Геофизика

Книга «Итоги МПГ 2007/08 и перспективы российских полярных исследований» – последний том научной серии «Вклад России в Международный полярный год 2007/08», в состав которой вошли следующие издания: «Метеорологические и геофизические исследования», «Океанография и морской лед», «Полярная криосфера и воды суши», «Строение и история развития литосферы», «Наземные и морские экосистемы», «Проблемы здравоохранения и социального развития Арктической зоны России», в которых отражены основные результаты российских полярных исследований, выполненных в период Международного полярного года 2007/08.

В данном – четвертом томе Трудов Международного Полярного Года (МПГ 2007/2008) отражены результаты исследований, выполненных в России, в рамках направления «Геологическая история и литосфера полярных районов».

Том «Метеорологические и геофизические исследования» входит в состав серии «Вклад России в Международный полярный год 2007/08». Том включает результаты исследований метеорологических, геофизических и климатических условий в Северной и Южной полярных областях в период МПГ 2007/08 в сравнении с условиями в предшествующий период инструментальных наблюдений.

В монографии рассмотрена доказательная база и проблемные вопросы интерпретации результатов исследований изменений климата в различных пространственно-временных масштабах. Приводятся аргументы и факты в пользу антропогенной природы современного изменения климата и рассматриваются особенности изменений климата, которые не укладываются в теорию их антропогенного происхождения. Произведена оценка вклада урбанизации в изменение климата. Разработаны индексы радиационного воздействия на климат. Книга адресуется широкому кругу климатологов, экологов, гелиогеофизиков, а также специалистов в других областях знаний, которые интересуются вопросами причин изменения и прогнозирования климата, а также возможностями учета изменений климата при осуществлении хозяйственной деятельности.

Данное учебное пособие является основой дисциплины «Геотектоника и геодинамика», составлено с учетом современных представлений о строении земной коры, процессах, протекающих в ее недрах, о строении и составе подкоровых областей – литосферы, астеносферы и более глубинных частей верхней мантии. Учебное пособие содержит материал, который структурирован по темам от простого к сложному, от теории к практике, изложен доступным языком.

При проектировании и эксплуатации инженерных сооружений в условиях динамических воздействий требуется корректное определение не только динамической устойчивости грунтов основания существующего или проектируемого сооружения, но и параметров затухания в них волн напряжений. Монография посвящена исследованию природы и закономерностей затухания волн напряжений в грунтах, выявлению главнейших влияющих на него факторов, которые в дальнейшем смогут составить теоретическую основу разрабатываемых методов управления состоянием и свойствами грунтов. Рассмотрены особенности механизмов затухания, обусловливающие потери энергии волн напряжений в разных по составу и свойствам грунтах, установлены зависимости параметров поглощения колебаний от частоты волны и уровня напряжений на ее фронте, а также определена взаимосвязь между параметрами поглощения и другими динамическим свойствами грунтов. В основу монографии, за исключением опубликованных работ других авторов, положены результаты наших собственных экспериментальных лабораторных исследований на образцах и расчетов с использованием собственных файлов данных. Для специалистов в области инженерной геологии, инженерной сейсмологии, гражданского и промышленного строительства, аспирантов и студентов геологических и строительных специальностей вузов.

В монографии приведены результаты многолетних исследований проблем синрифтовой геодинамики Припятского прогиба – тектонотипа палеорифтового бассейна Восточно-Европейской платформы. Изложены тектоническая и формационная основы палеогеодинамических реконструкций Припятской зоны рифтогенеза. Показаны результаты определения синрифтовых геодинамических условий, особенности пространственного распределения палеонапряжений. Охарактеризовано влияние внутрибассейновых и внебассейновых геодинамических факторов на процесс рифтогенеза. Рассмотрены аспекты нефтегазоносности Припятского прогиба в свете геотермических и геодинамических реконструкций и палеотектонического анализа. Предложены обобщенная многофакторная модель рифтогенеза и представления авторов по дискуссионным проблемам синрифтовой геодинамики Припятского региона. Адресуется геологам и геофизикам научных и производственных организаций, преподавателям и студентам высших учебных заведений.

В монографии излагаются закономерности процессов взаимодействия радионуклидов (металл-ионов) с молекулами воды с образованием последовательного ряда моноядерных и полиядерных гидроксокомплексов, частиц коллоидного размера. Даны примеры, показывающие роль гидроксокомплексов металл-ионов как катализаторов ряда процессов, их специфической сорбционной, экстракционной активности, что находит практическое применение при разработке способов разделения и выделения веществ из растворов. Предназначена для радиохимиков, геохимиков, биохимиков, геологов, океанологов, специалистов, связанных с проблемами охраны и использования водных ресурсов, преподавателей и студентов.

В монографии предложены статистические модели и эволюционные уравнения статистической механики формирования гравитирующих космогонических тел. Решена известная проблема теории гравитационной конденсации газово-пылевого облака (в частности, гравитационной неустойчивости Джинса) на основе разработанной статистической теории сфероидальных тел. Получены аналитические выражения для плотностей массы и гравитационных потенциалов сфероидальных тел. Впервые предложена статистическая модель антидиффузионного процесса гравитационной конденсации, позволившая разрешить гравитационный парадокс для бесконечно распыленной космической материи. С использованием статистической модели антидиффузионного процесса выведено новое нелинейное времязависимое Шредингер-подобное волновое уравнение, описывающее возникающие нелинейные явления (в частности, гравитационной неустойчивости) вследствие процессов самоорганизации в формирующемся космогоническом теле. В рамках предложенной статистической теории получен новый закон распределения планетарных расстояний в Солнечной системе, обобщающий знаменитый закон академика О. Ю. Шмидта. Кроме того, по сравнению с другими известными законами планетарных расстояний новый закон дает очень хорошую оценку наблюдаемых планетарных расстояний в Солнечной системе и других экзопланетарных системах. Предназначена для специалистов в области космических исследований, астрофизики и геофизики, может быть полезна аспирантам и студентам старших курсов университетов физико-математического профиля.

Описаны физические основы, области применения и аппаратура для электрических, радиометрических, акустических, гидродинамических, геолого-технологических и других методов исследования нефтяных и газовых скважин. Рассмотрены способы и правила выполнения измерений, основы метрологического, петрофизического и интерпретационного обеспечения геофизических методов исследования скважин. Показана высокая информативность геофизических исследований в открытом стволе и обсаженных скважинах при решении геологических и технологических задач, контроле разработки нефтяных, газовых месторождений и подземных хранилищ газа. Впервые рассмотрены вопросы технико-экономических расчетов на проведение ГИС. Способствуя устранению дефицита профессиональной литературы, справочник является путеводителем по современной методологии и применениям скважинных геофизических и гидродинамических методов для специалистов нефтегазового профиля смежных специальностей и заказчиков геофизических услуг. Издание предназначено также специалистам, повышающим свою квалификацию, и студентам, обучающимся по направлениям 553600 «Нефтегазовое дело», 130300 «Прикладная геология», 130200 «Технологии геологической разведки».

В монографии проанализированы и обобщены результаты геологических и геофизических исследований, проведенных на территории Подлясско-Брестской впадины начиная с послевоенных лет и до настоящего времени с использованием новейших достижений наук о Земле. Рассмотрены вопросы стратиграфии, литологии выполняющих впадину отложений, тектоники, истории тектонического развития и перспектив нефтегазоносности, а также охарактеризованы тектонические закономерности размещения других видов полезных ископаемых. Монография рассчитана на широкий круг геологов, специалистов в области наук о Земле, преподавателей и студентов вузов геологического профиля.

В монографии рассмотрены пространственно-временные изменения аномалий температуры земного шара и их связь с естественными (вулканический аэрозоль, солнечная и геомагнитная активность, гравитационное воздействие больших планет Солнечной системы – Юпитера и Сатурна) и антропогенными факторами, а также общей циркуляции атмосферы. Показано наличие 22-летнего цикла солнечной активности в изменении величин линейных трендов аномалий температуры в различных регионах и глобальном масштабе. Рассмотрены механизмы его проявления в атмосфере Земли. Книга адресуется широкому кругу климатологов и геофизиков, а также специалистам в других областях знаний, интересующихся дискуссионными проблемами космических влияний на Землю.

В учебном пособии рассмотрены основные понятия физики твердой фазы почвы, гидрофизики почв, аэро- и теплофизики, физико-механических свойств почв и грунтов. Предназначено для самостоятельной работы студентов по курсу «Физика почв» базовой части профессионального цикла.

На территории Беларуси развита сеть геодинамических полигонов, на которых в течение многолетних наблюдений получены данные о вариациях во времени гравитационного и магнитного полей, обусловленные протеканием современных тектонофизических и космических процессов, особенно ярко проявляющихся в зонах разломов литосферы. Установлено негативное влияние этих процессов на жизнедеятельность человека. Разработана специальная геолого-математическая модель эколого-тектонофизической среды Беларуси, способная по геолого-геофизическим материалам давать оценку экологического состояния на изучаемый период и сформулировать мероприятия по предотвращению возможных отрицательных влияний тектонофизического и космического факторов на состояние здоровья человека и объектов его жизнедеятельности. Рассчитана на геологов, геофизиков и экологов, научных сотрудников, преподавателей и аспирантов, изучающих проблемы экологической геологии, жизнедеятельности человека в нестабильной тектонофизической среде.

Учебно-методическое пособие посвящено адсорбционным и другим поверхностным явлениям, протекающим на поверхности раздела фаз. В пособии разъяснены важнейшие термины, понятия и определения. В нем представлены примеры решения задач, необходимые для самостоятельной работы студентов горных специальностей. Пособие составлено в соответствии с программой курса общей и неорганической химии. Учебно-методическое пособие предназначено для студентов всех специальностей по направлению «Горное дело».

Обоснованы предложенные для использования показатели плотности горных пород и минералов и содержания в них влаги, представленной при положительных температурах – водой, а при отрицательных – незамёрзшей водой и льдом. Водяной пар в понятии влаги не рассматривался, ввиду его крайне малого количества. Представлены взаимосвязи между показателями содержания влаги в породах и их объёмной и насыпной плотностями. Рассмотрено использование теории размерностей для проверки данных взаимосвязей. Представлен краткий анализ плотностных свойств горных пород и минералов и показателей нарушения их сплошности.

Учебник посвящен одной из наиболее важных и динамично развивающихся областей геофизики и неразрушающего контроля. Представлен материал по таким вопросам, как распознавание образов, искусственный интеллект, фильтрация сигналов, использование статистических методов, обработка данных при комплексировании методов, узкоспециальные методы обработки данных. Изложение материала включает описание математических особенностей методов, анализ и интерпретацию примеров их применения на материале полевых исследований, примеры программ в среде MathCAD, позволяющих студентам самостоятельно работать с методами и их параметрами. Учебник предназначен для студентов специальности 21.05.05 «Физические процессы горного или нефтегазового производства». Он будет полезен студентам и аспирантам других специальностей, инженерно-техническому персоналу и научным работникам, работающим в сфере геофизики и неразрушающего контроля.

Лабораторный практикум посвящен такой важной проблеме, как методы интерполяции двумерно распределенных данных, без которых в большинстве случаев анализ полученных при неразрушающем контроле и геофизики результатов невозможен. Важность изучения этого аспекта обработки данных заключается в том, что подобные методы интерполяции довольно часто вызывают артефакты, которые связаны не с природой исследуемого объекта, а с математической основой метода интерполяции. Подобные артефакты нужно уметь вычленять из полученной картины, чтобы корректно её интерпретировать. Практикум разбит на отдельные работы, содержит теоретические блоки и практические задания, что позволяет его использовать при проведении лабораторных работ по дисциплине «Обработка и интерпретация результатов геофизических исследований и неразрушающего контроля». Также его можно использовать в таких дисциплинах, как «Геофизические методы исследования горных пород и массивов», «Горная геофизика». В практикуме содержатся методические материалы для организации самостоятельной работы студентов. Лабораторный практикум предназначен для студентов, обучающихся по специальности 21.05.05 «Физические процессы горного или нефтегазового производства». Практикум также будет интересен студентам других специальностей, инженерно-техническому персоналу и научным работникам широкого профиля.

Подробно рассмотрены основополагающие понятия технической термодинамики: термодинамические системы и процессы, формы обмена энергией в ходе этих процессов, термодинамические величины и основные термодинамические параметры, нормативные условия состояния термодинамических систем, идеальные газы. Даны способы количественной оценки состава многокомпонентных веществ. Приведены методы расчета основных свойств и параметров состояния газовых смесей, необходимых для расчетов термодинамических процессов с их участием. Рассмотрены методы количественной оценки содержания в газообразных и твердых веществах влаги при положительных и отрицательных температурах и влияние увлажнения этих веществ на их плотность. Подробно рассмотрены основные понятия теплоемкости веществ. Даны количественные показатели теплоемкости и методы их расчета у многокомпонентных веществ. Сделан краткий анализ теплоемкости газообразных, жидких и твердых веществ и современных методов расчета ее показателей. При анализе теплоемкости твердых веществ особое внимание уделено горным породам. Предназначено в качестве учебного пособия по дисциплине «Горная теплофизика» для студентов, обучающихся по направлениям подготовки «Горное дело» и «Физические процессы горного или нефтегазового производства».

Рассмотрены энергетические характеристики открытых и закрытых термодинамических систем и термодинамических процессов: внутренняя энергия, энтальпия, работа деформирования и располагаемая работа. Показан их физический смысл и даны методы расчета. Существенное внимание уделено рассмотрению энтропии, представляющей собой одно из фундаментальных положений термодинамики. Подробно рассмотрены законы термодинамики. Приведены их аналитические выражения и сделан анализ их формулировок. Рассмотрены также основные термодинамические процессы в идеальных газах. Показаны схемы распределения тепла в них, методы расчета их показателей и их рабочие и тепловые диаграммы. Рассмотрены необходимые условия работы тепловых и холодильных машин и агрегатов и основы прямого и обратного циклов Карно. Приведены примеры расчетов некоторых характеристик термодинамических систем и процессов, даны контрольные вопросы для оценки качества усвоения материала. Предназначено в качестве учебного пособия по дисциплине «Горная теплофизика» для студентов, обучающихся по направлениям подготовки «Горное дело» и «Физические процессы горного или нефтегазового производства».