особливості випромінювання СЕМЕЗ з невеликих глибин, на яких утворюються скупчення газогідратів. Зроблено висновок, що, незважаючи на значні перешкоди, вихідні дані та результати інтерпретації, одержані в ході експериментальних спостережень, вказують на присутність у зареєстрованому сигналі інформації про будову земних надр.

Уточнено морфологію, структурну позицію, будову та насиченість роїв дайок Інгульського мегаблока Українського щита. Встановлено нові рої дайок "другого порядку". Визначено райони перетину "трас" роїв дайок, які розгляуто як магматичні осередки на різних поверхах літосфери з характерними особливостями її будови. Ці осередки пов'язані з проявом комірок неодноразово активізованого плюма. Аналіз глибинної будови й особливостей неоднорідності земної кори і мантії в районах передбачуваних магматичних осередків дайок надали змогу дійти висновку про їх зв'язок з пульсуючим мантійним плюмом. Під його впливом розплавлений мантійний матеріал просувався зі сходу мегаблока на захід з більших літосферних глибин на менші. Утворилися дайки у північно-західних розломах, але Голованівська шовна зона обмежувала подальше поширення матеріалу.

Еволюція складу докембрійських магматичних і метаморфічних комплексів пов'язана зі спрямованою зміною складу глибинних флюїдів. Це надає змогу використовувати речовинний склад порід як ознаку для кореляції. Проведено зіставлення речового складу метаморфічних комплексів Українського щита, утворених в неоархеї - палеопротерозої (після 2,8 і до 2,2 млрд років тому). Вони утворені у процесі активізації, яка складалася з двох тектономагматичних циклів. Перший проходив у центральній і західній частині щита. Утворення магматичних і ексгаляційно-осадових товщ на блоках відбувалося за участю глибинних хлоридно-водних флюїдів з калієм і глиноземом. На поверхні широко представлені породи, утворені з розплавів і флюїдів, диференційованих на глибині ~100 км. У другому тектономагматичному циклі (на рубежі неоархея - палеопротерозоя) відбувся поділ Українського щита на блоки і шовні зони, які відрізняються складом товщ, що нагромаджються, і розміщенням джерел речовини. На блоках склад флюїдів і умови геодинамічного процесу не змінилися. У шовних зонах, що утворилися в другому тектономагматичному циклі, відбувалося розвантаження глибинних розплавів і флюїдів. В шарі плавлення, верхня межа якого розташовувалася під корою, проходили окиснювально-відновні реакції за участю незначної кількості фторидно-карбонатно-натрієвих флюїдів. Це призводило до відокремлення в самостійну фазу більш окисненого водно-хлоридного флюїду, збагаченого залізом, і утворення продуктивних залізистих пластів на поверхні.

Стратиграфія метаморфічних комплексів, що належать до палеопротерозою, є предметом дискусії. Додатковою ознакою, що надає змогу здійснити кореляцію докембрійських товщ, може бути речовинний склад, оскільки в докембрії склад глибинних флюїдів змінювався закономірно. Тоді має існувати закономірність у зміні складу магматичних і метаморфічних порід. Породи, утворені в цей час - доломіт і кальцитит, також поширені кварцити, вуглисті сланці та графітові гнейси. Тільки в цій активізації докембрію проявлено карбонатитовий вулканізм. За узагальнення особливостей магматичних і метаморфічних порід Українського щита використано методику автора, за якою можна відновити перебіг глибинного процесу і склад розплавів та флюїдів у шарі плавлення. Запропоновано поділ щита на блоки двох видів: власне блоки і ділянки, які просторово тяжіють до шовних зон. Блоки відрізняє: визначальна роль розломних зон, утворених перед гранітизацією; наявність масивів габромонцонітів - трахітоїдних гранітів, сформованих до гранітизації (2,1 - 1,99 млрд років тому); взаємопереходи між інтрузивними і палінгенними гранітами; формування масивів анортозитів - гранітів рапаківі після гранітизації. Активізація складається з двох тектономагматичних циклів, розділених гранітизацією. Під час утворення порід, поширених на територіях, що тяжіють до шовних зон, проявлено вплив окиснених глибинних розплавів і флюїдів. Про геодинамічний процес і склад глибинних флюїдів на блоках можна робити висновки за складом магматичних порід. На блоках утворюються розломні зони, по яких відбувається багаторазове проникнення розплавів, диференційованих під корою. У диференціації розплавів беруть участь нейтральні - слаболужні водно-хлоридно-калієві флюїди. Склад флюїдів змінюється після гранітизації під усім щитом. Безпосередньо після неї утворюються масиви карбонатитів і лужних порід, в яких наявні й лужні ультрабазити. На територіях, що тяжіють до шовних зон, з'являються карбонатні залізисті пласти, що містять ксенокристали. На блоках, у місцях перетину субмеридіональних і субширотних зон, у залишкових осередках відбуваються змішування розплавів, розбавлених водно-хлоридно-калієвими флюїдами, і плавлення глибинних карбонатно-фторидно-натрієвих порід. Утворюються масиви анортозитів - гранітів-рапаківі з титаном. Вони супроводжуються пегматитовими полями, альбіт-урановими метасоматитами, для формування яких необхідна спільна участь карбонатно-фторидно-натрієвих і водних флюїдів.

За сукупністю даних ГСЗ, МВХ-СГТ із залученням матеріалів сейсмології місцевих і віддалених землетрусів, накопичених для території Фенноскандінавского щита за останні 40 роки, виконано узагальнювальні побудови. Одержано кількісні відомості про горизонтальні га вертикальні неоднородності літосфери. Уперше побудовано об'ємні сейсмогеологічні моделі для окремих частин Фенноскандинавського щита, згідно з якими структура кристалічної кори набуває блочно-ієрархічну будову, всередині неї не виявлено витриманих сейсмічних меж щодо всього щита. У верхній частині кори локально поширені як хвилеводи, так і високошвидкісні зони, що корелюються з геологічними тілами. Виявлено невідповідність структурних планів ізоліній швидкості різних глибинних зрізів. Доведено, що основні геологічні провінції відрізняються потужністю кори, а вулканогенні ранньопротерозойські пояси характеризуються підвищеною швидкістю і потужністю земної кори. У верхній мантії виділено шари з аномально високою швидкістю. Встановлено геолого-геофізичннй зв'язок будови верхньої частини літосфери з геологічними утвореннями палеопротерозойської Східноскандинавської баштової великої виверженої провінції.