НАУКИ О ЗЕМЛЕ. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

В монографии представлены и обобщены результаты многолетних исследований (2000–2022 гг.) распределения мощности эквивалентной дозы гамма-излучения на природных, природно-техногенных и урбанизированных территориях юга европейской части России (Северный Кавказ). Впервые для региона исследования установлено распределение гамма-фона на территориях городских и сельских поселений Ростовской области, Краснодарского и Ставропольского краев. Особое внимание в работе уделено оценке радиоактивности особо охраняемых природных территорий, зоны наблюдения Ростовской АЭС и природно-техногенной территории Новочеркасской ГРЭС Ростовской области.

Вторая книга эколого-публицистических очерков председателя Северо-Западного Зеленого Креста посвящена будущему России и сопредельных стран. В ней рассказывается об истоках современного всеобщего кризиса, о том, что в основе любых изменений в экономике и социуме лежат перемены в состоянии окружающей среды, а также о том, что люди могут сделать для минимизации изменений климата. В книге даются обоснованные предложения по формированию внешней и внутренней политики России исходя из прогноза климатических изменений, и рассказывается, как знание экологии может повлиять на систему ценностей элит. Не являясь энциклопедией экологического кризиса, книга тем не менее дает представление о наиболее угрожающих России тенденциях изменения окружающей среды и связанных с ними внешних и внутренних политических вызовах.

В учебном пособии рассмотрены причины землетрясений и их проявления на поверхности Земли, оценки силы землетрясений по шкалам балльности и магнитуд, назначение расчетной сейсмичности с учетом местных условий строительства. Приводятся сведения о существующих динамических и спектральных методах расчетов сооружений на сейсмические нагрузки. Даны справочные материалы по назначению и определению расчетных величин форм и частот собственных колебаний конструкций с учетом упругих свойств основания и гидродинамического давления воды в водохранилище.

На примере потомства сосны обыкновенной, произрастающей в географических культурах подзоны средней тайги (Архангельская область), смоделирована реакция породы на различные сценарии изменения климата. Подобраны климатипы с различным местоположением исходных насаждений, отличающимся в широтном градиенте на 2...3º с. ш. Пинежский климатип (Архангельская область, подзона северной тайги) при выращивании в подзоне средней тайги имитирует потепление климата, тотемский климатип (Вологодская область, подзона южной тайги) – похолодание. Плесецкий климатип (Архангельская область, средняя подзона тайги) – местный для пункта испытания, является сравнительным эталоном сохранения адаптационных признаков в постоянстве климата. Изучены выживаемость (сохранность), рост и продуктивность культур. У тотемского климатипа заметное снижение сохранности происходит в первые годы после посадки, у плесецкого и пинежского климатипов процесс снижения сохранности, а следом и дифференциации насаждения растянуты, сдвинуты на более поздние сроки. К концу 2-го класса возраста происходит нивелирование ростовых процессов, связанное с изменением климатических характеристик места произрастания. Пинежский климатип сохраняет наследственно обусловленное отставание по радиальному и линейному росту от местной популяции одновозрастной сосны в пункте испытания соответственно на 13 и 8 %, тотемский климатип близок по диаметру к плесецкому, но опережает его по высоте на 10 %. Распределение диаметров ствола северотаежного потомства сосны значительно отличается от средне- и южно-таежного климатипов. Используя широтные коэффициенты роста, предложенные И.В. Волосевичем (1984 г.), для культур того же возраста рассчитаны соответствующие показатели в местах произрастания исходных насаждений, что позволило определить отклонения в показателях при имитации потепления или похолодания. Установлено, что при потеплении климата в бореальном поясе с повышением суммы температур воздуха более 10 ºС на каждые 100 ºС суммы эффективных температур можно ожидать увеличения показателей по росту и продуктивности сосны обыкновенной на 2...5 %. При похолодании климата (снижение суммы эффективных температур на каждые 100 ºС) изменение ростовых показателей (диаметр, высота, объем ствола) будет аналогично случаю повышения температуры – они уменьшаться на 2...5 %. Однако пониженная приживаемость южнотаежного потомства при выращивании в более суровых климатических условиях (снижение сохранности в первые годы после посадки) может привести к значительной потере продуктивности – до 15 % на каждые 100 ºС снижения суммы температур более 10 ºС. Сгладить эффект от реакции можно за счет повышения качества лесокультурного производства.

Монография посвящена упругим свойствам минералов со сложной внутренней структурой. Рассмотрены основные факторы влияния на упругие постоянные минералов, природа которых связана с взаимодействием решетки с другими подсистемами кристалла. Изложены методологические принципы определения решеточных упругих постоянных анизотропных кубических, гексагональных и тригональных минералов со сложной внутренней структурой ультразвуковым методом. Дан критический анализ упругих свойств минералов. Приведены новые данные об упругих свойствах пирита, еремеевита, минералов со структурой корунда и берилла, магнитных минералов гематита и магнетита. Изложены как оригинальные результаты исследования авторов, так и необходимые сведения учебного характера из соответствующих разделов кристаллоакустики.

С помощью стронциевой изотопной стратиграфии по данным для биогенного апатита определен возраст пелагических осадков Бразильской котловины (станция 1541), содержащих железомарганцевые микроконкреции, конкреции и пленки на выветрелых вулканитах. Для горизонта 0–5 см возраст осадков составил 24.1 ± 0.2 млн лет, а для горизонта 86–90 см − 24.8 ± 0.2 млн лет. Средняя скорость осадконакопления в позднем олигоцене была близка к 13 мм за 1000 лет. Седиментационная Fe-Mn конкреция на поверхности осадка с величиной Mn/Fe 1.05–1.95 формировалась со скоростью 1.2–2.4 мм за млн лет, что в 1000 раз ниже скорости роста погребенной конкреции (Mn/Fe = 0.4) на горизонте 83 см. В процессе диагенеза изменился минеральный состав погребенной конкреции (асболан-бузерит частично замещен гетитом), была потеряна часть Mn, Ni, Li, Tl, но сохранились микроэлементы, связанные с оксигидроксидами железа (Ce, Th, Be, As, V). Состав марганцевых микроконкреций на двух исследованных горизонтах формировался в процессе двух фаз рудообразования: окислительного и субокислительного диагенеза. Изотопный состав стронция в марганцевых микроконкрециях обоих горизонтов не отличается от состава стронция океанской воды. Величина 143Nd/144Nd различается в марганцевых микроконкрециях разных горизонтов, отражая изотопный состав неодима в палеокеане на момент формирования микроконкреций, но постоянна в разных размерных фракциях.

Изотопные индикаторы являются мощным инструментом для уточнения концептуальных моделей подземных вод и стратегии их управления, в т. ч. мероприятий по охране. Они могут обеспечить существенную поддержку для выявления и моделирования путей потока и распределения времени прохождения и переноса загрязняющих веществ в водоносных пластах. Исследования проб подземных вод, отобранных из скважин и источников в песчаных и карбонатных отложениях Северо-Двинской впадины в зоне сочленения Мезенской синеклизы с Балтийским щитом, показали, что при оценке старых подземных вод (возрастом более 2 тыс. лет) с δ13С > –13 ‰ (δ13С – показатель, характеризующий отношение изотопов углерода 13С и 12С в пробе по сравнению со стандартом) можно в первом приближении использовать сравнительно простую модель Ingerson and Pearson. При δ13С < –13 ‰ наиболее подходит для использования модель Mook. Однако если по ней расчетное значение исходной активности радиоуглерода в области питания превышает 102,5 pmс, также используется модель Ingerson and Pearson. Результаты радиоуглеродного датирования позволили выделить наименее защищенные от поверхностных загрязнений участки развития пресных подземных вод в четвертичных и каменноугольных отложениях, а также участки наименее минерализованных подземных вод в отложениях падунской свиты венда. Радиоуглеродный возраст этих вод определяется как «современный», для более точного их датирования нужно использовать короткоживущие изотопы. Минеральные воды имеют позднеплейстоценовый возраст, они могут загрязняться с поверхности только по стволам скважин в случае технических дефектов при их сооружении и эксплуатации. Поэтому для определения причин многолетних изменений химического и изотопного составов этих вод необходим анализ гидродинамических и гидрохимических условий в системе водоносных горизонтов.

Рассматриваются вопросы механического перераспределения элементов, в частности золота, при экзогенных процессах. На основании полевых наблюдений обосновывается влияние тех или иных процессов экзогеодинамического ряда на поведение золота различной крупности в поверхностных условиях

Рациональное природопользование в пойменных ландшафтах требует их всестороннего изучения. Получаемые при таких исследованиях материалы во многом специфичны для разных рек и даже отдельных участков одной и той же реки. Это связано с особенностями, поступающих в реки и перемещаемых водным потоком твердых осадков. В то же время, основные черты руслового процесса универсальны и поддаются обобщению

приводится обоснование термина «историко-минерагеническия провинция», его отличие от понятия «минерагеническая провинция». На примере фанерозоя Европы показано, что изучение геологической истории по историко-минерагеническим провинциям позволяет проследить особенности «минерагенических трансгрессий и регрессий», прокатившихся во времени через территории различных регионов. Историко-минерагенический анализ весьма важен для поисковой практики. Так эпохи мощного корообразования с многочисленными гипергенными месторождениями характеризуются не одним лишь длительным высоким положением материков, но – особыми энергетическими обстановками в недрах планеты. В относительно краткие промежутки времени массово формировались месторождения полезных ископаемых, связанные с мантийными источниками, – кимберлитами, карбонатитами, щелочными базитами и ультрабазитами. И, наоборот, за пределами эпох мощного корообразования скопления руд этих типов либо вовсе не возникали, либо экзотичны. Историко-минерагенический анализ также позволяет оконтурить крупные металлогенические провинции с полезными ископаемыми, обусловленными взаимодействием гипогенных и гипергенных факторов

рудогенез в истории Земли является предметом исторической минерагении, а в её задачи входят: 1 – получение палеонтологических, стратиграфических, радиологических свидетельств для дробной возрастной привязки событий минерагенеза; 2 – расшифровка эволюционного тренда и этапности становления рудных и нерудных скоплений полезного для человека вещества, оценка вклада каждого минерагенического этапа в этот процесс; 3 – выявление ареалов минерагенеза, выделение историко-минерагенических провинций для этапов минерагенеза; 4 – установление истории рудоносных структур как отражения глубинных и приповерхностных энергетических обстановок недр (практическое приложение исторической минерагении). Минеральные месторождения любого интересующего промышленность полезного компонента возникали не непрерывно, а на определенных временных рубежах. Со временем они меняли минералогические и геохимические характеристики, химический состав, масштабы, содержания, ассоциации полезных компонентов, переживали расцвет и угасание. Максимумы эндогенного рудогенеза оказываются следствием наиболее активных изменений энергетического состояния земных недр. Экзогенные месторождения, особенно связанные с мощными корами выветривания, избирательно тяготеют к длительным эпохам тектонической стабилизации и покоя с наиболее проявленными процессами дифференциации минерального вещества и обычно активным воздействием органики на осадконакопление и диагенез

Поиск эффективных индикаторов, способных отражать взаимодействие геосферных оболочек, является в настоящее время актуальной проблемой. Исследование взаимосвязей в системе «космосфера–атмосфера–биосфера–гидросфера» представляется возможным с использованием радиоактивных изотопов космогенного происхождения, в частности радиоактивного углерода-14. Изотоп С14 в малых количествах есть во всех природных средах и принадлежащих к ним объектах, постоянно образуется в нижних слоях атмосферы. Атмосферный углекислый газ является главным источником углерода, усваиваемого растениями. Неорганические углеродосодержащие соединения, растворенные в воде океанов, находятся в обменном равновесии с атмосферной углекислотой. В результате ее кругооборота в обменной природной системе С14 переносится из атмосферы в биосферу, гумус и океаны. Представляет интерес зафиксированное неоднородное накопление космогенных изотопов в атмосферных выпадениях и растениях Европейского Севера России. Лишайники выступают индикаторами загрязнения атмосферы. Авторы предположили неоднородное накопление изотопа С14 в лишайниках рода Cladonia Web. на территории Северо-Запада России и западного сектора российской Арктики в течение года и 11-летнего солнечного цикла активности. Предложен способ выделения радиоизотопа в составе жидкого неокрашенного экстракта из талломов данных лишайников, позволивший определить радиоизотоп в экстрагируемом естественном соединении лихенан на жидкосцинтилляционном бета-спектрометре «HIDEX 300 SL». При аккумуляции в лишайниках радиоуглерод служит изотопным индикатором взаимодействия атмосферы и биосферы. В результате анализа подготовленных проб на радиоизотоп С14 установлено, что существует зависимость высоких и низких концентраций общего углерода от способа приготовления пробы.

Обсуждается опыт создания геолого-геомеханической модели Юрубчено-Тохомского месторождения, расположенного в Красноярском крае. Производится сопоставление критериев напряженно-деформированного состояния продуктивного объекта с фильтрационными характеристиками коллектора трещинного типа. На основании полученных зависимостей, опираясь на 3D сейсмику, находится куб проницаемости.

Приведена методика, построена модель динамики и проведены расчеты прогнозных значений среднегодовой температуры до 2035 г. с использованием данных многолетних наблюдений и информационных технологий с учетом данных, полученных за последние годы в степной зоне КБР.

Представлены результаты исследования углеводородов в поверхностных водах в Геленджикской и Голубой бухтах Черного моря в сопоставлении с содержанием липидов, хлорофилла, концентрацией взвеси. Фоновые значения концентрации углеводородов, состав алканов, а также связь с распределением хлорофилла и взвеси указывают на преимущественно автохтонное происхождение углеводородов в рассматриваемых акваториях.

Представлена методика для реконструкции облесенности территории в голоцене с использованием результатов спорово-пыльцевого анализа и спутниковых данных MODIS, а также аналогового метода палеогеографических реконструкций. Полученные результаты для территории Центрально-лесного заповедника показали, что предложенная методика эффективна для реконструкции изменений лесной растительности в различных регионах Восточно-Европейской равнины и может быть использована не только для восстановления естественных процессов, но и для изучения антропогенных нарушений растительного покрова.

Выполнено тектоническое районирование территории с выделением структурных элементов различного ранга. Качество сейсмических материалов позволило уверенно выделить и закартировать системы разрывных нарушений, установить механизмы их формирования.

По анализу валовых проб рудных жил Джимидонского полиметаллического месторождения установлена вертикальная зональность в распределении Cd и Zn. Вероятная причина установленной зональности - падение температуры рудообразования по восстанию жил.

Журнал охватывает широкий спектр вопросов недропользования, в том числе правового и нормативно-методического обеспечения, экономической стратегии и инновационного развития российского горнопромышленного комплекса. В специальной рубрике «Вести ЦКР» публикуются эксклюзивные материалы о работе ЦКР по рассмотрению и согласованию проектной документации на разработку месторождений, комментарии и рекомендации членов ЦКР и ведущих специалистов отдела методологии оценки горных проектов ВИМСа. В других рубриках освещаются вопросы рациональной и комплексной разработки месторождений, глубокой переработки минерального сырья, создания и внедрения инновационных геотехнологий и оборудования, обеспечения промышленной безопасности, рассматриваются экологические аспекты недропользования, публикуются аналитические материалы по минерально-сырьевым базам и рынкам сырья, информация о значимых событиях в отрасли

Представлены результаты радиолокационных исследований слияния облаков в их естественном цикле развития и при активных воздействиях. Наблюдения выполнялись в 2008 г. на юго-западе Королевства Саудовская Аравия. Установлено, что процессы слияния отмечались в условиях очень неустойчивой атмосферы, когда запас энергии неустойчивости превышал 3000 Дж/кг. Слияние облаков оказывает значительное влияние на их развитие.

Проанализировано явление замерзающего дождя, наблюдавшееся в Пермском крае 14 декабря 2010 г., когда приземная температура была –10, 9°C. На основе данных радиозондирования атмосферы численно смоделирован процесс охлаждения падающих капель и рассчитана их температура. Показано, что капли крупного размера не успевают достичь состояния переохлаждения и при падении на землю имеют положительную температуру.

Предложен метод региональной коррекции (даунскейлинга) глобальных ансамблевых сезонных прогнозов температуры воздуха, рассчитываемых по модели ПЛАВ Гидрометцентра России. Метод основан на регрессии и предусматривает вероятностную интерпретацию прогнозов на основе оценки неопределенности, связанной с регрессией и разбросом ансамбля модельных прогнозов.

На основе моделирования мезомасштабной атмосферной циркуляции исследовано развитие морского бриза в Крыму в течение суток. Обнаружено, что в случаях слабой атмосферной циркуляции наблюдается образование гравитационных течений, направленных с берегов к центру полуострова.

Рассмотрено физическое обоснование нового количественного индекса рассеяния морского льда (индекса Бухарова), рассчитываемого по всепогодным измерениям спутникового радиометра AMSU. На конкретных примерах показана большая чувствительность индекса рассеяния к возрасту, толщине и торошению льдов в районах их сжатия.

Проведен анализ распределения барических образований в Северном полушарии в широтном диапазоне 40-60{0} по данным трех наборов реанализа. Показано, что среднее широтное значение геопотенциала изобарической поверхности 500 гПа за последние десятилетия имеет тенденцию к увеличению.

Представлены результаты статистической оценки максимальных расходов дождевых паводков рек бассейна Среднего и Нижнего Амура. По удлиненным рядам натурных наблюдений рассчитаны обеспеченные значения расходов воды, выполнен анализ редукции модуля стока 1%-ной обеспеченности по площади.

Исследована связь плотности гидрологических постов (ГП) государственной основной наблюдательной сети на реках с плотностью населения, которая принята в качестве показателя освоенности территории. Приведена минимальная необходимая численность ГП основной сети, рассчитанная объективно обоснованным методом.

17 мая 2010 г. исполнилось 70 лет пресс-секретарю Гидрометцентра ГУ "Новосибирский ЦГМС - РСМЦ" Ренаду Азальевичу Ягудину. С 2005 г. Ренад Азальевич является пресс-секретарем Новосибирского гидрометцентра. С 1983 г. он стал начальником вновь организованного Западно-Сибирского УГМС. Под его руководством была проделана значительная работа по развитию и совершенствованию гидрометеорологического обеспечения потребителей прогностической и режимной информацией.

Рассматривается возможность использования наблюдений за общим содержанием озона (ОСО) в атмосфере в конце полярных зим в качестве индикатора накопления холода в тропосфере и характера ее циркуляции. Сделан вывод о влиянии ОСО над полярными районами в конце зимы на наступление ранних или поздних весенних перестроек циркуляции в стратосфере и последующий характер погоды в весенне-летний сезон.

Изобретателем первого в мире гребенчатого радиозонда и метода его использования является выдающийся советский ученый-аэролог Павел Александрович Молчанов. В настоящее время радиозонды являются основным средством получения информации о состоянии тропосферы и нижней стратосферы.

Исследованы пространственно-временное изменение увлажнения суббореальных равнинных ландшафтов России и реакция границ зон увлажнения на изменения климата в целом за период 1936-2006 гг. и за отдельные его интервалы. Определены районы с однородным изменением увлажнения и нелинейные тренды увлажнения в каждом районе.

Сравнения, проводимые для трех типов профилей, а именно: адиабатического, приземной и приподнятой инверсии, показали, что прибор МТП-5 надежно регистрирует тип профиля температуры. Наилучшее совпадение профилей наблюдается в нижнем 200-метровом слое.

Приведены результаты комплексных исследований облаков при проведении работ с целью предотвращения осадков. Для оценки эффекта воздействия предложена новая методика, основывающаяся на сравнении результатов измерений ИК-радиометром со спутника "Meteosat" радиационной температуры облаков после воздействий и облаков, находящихся в естественном цикле развития.

Выбран и обоснован набор интегральных характеристик и метеорологических полей, которые позволяют обнаружить и проследить эволюцию крупномасштабной спирально-вихревой неустойчивости, связанной с особыми свойствами спиральной конвективной турбулентности в условиях тропического циклогенеза. Проведены расчеты вертикального потока спиральности по методу Курганского для двух тропических циклонов - Ман-Йи и Вилма.

Изменчивость содержания 137Cs в наиболее распространенных в Полесье почвах - подзолах - рассмотрена на примере площадок "Святск" и "Деменка". Показано, что 137Cs прочно фиксируется на поверхности, в верхних горизонтах почвы, что объясняется высокой сорбционной емкостью почв. Показано, что загрязнение полесских боров сохраняет более высокие уровни плотности загрязнения по сравнению с близлежащими населенными пунктами, пашнями и луговыми угодьями в поймах рек.

Исследуются особенности пространственно-временной изменчивости индексов циркуляции Уоллеса и Гатцлера, рассчитанных в суточной дискретности. Экстремальные значения индексов циркуляции интерпретируются как режимы погоды, чередование которых связано с низкочастотной изменчивостью атмосферы.

Выполнена статистическая обработка совместных многолетних данных натурных наблюдений за биогенными загрязняющими веществами и расходами воды в малой реке для природно-климатических условий Северо-Западного района России. Выделены напряженные с точки зрения загрязнения периоды.

Предложено выражение для задания поля давления в идеализированном движущемся циклоне с учетом наличия холодного фронта, стадий углубления и заполнения циклона. Определены входящие в это выражение параметры, соответствующие наиболее интенсивному для акватории Балтийского моря циклону.

По результатам анализа материалов наблюдений около 100 гидрологических и метеорологических наблюдательных пунктов за среднемесячными расходами воды, температурой воздуха и суммами осадков установлено, что главную роль в формировании стока половодья (апрель-июнь) рек Восточного Кавказа играют осадки, выпавшие на их бассейны за зимний и весенний периоды.

Расчет скорости ветра по пункту реализован как интерпретация результатов гидродинамического моделирования методом множественной регрессии. Априорные параметры модели: барический и термический градиенты, оператор Лапласа на стандартных изобарических поверхностях нижней и средней тропосферы и др., рассчитанные по данным реанализа.

Роману Менделевичу Вильфанду, директору Государственного научного центра Российской Федерации Государственного учреждения "Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации", доктору технических наук, 13 июня 2008 г. исполнилось 60 лет.

Рассматриваются вопросы моделирования регионального переноса взвешенных частиц, или аэрозолей, в атмосфере с учетом их физических и химических трансформаций. В модели учтены все основные процессы выбросов, формирования, трансформации аэрозольных частиц, их рассеивания и выведения из атмосферы.

Анализируются метеорологические условия, способствующие регулярному вскрытию заприпайной полыньи в районе Северной Земли, и сопоставляются с данными ледовых наблюдений, в результате которых устанавливается факт существования полыньи.

На основе руслоформирующих расходов воды и учета экологических аспектов водного режима рек разработана режимно-экологическая номенклатура речных систем.

На основе ежедекадных данных о площадях заприпайных полыней рассмотрены механизмы влияния заприпайных полыней морей Сибирского шельфа на формирование ледовых условий в летний период. Представлены результаты прогноза ледовитости морей Сибирского шельфа.

Обсуждаются результаты валидации модели регионального климата ГГО (МРК) с разрешением 50 км. Для задания боковых граничных условий использованы данные реанализа. Показано, что модель удовлетворительно воспроизводит поля давления на уровне моря и температуры для всех сезонов и в целом за год.

Рассчитаны эмпирические распределения осадки ровного льда разного возраста для начала осеннего сезона. Эмпирические распределения аппроксимированы аналитическими выражениями. Получены средние значения осадки ровного двухлетнего и многолетнего льда.

Представлен материал по важнейшему вопросу регулирования климата с помощью стратосферных аэрозолей. Для сохранения климата в ближайшее время потребуется экранирование солнечного излучения слоем стратосферного аэрозоля на 1-2%.

Для более эффективной реализации технологии искусственного рассеяния переохлажденных туманов разрабатывается автоматизированная система управления процессом воздействия. В качестве средств воздействия используются стационарные азотные генераторы с дистанционным управлением.

Рассматриваются физические механизмы режеляции водно-шуговой смеси, формирующейся как под полями сморози однолетнего льда в наиболее динамичных районах ледяного покрова, так и между ледяными блоками в торосистых образованиях.