Geophysics, or physics modelling of geological phenomena, is as old and as established as geoscience itself. The statistical physics modelling of various geophysical phenomena, earthquake in particular, is comparatively recent. This book intends to cover these recent developments in modelling various geophysical phenomena, including the imposing classic phenomenon of earthquakes, employing various statistical physical ideas and techniques. This first book on statistical physics modelling of geophysical phenomena contains extensive reviews by almost all the leading experts in the field and should be widely useful to the graduate students and researchers in geoscience and statistical physics. It grew out of the lecture notes from a workshop on “Models of Earthquakes: Physics Approaches”, held in Saha Institute of Nuclear Physics, Kolkata, under the auspices of its Centre for Applied Mathematics and Computational Science in December 2005. The book is divided in four parts. In the first part, tutorial materials are

The maturing of the Earth sciences has led to a fragmentation into subdisciplines which speak imperfectly to one another. Some of these subdisciplines are field geology, petrology, mineralogy, geochemistry, geodesy and seismology, and these in turn are split into even finer units. The science has also expanded to include the planets and even the cosmos. The practitioners in each of these fields tend to view the Earth in a completely different way. Discoveries in one field diffuse only slowly into the consciousness of a specialist in another. In spite of the fact that there is only one Earth, there are probably more Theories of the Earth than there are of astronomy, particle physics or cell biology where there arc uncountable samples of each object. Even where there is cross-talk among disciplines, it is usually as noisy as static. Too often, one discipline’s unproven assumptions or dogmas are treated as firm boundary conditions for a theoretician in a slightly overlapping area. The data of each subdiscipline are usually consistent with a range of hypotheses. The possibilities can be narrowed considerably as more and more diverse data are brought to bear on a particular problem.

My purpose in writing this book is to describe my own experiences, from my graduate student days in the 1950s to the present (2001). when I came upon phenomena or facts that did not support the prevailing ideas and theories, or even contradicted them. In some instances, the encounters began with nothing more than the naive questions I posed as a graduate student to my professors regarding a well-established fact: others were the result of questions my graduate students asked me. Essentially, this is an account of my personal encounters with some of the ideas and theories that once prevailed but were later eliminated in the history of auroral science. I believe that young researchers becoming successful as scientists depends on how they deal with new phenomena or facts that do not fit established theories. One cannot be a researcher unless he/she can encounter such a problem. This is because such ;ui encounter is the very first step for new progress. When encountering such problems, some may put the discordant facts on the shelf or sweep them under the rug. so to speak, at least for a while. Others may try hard to find a way to make new facts fit into prevailing ideas by modifying or improving them. Yet others may try to establish a new idea, scheme, or theory by adapting their findings and those of others, but abandoning the prevailing interpretation of the phenomena or facts. It has been my experience that it is the people in this last group who produce epoch-making progress in science. The choice of what to do when facing this situation is not easy and depends on many factors, lirst of all. researchers have to know where they stand at that point in the history of their scientific discipline. It is therefore crucial to have a deep historical knowledge of the background of a prevailing idea or the established interpretation of a phenomenon. To choose a course of action without knowing the background would be like starting to run in the dark without a sense of direction or of the surroundings. Unfortunately. I see too many young scientists doing just that, particularly those who believe that technological advance is everything. Often, a mentor provides the history, not necessarily in a classroom setting, but through daily interactions. I was fortunate to have a very good mentor. Sydney Chapman, who guided me during my early days.

Значительные механические напряжения, достигаемые в среде при подземных взрывах, вызывают ряд явлений, каждое из которых в зависимости от конкретной практической задачи представляет определенный интерес. При этом деформирование и разрушение массива горных пород являются наиболее значимыми проявлениями взрывного воздействия.Возможность прогнозирования и управления действием подземного взрыва в первую очередь связана с учетом особенностей строения реальной геофизической среды. Структурную неоднородность следует рассматривать в качестве одной из наиболее важных характеристик массивов горных пород, определяющих основные особенности их деформирования при внешних динамических возмущениях. Неоднородность, провляющаяся в виде естественных структурных нарушений и зон ослабления прочности (тектонические разломы, линеаменты*, трещины разного уровня, слоистость и т.п.), помимо геометрических характеристик структурного строения (размер и форма блоков) определяет деформационные, прочностные и фильтрационные свойства массивов горных пород, которые играют важную роль в формировании отклика среды на внешнее воздействие.История образования и развития каждого породного массива определяет конкретную иерархию структурных нарушений и, как следствие, - его блочную структуру 154]. Реальный породный массив как геофизическая среда изначально характеризуется структурной неоднородностью в широком диапазоне характерных размеров: от 10 м (дефекты кристаллической решетки породообразующих минералов) до 106 м (протяженность наиболее крупных тектонических разрывов) [55). Это определяет не только широкий спектр размеров структурных элементов, но также особенности механического действия подземного взрыва на разных расстояниях от источника.

 В учебном пособии (1-е издание вышло в 1983 г.) обратная геофизическая задача формулируется как определение модели среды получаемых из наблюдений характеристик геофизического поля при условии, что известен оператор прямого преобразования модели среды в соответствующие характеристики поля. Излагаются математические методы решения задачи (статистические методы, метод регуляции, метод Бэйкуса-Гильберта, метод псевдообращения. Более подробно освещается метод Монте-Карло, широко применяемый в геофизике, и описывается принцип метода симуляции отжига. Рассматривается возможность применения метода Бэйкуса-Гильберта к нелинейным задачам. Изложение сопровождается примерами решения обратных сейсмических задач, задач томографии и задач в горизонтально неоднородных средах.Книга предназначена для студентов старших курсов и аспирантов университетов по специальности "Геофизика". Может быть полезна также специалистам, занимающимся интерпретацией геофизических наблюдений. Со времени первого издания данного учебного пособия прошло два десятилетия. За это время кюрия и, главное, практика решения обратных задач геофизики получили существенное развитие. Это объясняется главным образом скачком, происшедшим за это время в развитии вычислительной техники, что позволило ставить и решать задачи, использующие значительно большие объемы данных и требующие таких затрат времени, которые могли бы быть компенсированы только возросшим быстродействием ЭВМ. Это, в свою очередь, стимулировало развитие теории и появление новых алгоритмов, которые, будучи основаны на известных ранее принципах, не могли быть реализованы при существовавшем в то время уровне вычислительной техники. Поэтому изданное в 80-е гг. это учебное пособие уже перестало соответствовать современному уровню теории обратных задач.Если в 80-е гг. данное учебное пособие было практически единственным (тем более в отечественной литературе), посвященным данной проблеме, то за прошедшее время появилось множество книг и монографий (правда, в основном зарубежных) на эту тему (например, [23, 37, 47, 50, 58]), а еще больше статей, посвященных отдельным вопросам теории и ее применения к решению отдельных конкретных задач геофизики. В то же время не появилось нового учебного пособия, предназначенного для студентов и аспирантов по соответствующей специальности, в котором бы на доступном уровне излагались все основные аспекты теории обратных задач геофизики. К тому же первое издание к настоящему моменту стало уже библиографической редкостью. Это и определило необходимость переработки и переиздания настоящей книги.

Материалы 1-й международной научно-практической конференции для геологов и геофизиков Сочи-2011. Конференция организована как альтернатива ежегодной конференции «Геомодель», проводимой в Геленджике. Материалы конференции включают 86 докладов по геологии, геофизике и разработке месторождений углеводородов по различным регионам России и дальнего зарубежья. На текущий момент не существует однозначных правил выбора и ясно изложенных принципов формирования систем разработки, типов заканчивания скважин. В России в фазе активной разработки находится более 3000 месторождений, и нередки случаи, когда на месторождениях с абсолютно разной геологией выбирается одна и та же система разработки. II наоборот, на месторождениях-аналогах реализуются различные системы разработки. В то же время, важность принятия корректных проектных решений постоянно увеличивается, так как в последнее время осуществляется ввод в разработку месторождений, по качеству запасов значительно уступающих своим предшественникам. Например, основные неразбуренные запасы в ОАО НК «Роснефть» - это залежи с крайне низкой проницаемостью 0.5-1 мД, незначительными нефтенасыщеннымн мощностями, подгазовые оторочки, малые залежи. Большая часть из них находится на грани рентабельности или нерентабельны. В таких случаях понимание геологии и выбор технологий разработки яв.ляются ключевыми факторами, которые определяют эффективность ввода в разработку новых месторождений и залежей нефти. При этом начинают быть значимыми некоторые аспекты геологии, на которые раньше внимания не обращалось в принципе, прежде всего это относится к геомеханике пласта. В данной работе на практических примерах будут рассмотрены и обобщены некоторые принципы определения оптимальных систем разработки, типов заканчивания скважин в зависимости от геологии пластов, даны оценки полученной эффективности на конкретных месторождениях ОАО НК «Роснефть».

Первое издание энциклопедии по геофизике земли было издано в 1989 издательской компанией Вана Ностранда Реинхолда. Более двадцати лет спустя, это новое издание, отредактированное профессором Харшом К. Гупта, представляет полностью пересмотренную и расширенную работу. Энциклопедия объединяет более 200 статей, охватывающих уже установленные и новые концепции геофизики из различных разделов науки, таких как геодезия, геомагнетизм, сейсмология, глубинные земные процессы, тектоника плит, вычислительные методы, и т.д. в систематическом и последовательном формате. Это авторитетный источник информации благодаря вкладу редакторов и авторов со всего света, предназначенный для нынешних и будущих поколений профессионалов.

Well logging lies at the intersection of applied geophysics, petroleum and geotechnical engineering. It has its roots in the tentative electrical measurements in well bores which were made by the Schlumberger brothers some 80 years ago in the earliest days of systematic petroleum exploration. Today, a variety of specialized instruments is used to obtain measurements from the borehole during, as well as after, the drilling process. This readable and authoritative treatment of the physics of these measurements dispels the "black magic" of well log interpretation by relating them, including those obtained by the latest generation of tools, to rock physics. It offers a thorough exposé of the physical basis of borehole geophysical measurements, as well as an introduction to practical petrophysics -- extracting desired properties from well log measurements.

К настоящему времени в основном разработана удовлетворительная методика перехода от измеряемых в скважине величин кажущегося удельного сопротивления (КС) к действительным значениям удельного электрического сопротивления пластов (УЭС). По результатам бокового кароттажного зондирования (БКЗ) в большинстве случаев удается определить значения удельного электрического сопротивления £п для отдельных «однородных» пластов, т. е. освободиться от различных искажающих влиянии (соседних пластов, скважины и др.) Ясно, что для физико-литологической характеристики породы величина оп имеет несравнимо большее значение, чем величина КС. На практике имеют дело с пластами только приблизительно однородными, поэтому величина дп является в некоторой мере усредненной характеристикой пласта.

При сравнительной характеристике пластов, в частности, коллекторов, целесообразно от о„, находящегося в прямой зависимости от удельного сопротивления qb пластовой воды, перейти к величине относительного сопротивления породы  которое показывает, во сколько раз удельное сопротивление породы больше удельного сопротивления насыщающего ее раствора, и определяется, в основном, лито логической структурой породы. Однако характеристика породы при помощи относительного сопротивления, определяемого но приведенной формуле, основана на предположении о прямой пропорциональности между величинами дп и £в- Но рядом авторов [2, 7] уже было отмечено для некоторых пород снижение величины F с уменьшением концентрации раствора, заполняющего их поры, что объясняется эффектом, получившим в физико-химической литературе название поверхностной проводимости.

Учебник предназначен для изучения основ глобальной геофизики и экологии. Приведены сведения об основных фундаментальных понятиях твердой Земли, гидросферы и атмосферы, экологии. Даны описания глобального экологического кризиса, основных глобальных экологических проблем геофизики (глобальное потепление, загрязнение Мирового океана, озоновый кризис, геофизические явления, приводящие к стихийным бедствиям - цунами, ураганы, землетрясения и др.). При подготовке издания использован материал лекций, прочитанных авторами на физическом факультете МГУ им. М.В.Ломоносова. Для студентов, получающих фундаментальное естественнонаучное образование, в частности, по специальностям "Физика", "Физика Земли и планет", "Физическая экология", "Медицинская физика".