Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Морские электромагнитные исследования: создание инструментально - методического обеспечения, эксперимент, результаты

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Морские электромагнитные исследования: создание инструментально - методического обеспечения, эксперимент, результаты"

На правах рукописи

ГАЙДАШ Сергей Петрович

МОРСКИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: СОЗДАНИЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНО - МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ, ЭКСПЕРИМЕНТ, РЕЗУЛЬТАТЫ

25.00.10 - Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

ООЗ160563

Троицк - 2007

Работа выполнена в Институте земного магнетизма, ионосферы и эаспространения радиоволн имени Н.В. Пушкова Российской Академии наук.

Эфициальные оппоненты:

юктор физико-математических наук, профессор, "встов Борис Сергеевич

юктор физико-математических наук Козлов Александр Николаевич

Зедущая организация:

Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской Академии паук

Защита состоится 30 октября. 2007 г, в 16 часов на заседании диссертационного совета Д002.237.01 в ИЗМИРАН по адресу: 142190, Московская обл., г. Троицк (проезд автобусом № 398 от станции летро «Теплый стан» до остановки «ИЗМИРАН»)

3 диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИЗМИРАН.

Автореферат разослан 28 сентября 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д002.237.01,

доктор физико-математических наук Михайлов Ю.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы

Морские электромагнитные исследования являются одной из важных составляющих частей морской геофизики Проведение этих исследований на громадных практически неисследованных пространствах Мирового океана, составляющих 70,8 % поверхности Земного шара, представляет большой научный интерес, как в фундаментальном, так и в прикладном аспектах

Морские электромагнитные исследования позволяют проводить изучение глубинного распределения электропроводности в Земле Электропроводность тесно связана с температурой внутри Земли, термодинамическим и фазовым состоянием горных пород, их химическим составом и минерализацией насыщающих их флюидов, поэтому изучение электропроводности дает ценную, а иногда и уникальную информацию о состоянии земных недр, недоступную другим геофизическим методам Благодаря этому морские электромагнитные исследования позволяют проводить изучение глубинного геоэлектрического строения морского дна (электромагнитное зондирование) с целью определения строения и динамики океанической литосферы и верхней мантии, а также поиска полезных ископаемых, Это становится чрезвычайно актуальным в связи с всевозрастающими потребностями в различных видах минерального и углеводородного сырья и быстрым истощением его запасов на континентах

Исследования электромагнитных полей, индуцированных движением водных масс (волнами, течениями, приливами) в магнитном поле Земли, необходимы для изучения внутренней структуры Мирового океана и происходящих в нем гидродинамических процессов, а также могут быть использованы для электромагнитного зондирования Земли

Регистрация вариаций геомагнитного поля в районе проведения гидромагнитных съемок позволяет существенно повысить точность съемки за счет введения в результаты съемок поправок за вариации

Результаты измерений электромагнитных полей на морских акваториях необходимы также при решении ряда прикладных задач

Вместе с тем, в морских электромагнитных исследованиях имеется существенная проблема, заключающаяся в том, что, несмотря на их актуальность и практическую значимость, эти исследования проведены в очень малом объеме Теоретическая сторона успешно разрабатывалась и продолжает развиваться благодаря усилиям советских и российских ученых В В Шулейкина, М Н Бердичевского, В И Дмитриева, Л Л Ваньяна, В В Сочельникова, Г А Фонарева, В С Шнеера, Б.С Светова, И Л Трофимова, В В Новыша, Д Л Фингер, А Н Пушкова, Н М Ротановой, А Н Козлова, М.С Жданова, Э Б. Файнберга, И М Ва-

ренцова, С.М Коротаева, В В Спичака, A M Городницкого, В H Савченко, В П.Смагина, H А Палынина и др, а также зарубежных исследователей J H.Filloux, С S Сох , A D Chave, R N Edwards, J С Larsen, J Bennet, S С Constable, D S Luther, L. K. Law, S С Webb, A White и др. Однако, несмотря на очевидную актуальность морских электромагнитных исследований и их большую теоретическую проработку, экспериментальных исследований на акваториях морей и океанов проведено чрезвычайно мало Основными причинами этого являются как естественные трудности проведения таких исследований, связанные со специфическими трудностями и стоимостью их проведения, так и отсутствие необходимого и достаточного парка инструментальных средств для проведения морских экспериментальных исследований в нужном масштабе и объеме Последняя причина обусловлена трудностями создания морских измерительных систем, которые в отличие от аналогичных наземных средств, должны быть оснащены надежными системами автоматической ориентации измерительных датчиков относительно измерительной системы координат и компенсации постоянной части поля, а также должны удовлетворять более высоким требованиям по таким важным параметрам, как чувствительность, долговременная стабильность метрологических характеристик, автономность и надежность В связи с этим весьма актуальной является необходимость проработки комплекса проблем, связанных с созданием и исследованием средств и методов измерения электромагнитных полей на морских акваториях, непосредственным проведением морских экспериментальных исследований и получением ценной геофизической информации для решения важных фундаментальных и прикладных задач.

Цель работы. Основная цель работы состоит в решении существенной для морской геофизики проблемы - создании инструментально-методического обеспечения морских электромагнитных исследований и получения с его помощью новых геофизических результатов

Достижение поставленной цели связано с решением ряда задач, среди которых можно выделить наиболее важные

- критический анализ состояния проблемы и выбор наиболее оптимальных решений в конкретных условиях, с учетом имеющихся возможностей и средств;

- разработка методов построения измерительных систем для регистрации электромагнитных полей на морских акваториях,

- практическая реализация идей в виде рабочего парка приборов,

- разработка методик проведения электромагнитных исследований с помощью разработанных измерительных систем.

- организация и проведение натурных экспериментальных

исследований, - обработка и интерпретация полученных данных Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов

Методологическую и теоретическую основу исследований составляют научные труды отечественных и зарубежных авторов в области морской геофизики Вместе с тем, решение комплекса разноплановых задач требует привлечения знаний и методов различных наук В работе использованы методы дискретной математики, системного и спектрального анализа, математической статистики, теории автоматического управления, математического и физического моделирования Достоверность полученных в работе результатов достигается благодаря тому, что проведенные исследования опираются на проверенные положения фундаментальных и прикладных наук, на проверке разработанных идей экспериментальными исследованиями Эти исследования имели необходимое метрологическое обеспечение, как на стадии разработки измерительных средств, так и во время проведения натурных исследований Полученные в работе результаты согласуются с результатами других авторов

Научная новизна заключается в том, что в результате проведенных исследований

• созданы новые уникальные измерительные системы для регистрации электромагнитных полей на морских акваториях, обладающие новыми свойствами

• проведены новые экспериментальные электромагнитные исследования в различных районах Мирового океана

• получен новый уникальный фактический материал, а после его обработки и интерпретации получены новые геофизические результаты, новые знания о свойствах электромагнитных полей на исследованных морских акваториях, их связи с глубинным строением Земли и процессами в различных геосферах

При создании измерительных средств использованы новые методы построения, новые технологии и новая элементная база В частности, освоение микропроцессорной техники позволило выйти на новый уровень создания измерительных систем, при котором, опираясь на базовую структуру элементов измерительной системы, можно путем разработки новых программ управления этими элементами гибко изменять сообразно требованиям конкретного эксперимента свойства и метрологические характеристики измерительной аппаратуры

Признаком новизны является также и защита основных идей построения измерительных систем девятью авторскими свидетельствами на изобретения

Практическая и научная значимость работы

Проведенные исследования и решения, приведенные в работе, доведены до практических реализаций в виде рабочих макетов или малых серий, что позволило создать парк измерительных систем и использовать его для проведения электромагнитных исследований в заданных районах Мирового океана для получения новых геофизических результатов На протяжении последних 25 лет все планы НИР ИЗМИР АН и ИГЭМИРАН (госбюджетные, хоздоговорные и по грантам РФФИ) по морским электромагнитным исследованиям разрабатываются и выполняются благодаря наличию этого парка, имеющемуся опыту его практического применения, созданным методикам обработки и интерпретации экспериментального материала. Основные положения, выносимые на защиту:

1 Разработанные и защищенные авторскими свидетельствами на изобретения новые методы построения измерительных систем позволили создать рабочий парк уникальных, не имеющих аналогов в мировой практике, систем для регистрации геоэлектромагнитных полей на морских акваториях Использование этих методов, достижений кварцевой магнитометрии и микропроцессорных технологий дало возможность получить простой и надежный инструментарий, все важнейшие параметры которого, в том числе показатели стабильности метрологических характеристик и энергопотребление, находятся на мировом уровне или превышают его

2 Методики, обеспечивающие проведение морских электромагнитных исследований с помощью созданного инструментального обеспечения

3 Результаты проведенных комплексных электромагнитных исследований на Болгарском шельфе Черного моря, включавших магнитотеллурическое зондирование, магнитовариационное профилирование и магнитогидродинамическое профилирование, позволили.

• впервые построить геоэлектрические модели разрезов зоны перехода от материка к глубоководной впадине Черного моря, согласующиеся с сейсмическими данными и моделями,

• выявить электрические и магнитные поля течений и использовать эти поля для определения суммарной продольной проводимости осадочного чехла

4. Электромагнитные исследования на озере Байкал подтверждают, что применение выводов теории генерации электрического поля электрокинетическим эффектом при скачке порового давления флюидов позволяет путем наблюдения вариаций электрического поля получать количественную информацию об источниках давления внутри литосферы Впервые в мире создана стационарная установка,

обеспечивающая получение длинных рядов экспериментальных измерений вариаций Ег компоненты геоэлектрического поля Апробация работы

Результаты исследований, вошедшие в диссертацию, представлены в 64 работах (в их числе - одна монография, 12 статей в изданиях, включенных в перечень ВАК, 9 авторских свидетельства на изобретения) и докладывались на различных научных мероприятиях

- Семинары и Ученые советы ИЗМИРАН, ИГЭМИРАН, ИОРАН, ИЯИ РАН, НИИПФ ИГУ

- Всесоюзные семинары «Фундаментальные проблемы морских электромагнитных исследований», 1979 - 1992 гг

- Международные конференции «Современные методы и средства океанологических исследований», Москва, 1999 -2005 гг

- Международные конференции «МАЯЕЬЕС», Лондон, Великобритания, 1997 г, Стокгольм, Швеция, 2001 г

- Ежегодные конференции международной коллаборации «Байкал», г Дубна, ОИЯИ, 1999 - 2005 гг

- Международная геофизическая конференция «300-летие горногеологической службы в России Санкт-Петербург, 2000

- I и II Всероссийская школа-семинар по электромагнитным зондированиям Земли, Москва, 2004, 2005г

Часть работ, описанных в диссертации, была поддержана грантами РФФИ №95-05-15455, 99-05-64782, 99-05-79030, 00-05-64677, 00-0579096, 01-05-97008, 02-05-64006, 05-05-65239

Личный вклад автора состоит в непосредственном участии во всех этапах работы: в постановке задач, разработке методов построения измерительных систем, создании аппаратурного парка, разработке методик проведения морских электромагнитных исследований, организации и проведении натурных экспериментов, в анализе и интерпретации полученных результатов, формулировке основных научных выводов и рекомендаций Естественно, что такой широкий спектр исследований предполагает коллективное творчество И совершенно логично, что и публикации по результатам таких работ являются коллективными Все авторы таких работ имеют равные права на использование полученных результатов Вместе с тем, при всей сложности объективной оценки вклада соавторов в общую работу, в нормальных творческих коллективах реальная роль каждого участника известна, а при оформлении заявок на изобретения вклад каждого соавтора указывается в обязательном порядке С учетом этого, автор работы, выражая искреннюю признательность и благодарность всем своим соавторам, и с их согласия, имеет основания утверждать, что в работах, вошедших в диссертацию, его личный вклад был достаточно большим, а порой и определяющим

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 165 страницах Она содержит 142 страницы текста, 59 рисунков, 5 таблиц и библиографию из 242 наименований СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность работы, формулируется цель и основные задачи исследований, освещается научная новизна и практическое значение полученных результатов

Первая глава представляет собой краткий обзор морских электромагнитных исследований за последние 35 лет При этом основное внимание уделяется тенденциям развития инструментально-методических аспектов этих исследований

Особое внимание уделено периоду, который можно назвать «золотым двадцатилетием» морских электромагнитных исследований (с 1970 по 1990 гг.), периоду, когда эти исследования наиболее бурно развивались по всем направлениям, когда были получены наиболее впечатляющие результаты и созданы основы для дальнейшего развития В это время были созданы уникальные измерительные системы для регистрации электромагнитных полей на морских акваториях с использованием всех возможных первичных преобразователей (датчиков) Было создано необходимое вспомогательное оборудование и проведены натурные испытания аппаратуры с получением новых интересных данных При этом отмечается, что даже в то благоприятное время аппаратурное обеспечение морских электромагнитных исследований создавалось прежде всего руками исследователей в виде отдельных макетов или очень малых серий - серийное производство такой аппаратуры так и не было налажено

В последние 15 лет ситуация для каждого из вышеуказанных центров складывалась по-разному В США продолжалось развитие всех направлений электромагнитных исследований В связи с потребностями нефтегазодобывающих компаний в освоении морского шельфа (и при их финансовой поддержке) был разработан и внедрен новый метод морской электромагнитных исследований - зондирование с контролируемым источником. Создан достаточный аппаратурный парк, позволяющий проводить исследования, как для поиска залежей углеводородного сырья, так и в академическом аспекте — для изучения геоэлектрического строения морского дна интересных районов морских акваторий.

В нашей стране в это время в связи с известными политическими и экономическими реформами наблюдается тенденция к полному сворачиванию экспериментальных исследований

Во второй главе описываются методы построения донных кварцевых магнитовариационных станций (ДМВС) и созданные на их основе аппаратурные реализации

При этом, прежде всего отмечается, что создание таких ДМВС стало возможным благодаря уникальной школе кварцевой магнитометрии ИЗМИРАН Созданные в ИЗМИРАН первичные преобразователи магнитного поля - кварцевые вариометры благодаря уникальным свойствам кварцевого стекла, из которого они выполнены в виде цельносварной конструкции (рамка вариометра, нити, на которых подвешен индикаторный магнит, и индикаторное зеркальце), а также специальной технологии изготовления индикаторных магнитов с близким к нулю температурным коэффициентом - выделяются среди остальных вариометров чрезвычайно высокой температурной и долговременной стабильностью метрологических параметров При этом кварцевые вариометры имеют достаточно низкий порог чувствительности - на уровне 0,5 10"3 нТл, что достаточно для большинства применений Еще одним существенным отличием кварцевых вариометров является возможность изготовления их в антинаклонном исполнении, позволяющем существенно снизить погрешности измерений при просадке донного грунта под станцией Заметим, что такую возможность не удается реализовать ни в одном из других типов компонентных вариометров

При создании ДМВС автор максимально использовал все преимущества кварцевых вариометров, доработал их с учетом особенностей применения и с целью минимизации возможных погрешностей измерений Так, во всех созданных ДМВС для уменьшения погрешности измерений из-за взаимного влияния вариометров используются индикаторные магниты с минимально возможными магнитными моментами, а также оптические умножители, обеспечивающие максимальную чувствительность при минимальном угле поворота индикаторного магнита вариометра, что позволяет уменьшить его влияние на магниты других вариометров, а также уменьшить погрешность измерений из-за влияния вариаций неизмеренной компоненты Для цифровых ДМВС была предложена конструкция вариометра, в котором осветитель, фотоэлемент и фокусирующая линза расположены внутри корпуса и закреплены на кварцевых стерженьках, приваренных к кварцевой рамке Конструкция такого вариометра и способ его юстировки запатентованы

Для правильной работы вариометров необходимо в автономном режиме соответствующим образом сориентировать их относительно измерительной системы координат Для ориентации относительно направления вертикали были применены два способа - подвешиванием каждого вариометра или вариационного блока с помощью двойного карданного подвеса или же «поплавковый» - помещением предварительно сбалансированного вариационного блока в жидкость Для ориентации вариометров относительно направления магнитного

меридиана применяется два способа, которые можно назвать пассивным и активным В первом случае внутри «поплавкового» вариационного блока помещается постоянный магнит, который при взаимодействии с горизонтальной компонентой МПЗ устанавливает вариационный блок по направлению магнитного меридианы Во втором случае предварительно сориентированные вариометры кинематически связаны с микроэлектродвигателем, который после постановки станции на дно начинает одновременно поворачивать все вариометры до тех пор, пока не поступит сигнал остановки с Б - вариометра

По способу регистрации выходной информации ДМВС можно разделить на аналоговые и цифровые В созданных аналоговых станциях регистрация ведется на фотопленку с высоким разрешением Предложена оригинальная схема построения оптической системы станции, позволяющая при минимальных габаритах вариационного блока получить максимальную чувствительность и динамический диапазон при минимизации взаимного влияния вариометров и упрощении оптической юстировки

В цифровых ДМВС использован метод компенсации, когда в катушке компенсации вариометра создается линейно изменяющееся в пределах рабочего диапазона измерений магнитное поле, величина которого регистрируется в момент компенсации им поля геомагнитной вариации При этом вариометр является нуль-индикатором Был предложен оригинальный способ получения поля компенсации с практически идеальной линейной характеристикой путем подачи в катушку компенсации формируемой с помощью исключительно цифровых элементов последовательности импульсов тока одинаковой амплитуды, длительность которых с каждым периодом повторения последовательно увеличивается на один квант При условии, что частота повторения этих импульсов намного выше частоты собственных колебаний вариометра, индикаторный магнит под действием такой последовательности импульсов поворачивается квантованно во всем рабочем диапазоне измерений, величина которого задается параметрами катушки компенсации и величиной амплитуды импульсов Вопросам теоретического и экспериментального обоснования этого способа измерений было уделено необходимое внимание Было аналитически исследовано уравнение движения линейной динамической системы второго порядка под воздействием вынуждающей силы в виде единичного импульса, выполнено математическое и физическое моделирование поведения подвесной системы вариометра под воздействием такого сигнала и проведены испытания и сверка макета установки с применением предложенного метода измерения в магнитной обсерватории «Москва»

Предложенный метод оказался очень плодотворным и с

соответствующими модификациями лег в основу целого ряда созданных автором средств - схему автоматической настройки ДМВС в рабочий диапазон, схему компенсации влияния вариаций компоненты, перпендикулярной измеряемой, экспресс-магнитометр, градиентометр вариаций МПЗ

Перспективной оказалась дальнейшая модернизация предложенного метода цифровых измерений - метода непрерывной компенсации вариаций или ЦООС - цифровой отрицательной обратной связи. Реализация этого метода позволяет максимизировать преимущества кварцевого вариометра, в том числе его амплитудно-частотную характеристику

Все вышеизложенные методы построения ДМВС, результаты их лабораторных и натурных исследований и испытаний были воплощены в виде созданного в ИЗМИР АН парка конкретных реализаций кварцевых ДМВС

• однокомпонентная аналоговая станция 2-вариаций ДМВС-1

• двухкомпонентная аналоговая станция Н и 2-вариаций ДМВС-2

• трехкомпонентная аналоговая станция ДМВС-3

• трехкомпонентная цифровая станция с развертывающим преобразованием (РП)

• трехкомпонентная цифровая станция с цифровым развертывающим преобразованием (ЦРП)

• трехкомпонентная цифровая станция с ЦООС

Станция ДМВС-2 выпущена в виде серии из 6 экземпляров и имеет самое низкое в мире значение энергопотребления

В таблице приведены основные характеристики лучших из созданных аналоговых и цифровых ДМВС

Наименование параметра ДМВС-3 ДМВС-ЦООС

Количество измерительных каналов 3 3

Разрешение по амплитуде (нТл) 1 0,05

Дискретность отсчетов (с) 60 1

Диапазон регистрации (нТл) ±1800 ± 1638

Диапазон автоматической настройки по постоянному полю (нТл) - ±2048

Автономность (суток) 20 30

Потребление (ВА) 0,02 0,3

Допустимая глубина постановки (м) 550 3000

Учитывая чрезвычайно низкое энергопотребление, антинаклонное исполнение, высокие показатели стабильности метрологических параметров (например, годовой дрейф базисной линии - ± 3 нТл), можно утверждать, что созданные ДМВС не имеют в своих подклассах

мировых аналогов

Необходимо также обратить внимание на то, что все созданные ДМВС имеют обязательное метрологическое обеспечение на этапах изготовления вариометров, изготовления опытного образца, подготовки аппаратуры к экспедиции на берегу Сверка результатов регистрации вариаций созданными ДМВС с данными Центральной магнитной обсерватории дала высокий коэффициент их корреляции - от 0,9 до 0,99. Регистрация вариаций на дне всегда проводилась при регулярной фиксации результатов калибровки В ходе одной из морских экспедиций специально была проведена сверка данных рядом поставленных кварцевой и феррозондовой станций Была получена хорошая корреляция данных

Основные идеи построения ДМВС защищены девятью авторскими свидетельствами на изобретения

Третья глава посвящена проблемам создания измерительных систем для регистрации вариаций электрических полей в море (ЭЛИС) Предложена обобщенная блок-схема такого устройства - рис 1

Рис 1 Обобщенная блок-схема электроизмерительной системы

На время создания ЭЛИС уже имелись отдельные готовые элементы указанной схемы и на передний план выходила задача оптимального выбора этих элементов и принципиальных схем их включения в соответствии с комплексом требований к конечному устройству Основными требованиями к создаваемой измерительной системе являются точностные (метрологические), временные, надежностные и обобщенные стоимостные Учитывая эти требования и с использованием системного подхода, были рассмотрены, проанализированы последовательно элементы схемы ЭЛИС и обоснован их выбор для конкретных реализаций аппаратуры

Датчики. Был использован богатый опыт школы по исследованиям и изготовлению первичных преобразователей электрического поля, возглавлявшаяся В В Новышем и М М Богородским В результате анализа были выбраны графито-марганцевые (угольные) электроды типа «ИЗМИРАН-Севморгео» для морских исследований и хлорсвинцовые

«ТРАВЕРС» для прибрежных сухопутных исследований Были изготовлены рабочие партии указанных электродов Использование отобранных пар таких электродов в морских и лабораторных экспериментах на протяжении уже почти 10 лет показало высокое постоянство их характеристик.

Блок аналоговой обработки сигнала. Выходные сигналы измерительных электродов чрезвычайно слабы, чтобы их можно было оцифровывать стандартным аналого-цифровым преобразователем (АЦП) Кроме того, на соединительные провода наводятся разнообразные помехи. Поэтому на блок аналоговой обработки возлагается задача - с максимальной точностью усилить до необходимого уровня входной сигнал, минимизируя помехи На сегодняшний день с этой задачей оптимальным образом может справиться прибор, называемый инструментальным (измерительным) усилителем При выборе инструментального усилителя особого внимания заслуживают такие параметры, как коэффициент подавления синфазного сигнала (тк на практике наведенные в измерительных линиях помехи всегда намного превышают полезный сигнал) и входные токи (т.к при длительных наблюдениях эти токи могут стать причиной поляризации электродов и ухудшить их метрологические параметры) На входе блока должны быть установлены пассивные и активные фильтры, отсекающие высокочастотные сигналы

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) является одним из ключевых элементов измерительной системы, от характеристик которого существенно зависят характеристики прибора в целом Учитывая, что измеряемые сигналы являются низкочастотными, можно использовать наиболее перспективные на данный момент АЦП с сигма-дельта (2Д) преобразованием Имеются микросхемы, которые представляет собой законченную систему аналого-цифрового преобразования, начиная с функции предварительного формирования и преобразования аналоговых сигналов по нескольким каналам, программно изменяемого коэффициента усиления по каждому каналу, аналого-цифрового преобразования с разрешением до 24 двоичных разрядов без пропущенных кодов

Регистратор в настоящее время наиболее оптимально выполнять на основе твердотельной флэш-памяти Она позволяет обеспечить максимальный объем памяти при минимальных габаритах, высокую надежность длительного хранения информации, в том числе и при отсутствии напряжения питания и малое потребление энергии.

Блок управления должен обеспечить управление измерительной системой, в которой все блоки, кроме датчиков, являются программно управляемыми Для построения блока управления имеется достаточный набор микроконтроллеров, необходимо сделать оптимальный выбор.

Необходимо гакже дополнить схему программируемыми часами реального времени и интерфейсным выходом на внешний компьютер

В диссертации описываются результаты оптимизации элементов схемы в виде созданной системы ЭЛИС-3 Каждый измерительный канал ее содержит инструментальный усилитель А0627, АЦП - АБ7714, микроконтроллер типа АУ11 фирмы А1:те1 - АТ9088515, флэш-память серии АТ45 фирмы А1те1 При этом все использованные микросхемы являются микропотребляющими и выполнены в миниатюрных корпусах типа 801С, а все резисторы, конденсаторы, диоды и даже индуктивности имеют миниатюрное исполнение для поверхностного монтажа В итоге печатная плата имеет размеры 80 х 100 мм и потребление 15 мВт. Плата может нормально функционировать в диапазоне температур от - 40 до + 85°С Каждый измерительный канал состоит из такой платы и отдельного аккумуляторного блока питания Эти меры предприняты для обеспечения гальванической развязки каналов, т к электрические измерения в воде и проводящей земле имеют специфическую особенность, связанную с тем, что при одном общем источнике питания каналов, при использовании многоканального АЦП, общего заземления аналоговых или цифровых схем каналов и через электроды, помещенные в проводящую среду, могут быть созданы непредвиденные связи между каналами, существенным образом искажающие реальные сигналы (Заметим, что в более раннем прототипе ЭЛИС-3 - системе ЭЛИС-1 - гальваническая развязка каналов была выполнена с помощью изолирующего усилителя, но она не обеспечивает высокой точности измерений и дорогостояща)

Суммируя все вышеуказанное, можно сказать, что ЭЛИС-3 представляет собой законченную автономную систему сбора, обработки, хранения и передачи информации о медленно изменяющихся процессах Имеет высокое разрешение - 24 двоичных разряда, чрезвычайно низкое потребление - 15 мВт на канал, имеет возможность программным путем гибко изменять параметры измерений (даже в составе готового устройства) и работать в широком диапазоне температур

Четвертая глава посвящена методикам, которые направлены на эффективное использование созданных измерительных систем в реальных условиях применения, а также на минимизацию погрешности измерений методического происхождения При этом необходимо указать на то, что в связи с тем, что большинство публикаций автора по этой теме касалось прежде всего методик для ДМВС, в главе везде говорится о таких методиках, хотя полученные результаты справедливы и для ЭЛИС

Обосновывается выбор оптимальных параметров ДМВС и схем их расстановки При определении оптимального значения дискретности отсчетов по времени предлагается определить верхний предел

глубинности зондирования и из формулы, определяющей глубину проникновения электромагнитной волны в проводящую среду, найти значение частоты (или периода) этой волны, а затем, воспользовавшись теоремой В А Котельникова, обосновывающей условия неискаженной передачи непрерывных сообщений дискретными значениями, определить оптимальный интервал дискретизации по времени

При определении динамического диапазона регистрации вариаций нижнее значение может определяться порогом чувствительности измерительной системы, а верхнее - вероятной амплитудой геомагнитных бурь в период работы При этом прогноз геомагнитной активности на период работы можно получить в центрах прогнозов (в России - в Центре прогнозов геофизической обстановки ИЗМИР АН)

В главе дано описание методики определения оптимального числа пунктов наблюдения на исследуемом профиле или оптимального расстояния между ними По имеющимся априорным сведениям о геоэлектрическом строении района исследования, полученным по геологическим, батиметрическим и сейсмологическим данным, результатам глобального магнитовариационного зондирования и общетеоретическим положениям, строится модель геоэлектрического разреза района исследования (рис.2)

■в -во » 0 ю *М

««еея*

т т> яоа хсе в»

ш т «и 5» да

тот аг да » 3$

\<м

ад

Рис 2 Геоэлектрическая модель профиля суша- шельф- глубокое море

Рис 3 Пространственное распределение вертикальной компоненты аномального магнитного поля на различных периодах

На основании априорных данных о геометрии источника вариаций для полученной модели геоэлектрического разреза производится расчет пространственного распределения вертикальной компоненты аномального магнитного поля При этом расчеты производятся для ряда периодов вариаций (рис.3) Затем полученные распределения вертикальной компоненты аномального магнитного поля на каждом из периодов подвергаются Фурье-анализу С помощью этого анализа находится максимальный номер пространственной гармоники к, ряд Фурье ограниченный которой, аппроксимирует с заданной точностью исходное распределение Тогда по аналогии со случаем определения

оптимального интервала дискретизации по времени величина N = 2к определяет оптимальное число пунктов наблюдения В качестве окончательного выбирается максимальное значение N. полученное при вычислениях во всем диапазоне периодов Предложенная методика проиллюстрирована на конкретном примере профиля

Для магнитной настройки ДМВС на поле точки ее постановки предложены использованные на практике следующие методики.

• производить настройку ДМВС на суше (на берегу, или если есть возможность, на острове) в районе, где величина постоянного МПЗ наиболее близка к величине поля точки предстоящей постановки ДМВС,

• производить настройку ДМВС на путем введения поправки, равной разности полей в точке настройки и в точке предстоящей работы станции, причем поле в точке постановки определяется с помощью программы синтеза МПЗ или с помощью экспресс-магнитометра;

• использовать ДМВС, оснащенную системой автоматического вывода в диапазон

Описана разработанная и успешно применяемая в ИЗМИРАН методика постановки донной аппаратуры В контексте данной работы нет необходимости цитировать текст разработанной методики, но надо понимать, что она является важнейшей составляющей экспедиционных работ, от неукоснительного следования которой зависит успех экспедиции, а также здоровье и жизнь ее участников

В конце главы описана новая методика проведения морской геомагнитной съемки. Для устранения самой большой случайной погрешности съемки - из-за геомагнитных вариаций - обычно применяются два метода - прямой учет вариаций с помощью установленной в районе съемки вариационной станции или градиентометрический метод Автором была практически реализована идея Г.А. Фонарева и В С. Шнеера о том, что при относительно спокойной геомагнитной обстановке можно вести квази-градиентометрическую съемку одним датчиком При этом пространственный градиент заменяется разностями измерений одного датчика через определенный оптимально выбранный интервал времени в предположении, что изменения поля вариаций за этот интервал будут минимальными С помощью предложенной методики были обработаны результаты гидромагнитных съемок, выполненных сотрудниками лаборатории А М. Городницкого (ИО РАН). По данным одного датчика был определен виртуальный временной градиент, который с большой точностью (коэффициент корреляции не ниже 0,97) совпал с измеренным градиентом Продолжаются работы по обоснованию методики, границ ее применения, использования ее в аэромагнитной и спутниковой магнитной съемке Предложено также усовершенствовать

методику геомагнитной съемки путем привлечения результатов краткосрочного и долгосрочного прогнозирования геомагнитной обстановки

Пятая глава посвящена описанию наиболее интересных геофизических результатов, полученных с помощью созданного инструментально-методического обеспечения при проведении электромагнитных исследований на акваториях Каспийского, Охотского, Черного морей, Тихого Океана и озера Байкал, которые проводили ИЗМИРАН и ИГЭМИРАН в рамках планов НИР, международных проектов, комплексных программ Президиума РАН, специальной тематики и проектов РФФИ с 1976 по 2006 годы В работе представлены наиболее интересные на взгляд автора отдельные результаты электромагнитных исследований на Болгарском шельфе и на озере Байкал

Исследования на Болгарском шельфе

Электромагнитных исследований на акватории Болгарского шельфа Черного моря проводились в рамках межправительственного соглашения между СССР и НРБ по исследованию глубинного строения земной коры и верхней мантии территории НБР и зоны перехода от материка к глубоководной впадине Черного моря и комплексной целевой программы «Перспективы нефтегазоносности болгарского шельфа Черного моря» В рамках этих работ Комитетом геологии НРБ, ВЦ СО, ИФЗ и ИЗМИРАН в течение двух летних сезонов были проведены совместные морские экспедиции вблизи г Варна и г Бургас Исследования ИЗМИРАН включали в себя магнитотеллурическое зондирование (МТЗ), магнитовариационное профилирование (МВП), магнитогидродинамическое профилирование (МГДП) и магнитную съемку с морским вариационным обеспечением.

Работы выполнялись двумя судами НИС "Евпатория" (ВЦ СО АН СССР) и крейсерской яхтой "А Грин" (ОИИМФ - Одесский институт инженеров морского флота) Кроме того, проводились измерения вариаций электромагнитного поля на береговых продолжениях морских профилей — соответственно в пунктах Балчик и Ливада Использовался комплекс аппаратуры, состоящий из кварцевой и феррозондовой ДМВС, установки для регистрации морских токов, прибора «АЦИТ» -автономный цифровой измеритель течений, протонный вариометр-градиентометр, квантовый магнитометр КМ-8 для магнитной съемки и пятикомпонентные кварцевые станции МВС-5 на береговых точках.

Была принята следующая методика постановки наблюдений В каждой точке профиля с борта "Евпатории" на небольшом расстоянии друг от друга последовательно устанавливались кварцевая и феррозондовая донные станции и устанавливался буй с тяжелым якорем, от которого с борта "А Грина" производилась прокладка длинных

электродных линий. После прокладки линий "А. Грин" швартовался на буе и на его борту, по истечении периода стабилизации электродов, велась непрерывная запись вариаций электрического поля.

В результате на профилях море - Варна и море - Бургас удалось выполнить магнитотеллурическое зондирование и маг пито вариационное профилирование, что позволило построить геоэлектрические модели разреза зоны перехода от материка к глубоководной впадине Черного моря {рис.4 и 5). Модели представляют интерес в геологическом аспекте, т, к. отражают все основные черты зоны перехода. Выявлено

резкое возрастание мощности осадков на континентальном склоне, что указывает на наличие присклонового разлома. Более поздние сейсмические исследования показали высокую степень совпадения с полученными геоэлектрическими моделями.

Представляют интерес результаты исследований электромагнитных полей, индуцированных течениями. Эти поля представляют самостоятельный научный интерес для построения модели электромагнитного поля Земли. С другой стороны, эти поля являются помехой при проведении МТЗ, МВП, морских магнитных съемок и в целом ряде прикладных задач, связанных с выделением полезного сигнала на фоне природных электромагнитных вариаций. Все полученные в процессе экспериментальных работ временные ряды записей вариаций компонент электромагнитного поля, компонент скорости и направления течений подвергались спектральному анализу в

широком диапазоне периодов При сравнении полученных спектров были выявлены магнитные и электрические поля течений амплитудой до 4 нТл во время экспедиции в районе Варны и до 14 нТл в районе Бургаса

Была предпринята успешная попытка использовать поля течений для определения суммарной продольной проводимости осадочного чехла двумя способами согласно формулам

в = Нх,у/Еу,х и Б = ((Бо \>х у В,)/Ех,у) - 1)

где Нх,у, Ех,у - ортогональные горизонтальные компоненты магнитного и электрического поля течения на дне моря, Бо - суммарная продольная проводимость воды, Ух у - компонента средней по вертикали скорости,

В? - вертикальная компонента индукции МПЗ. Получены близкие значения, которые согласуются с данными, полученными другими геофизическими методами

Электромагнитные исследования на озере Байкал С 1998 г по настоящее время продолжается работа по организации и проведению электромагнитных исследований на озере Байкал Работы начались после приглашения ИЛИ РАН организовать геофизическую станцию на базе байкальского нейтринного телескопа - НТ-200 Он расположен в южной котловине Байкала, на траверзе 107 км Кругобайкальской железной дороги, в 4,3 км от берега Проведение электромагнитных исследований на Байкале позволяет: - проводить электромагнитные исследования на акватории молодого океана, которым является в геологическом смысле озеро Байкал,

-при проведении экспериментальных работ со льда озера -обойтись без применения дорогостоящих плавсредств, проводить исследования и на поверхности, и на дне, осуществлять постановку вертикальных станций, -благодаря предоставленной ИЯИ РАН и НИИ прикладной физики Иркутского государственного университета (НИИ ПФ ИГУ) технической и бытовой инфраструктуре - минимизировать финансовые затраты на проведение экспериментальных работ От идеи создания стационарной геофизической станции в составе комплекса НТ-200 пришлось отказаться из-за высокого уровня помех Кроме того, на НТ-200 принята своеобразная система питания -постоянным током 300 В, причем для экономии кабелей один полюс источника соединен с жилой кабеля, а другой - заземлен на воду Это привело к тому, что зона вблизи телескопа является аномальной в электрическом смысле По этой причине не удалось реализовать идею разместить в прибрежной зоне две горизонтальные электрические

линии, а в береговом пункте НТ-200 вести мониторинг электрических вариаций. Такая идея была реализована с наземными линиями Сигналы с этих линий регистрировались с помощью ЭЛИС-1, размещенной на береговом пункте, и через спутниковую систему связи ежедневно передавались в г. Троицк

время(час)

Рис б Вариация электрического поля на линии N—S и схематическое изображение модели (в правом углу)

Полученная запись вариаций линии N - S показана на рис 6 Длина ряда составляет 1702 часа или около 2 5 месяца Исходный ряд представлен длиннопериодной вариацией, осложненной высокочастотным магнитотеллурическим шумом Сглаженная кривая -отфильтрованный сигнал Внизу рисунка показана разность этих кривых Магнитотеллурический шум более чем на порядок меньше отфильтрованного сигнала

Интерпретация гигантской вариации не магнитотеллурической природы была проведена с позиций теории генерации электрического поля электрокинетическим эффектом при скачке порового давления флюидов - по аналогии с работой американских ученых, наблюдавших подобные вариации в Калифорнии на разломе Сан-Андреас (Robert F Corwin and H.F Morrison Self-potential variations preseding earthquakes m Center California Geophysical Research Letters, V.4, № 4, 1977 171174)

Для расчетов была выбрана модель, показанная на врезке рис 6 Полагается, что в нижнем полупространстве имеется область (разлом), ограниченная двумя вертикальными полуплоскостями бесконечными по глубине и простиранию Ширина разлома 2а Точки хО, xl, х2 на поверхности полупространства обозначают соответственно начало координат и точки наблюдений Расстояние между xl, х2 равно L (длина

-----Ю Сетя«лмы*шм«

И КП-ДОО

электрической измерительной линии). Для различных параметров этой модели были рассчитаны изменения электрического потенциала под действием прямоугольного импульса давления от центра разлома, а затем методом подбора выбиралась кривая, наиболее совпадающая с измеренной вариацией В результате получены следующие параметры гидравлический коэффициент с=2.25 м/сек, а=0 3 км, х1=4 8 км (здесь необходимо подчеркнуть, что величина х1, полученная расчетным путем, оказалась в точности равной реальному расстоянию от точки измерений до разлома земной коры) Скачок давления произошел через 83 часа после начала наблюдений Нормированная разность давлений между х1, х2 оказалась равной 0,0014 давление в окружающей среде Р0=32 атм , амплитуда прямоугольного импульса давления в х\ - 0,96 атм.

Таким образом, показано, что наблюдения вариаций электрического поля электрокинетической природы (ЭПЭП) на земной поверхности позволяют получить количественную информацию об источниках давления внутри литосферы

Еще одним важным результатом работ на Байкале явилась организация долговременных наблюдений вариаций вертикальной

компоненты электрического поля с помощью стационарной установки, показанной на рис 7 Высота конструкции на 20 м меньше глубины озера в точке постановки, что обеспечивает ее скрытность и не вносит помех судоходству Основная длина конструкции реализована с помощью бронированного кабель-троса, к верхнему и нижнему концам прикреплены изолирующие вставки из капронового троса длиной 200 м В середине этих вставок закреплены измерительные электроды Блок электроники представляет собой один канал ЭЛИС-3 Ресурс памяти и электропитания рассчитан на автономную работу более 12 месяцев в режиме одно измерение в 10 с Весной 2003 г система была установлена в 5 км мористее НТ-200, где по предварительным измерениям был зарегистрирован низкий уровень помех по Е2 Глубина озера в точке постановки - 1350 м

За первые два года автономной работы установки было получено 400 суток качественной непрерывной записи Заметим, что такие длинные

___А.

I

Бмк влжфФлоя

4 ТекфмюыАюСе»

? Е*6«а. КПЗ 40-90

Т,

Г^^ЭяеиролЗ

Рис 7 Блок-схема установки для измерения Ег

ряды экспериментальных измерений Ег получены впервые в мире

Визуальный анализ записи Ег показал практически полное отсутствие теллурической составляющей (коррелирующей с геомагнитной активностью). Отметим, что установка работала во время максимума геомагнитной активности текущего 23-го цикла солнечной активности За 400 суток работы установки зарегистрировано 67 магнитных бурь (27 малых, 24 умеренные, 12 больших, 2 очень большие и 2 исключительно большие) общей продолжительностью 162 суток. При этом даже самые мощные магнитные бури практически не проявляются в полученных записях. Наиболее характерной чертой временной изменчивости оказалось наличие по всему ряду вариаций с периодом около 15 часов Это подтверждается и результатами спектрального анализа (рис 8) Анализ этого явления с помощью магнитогидродинамического подхода показал связь этого пика в спектре Ег с инерционными течениями не только на качественном, но и на количественном уровне. При этом данные вариаций Ег позволяют получать не только вариации полного потока течения, но и

Рис 8 Спектр Ег в области коротких периодов, полученный с помощью Фурье-анализа (размерность оси времени - часы)

еа

ш

«л

аде К9

ШтйУ 8®»

«.7 5

Рис 9 Спектр Ег, полученный методом глобального минимума

рассчитывать важный и трудно определяемый в гидрологии параметр -коэффициент внутреннего турбулентного трения Спектральные максимумы на суточных периодах по положению и амплитудам соответствуют синоптическим течениям Т о. с помощью вертикальной электрической линии можно вести мониторинг баротропной составляющей течений, который крайне труден для традиционных гидрологических методов.

Для получения спектра длиннопериодных вариаций Ег был применен метод глобального минимума (рис 9). Полученные длиннопериодные максимумы можно попытаться интерпретировать с точки зрения солнечно-земной физики Период Т ~ 27 суток соответствует синодическому периоду вращения Солнца на экваторе,

Другие спектральные максимумы обнаруживаются в спектрах межпланетного магнитного поля, параметров солнечного ветра и частоты рентгеновских и у вспышек

Наличие указанных спектральных максимумов в спектре сигналов вертикальной электрической линии можно попытаться объяснить с точки зрения гипотезы глобальной токовой цепи и взаимодействия геосферных оболочек (магнитосфера - ионосфера - атмосфера -литосфера) Для работы в этом направлении необходимо провести дополнительные и более углубленные исследования

По мнению автора, работа с установкой Ег является перспективной и может дать интересную информацию

В настоящее время установка продолжает работать В заключении сделан вывод о том, что на основе приведенного в диссертации материала можно утверждать, что поставленная цель исследования достигнута, а задачи - решены

- разработаны методы построения измерительных систем для регистрации электромагнитных полей на морских акваториях, которые практически реализованы в виде рабочего парка приборов При этом достигнуты наилучшие в мировой практике значения таких важных характеристик как долговременная стабильность метрологических параметров и энергопотребление Основные идеи защищены девятью авторскими свидетельствами на изобретения,

- разработаны методики проведения электромагнитных исследований с помощью предложенных измерительных систем,

- организованы и проведены натурные экспериментальные исследования на различных акваториях Мирового океана,

- В результате проведенных экспериментальных работ, обработки и интерпретации полученных материалов получены новые научные данные о свойствах электромагнитных полей на исследованных морских акваториях, их связи с глубинным строением оболочек Земли, с другими геофизическими полями и процессами в различных геосферах Это позволило построить геоэлектрические модели исследуемых районов, выявить электрические и магнитные поля течений и пр, что представляет интерес для геологов, гидрологов и ихтиологов.

Или другими словами - решена существенная для морской геофизики проблема - создан, внедрен в практику геофизических исследований и дает реальные научные результаты уникальный, не имеющий аналогов в мировой науке и практике инструментально-методический комплекс обеспечения морских электромагнитных исследований.

Благодарности

Автор выражает искреннюю благодарность всем коллегам из ИЗМИРАН, ИГЭМИРАН, ИО РАН, ИЯИ РАН, НИИ ПФ ИГУ, ВЦ СО РАН, ТРИНИТИ, Санкт-Петербургского государственного морского технического университета и Гидрографической службы ВМФ, с которыми ему представилась счастливая возможность работать, каждый из которых внес свой вклад в результаты представленной работы-

Автор благодарит Владимира Дмитриевича Кузнецова и Анатолия Ефимовича Левитина за постоянную поддержку и интерес к работе

Автор хотел бы надеяться, что представленная работа может быть выражением запоздалой, но искренней благодарности, данью светлой памяти первому научному руководителю и замечательному человеку -Александру Николаевичу Пушкову

Список работ, в которых опубликованы основные результаты диссертации

I ВЫ Бобров, С.П.Гайдаш, В Г Дубровский, И И Игнатов, А Ф Пухомелин, О М Пятибрат, Д JI Фингер, В С Шнеер Предварительные результаты магнитовариационных измерений на акватории Южного Каспия Сб Фундаментальные проблемы морских электромагнитных исследований Москва, ИМИРАН, 1979

2. Белов Б А, Бурцев Ю А, Гайдаш С.П, Мурашов Б П , Цифровая трехкомпонентная донная магнитовариационная станция Сб Фундаментальные проблемы морских электромагнитных исследований Москва, ИМИРАН, 1979.

3 Бобров В Н, Гайдаш С.П., Куликов Н Д Двухкомпонентная кварцевая донная магнитовариационная станция. Сб Фундаментальные проблемы морских электромагнитных исследований Москва, ИЗМИРАН, 1979

4 В Н Бобров, С.П.Гайдаш, Н Д Куликов Магнитная вариационная станция А с №805233, 14 10 80

5 С.П.Гайдаш, Г В Васильев, Ю В Кушнеревский, М Д Флигель, В Н Князев, А В Перерушев Устройство для преобразования и оперативного хранения ионограмм в цифровом виде в системе ИС-338 Сб Аппаратура для исследования внешней ионосферы М , 1982, с

6 Шнеер В С, Бурцев Ю А, Гайдаш С.П., Новыш В В, Борщаговская JIС Устройства для морских электромагнитных исследований Сб Аппаратура для исследований геомагнитного поля Москва, ИЗМИРАН, 1983

7 Варенцов И М, Гайдаш С.П., Жданов М С, Коротаев С М , Лапицкий А И, Трофимов И Л., Харитонов А Л , Шабелянский С В Результаты электромагнитных исследований на болгарском шельфе Сб Проблемы исследований электромагнитных полей на акваториях Москва, ИЗМИРАН, 1983

8 Шнеер В С, Гайдаш С.П., Пятибрат О М, Мачинин В А Приборы и методы измерения вариаций геомагнитного поля в океане Учет временных вариаций при проведении морской магнитной съемки Москва, ИЗМИРАН, 1984

9 Gaidash S.P., L М Abramova, A.L Khantonov, S М Korotaev, S V Shabeliansky, IX Trofimov Manne electromagnetic measurements on the Bulgarien continental shelf of the Black sea // Acta Geodactica, Geophisica et Montanistica Hung, v 19, 1984

10 Коротаев CM, Шабелянский CB, Трофимов ИЛ, Абрамов Ю М , Куткин В В , Гайдаш С.П., Абрамова Л М Электромагнитное поле течений и его использование для оценки суммарной проводимости осадочных отложений в западной части Черного моря //Физика Земли N 6, 1984

II Коротаев С М , Трофимов И Л, Жданов М С , Шабелянский С В ,

Лапицкий А И, Абрамов Ю.М, Гайдаш С.П. Электромагнитные исследования в юго-западной части Черного моря //Геомагнетизм и Аэрономия, 25, N 2, 1985

12 Гайдаш С.П., Л М Абрамова, ЮМ Абрамов, МОНазаренко, О М Пятибрат Оценка точности вариационных измерений феррозондовой и кварцевой донными магнитовариационными станциями в морских условиях Сб Электромагнитные зондирования Земли М., ИЗМИРАН, 1985

13 Гайдаш С.П., АГГойдина, В Н Бобров Кварцевый градиентометр Сб Геомагнитные вариации и токи в магнитосфере, М, ИЗМИРАН, 1986.

14 Бухаров Г Ф, Гайдаш С.П., Гойдина А Г . Цифровая магнитная вариационная станция А с №1259837, 22 05 86

15 Гайдаш С.П., АГГойдина Автономная вариационная станция А с №1376767, 22 10.87.

16 Гайдаш С.П, Гойдина АГ, Жданова ОН, Шнеер ВС Оптимизация расстановки донных МВС для типичных структур океанического дна Сб Электромагнитные зондирования Москва, ИЗМИРАН, 1987

17 Гайдаш С.П., Гойдина А Г, Шаблина А П Система регистрации информации цифровой донной магнитовариационной станции Сб Электромагнитные зондирования Москва, ИЗМИРАН, 1987

18.Гайдаш С.П., А Г. Гойдина, Ю Ю Кашуба Вариометр Ас №1385821,01.12 87

19 Гайдаш С.П., А Г Гойдина Экспресс-магнитометр для настройки донных вариационных станций. А с №1402113, 08 02 88

20 Гайдаш С.П., А Г Гойдина Цифровая вариационная станция А.с №1531684, 22 08 89

21.Гайдаш С.П, А Г Гойдина Цифровая вариационная станция А с №1563427 08 01 90

22 Гайдаш С.П., А Г Гойдина Цифровая вариационная станция А с №1577541, 08 03.90

23 Бобров В.Н, Гайдаш С.П, Гойдина А Г. Градиентометр вариаций компонент магнитного поля А с. №1626227, 08 10 90

24 Fonarev G А, Shneyer V S , Gaidash S.P. Manne magnetic survey (MMS) and geomagnetic variations // Proceeding International Conference «MARELEC-97», London, G.B , 1997

25 Гайдаш СЛ., А Г Гойдина, В С Шнеер Автономная цифровая донная МВС. //Труды И Международной конференции «Современные методы и технические средства океанологических исследований» Москва 1997

26 Буднев И М, Ваньян Л Л, Руколь В X , Гайдаш С.П., Трофимов И Л, Шнеер В С , Жуков В.А, Панфилов А Н. Электромагнитный мониторинг Южно-Байкальской котловины на базе глубоководного комплекса нейтринных телескопов «Байкал» (проект) //Труды III

Международной конференции «Современные методы и технические средства океанологических исследований» Москва 1997. с 36

27 Богородский М М, Гайдаш С.П., Кукса Ю Н, Порай - Кошиц А М Электроды для подводных и наземных измерений электрического поля в районах Байкальской котловины и Белого моря //Труды IV Международной конференции «Современные методы и средства океанологических исследований» Москва 1998

28 Гайдаш С.П., Шнеер В С , Руколь В X , Буднев Н М , Рубцов В Ю , Лежнина Т А Унификация выходных параметров геофизических датчиков геофизической станции для глубоководного комплекса НТ-200 (о Байкал) //Труды IV Международной конференции «Современные методы и средства океанологических исследований» Москва 1998,с 18

29 Гайдаш С.П., Порай-Кошиц А М , Жуков В.А, Панфилов А Н , Буднев Н М Исследование фона электромагнитного поля в районе глубоководного телескопа НТ-200. //Труды IV Международной конференции «Современные методы и средства океанологических исследований» Москва 1998, с 19-20.

30 Гайдаш С.П , Кукса Ю Н, Шнеер В С , Руколь В X, Жуков В А , Панфилов АН Состав геофизической станции для глубоководного комплекса НТ-200 (озеро Байкал) // Труды IV Международной конференции «Современные методы и средства океанологических исследований» Москва 1998 С 7

31 Гайдаш С.П , Руколь В X, Шнеер В С Геофизическая станция в комплексе нейтринного телескопа НТ-200 (озеро Байкал) //Труды V Международной конференции «Современные методы и средства океанологических исследований». Москва, 1999 С 119-120

32 Мельник Н Г, Теслер В Д, Гайдаш С.П, Руколь В X, Тереза Е П и др Новые исследования пространственной организации населения пелагиали озера Байкал //Труды V Международной конференции «Современные методы и средства океанологических исследований» Москва 1999 С 281-283

33 Шнеер В С , Гайдаш С.П., Трофимов И.Л, Ваньян Л Л , Руколь В X Новый электромагнитный метод измерения строения и динамики литосферы с использованием глубоководных стационаров //Труды Международной геофизической конференции «300 летие горногеологической службы в России С -Петербург, 2000 С 365-366

34 Гайдаш С.П., Трофимов И Л, Руколь В X , Ваньян Л Л., Панфилов А И, Жуков В А, Ченский А Г , Миргазов Р Р Новый метод электромагнитного мониторинга строения и динамики литосферы с использованием глубоководных стационаров // Труды VI Международной конференции «Современные методы и средства океанологических исследований» Москва 2000 с 31

35 Shneyer V S , Gaidash S.P., Trofimov IL, Vanyan L L, Rucol V К New electromagnetic method device for the structure and dynamics of the litosphere study with deep water stationar unit use // Problems of

Geocosmos St Peterburg 2000 P 17

36 Rukol V К, Shneyer V S., Gaidash S.P. On - land and underwater geophysical monitoring of Baical region by equipment connected with deepwater neutrino telescope. // Abstracts of EGA 2000 P 110

37 Будаев H M, Гайдаш С.П, Жуков В A, Миргазов P P, Панфилов А И, Ченский А Г, Шнеер В С Информационно-измерительная система удаленной геофизической станции с гидроакустическим каналом связи в составе нейтринного телескопа НТ-200 // Труды VI Международной конференции «Современные методы и средства океанологических исследований» Москва 2000 с 111

38 В Н Ораевский, X Д Канониди, К.Х. Канониди, А В Белов, С.П. Гайдаш, В Г Петров Оперативный Центр прогнозов гелиогеофизической обстановки ИЗМИРАН //Всероссийская конференция по физике солнечно-земных связей, г Иркутск, 24-29 сентября 2001 г, сб тезисов, с 121

39 Ораевский В Н , Канониди X Д , Белов А В., Гайдаш С.П., Петров В.Г Центр прогнозов гелиогеофизической обстановки ИЗМИРАН Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций и их источников. //Сб тезисов научно-практической конференции, М, ИИВ ВНИИ ГОЧС, 2001, с 7-8.

40 Shneyer V S., Gaidash S.P., Rukol V Kh, Vanyan L L, Zhukov V A., Panfilov AI, Chenskiy A G., Mirgazov R R The Elaboration of Magnetotelluric Monitoring of Baikal deep Water riftogene Zone. Proceeding of International Conference MARELEC-2001, Stockholm, Sveden., 2001

41 Трофимов ИЛ, Шнеер B.C, Гайдаш С.П Возможность мониторинга порового давления флюидов в земной коре по наблюдениям вариаций электрического поля //Вестник ОГГГГН РАН 2002, №2

42 Trofimov IL., Shneyer V S, Gaidash S.P. Fluid pore pressure monitoring by electrokinetic field observation //Abstract. Ill International Workshop on Magnetic, Electric and Electromagnetic Method m Seismology and Volcanology, (MEESV - 200), Moscow 2002, p 104

43 Ораевский В H, Х.Д. Канониди, А В Белов, Гайдаш С.П и др, Оперативный центр прогнозов гелиогеофизической обстановки ИЗМИРАН Труды конференции по физике солнечно-земных связей, Иркутск, 24-29 сентября 2001г, // Солнечно-земная физика", Вып 2 (115), Иркутск 2002, с 114-116

44 Трофимов И Л, Шнеер В С, Гайдаш С.П, Кукса Ю И Исследование влияния земных приливов на результаты магнитотеллурического мониторинга геодинамических процессов // Научные исследования в наукоградах Московской области Фундаментальная физика и инновационные технологии М , 2003

45 Korotaev S.M, Serduk V О , Gorochov J V, Gaidash S.P., Pulinetst S A, Nalivayko VI, Novysh A.V., Kanonidi H D Experimental estimation of macroscopic nonlocahty effect in solar and deomagnetic activity // Phisics

of Wave Phenomena 2003 Vol 11 November 1 pp 46-54

46 Фонарев Г A , Гайдаш С.П, Сердюк В О Способ обработки данных магнитных съёмок Первая Всероссийская школа-семинар по электромагнитным зондированиям Земли Москва 10-15 ноября 2003 г //Тезисы МАКС Пресс, 2003, с.42

47 Гайдаш С.П, Шнеер ВС, Трофимов ИЛ, Буднев НМ, Миргазов Р Р , Ченский А Г , Панфилов А И Электромагнитные исследования в Южно-Байкальской котловине Первая Всероссийская школа-семинар по электромагнитным зондированиям Земли Москва 1015 ноября 2003 г. // Тезисы МАКС Пресс, 2003, с 39

48 Гайдаш С.П. Разработки измерительных систем для регистрации вариаций естественных электрических полей. Первая Всероссийская школа-семинар по электромагнитным зондированиям Земли Москва 1015 ноября 2003 г //Тезисы МАКС Пресс, 2003, с 63

49 Гайдаш С.П, Шнеер ВС., Трофимов ИЛ., Буднев НМ, Миргазов Р Р, Ченский А Г , Панфилов А И Электромагнитные исследования на Байкале // Труды IX Международной конференции «Современные методы и средства океанологических исследований» Москва 2003

50.Фонарев Г А, Гайдаш С.П. Градиентометрия с одним датчиком //Труды IX Международной конференции «Современные методы и средства океанологических исследований». Москва 2003

51 Гайдаш С.П. Измерительные системы для регистрации вариаций естественных электрических полей // Труды IX Международной конференции «Современные методы и средства океанологических исследований» Москва 2003

52 Панасюк M И , Кузнецов С H , Лазутин Л Л , , Гайдаш С.П. и др Магнитосфера, октябрь-ноябрь 2003 / ЗАЛП АВРОРЫ/ Космические исследования 2004 т 42, №5, с 509-554

53 Белов А В , Гайдаш С.П., Иванов К Г, Канониди X Д Необычно высокая геомагнитная активность в 2003 году // Космические исследования 2004, т 42, №6, с 1-10

54 Коротаев С M , Сердюк В О , Наливайко В И , Новыш А В , Гайдаш С.П., Горохов Ю В, Пулинец С А, Канониди X Д Экспериментальное исследование макроскопической нелокальности некоторых гелиогеофизических процессов // Исследования в области геофизики M, ОИФЗ РАН, 2004, 167-174

55 Ермолаев Ю И , Л M Зеленый, Г H Застенкер, А А Петрукович, , С.П. Гайдаш и др Солнечные и гелиосферные возмущения,

приведшие к сильной магнитной буре 20 ноября 2003 года // Геомагнетизм и Аэрономия Т 45 N 1 С 23-50 2005

56 А V Belov, S.P. Gaidash, Kh.D. Kanomdi, K.Kh Kanomdi, V D Kuznetsov, E A Eroshenko, Operative center of the geophysical prognosis m IZMIRAN, //Annales of Geophys , 23, 9, 3163-3170, 2005

57 Харитонов А Л., Фонарев Г A, Гайдаш С.П., Эппельбаум Л ,

Кища П.В Использование дифференциальной спутниковой магнитометрии для разделения полей внешнего (солнечного) и внутриземного происхождения // Тезисы научных докладов всероссийской конференции "Экспериментальные и теоретические исследования основ прогнозирования гелиогеофизической активности", ИЗМИРАН, 10-15 окт. 2005 г, С 72

58.Korotaev S.M, Morozov А N, Serdyuk V О, Gorokhov Yu V, Pulinets S А , Nahvayko VI, Novysh А V , Gaidash S.P, Kanomdi H D Manifestation of macroscopic nonlocality in the processes of solar and geomagnetic activity // VESTNIC Journal of the Moscow State Technical University Natural Sciences & Engineering. 2005 173-185

59 Белов А В, Гайдаш С.П., Кузнецов В.Д Особенности геомагнитной активности и ее прогноза на фазе спада 23-го солнечного цикла Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций Научно-практическая конференция 29-30 ноября 2005 г // Сборник материалов. -М , Центр «Антистихия», 2005 г, с 25-27.

60 Фонарев Г А , Гайдаш С.П. К методике морской съемки во время геомагнитных возмущений // II Всероссийская школа-семинар по электромагнитным зондированиям Земли, Москва, 28 ноября —2 декабря 2005г.

61 Шнеер В С, Гайдаш С.П, Коротаев С М, Трофимов И JI Предварительные результаты анализа долговременных наблюдений вертикальной компоненты электрического поля в озере Байкал //Сб тезисов Вторая Всероссийская школа-семинар по электромагнитным зондированиям Земли М , 2005, с 84-85

62.Ermolaev, Yu I; Zelenyi, L. M., Zastenker, G N, Petrukovich, А А ; Veselovsky, I. S ; Panasyuk, M I.; , Gaidash, S.P ; and 41 coauthors, А Year Later: Solar, Heliospheric, and Magnetosphenc Disturbances in November 2004 // Geomagnetism and Aeronomy, V 45, No 6, 2005

63 Гайдаш С.П., Шнеер В С , Трофимов И JI, Буднев Н М., Миргазов Р Р, Ченский А.Г., Панфилов А И. Электромагнитные исследования на Байкале // II Всероссийская школа-семинар по электромагнитным зондированиям Земли, Москва, 28 ноября -2 декабря 2005г

64 Шнеер В С, Гайдаш С.П., Трофимов И Л, Коротаев С М, Кузнецова Т В , Цирульник Л Б., Панфилов А И, Буднев Н.М, Миргазов Р.Р Долговременные наблюдения вертикальной компоненты электрического поля в озере Байкал (первые результаты) //Физика Земли 2007, №4, с 71-75

Подписано в печать 25.09.2007 г. Формат 60x84/16. Печ. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ 0574.

Издательство «Травант» ЛР 071961 от 01.09.1999 г.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии издательства «Тровант». 142191, г. Троицк Московской обл., м-н «В», д. 52. Тел. (495) 334-09-67, (4967) 50-21-81 E-mail: lrovant@ttk.ru. http:í/\vww.trovarni.ru/

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Гайдаш, Сергей Петрович

Введение

1. Морские электромагнитные исследования (краткий обзор)

2. Методы построения донных кварцевых магнитовариационных станций (МВС).

2.1. Особенности кварцевых МВС

2.2. Конструкции кварцевых вариометров для донных МВС

2.3. Принципы аналоговых и цифровых измерений в донных МВС

2.4. Автономная ориентация и магнитная настройка

2.5. Основные практические реализации донных кварцевых МВС

3. Методы построения морских электроизмерительных систем

3.1. Принципы оптимизации элементов и схем морских электроизмерительных систем

3.2. Примеры реализаций электроизмерительных систем

4. Методики морских электромагнитных исследований

4.1. Выбор оптимальных параметров МВС и схем их расстановки

4.2. Методика настройки и постановки донной аппаратуры

4.3. Методика морской геомагнитной съемки 96 5. Геофизические результаты морских электромагнитных исследований с помощью созданного инструментально-методического комплекса

5.1. Основные результаты электромагнитных исследований на болгарском шельфе

5.2. Геоэлектромагнитные исследования на озере Байкал 115 Заключение 140 Литература

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

К - градус в международной системе единиц физических величин СИ СГСМ (CGSM) - электромагнитная система единиц физических величин ААНИИ - Арктический и Антарктический научно - исследовательский институт Федеральной службы России по гидрометеорологиии и мониторингу окружающей среды АЦП - аналого-цифровой преобразователь ДМВС - донная магнитовариационная станция КМЧЭ - кварцевый магниточувствительный элемент МВЗ - магнитовариационное зондирование МВП - магнитовариационное профилирование МВС - магнитовариационная станция МГДП - магнитогидродинамическое профилирование МГМ - метод глобального минимума ММП - межпланетное магнитное поле МПЗ - магнитное поле Земли МТЗ - магнитотеллурическое зондирование МТП - магнитовариационное профилирование МТС - магнитотеллурическая станция нТл - (наноТесла) - единица измерения магнитной индукции в системе единиц СИ

ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь

ЦДМВС - цифровая донная магнитовариационная станция

ЦООС - цифровая отрицательная обратная связь

ШИМ - широтно-импульсная модуляция

ЭЛИС - электроизмерительная система

ЭПЭП - электрическое поле электрокинетической природы

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Морские электромагнитные исследования: создание инструментально - методического обеспечения, эксперимент, результаты"

Актуальность проблемы

Морские электромагнитные исследования являются одной из важных составляющих частей морской геофизики. Проведение этих исследований на громадных неисследованных пространствах, составляющих 70,8 % поверхности Земного шара, представляет большой научный интерес, как в фундаментальном, так и в прикладном аспектах.

Большой интерес представляют исследования пространственно-временных характеристик электромагнитного поля как одного из геофизических полей.

Морские электромагнитные исследования позволяют изучать глубинное распределение электропроводности в Земле - одной из важных задач геофизики. Электропроводность тесно связана с температурой внутри Земли, термодинамическим и фазовым состоянием горных пород, их химическим составом и минерализацией насыщающих их флюидов, поэтому изучение электропроводности дает ценную, а иногда и уникальную информацию о состоянии земных недр, недоступную другим геофизическим методам. Благодаря этому морские электромагнитные исследования позволяют проводить изучение глубинного геоэлектрического строения морского дна (геоэлектромагнитное зондирование) с целью изучения строения и динамики океанической литосферы и верхней мантии, а также поиска полезных ископаемых. Это становится чрезвычайно актуальным в связи с все всевозрастающими потребностями в различных видах минерального и углеводородного сырья и быстрым истощением его запасов на континентах.

Исследования электромагнитных полей, индуцированных движением водных масс (волнами, течениями, приливами) в магнитном поле Земли, необходимы для изучения внутренней структуры Мирового океана и происходящих в нем гидродинамических процессов, а также могут быть использованы для электромагнитного зондирования Земли.

Регистрация вариаций геомагнитного поля в районе проведения гидромагнитных съемок позволяет существенно повысить точность съемки за счет введения в результаты съемок поправок за вариации.

Результаты измерений электромагнитных полей на морских акваториях необходимы также при решении ряда прикладных задач.

Вместе с тем, в морских электромагнитных исследованиях имеется существенная проблема, заключающаяся не смотря на их актуальность и практическую значимость, эти исследования проведены в очень малом объеме. Теоретическая сторона успешно разрабатывалась и продолжает развиваться благодаря усилиям советских и российских ученых: В.В. Шулейкина, М.Н.Бердичевского, В.И.Дмитриева, JI.JI. Ваньяна, Б.С.Светова, В.В Сочельникова, Г.А. Фонарева, B.C. Шнеера, И.Л.Трофимова, В.В. Новыша, Д.Л. Фингер,

A.Н.Пушкова, Н.М.Ротановой, А.Н.Козлова, М.С. Жданова, Э.Б.Файнберга, М.М Богородского, И.М.Варенцова, С.М.Коротаева, В.В.Спичака, В.Н.Савченко,

B.П.Смагина, Н.А.Палыиина и др., а также зарубежныОх исследователей: J.H.Filloux, С. S. Сох , A. D.Chave, R. N. Edwards, J. С. Larsen, J.Bennet, S.C. Constable, D. S. Luther, L. K. Law, S.C. Webb, A. White и др. Однако, несмотря на очевидную актуальность морских электромагнитных исследований и их большую теоретическую проработку, экспериментальных исследований на акваториях морей и океанов проведено чрезвычайно мало. Основными причинами этого являются как естественные технологические трудности проведения таких исследований, связанные со специфическими условиями и высокой стоимостью их проведения, так и отсутствие необходимого и достаточного парка инструментальных средств для проведения экспериментальных исследований в нужных масштабах и объемах. Последняя причина обусловлена трудностями создания морских измерительных систем, которые в отличие от аналогичных наземных средств, должны быть оснащены надежными системами автоматической ориентации измерительных датчиков относительно измерительной системы координат и компенсации постоянной части поля, а также должны удовлетворять более высоким требованиям по таким важным параметрам, как чувствительность, долговременная стабильность метрологических характеристик, автономность и надежность., В связи с этим весьма актуальной является необходимость проработки комплекса проблем, связанных с созданием и исследованием средств и методов измерения электромагнитных полей на морских акваториях, непосредственным проведением морских экспериментальных исследований и получением ценной геофизической информации для решения важных фундаментальных и прикладных задач.

Цель работы

Основная цель работы состоит в решении существенной для морской геофизики проблемы - создании инструментально-методического обеспечения морских экспериментальных электромагнитных исследований и получения с его помощью новых геофизических результатов.

Достижение поставленной цели связано с решением ряда задан, среди которых можно выделить наиболее важные:

- критический анализ состояния проблемы и выбор наиболее оптимальных решений в конкретных условиях, с учетом имеющихся возможностей и средств;

- разработка методов построения измерительных систем для регистрации электромагнитных полей на морских акваториях;

- практическая реализация идей в виде парка созданных приборов;

- разработка методик проведения электромагнитных исследований с помощью созданных измерительных систем.

- организация и проведение натурных экспериментальных исследований;

- обработка и интерпретация полученных данных.

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов Методологическую и теоретическую основу исследований составляют научные труды отечественных и зарубежных авторов в области геофизики и геоэлектрики. Вместе с тем, решение комплекса разноплановых задач требует привлечения знаний и методов различных наук. В работе использованы методы дискретной математики, системного и спектрального анализа, математической статистики, математического и физического моделирования, теории автоматического управления. Достоверность полученных в работе результатов достигается благодаря тому, что проведенные исследования опираются на проверенные положения фундаментальных и прикладных наук, на проверке разработанных идей экспериментальными исследованиями. Эти исследования имели необходимое метрологическое обеспечение, как на стадии разработки измерительных средств, так и во время проведения натурных исследований. Полученные в работе результаты согласуются с результатами других авторов. Научная новизна заключается в том, что в результате проведенных исследований:

•созданы новые уникальные измерительные системы для регистрации электромагнитных полей на морских акваториях, обладающие новыми свойствами

• проведены новые экспериментальные электромагнитные исследования в различных районах Мирового океана.

•получен новый уникальный фактический материал, а после его обработки и интерпретации получены новые геофизические результаты, новые знания о свойствах электромагнитных полей на исследованных морских акваториях, их связи с глубинным строением Земли и процессами в различных геосферах.

При этом при создании измерительных средств использованы новые методы построения, новые технологии и новая элементная база. В частности, освоение микропроцессорной техники позволило выйти на новый уровень создания измерительных систем, при котором, опираясь на базовую структуру элементов измерительной системы, можно путем разработки новых программ управления этими элементами гибко изменять сообразно требованиям конкретного эксперимента свойства и метрологические характеристики измерительной аппаратуры.

Признаком новизны является также и защита основных идей построения измерительных систем девятью авторскими свидетельствами на изобретения.

Практическая и научная значимость работы

Проведенные исследования и решения, приведенные в работе, доведены до практических реализаций в виде рабочих макетов или малых серий, что позволило создать парк измерительных систем для регистрации геоэлеюромагнитного поля на дне морских акваторий, достигнув при этом повышения чувствительности и быстродействия, уменьшения погрешности измерений и минимального энергопотребления. На протяжении последних 25 лет все планы НИР ИЗМИРАН и ИГЭМИРАН (госбюджетные, хоздоговорные и по грантам РФФИ) по морским электромагнитным исследованиям разрабатываются и выполняются, благодаря наличию этого парка, реальных возможностей создания новых средств, имеющемуся опыту их практического применения, созданным методикам обработки и интерпретации экспериментального материала. Апробация работы

Результаты, вошедшие в диссертацию, представлены в 64 работах (в их числе - одна монография, 12 статей в изданиях из списка ВАК, 9 авторских свидетельства на изобретения) и докладывались на различных научных мероприятиях:

- Семинары и Ученые советы ИЗМИРАН, ИГЭМИРАН, ИОРАН, ИЯИ РАН, НИИПФ ИГУ

- Всесоюзные семинары «Фундаментальные проблемы морских электромагнитных исследований», 1979 - 1992 гг.

- Международные конференции «Современные методы и средства океанологических исследований», Москва, 1999-2005 гг.

- Международные конференции «MARELEC», Лондон, Великобритания, 1997 г., Стокгольм, Швеция, 2001 г.

- Ежегодные конференции международной коллаборации «Байкал», г.Дубна, ОИЯИ, 1999-2005 гг.

- Международная геофизическая конференция «300-летие горногеологической службы в России. С.Петербург, 2000.

- I и II Всероссийская школа-семинар по электромагнитным зондированиям Земли, Москва, 2004,2005г

Часть работ, описанных в диссертации, была поддержана грантами РФФИ №95-05-15455, 99-05-64782, 99-05-79030, 00-05-64677, 00-05-79096, 01-05-97008, 02-05-64006,05-05-65239.

Личный вклад автора состоит в непосредственном участии во всех этапах работы: в постановке задач, разработке методов построения измерительных систем, создании аппаратурного парка, разработке методик проведения морских электромагнитных исследований, организации и проведении натурных экспериментов, в анализе и интерпретации полученных результатов, формулировке основных научных выводов и рекомендаций. Естественно, что такой широкий спектр исследований предполагает коллективное творчество. Поэтому совершенно логично, что и публикации по результатам таких работ являются коллективными. Все авторы таких работ имеют равные права на использование полученных результатов. Вместе с тем, при всей сложности объективной оценки вклада соавторов в общую работу, в нормальных творческих коллективах реальная роль каждого участника известна, а при оформлении заявок на изобретения вклад каждого соавтора указывается в обязательном порядке. С учетом этого, автор настоящей работы, выражая искреннюю признательность и благодарность всем своим соавторам, и с их согласия, имеет основания утверждать, что в работах, вошедших в диссертацию, его личный вклад был достаточно большим, а порой и определяющим.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 165 страницах. Она содержит 142 страницы текста, 59 рисунков, 5 таблиц и библиографию из 242 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Гайдаш, Сергей Петрович

Выводы главы 5.

1. По наблюдениям на шельфе и материковом склоне западной части Черного моря удалось выделить электромагнитное поле течений в широком диапазоне периодов - от 3 часов до 4 суток, что соответствует сейшам, мезотурбулентности, инерционным, бризовым и синоптическим течениям. Наибольшие амплитуды наблюдаются на синоптических периодах: до 4 нТл в магнитных и до 10 мкВ/м в электрических составляющих.

2. Зарегистрировано магнитное поле инерционных течений большой амплитуды (до 12 -14 нТл).

3. Определены значения суммарной продольной проводимости двумя взаимно контролируемыми способами - по электрическому и магнитному полю течения и по электрическому полю и скорости. Результаты согласуются с данными НДОЗ, ЗСМ, МТЗ и в пересчете на мощность осадков - с сейсмическими и гравиметрическими данными. При уточнении глубины опорного горизонта дополнительными сейсмическими данными полученные данные значения S можно использовать для изучения изменения вещественного состава осадков вдоль профиля.

4. Имеются экспериментальные доказательства того, что вариации ЭПЭП отражают диффузионный механизм изменений порового давления флюидов в земной коре.

5. Результаты наблюдений ЭПЭП можно рассматривать и интерпретировать на изложенной выше методологической основе. На этой же основе можно проводить сопоставление ЭПЭП с другими геофизическими полями.

6. При помощи простой модели на основе длительных и непрерывных наблюдений ЭПЭП можно находить эффективные параметры источников поля давления.

7. Впервые в мире выполнен (и продолжает вестись) глубоководный мониторинг вертикальной компоненты электрического поля на базе поверхность-дно, дающий интересный материал.

8. Полученные результаты не только позволяют легко получать вариации полного потока течений, но и рассчитывать важный и трудно определяемый в гидрологии параметр - коэффициент внутреннего турбулентного трения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе приведенного в диссертации материала можно утверждать, что поставленная цель исследования достигнута, а задачи - решены:

- разработаны принципы построения измерительных систем для регистрации электромагнитных полей на морских акваториях, которые практически реализованы в виде парка приборов;

- разработаны методики проведения электромагнитных исследований с помощью предложенных измерительных систем;

- организованы и проведены натурные экспериментальные исследования на различных акваториях Мирового океана;

- выполнена обработка и интерпретация полученных данных с целью получения нового научного знания о свойствах электромагнитных полей на исследованных морских акваториях, их связи с глубинным строением оболочек Земли, с другими геофизическими полями и процессами в различных геосферах.

Или другими словами - решена существенная для морской геофизики проблема - создан, внедрен в практику геофизических исследований, дал и продолжает давать новые научные результаты инструментально-методический комплекс обеспечения морских электромагнитных исследований.

При этом с учетом специфики применения использованы и развиты уникальные возможности ИЗМИРАН (кварцевая магнитометрия). Все созданные измерительные системы выполнены с использованием самой современной элементной базы и технологий, с применением программируемых элементов и блоков, позволяющих гибко перестраивать метрологические свойства системы. Достигнуты наилучшие в мировой практике значения таких важных характеристик как долговременная стабильность метрологических параметров и энергопотребление. Основные идеи защищены девятью авторскими свидетельствами на изобретения.

В результате проведенных экспериментальных работ и обработки полученных материалов получены новые научные данные о свойствах электромагнитных полей на исследованных морских акваториях, их связи с глубинным строением оболочек Земли, с другими геофизическими полями и процессами в различных геосферах. При этом некоторые результаты выходят за привычные рамки геоэлектрики, например, полученные данные о морских течениях различной природы, о динамических процессах в земной коре и т.д. представляют интерес для геологов, гидрологов и ихтиологов.

По нашему мнению имеет большие перспективы продолжающийся мониторинг вариаций вертикальной компоненты геоэлектрического поля на озере Байкал, попытки интерпретации его результатов в рамках концепции глобальной токовой цепи.

Результаты работ, представленных в диссертации, могут быть использованы в других применениях. Так, например, ДМВС с ЦООС является наиболее реальным прототипом автоматической магнитной обсерватории, работающей полностью без участия человека - в труднодоступной местности или на дне Мирового океана (необходимо лишь дополнить ее соответствующей системой передачи данных, например, спутниковой).

Электроизмерительная система ЭЛИС-З представляет собой универсальное компьютерное малопотребляющее измерительное устройство для измерения и регистрации относительно медленноменяющихся сигналов от широкого спектра датчиков.

Однако на современном этапе наиболее важным представляется то, чтобы результаты представленной работы были реализованы по их прямому назначению - для проведения широкомасштабных морских электромагнитных исследований с целью получения новых научных данных о свойствах электромагнитных полей, их связи с глубинным строением Земли, для поиска полезных ископаемых. Автор надеется, что в самое ближайшее время результаты представленной работы, практический опыт и наработки будут востребованы для решения вышеуказанных и других фундаментальных, прикладных и оборонных задач.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор считает своим приятным долгом с глубокой благодарностью вспомнить всех коллег, с которыми автору представилась счастливая возможность работать, каждый из которых внес свой вклад в результаты представленной работы: В.Н. Боброва, Ю.А. Бурцева, Б.А. Белова, А.В. Белова, Н.Д. Куликова, Ю.Ю. Кашубу, Н.М. Ротанову, А.Е. Левитина, Ю.П. Цветкова, А.Н. Козлова, Х.Д. Канониди, К.Х. Канониди, Л.С. Логинову, В.Б. Бузина - (ИЗМИРАН), B.C. Шнеера, Г.А. Фонарева, И.Л. Трофимова, В.В. Спичака, С.М. Коротаева, А.Г. Гойдину, М.М. Богородского, Ю.И. Куксу, А.А. Хализова, Ю.М. Абрамова, Л.М. Абрамову, В .А. Мачинина, О.М. Пятибрата - (ИГЭМИРАН), Л.Л. Ваньяна, A.M. Городницкого, В.Х. Руколя, A.M. Филина - ИО РАН, Г.В. Домогацкого, А.И. Панфилова, В.А. Жукова - (ИЯИ РАН), Ю. В. Парфенова, Н.М. Буднева, А.Г. Ченского, P.P. Миргазова, Л.В. Панькова - (НИИ ПФ УГУ), Н.И. Филиппова и В.В. Крыжко - (ТРИНИТИ), М.И. Розанова - (Санкт-Петербургский государственный морской технический университет).

Автор надеется, что представленная работа может быть выражением запоздалой, но искренней благодарности, данью светлой памяти первому научному руководителю и замечательному человеку - Александру Николаевичу Пушкову.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Гайдаш, Сергей Петрович, Троицк

1. Новыш В.В., Беляев И.И., Фингер Д.Л., Абрамова Л.М. Морская магнитометрическая аппаратура: /Обзор ВИЭМС. Сер. Морская геология и геофизика. М., 1974. 58 с.

2. Фонарев Г.А. Электромагнитное поле Мирового океана и его использование для изучения строения дна и водной оболочки. Автореферат диссертации доктора физ. мат. наук, М., 1982, с. 30.

3. Шнеер B.C., Бурцев Ю.А., Гайдаш С.П., Новыш В.В., Борщаговская Л.С. Устройства для морских электромагнитных исследований. // Сборник Аппаратура для исследований геомагнитного поля. Москва, ИЗМИРАН, 1983, с.31-41.

4. Constable, S. С.:, 'Marine Electromagnetic Induction Studies. // Survey in Geophysics 1990,11,303-327.

5. Chave, A. D., Constable, S. C., and Edwards, R. N.: a, 'Electrical Exploration Methods for theSeafloor', in M. N. Nambighian (ed.), Electromagnetic Methods in Applied Geophysics, vol. II, Society for Exploration Geophysicists, Tulsa, Okla, 1992

6. N.A. Palshin. Oceanic Electromagnetic Studies: A Review. // Surveys in Geophysics 17:455-491, 1996.

7. Shneyer V.S., M.S.Zhdanov & C.S.Gillmor. Review of the marine electromagnetic research in USSR and Russia 1936 1996. // MARELEC-2001.

8. Фарадей M. Экспериментальные исследования по электричеству. М.: Изд-во АН СССР, 1947. Т. 1.

9. Faraday, М., 'The Bakerian Lecture. Experimental Researches in Electricity, Second Series', // Philos. Trans. Roy. Astr. Soc. 1832, Vol. I, 163-194.

10. Wollaston C. J. Soc. Telegr. Engine and Electr. 1881. Vol. 10, N 50. P.50-51.

11. Миронов A.T. Об изучении электрических токов в море. // Журнал геофизики, №6, вып.5,1936.

12. Шулейкин В.В. Магнитное поле и Мировой океан. // Доклады АН СССР, 76, №1,1951.

13. Шулейкин В.В. Физика моря. Изд. Наука, М., 1968.

14. Фонарев Г.А., Новыш В.В. Некоторые результаты измерений теллурических токов на станции «Северный полюс-10» в 1963 году. //Доклады АН СССР, т. 160, №2, 1965.

15. Сенько П.К. О необычайной локальности магнитных вариаций в районе Мирного // Информ. бюлл. САЭ. JL, 1958. Вып. 1.

16. Мансуров С.М. О некоторых особенностях переменного магнитного поля в районе южнополярной обсерватории Мирный // Магнитосферные возмущения. М.: Наука, 1959. С.64-66.

17. Мардерфельд Б.Е. Береговой эффект в геомагнитных вариациях. М.: Наука, 1977. 80 с.

18. Arx W.S. An electromagnetic method for measuring the velocities of ocean currents from ship under way. Papers in Phys. Ocean and Met., Mass. Inst of Techn., Woods Holl Ocean Inst, XI, №3,1950.

19. Новыш B.B. Геомагнитный метод измерения морских течений. // Труды ГОИН, вып. 30 (42), 1955.

20. Тихонов А.Н. Определение электрических характеристик глубинных слоев земной коры. // Доклады АН СССР, 73,275-297, 1950.

21. Cagniard, L., Basic theory of the magneto-telluric method of geophysical prospecting,//Geophysics, 18,605-635, 1953.

22. Бердичевский M.H. Электроразведка методом магнитотеллурического профилирования. М., 1968.250 с.

23. Ваньян JI.J1. Основы электромагнитных зондирований. М., Недра, 1965.

24. Сочельников В.В. Основы теории естественного магнитного поля в море. JI. Гидрометеоиздат, 1979,216 с.

25. Трофимов И.Л. К методике морского глубинного магнито-теллурического зондирования. // Сб. Аппаратура для исследования электромагнитного поля. М. ИЗМИРАН, 1982, 123-133 с.

26. Filloux J.H. Techniques and instrumentation for study of natural-electromagnetic induction of sea. // Phys. Earth and Planet. Inter., 1973,7,323-338.

27. Фонарев Г.А. О распределении магнитных вариаций в море по глубине. // Геом. и Аэрономия, 1964, т.4, №6

28. Фонарев Г.А. О магнитных полях морских теллурических токов. // Геом. и1. Аэрономия, 1966, т.6, №3

29. Шнеер B.C., Фонарев Г.А. Некоторые результаты наблюдений магнитных вариаций на поверхности и на дне океана. // Геом. и Аэрономия, т. 8, №2, 1968.

30. Лопатников В.И. О распределении элекгротеллурического поля в шельфовой зоне моря. // Труды морского гидрофизического института АН УССР, 1968, №40

31. Сох, С. S., J. Н. Filloux, and J. С. Larsen. Electromagnetic studies of ocean currents and electrical conductivity below the ocean-floor, in The Sea, edited by A. E. Maxwell,, Wiley, New York. 1968, pp. 637-693

32. Lilley F.E.M., Bennet D.J. An array experiment with magnetic variometer near the coasts south-east Australia // Geophys J. Roy. Astron. Soc. 1972. Vol. 29, N 1. P.49-64.

33. Petrick, W. R., W. H. Pelton, and S. H. Ward. Ridge regression inversion applied to crustal resistivity sounding data from South Africa, // Geophysics, 1977, 42, 9951005.

34. Конторович B.M. О магнитодинамических эффектах в океане.// Доклады АН СССР, 1961,т.137, №3.

35. Шнеер B.C. Луннопериодическая вариация на острове Хейса. // Геом. и Аэрономия, 1967, т.7, №2.

36. Белоусова Л.Е. К вопросу о влиянии магнитного поля Земли на океанические течения. // Океанология, 1964, т.4, №4.

37. Шнеер B.C., Гайдаш С.П., Мачинин В.А., Пятибрат О.М. Приборы и методы измерения вариаций электромагнитного поля в океане. В кн. Учет временных вариаций при проведении морской магнитной съемки. М. 1984, 156 171.

38. Hill М., Mason G.S. Nature, 1964, v. 198, р.365.

39. Shlich R, Partriat P., Ronfard M. // C.r. Acad.Sci., 1965, v.20,№2, p.623.

40. Bennet J. and Filloux J.H. Magnetotelluric deep electrical sounding and resistivity // Reviews Geophysics and Space Physics. 1975, v.l3,p.l97 203.

41. Шнеер B.C. Подводный магнитный вариометр вертикальной составляющей. Геомагнитные исследования, №9, Наука, М. 1967.

42. Шнеер B.C., Низяев Д.А. Донная магнитовариационная станция. // Сб.

43. Геофизическая аппаратура, №49, Недра, Л., 1972.

44. Белов Б.А., Бурцев Ю.А., Мурашов Б.П. Цифровой кварцевый вариометр с развертывающим преобразованием // Геофиз. аппаратура. J1.: Недра, 1979. Вып. 69. С.49-53.

45. Белов Б.А., Бурцев Ю.А., Гайдаш С.П , Мурашов Б.П. Цифровая трехкомпонентная донная магнитовариационная станция. // Сборник Фундаментальные проблемы морских электромагнитных исследований. Москва, ИМИРАН, 1979.

46. Бобров В.Н., Гайдаш С.П.,. Куликов Н.Д. Магнитная вариационная станция / А.с. 805233 (СССР)- опубл. в Б.И., 1981, № 6.

47. Peper C.S. Tree component fluxgate magnetometer for deep sea use.// Marine Physical laboratory Technical Memorandum 142, 1970. Scripps Institution of Oceanography, University of California, San Diego.

48. White A.; A sea Floor Magnetometer for Continental Shelf. // Marine Geo physical Researches, 1977, N 1, v. 4, p. 105-114.

49. Пятибрат O.M., Игнатов И.И., Рябушкина Т.П. Морская донная трехкомпонентная феррозондовая магнитовариационная станция МВС-ЗК. // Сб. Фундаментальные проблемы морских электромагнитных исследований. М: ИЗШРАН, 1980,24-27.

50. Козлов Б.Г., Фукс В.И., Мачинин В.А., Бобов И.А., Чернобуров Е.И. Станция для. измерения магнитных вариаций Т в море. // Геофизическая аппаратура. JT: Недра, 1975, вып. 58,19-21.

51. Беляев И.И., Полонский Ю.М., Светов Б.С., Хализов A.JI. Опыт измерения вариаций магнитного и электрических полей на больших глубинах в Тихом океане. // Сб. Фундаментальные проблемы морских электромагнитных исследований. М. ИЗМИРАН, 1980,209-214.

52. Автономная магнитовариационная станция ASM-02. Geofizyka

53. Stosowana. 1981, № I, 95-106.

54. Клековкин В.А., Зайцев Ю.А., Карнаев Е.С., Мустафин М.В., Федин К.И., Демин Б.Н., Ставров К.Г., Чернобуров Е.И. Буйковая автономная магнитная вариационная станция. //Геофизическая аппаратура. J1., Недра, 1980, вып. 70, 11-13.

55. Tomoda J, Puyimoto Н. Uchifama A., Emura Т., Nakano J. Ocean Bottom Proton Magnetometer. //J. Geomagn.Geoelectr. 1981,v.33,P-335-339.

56. Корепанов B.E., Елизаров Б.В., Полишко В.Б. и др. Морской протонный магнитометр "Могус" // Электромагнитные зондирования. М., 1987. С.158-162.

57. Козлов А.Н. Квантовые вариометры магнитного поля // Экспериментальные исследования геомагнитного поля. М.: Наука, 1984. С.31-39.

58. Dinger J., Davis J.R., Goldstein J.A. Meyers W.D., Wolf S.A.,Gates M. Technigues for Ocean Bottom Measurements of Magnetic Fields with a Superconducting Magnetometer. Transactions on Geoscience electronics, 1977, v. GE-15, № 4, p. 228-231

59. Меджитов Р.Д., Молочнов В.Я., Есипенко Е.И., Герасимов В.А. Морской магнитометр на основе эффекта Джозефсона // Электромагнитные зондирования. М., 1987. С.140-141.

60. Srivastava S.P. A system for measuring the electricfield at the Ocean floor. //Canadian Journ. of Earth Sciences, 1972, v. 9, P. 921-924.

61. Фонарев Г.А., Шнеер B.C. Морские токи. В кн.: Геомагнетизм и высокие слои атмосферы. М., 1975,т. 2,225-250.

62. Bennet J., Filloux J.H. Magnetotelluric deep electrical sounding and resistivity.// Reviews of Geophysics and Space Physics-. 1975,v. 13, p. 197-203.

63. Полонский Ю.М. Автономная цифровая аппаратура для МТЗ на шельфе. Сб.: Проблемы морских электромагнитных исследований. М: ИЗМИРАН, 1980, 136-138.

64. Корепанов В.Е. Состояние разработок морских магнитовариационных и магнитотеллурических станций. Сб. Изучение глубинного строения земной коры и верхней мантии на акваториях морей и океанов электромагнитными методами. М. «Наука», 1981, 16-23.

65. Новыш В.В. А.с. 953577 (СССР). Измеритель электрического поля.//. Опубл. в Б.И., 1982, №31

66. Filloux J. Н., Instrumentation and experimental methods for oceanic studies, in Jacob, J. A., Ed., Geomagnetism: Academic Press, Inc., 1987,143-248.

67. Webb S. C., Constable S. С., Cox C. S., and Deaton Т. K. A seafloor electric field instrument. //Geomag. Geoelectr., 1985,37, 1115-1129.

68. Богородский MM. Исследование контактных первичных измерительных преобразователей электрического поля в море // Проблемы морских электромагнитных исследований. М.: ИЗМИР АН, 1980. С. 155-161.

69. Богородский М.М. Методы повышения помехозащищенности контактных преобразователей электрического поля при решении задач морской геофизики: Автореферат диссертации кандидата ф,- м. н. М., 1984. - 19с.

70. Богородский М.М., Новыш В.В. Неполяризующиеся электроды для электроразведки// Электромагнитное зондирование М., 1985. С.155-159.

71. Зимин Е.Ф., Богородский М.М. Современные методы и средства исследования геоэлектрических полей. //Физика Земли. 1996, №10, с.31-40.

72. Трофимов И.Л., Фонарев Г.А., Шнеер B.C. Опыт зондирования градиентной магнитной установкой. Методика геофизических исследований океанов. Наука, М. 1974

73. Бердичевский М.Н., Жданов М.С., Жданова О.Н. Глубинная геоэлектрика в океане. Результаты исследований по международным геофизическим проектам. Наука, М.1989.

74. Богородский М.М. Исследования контактных первичных преобразователей электрического поля в море. // Проблемы морских электромагнитныхисследований. ИЗМИРАН, М. 1980.

75. Бердичевский М.Н., Жданов М.С., Шнеер B.C. Морские глубинные электромагнитные исследования в СССР. ВЦ СО АН СССР, Новосибирск, 1985.

76. Коротаев С.М., Куткин В.В., Лапицкий А.И., Шабелянский С.В., Шнеер B.C. Глубинные электромагнитные исследования на Каспийском продолжении IX геотраверса КАПГ. // Электромагнитные зондирования. ИЗМИРАН, М. 1987.

77. Савченко В.Н., Смагин В.П. Поля магнитной индукции морских ветровых волн в прибрежной и шельфовой зонах. // Геомагнетизм и аэрономия. 1980, т. XX, №2.

78. Пальшин Н.А. Донные глубинные магнитотеллурические зондирования в северо-восточной части Тихого океана. Тихоокеанская геология. 1988. С.95-99.

79. Luther, D. S., Chave, A. D., and Filloux, J. H.: 'BEMPEX: A Study of Barotropic Ocean Currents and Lithospheric Electrical Conductivity', // EOS, 1987, 69, 618619,628-629.

80. Chave, A. D., Filloux, J. H., Schultz, A., Groom, R. M., and Tarits, P.: 'One Dimensional Magnetotelluric Soundings from BEMPEX', 10th Workshop on Electromagnetic Induction in the Earth, Ensenada, Mexico, 1990, August 22-29, Abstracts.

81. Luther, D. S., Chave, A. D., Filloux, J. H., and Spain, P. F.: 'Evidence for Local and Nonlocal Barotropic Responses to Atmospheric Forcing During BEMPEX'// Geophys. Res. Letters 1990,17, 949-952.

82. Chave, A. D., Luther, D. S., and Filloux, J. H.: 'Variability of the Wind Stress Curl Over the North Pacific: Implications for the Oceanic Response', // J. Geophys. Res. 1991,96,18361-18379.

83. Luther, D. S., Filloux, J. H., and Chave, A. D.: 'Low Frequency, Motionally1.duced Electromagnetic Fields in the Ocean, 2. Electric Field and Eulerian Current Comparison Form BEMPEX', //J. Geophys. Res. 1991, 96, 12797-12814.

84. The EMSLAB Group.The EMSLAB Elektromagnetic Sounding Experiment. // EOS, 1988,69, N.7,89,98-99.

85. Chave, A. D., Filloux, J. H., Luther, D. S., Law, L. K., and White, A.: 'Observation of the Motional Electromagnetic Fields During EMSLAB', // J. Geophys. Res. 1989, 94, 14152-14166.

86. Young, P.D. and Cox, C.S. Electromagnetic active source sounding near the East Pacific Rise. //Geophysical Research Letters, 1981,8,1043-1046.

87. Cox C. S.,Constable S.C., Chave A.D. and Webb S.C. Controlled-Source Electromagnetic Sounding of the Oceanic Lithosphere.// Nature 1986,320, 52-54.

88. Filloux, J. H.: 'Instrumentation and Experimental Methods for Oceanic Studies.// Geomagnetism, 1987, vol. 1, Academic Press, San Diego, Calif., pp. 143-248.

89. Chave, A. D., S. C. Constable, and R. N. Edwards. Electrical exploration methods for the seafloor, in Elecromagnetic Methods in Applied Geophysics, edited by M. N. Nabighian, 1991, pp. 931-966, Society of Exploration Geophysicists.

90. Evans, R.L., Sinha, M.C., Constable, S. and Unsworth, M.J. On the electrical natureof the axial melt zone at 13°N on the East Pacific Rise. //Journal of Geophysical Research, 1994, 99,577-588.

91. Constable, S. and Cox, C. Marine controlled source electromagnetic sounding . II: The PEGASUS experiment. //Journal of Geophysical Research 1996, 97, 55195530.

92. Constable, S. C., A. S. Orange, G. M. Hoversten, and H. F. Morrison. Marine magnetotellurics for petroleum exploration; Part I, A seafloor equipment system, //Geophysics, 1998,63, 816-825.

93. MacGregor, L.M. and Sinha, M.C. Use of marine controlled source electromagnetic sounding for sub-basalt exploration. //Geophysical Prospecting , 2000, 48, 1091 -1106.

94. MacGregor, L.M., Sinha, M.C. and Constable, S.C. Electrical resistivity structure of the Valu Fa Ridge, Lau basin, from marine controlled source electromagnetic sounding. //Geophysical Journal International, 2001,146, 217 236.

95. Eidesmo, Т., Ellingsrud, S., Kong, F.N., Westerdahl, H. And Johansen, S. Method and apparatus for determining the nature of subterranean reservoirs. Patent application number WO 00/13046, filed August 1998.

96. Ellingsrud, S., T. Eidesmo, S. Johansen, M. C. Sinha, L. M. MacGregor, and S. Constable. The Meter Reader Remote sensing of hydrocarbon layers by seabed logging (SBL): Results from a cruise offshore Angola, //The Leading Edge, 2002, 21,972-982.

97. Key, K. W. Application of broadband marine magnetotelluric exploration to a 3D salt structure and a fast-spreading ridge. Ph. D. Thesis, University of California, San Diego, 2003.

98. Сочельников B.B., Кисел B.B., Кондюрин A.B., Чу Р.Н. Результаты испытаний МТЗ с морской МТ аппаратурой «АДОМАС» в Беринговом и Китайском морях. //Известия Академии Наук СССР, серия Физика Земли, 1992,12, 88-93.

99. Shneyer V. S., Trofimov I. L., Abramov Yu.M., Zhdanov M. S.,Machinin V. A., and Shabelyansky S.V. Some Results of Gradient Electromagnetic Sounding in Doldrams Middle Atlantic Ridge Fracture //Phys. Earth and Planet. Inter. 1991, 66, 259-264.

100. Ю5.Коротаев C.M., Лапицкий А.И., Шнеер B.C., Трофимов И.Л., Шабелянский

101. С.В., Демидов А.И., Южанина И.П., Пятибрат О.М. Глубинные электромагнитные исследования в центральной части Балтийского моря // Физика Земли. 1994. № 12. С.86-91.

102. Пальшин Н.А., Абрамов Ю.М., Сантис А., Мелони А., Порай-Кошиц A.M., Шнеер B.C., Абрамова Л.М. Магнитовариационное градиентное зондирование в Тирренском море // Физика Земли. 1995. № 4. С. 112-117.

103. Shneyer V.S., Gaidash S.P., Trofimov I.L., Vanyan L.L., Rucol V.K. New electromagnetic method device for the structure and dynamics of the litosphere study with deep water stationar unit use. // Problems of Geocosmos. St. Peterburg. 2000. P. 17.

104. Rukol V.K., Shneyer V.S., Gaidash S.P. On land and underwater geophysical monitoring of Baical region by equipment connected with deepwater neutrino telescope. Abstracts of EGA 2000. P. 110.

105. Нб.Варенцов И.М., Голубев Н.Г., Гордиенко B.B., Соколова Е.Ю. Исследование глубинной геоэлектрической структуры вдоль линии Линкольн (эксперимент ЭМСЛАБ) // Физика Земли. 1996, № 4, С. 124-144.

106. Палыиин Н. А, Ноздрина А. А., Матюшенко В. А. и др. Электромагнитный метод мониторинга течений в горле Белого моря. // Океанология, 2006г. т. 46 N3, стр.351-361.

107. Шнеер B.C., Авдеев Д.Б., Ваньян Л.Л., Коротаев С.М., Кувшинов А.В.,

108. Панкратов О.В., Трофимов И.Л. Электромагнитный мониторинг расхода воды в проливах // Экология и геофизика. 1995. С.91.

109. Шнеер B.C., Трофимов И.Л., Коротаев С.М. Геоэлектромагнитный мониторинг расхода водных масс в Беринговом проливе (оценки возможностей) // Физика Земли. 1994. № 6. С. 110-112.

110. Панкратов О.В., Авдеев Д.Б., Кувшинов А.В. Рассеяние электромагнитного поля в неоднородной Земле: Решение прямой задачи // Физика Земли. 1995. №3. С.17-25.

111. Светов Б.С. Неклассическая геоэлектрика //Физика Земли. 1996. № 8. С.3-14.

112. Светов Б.С. Теоретико-информационные основы геофизических методов разведки. М.: МГП Геоинформмарк, 1992, 72 с.

113. Светов Б.С. Теоретико-информационный подход к геофизическим исследованиям и перспективы их совершенствования // Физика Земли. 1994. № 6. С.23-29.

114. Зингер Б.Ш., Файнберг Э.Б. Метод расчета электромагнитных полей в Мировом океане// Геомагнетизм и аэрономия,- 1980.- 20(1 ).-С. 106-110.

115. Коротаев С.М. Интерпретация распределений вероятностей напряженностей электромагнитного поля в океане // Геомагнетизм и аэрономия. 1995. Т. 35, №4. С.119-127.

116. Коротаев С.М. Роль различных определений энтропии в причинном анализе геофизических процессов и их приложение к электромагнитной индукции в морских течениях // Геомагнетизм и аэрономия. 1995. Т. 35, № 3. С.116-125.

117. Spichak V.V., Menville М., Roussignol М. Three-dimensional inversion of the magnetotelluric fields using Bayesian statistics //Three-dimensional electromagnetics: Schlumberger-Doll Research, Ridgefield, USA. 1995. P.347-358.

118. Ваньян Л.Л. Электромагнитные зондирования. М: Научный мир, 1997.219 с.

119. Б.С.Светов, М.Н.Бердичевский. Электроразведка на современном этапе. 1998. М., //Геофизика, №2, с.4-11.

120. Berdichevsky M.N., Dmitriev V.I., Pozdnyakova Е.Е. On Two-Dimensional Interpretation of Magnetotelluric Soundings // Geophys. J. Int., 1998, 133, p.585-606.

121. Савченко B.H., Смагин В.П., Фонарев Г.А. Вопросы морскойэлектродинамики. Владивосток, ВГУ, 1999,209 с.

122. Бобров В.Н. Серия кварцевых магнитных вариометров //Геомагнетизм и аэрономия, 1962, т.2, №2, с.348-356.

123. Бурцев Ю.А. Разработка теории кварцевых статических магнитометров и способов расширения их теоретических возможностей. Автореферат диссертации канд. физ. мат. наук, М., 1970, с. 18

124. Кудревский А.И. Кварцевые магнитные вариометры с электрическим выходом и их геофизическое использование. Автореферат диссертации канд. физ. мат. наук, М., 1979, с. 18

125. Одинцов В.И. Исследование цифровых оптико-механических вариометров и их реализация в комплексных геофизических экспериментах Автореферат диссертации канд. физ. мат. наук, М., 1991, с. 19

126. Белов Б.А., Бурцев Ю.А., Гайдаш С.П, Мурашов Б.П., Цифровая трехкомпонентная донная магнитовариационная станция. // Сборник Фундаментальные проблемы морских электромагнитных исследований. Москва, ИМИРАН, 1979.

127. Бобров В.Н., Гайдаш С.П., Куликов Н.Д. Двухкомпонентная кварцевая донная магнитовариационная станция. // Сборник Фундаментальные проблемы морских электромагнитных исследований. Москва, ИЗМИРАН, 1979

128. В.Н.Бобров, С.П.Гайдаш, Н.Д.Куликов. Магнитная вариационная станция. А.с. №805233, 14.10.80

129. МЗ.Г.Ф.Бухаров, С.П.Гайдаш, А.Г.Гойдина. Цифровая магнитная вариационная станция. А.с. №1259837,22.05.86.

130. С.П.Гайдаш, А.Г.Гойдина. Автономная вариационная станция. А.с. №1376767, 22.10.87.

131. Гайдаш С.П., Гойдина А.Г., Шаблина А.П. Система регистрации информации цифровой донной магнитовариационной станции. Сборник Электромагнитные зондирования. Москва, ИЗМИР АН, 1987

132. С.П.Гайдаш, А.Г.Гойдина, Ю.Ю.Кашуба. Вариометр. А.с. №1385821, 01.12.87.

133. Халфман Р. Динамика. «Наука», М., 1972, 568 с.

134. С.П.Гайдаш, А.Г.Гойдина. Экспресс-магнитометр для настройки донных вариационных станций. А.с. №1402113,08.02.88

135. С.П.Гайдаш, А.Г.Гойдина. Цифровая вариационная станция. А.с. №1531684,2208.89.

136. С.П.Гайдаш, А.Г.Гойдина. Цифровая вариационная станция. А.с. №1563427.0801.90.

137. С.П.Гайдаш, А.Г.Гойдина. Цифровая вариационная станция. А.с. №1577541, 08.03.90.

138. В.Н.Бобров, С.П.Гайдаш, А.Г.Гойдина. Градиентометр вариаций компонент магнитного поля. А.с. №1626227,08.10.90.

139. С.П.Гайдаш, А.Г. Гойдина, В.Н.Бобров. Кварцевый градиентометр. // Сб.Геомагнитные вариации и токи в магнитосфере., М., ИЗМИР АН, 1986.

140. С.П.Гайдаш, А.Г.Гойдина, В.С.Шнеер. Автономная цифровая донная МВС. //Труды II Международной конференции «Современные методы и технические средства океанологических исследований». Москва. 1997.

141. С.П.Гайдаш, Г.В.Васильев, Ю.В.Кушнеревский, М.Д.Флигель, В.Н.Князев, А.В.Перерушев. Устройство для преобразования и оперативного хранения ионограмм в цифровом виде в системе ИС-338. Сб. Аппаратура для исследования внешней ионосферы. М., 1982

142. Filloux J. Н. Techniques and instrumentation for study of natural electromagnetic induction at sea // Physics of the Earth and planetary interiors. 1973. V. 7. P. 323156

143. Дуглас В.К. О методике измерения естественного электрического поля на море // Изв. ВУЗ. Геология и разведка. 1980. № 9. С. 87-92.

144. Valeriote E.M.L., Gallop L.D. High pressure effects on the EMF of seawater battaiy electrodes in chloride electrolite // Journ. Electrochem. Soc. 1974. V. 121. N> 10.P. 1245-1258.

145. Petian G., Dupis A. Noise, temperature coefficient long time stability of electrodes for telluric observations // Geophysical Prospecting, 1980. .Nb 28. P. 792-804.

146. Богородский M.M., Вишняков А.Э., Яневич М.Ю. Экспериментальное исследование динамики остаточной релаксации морских измерительных электродов // Проблемы космической электродинамики. М.: ИЗМИР АН, 1981. С. 214-220.

147. Подгорных JI.B., Литвинов Э.М. Устранение электродных помех при измерении естественных электрических полей // Ученые записки НИИ Геология Арктики. Сер. Региональная геология. 1.1980, Вып. 8. С. 230-236.

148. Деменицкая P.M., Городницкий A.M. Измерение электрических полей в океане. Л.: Недра, 1979, 87 с.

149. Богородский М.М., Чибрикин И.В., Богородский В.М. Свинцовый неполяризующийся электрод для электроразведки "ТЕРЛИТ". А. с. 1497601, Б. И. 1989. №28.

150. Зимин Е.Ф., Кочанов Э.С. Измерение параметров электрических и магнитных полей в проводящих средах. М.: Энергоиздат, 1985.256 с.

151. Зимин Е.Ф., Богородский М.М. Современные методы и средства исследования геоэлектрических полей. //Физика Земли. 1996, №10, с.31-40.

152. Зимин Е.Ф., Кочанов Э.С. Первичные преобразователи электрического поля для исследования электромагнитных процессов в океане.// Радиотехника и электроника. 2000, т.45, №2, с. 133-149.

153. Богородский М.М. Способ изготовления свинцовых неполяризующихся электродов для электроразведки "ТРАВЕРС" А. с. 1357900 // Б. И. № 45.

154. Богородский М.М., Вишняков А.Э., Чернышев И.А., Яневич М.Ю. Способ изготовления неполяризующихся графитовых электродов для электроразведки "ИЗМИРАН-Севморгео". А. С. 1067456 // Б.И. 984. № 2.

155. Интегральные микросхемы: Микросхемы для аналого-цифрового преобразования и средств мультимедиа. Выпуск 1 М. ДОДЭКА, 1996. - 364

156. Котельников В.А. О пропускной способности эфира и проволоки в радиосвязи. — М.: Изд-во Всесоюзного Энергетического Комитета, МГУ, 1933.

157. Прилуцкий Д.А. Электрокардиографическая система на основе сигма-дельта аналого-цифрового преобразования: Автореферат диссертации канд. техн. наук. М.: МИЭТ, 1998. - 27с.

158. Гайдаш С.П. Разработки измерительных систем для регистрации вариаций естественных электрических полей. // Первая Всероссийская школа-семинар по электромагнитным зондированиям Земли. Москва. 10-15 ноября 2003 г.: Тезисы. МАКС Пресс, 2003, с.63.

159. Гайдаш С.П. Измерительные системы для регистрации вариацийестественных электрических полей. // Труды IX Международной конференции «Современные методы и средства океанологических исследований». Москва. 2003.

160. С.В. Доценко. Случайные процессы в гидрофизических измерениях. Гидрометеоиздат, JL, 1983, 240 с.

161. Васильев Е.П., Логинов Г.А. Об оптимизации сети магнитовариационных станций в авроральной зоне.//Явления в полярной ионосфере. Л., Наука», 1978, с.42-50.

162. Шнеер B.C., Пятибрат О.М., Гайдаш С.П., Мачинин В.А. Приборы и методы измерения вариаций геомагнитного поля в океане. В кн.Учет временных вариаций при проведении морской магнитной съемки. Москва, ИЗМИРАН, 1984

163. Жданова О.Н. Анализ аномалий переменного электромагнитного поля в океане. Автореферат диссертации канд. физ.-мат. наук, М., 1985,24 с.

164. Гайдаш С.П., Гойдина А.Г., Жданова О.Н., Шнеер B.C. Оптимизация расстановки донных МВС для типичных структур океанического дна. // Сб. Электромагнитные зондирования. Москва, ИЗМИРАН, 1987

165. Магнитное поле океана,/ И.И.Беляев, Г.М.Валяшко, А.Н.Иваненко и др. -М.; Наука, 1993.-300 е.

166. Fonarev G.A., Shneyer V.S., Gaidash S.P. Marine magnetic survey (MMS) and geomagnetic variations // Proceeding International Conference «MARELEC-97», London, G.B., 1997.

167. Фонарёв Г.А., Гайдаш С.П., Сердюк B.O. Способ обработки данных магнитных съёмок. // Первая Всероссийская школа-семинар по электромагнитным зондированиям Земли. Москва. 10-15 ноября 2003 г.: Тезисы. МАКС Пресс, 2003, с.42.

168. Фонарёв Г.А, Гайдаш С.П. Градиентометрия с одним датчиком. //Труды IX Международной конференции «Современные методы и средства океанологических исследований». Москва. 2003.

169. Фонарев Г.А., Гайдаш С.П. К методике морской съемки во время геомагнитных возмущений. II Всероссийская школа-семинар по электромагнитным зондированиям Земли, Москва, 28 ноября -2 декабря 2005г

170. A.V. Belov, S.P. Gaidash, Kh.D. Kanonidi, K.Kh. Kanonidi, V. D. Kuznetsov, E.A. Eroshenko, Operative center of the geophysical prognosis in IZMIRAN, Annales of Geophys., 23, 9,3163-3170,2005

171. Трофимов И.Л., Шнеер B.C., Коротаев С.М. Определение суммарной продольной проводимости морских осадков и полных потоков по электрическому полю течений. // Геомагнетизм и аэрономия, 1978, т. 18, №2, с. 319-323.

172. Korotaev S.M., Trofimov I.L., Shneyer V.S. Integral conductivity of sea sediments in some World Ocean areas by the sea currents electric field. //Ann. Geophys., 1981, v.37, p. 321-325.

173. Коротаев С.М. Электромагнитное поле течений горизонтально-однородном океане. -В кн.: Физические процессы в ионосфере и магнитосфере. М.:1. ИЗМИРАН, 1979, с. 90-96.

174. Sanford Т.В. Motionally induced electric and magnetic fields in the sea. //J.Geoph.Res., 1971, v.67, N15, p. 3476-3192.

175. Кендалл М.Д., Стьюарт А. Многомерный статистический анализ и временные ряды. М.: Наука, 1976,736 с.

176. Геология и гидрология западной части Черного моря. София: Изд-во Болг. АН, 1979.

177. S.P.Gaidash, L.M.Abramova, A.L.Kharitonov, S.M.Korotaev, S.V.Shabeliansky, I.L.Trofimov. Marine electromagnetic measurements on the Bulgarien continental shelf of the Black sea // Acta Geodactica, Geophisica et Montanistica Hung., v. 19,1984.

178. Коротаев С.М., Трофимов И.Л., Жданов М.С., Шабелянский С.В., Лапицкий А.И., Абрамов Ю.М., Гайдаш С.П. Электромагнитные исследования в юго-западной части Черного моря.// Геомагнетизм и Аэрономия, 25, N 2, 1985.

179. Коротаев С.М., Трофимов И.Л., Жданов М.С., Х.И.Дачев, И.М.Варенцов, Шабелянский С.В., А.Л.Харитонов. Результаты электромагнитных исследований в западной части Черного моря.//Българско геофизично списание, 1986, т. 12, №1, с.94-102.

180. Коротаев С.М., Шабелянский С.В., Трофимов И.Л., Жданов М.С., Лапицкий А.И., Санин С.И., Куткин В.В. Глубинные электромагнитные исследования в юго-западной части Черного моря. //Океанология, 1987,1.21, вып.6, с.946-950.

181. Korotaev S.M., Trofimov I.L., Shabeliansky S.V., Zhdanov M.S., Lapitsky A.I., Sanin S.I. and Martanus E.R. Summary of electromagnetic investigations in thewestern part of the Black See. //Phys. Earth Planet. Inter/ 1990, 60,p. 115-119.

182. Виноградов П.А. Некоторые выводы из наблюдений над градиентом потенциала электротеллурического поля на разных глубинах озера Байкал // Сб. Труды НИИЗМ,1959, вып. 15(25), Москва, Связьиздат, с.164-177.

183. Гайдаш С.П., Кукса Ю.Н., Шнеер B.C., Руколь В.Х., Жуков В.А., Панфилов

184. A.Н. Состав геофизической станции для глубоководного комплекса НТ-200 (озеро Байкал) // Труды IV Международной конференции «Современные методы и средства океанологических исследований». Москва. 1998. С. 7.

185. Гайдаш С.П., Руколь В.Х., Шнеер B.C. Геофизическая станция в комплексе нейтринного телескопа НТ-200 (озеро Байкал). //Труды V Международной конференции «Современные методы и средства океанологических исследований». Москва,. 1999. С. 119-120.

186. Мельник Н.Г., Теслер В.Д., Попов С.В., Буднев Н.М., Таращанский Б.А., Вакулин Ю.Н., Егоров В.Н., Демин В.В., Шнеер B.C., Гайдаш С.П., Руколь

187. Кузнецов О. Л., Симкин Э.М. Преобразование и взаимодействие геофизических полей в литосфере. Москва. Недра. 1990.

188. P.A.Johnson and T.V.McEvilly. Parkfield seismicty . Fluid-driven? J.G.R., V.100, №B7, 1995, 12937-12950.

189. Robert F.Corwin and H.F.Morrison. Self-potential variations preseding earthquakes in Center California // Geophysical Research Letters, V.4, № 4, 1977. 171-174.

190. Кормиильцев B.B., Мезенцев A.H., Медведева M.A. Неустановившееся электрическое поле электрокинетической природы, создаваемое точечным источником давления. // Физика Земли, № 1, 1996.

191. Н. Mirakami, H.Mizutani and S.Nabetani. Self-potential anomalies associated with an active fault.// J.Geomag. Geoelectr., V.36. 1984, 351-376.

192. Воробьев В. H., Смирнов Н. П. Общая океанология. Часть II. Динамические процессы. СПб.: изд. РГГМУ, 1999. - 230 с.

193. Анисимов С.В., Мареев Е.А., Трахтенгерц В.Ю. Характеристики электрических шумов в приземном слое // Сб. «Электрическое взаимодействие геосферных оболочек», М.: ОИФЗ, 2000, с. 79-86.

194. Верболов В.И. Течения и водообмен в Байкале // Водные ресурсы, 1996,т.23, №4, с.413-423.

195. Кузнецова Т.В., Цирульник Л.Б., Петров В.Г. Изменение межпланетногомагнитного поля в различной области периодов по данным измерений во время космической эры // Известия Академии Наук, серия физическая, 2000, т. 64, №9, с. 1880-1886.

196. Кузнецова Т.В., Цирульник Л.Б. Временные изменения межпланетного магнитного поля на орбите Земли и солнечной активности // Астрономический Вестник, 2006, №4.

197. Моргунов В.А. Пространственные неоднородности электрического поля атмосферы как фактор лито-ионосферных связей // Сб. «Электрическое взаимодействие геосферных оболочек», М.: ОИФЗ, 2000, с. 106-113.

198. Морозов В.Н., Шварц Я.М., Щукин Г.Г. Глобальная электрическая цепь: физико-математическое моделирование и регулярные измерения в нижней атмосфере // Сб. «Электрическое взаимодействие геосферных оболочек», М.: ОИФЗ, 2000, с. 55-67.

199. Пивоваров В.Г. Теоретические аспекты исследования проблемы «Глобальная электрическая цепь» // Сб. «Электрическое взаимодействие геосферных оболочек», М.: ОИФЗ, 2000, с. 12-17.

200. Троицкая В.А. Моргунов В.А., Анисимов С.В. Электрическое взаимодействие геосферных оболочек // Сб. «Электрическое взаимодействие геосферных оболочек», М.: ОИФЗ, 2000, с. 5-11.

201. Cane H.V., Robinson I.G., Rosenvinge Т.Т. Interplanetary magnetic field periodicity of- 153 days // Geophys. Res. Lett. 1998, V. 25,p.p. 4437-4440.

202. Lean J.L. and Brueckner G.E. Intermediate-term solar periodicities: 100-500 days // Astrophys. J., 1989, V.337, p.p. 568-578.

203. Kuznetsova T.V., Tsirulnic L.V. Oscillations in the Sun-Earth system // Proc. the 4th International Conference Problems of Geocosmos, Petersburg, 3-8 June/ Austrian Acad, of Sci., Vienna, Austria. 2002, p.p. 8-11.

204. Pankratov O.V., Kuvshinov A.V., Avdeev A.B., Shneyer V. S., Trofimov I.L. EZ-response, as a monitor of Baical rift fault electrical resistivity: 3-D modeling studies //Annals of geophysics. 2004, V. 47, №1, February, p.p. 151-156.

205. Rieger E., Share G.H., Forrest D.J.,et al. A 154 day periodicity in the occurrence of hard flares //. Nature,1984, V. 312, 13 December, p.p. 625-627.

206. Панасюк М.И., Кузнецов C.H., Лазутин Л.Л., и 47 соавторов Магнитосфера, октябрь-ноябрь 2003 / ЗАЛП АВРОРЫ// Космические исследования. 2004 т.42, №5, с.509-554.

207. Белов А.В., Гайдаш С.П., Иванов К.Г., Канониди Х.Д. Необычно высокая геомагнитная активность в 2003 году. // Космические исследования. 2004, т.42, №6, с. 1-10.