Кимберлитовый вулканизм — характерное для кратонов явление, обусловленное спецификой эволюции верхней мантии на древних плат­формах, из-за слабой обнаженности которых изучение условий его раз­мещения сопряжено с большими трудностями. Последнее явилось при­чиной широкого привлечения геофизических методов для решения по­ставленных задач.

Дана теория электромагнитных полей, используемых в разведочной геофизике. Описаны физические законы, управляющие поведением электромагнитного поля. Излагается вывод уравнений Максвелла и постановка краевых задач. Освещены вопросы, связанные с распределением возбудителей поля в проводящей среде.

Для геофизиков, работающих в разведочной и глубинной геофизике. Полезна физикам и инженерам-электронщикам, а также студентам геофизических специальностей.

Месторождения медно-никелевых руд представляют весьма разнообразный и сложный геолого-геофизический объект. Они характеризуются разнообразным составом руд, существенной зависимостью их физических свойств от происхождения и концентрации, резко различными формами и условиями залегания рудных тел, наличием аномалиеобразующих тел другой природы, неоднородностью вмещающих пород и целым рядом прочих существенных факторов. Во многих районах наблюдается резко меняющаяся мощность наносов и пересеченный рельеф.

В сложной геофизической обстановке получить удовлетворительное решение поисковой задачи каким-либо одним методом, как правило, оказывается невозможным. Задача рационального комплексирования заключается в подборе методов, обладающих специфической чувствительностью к тем или иным свойствам среды, важным для решения поставленной задачи, хорошо дополняющих друг друга, обеспечивающих в итоге надежную геологическую интерпретацию комплекса геофизических съемок и приемлемую стоимость работ. Необходим строгий отбор геофизических методов в условиях решаемой геологической задачи и их максимально эффективная реализация. Неоправданное нагромождение недостаточно отработанных методов также вредно, как и пренебрежение их комплексированием.

При поисках и разведке медно-никелевых руд, как правило, используются методы магниторазведки, гравиразведки, электроразведки (ВП и МПП), малоглубинной сейсморазведки и скважинной геофизики [Mining geophysics, 1966; Бродовой, 1984, 1990; Meju, 2002]. На региональном этапе поисковых работ чрезвычайно эффективно использовать комплексные аэрогеофизические наблюдения. В настоящей работе рассматривается комплекс наземных геофизических методов, который уже использовался ООО “Северо-Запад” при поисках сульфидного медно-никелевого оруденения на объектах ГМК «Норильский Никель». <...>

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.

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.

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.

В строении и иерархической согласованности дискретных геолого-геофизических объектов выявляется определённая закономерность и упорядоченность в их размерах. Она обнаруживается в форме структур, в их пространственном расположении и временном следовании. Повторяемость форм проявляется и достаточно легко типизируется в морфологии поверхностей и морфологических сочетаниях геофизических полей. Математическая идентификация типового облика структур эффективно выполняется с использованием автокорреляиионного анализа и фильтров Винера. Геолого-геофизические объекты на любом из изучаемых уровней организации есть система систем и могут рассматриваться как упорядоченное множество дискретных элементов [1-3]. Любая геолого-геофизическая моносистема представима как двух, трёх и более компонентная с эмерджентными свойствами. В вертикальном разрезе дискретность и вложенность геолого-геофизических систем обнаруживается в наличии разнопорядковых циклитов [4]. На поверхности земных оболочек она проявляется в мозаичной, но закономерно построенной совокупности геологических объектов [5]. Дискретность оболочечных объектов имеет прямоугольную симметрию [6. 7], которая осуществляется через систему ортогональных трещин; либо - квази-концентрическую [8, 9]. связанную со структурами центрального типа. Прямоугольные и концентрические блоки структурно согласованы и являются составными частями дискретно-иерархической [10] блоковой системы. Вещественно-структурные комплексы осадочных нефтегазоносных бассейнов, формирующиеся в длительной истории геологического развития, имеют ряд устойчивых форм пространственно-морфологического проявления, в близких морфологических конфигурациях обнаруживаются в геофизических полях. Типовые морфологические сочетания в нефтяной геофизике достаточно надёжно выявляются в палеоповерхностях отражений и др.) Устойчивые морфологические типы рельефа и потенциальных полей характеризуются: кольцевым: вихревым: спиральным: симметрично-сигмоидным [11] (взаимодополняемым по положительным и отрицательным формам): двух-, трёх-, четырёх-, семилучевым сочленением [5] и т.д. основных элементов морфологии. Для выявления и истолкования аномалий центрально-зонального типа могут использоваться различные методы. Среди них. в силу наличия типических сочетаний аномальных проявлений, наиболее эффективны вероятностно-статистические методы, методы классификации и др. В рамках эргодичной и стационарной модели анализируемого поля (будь то геофизическое поле или рельеф поверхности) важные сведения о свойствах аномалий можно получить по автокорреляционной функции (АКФ), энергетическому спектру, математическому ожиданию. Наиболее информативными для оценки свойств составляющих потенциальных полей и полей сейсмических параметров являются функция автокорреляции и энергетический спектр. Среди параметров автокорреляционной функции, характеризующих форму и поперечные размеры изучаемых объектов, выделяются дисперсия, радиус нулевой корреляции [12] и др. Радиус нулевой корреляции даёт представление о скорости спада АКФ.

Как показывают геофизические и сейсмические данные, горообразующие процессы, если их рассматривать в масштабах горного пояса или отдельных его крупных составляющих (систем поднятий или систем межгорных и предгорных прогибов), охватывают всю литосферу, астеносферу и более глубокие слои мантии. В общем, это достаточно очевидно и не подвергается сомнению. Вместе с тем, в природе (причинах и механизмах) внутриконтинентального горообразования, происходящего в условиях и. как предполагается, в результате коллизии литосферных плит, не все ясно. Прежде всего, все ли особенности структуры горных областей такого рода, в том числе рассматриваемые нами, находят удовлетворительное и сбалансированное объяснение с позиций горизонтального раздавливания литосферы? Нет, не все. Как далеко это раздавливание распространяется от коллизионных швов и каким образом оно осуществляется в условиях вещественно-структурной и реологической дисгармонии и расслоенности литосферы? Модели латерального взаимовоздей-ствия однородных (однослойных) литосферных плит или даже блоков коры нас, очевидно, не могут удовлетворить. II в связи с этими вопросами и в их ряду стоит вопрос о месте и роли глубинных процессов (в том числе магматических и метаморфических) в перераспределении вещества на разных уровнях литосферы, которые могут быть независимыми или. по крайней мере, автономными от процессов латерального взаимодействия литосферных плит? Если такие процессы имеют место, то каково их соотношение с процессами латерального раздавливания литосферы или только коры и как они проявляются в структуре орогена?Эти общие вопросы в некоторой мере рассмотрены в нижеследующих главах монографии.Первичный материал по сейсмической томографии верхней мантии в интервале глубин 50-250 км по срезам через каждые 50 км. приведенный нами ранее [Bakirov et.al., 1997]. показал, что под Сырдарьинским (Туранским), Центрально-Казахстанским и Ферганским блоками верхняя мантия сложена массами с высокой скоростью прохождения продольных сейсмических волн (8.3-8,7 км/с). На глубине они соединяются между собой узкими перешейками, и их можно объединить в одно северное Центрально-Казахстанское семейство. Такими же высокоскоростными массами сложено основание Таримского блока. Вместе с Афганским блоком он образует, по-видимому, южное семейство. Эти блоки разделены друг от друга относительно узкими зонами, в которых скорости сейсмических волн сравнительно низкие (7,7-8.2 км/с). Высокоскоростные тела, по-види-мому, сложены наиболее плотным холодным, а разделяющие их низкоскоростные - более нагретым менее плотным веществом. Последнее хорошо согласуется с дефицитом массы, который установлен в гравитационном поле, рассчитанном с учетом “снятия” влияния земной коры. По физическим свойствам разуплотненные массы сходны с веществом астеносферы и на глубине сливаются со слоем Гутенберга (рис. V. 1.1), природа которого обычно объясняется частичным плавлением вещества. По данным геофизиков, нижняя поверхность этого слоя, отвечающая “несогласию” на глубине 400 км. под Тянь-Шанем приподнята относительно соседних регионов не менее чем на 20 км [Chen et al., 1997]. Таким образом, в пределах Центральной Азии нет сплошной единой литосферной плиты. Евразийская плита здесь разбита на ряд блоков. Горные сооружения и межгорные впадины Тянь-Шаня расположены как раз над низкоскоростными, разуплотненными, более нагретыми и менее прочными зонами (“клиньями”) верхней мантии и вытянуты согласно их простиранию. Земная кора Тянь-Шаня обладает повышенной мощностью: от 50 км на севере до 75 км на юге. В ее строении сейсмотомографическими исследованиями установлены тела с разной скоростью сейсмических волн [Roeker et. al., 1993; Сабитова, 1996; Бакиров и др., 1996]. Здесь выделены три типа строения земной коры [Sabitova et. al., 1998], которые по районам их развития можно назвать ферганским, чуйским и киргизско-терскейским.

«Полевая геология» профессора Массачусетского технологического института Фредерика Лахи принадлежит к числу наиболее популярных в США методических руководств этого типа. Книга выдержала шесть изданий, причем она постоянно пополнялась новейшими сведениями. Последнее, шестое издание достаточно полно отражает современное состояние полевых геологических методов, принятых американскими геологами.
В книге подробно разбирается методика геологического картирования с акцентом на изучение нефтеносных областей. В отличие от большей части существующих руководств и курсов полевой геологии в книге, помимо методов съемки, с большой полнотой описаны основные вспомогательные виды исследований, сопутствующих съемке: топографическая и подземная съемка, аэрофотосъемка, бурение скважин, геофизические методы исследований и т. д. Лаконизм изложения позволил автору охватить в одной книге очень широкий круг вопросов, обычно составляющих содержание нескольких самостоятельных курсов. Удачная компоновка материала и хорошо подобранные иллюстрации значительно облегчают пользование книгой.
Книга может быть рекомендована как студентам старших курсов геологических вузов в качестве вспомогательного источника при прохождении курсов общей и полевой геологии, так и геологам, занятым самостоятельной практической и научной деятельностью.

Обработка геофизической информации — важнейший этап ана‘ лиза экспериментальных данных всех методов разведочной геофизики. Основой получения геофизической информации (геофизических данных) являются измерения. Измерение — это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. В разведочной геофизике предметом измерения являются физические свойства горных пород и физические поля, создаваемые горными породами. Техническими средствами их измерения служат аналоговые и цифровые приборы. Результат измерения представляет собой число, выраженное в соответствующих физических единицах измерения. Это число — элемент измерительной информации. Иначе говоря, геофизическая информация — это измерительная информация, доставляющая количественные сведения о каком-либо физическом свойстве, физическом поле или явлении геологической среды, геологического объекта. Объем геофизической информации непрерывно растет, что определяется как увеличением объемов геофизических работ, так и повсеместным переходом на цифровую регистрацию физических полей. Этот переход обусловлен преимуществами цифровой аппаратуры по сравнению с аналоговой, основные из которых: 1) высокая точность и быстродействие; 2) возможность выдачи результатов измерений непосредственно в ЭВМ; 3) безошибочный перенос дискретных сигналов из одних запоминающих устройств в другие и передача информации на большие расстояния; 4) многократное усиление и воспроизведение дискретных сигналов без потери информации; 5) способность работать в системах автоматического контроля и управления. Цель обработки геофизических данных — извлечение полезной информации из результатов измерений (наблюдений) отдельных геофизических методов и их комплексов. В отличие от первичной обработки исходных данных, включающей определение координат точек наблюдений, введение различных поправок (в частности, уравнивание опорной сети в гравиразведке), увязку наблюдений по площади съемки, обработка исправленных данных (перед проведением количественной интерпретации) решает задачи преобразования, фильтрации и анализа с целью подавления помех, выделения и разделения полезных сигналов (аномалий). Количественная интерпретация выделенных путем обработки сигналов сводится к количественной оценке геометрических и физических параметров источников аномалий. Если методика и методы количественной интерпретации геофизических аномалий существенно зависят от регистрируемого физического поля.