Том 25, № 3 (2025)
Статьи
METHODOLOGICAL ASPECTS OF PREDICTIVE MINERAGENIC STUDIES USING EARTH REMOTE SENSING DATA
Аннотация
The article considers methodological aspects of allocation and substantiation of exploration areas for scarce types of ore minerals taking into account the concept of of mineral systems and using Earth remote sensing data with the application of geoinformation and neural network technologies using the example of the Argun metallogenic zone in South-Eastern Transbaikalia. Of the entire range of areas of fundamental and exploratory scientific research, the main attention within the framework of predictive and mineragenic studies is paid to solving the following problems: 1) allocation of lineaments (fault zones) based on processing of digital elevation models; 2) determination of hydraulically active fault structures for the period of ore formation based on tectonophysical reconstructions; 3) analysis of multispectral characteristics of pre-ore, ore-accompanying and post-ore metasomatites based on statistical processing of Landsat-8 satellite data; 4) assessment of fluid-dynamic settings of deposit formation based on data on the composition, properties and genesis of mineral-forming fluids. 5) creation of weight of evidence models based on statistical algorithms for processing data on the dynamics of ore-genetic processes. The feasibility of using such an approach for setting up predictive mineragenic studies on scarce types of strategic mineral raw materials in areas with complex climatic and landscape conditions is shown.
Russian Journal of Earth Sciences. 2025;25(3):ES3001
ES3001
ВАРИАЦИОННО-КОМБИНАТОРНЫЙ ПОДХОД ПРИ РЕШЕНИИ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ ГЕОФИЗИКИ В РАМКАХ ТЕОРИИ ДИСКРЕТНОГО ПОТЕНЦИАЛА. СЛУЧАЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД СО СЛОЖНОЙ СТРУКТУРОЙ
Аннотация
В работе описывается методика применения вариационно-комбинаторного подхода при решении обратных линейных и нелинейных задач геофизики в рамках теории дискретного потенциала. Информация, получаемая благодаря дистанционному зондированию Земли и планет, носит исключительно дискретный характер, несмотря на поистине огромные массивы данных. Комбинаторные методы дискретной математики позволяют, если можно так выразиться, организовать «селективный отбор» информации о физических полях: аналитические аппроксимации строятся только по тем значениям элементов поля, которые могут быть надежно идентифицированы как полезный сигнал, а не случайная или систематическая помеха.
Russian Journal of Earth Sciences. 2025;25(3):ES3002
ES3002
ПРИМЕНЕНИЕ ВАРИАТИВНЫХ МАТРИЦ ИЗМЕНЕНИЯ НАЗЕМНОГО ПОКРОВА ДЛЯ АНАЛИЗА ДИНАМИКИ СОСТОЯНИЯ ЗЕМЕЛЬ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНДИКАТОРОВ НЕЙТРАЛЬНОГО БАЛАНСА ДЕГРАДАЦИИ ЗЕМЕЛЬ
Аннотация
Представлены результаты оценки деградации земель для Рязанской и Тульской областей на основе концепции нейтрального баланса деградации земель (НБДЗ)). Впервые сделана попытка продемонстрировать подходы, позволяющие развить методологию оценки субиндикаторов НБДЗ для гумидных территорий (с использованием метода скользящего среднего и измененных матриц переходов типов наземного покрова). Для лесопокрытых земель предложена матрица, модифицированная с учетом особенностей динамики древесной растительности, включая взаимные переходы хвойных, широколиственных и мелколиственных лесов. Получены новые данные по тенденциям деградации земель для исследуемых территорий. Показана возможность применения методологии НБДЗ для актуализации данных официальной статистики, детализации трендов продуктивности земель и изменений в землепользовании. Несмотря на снижение темпов деградации, на рассмотренных территориях ухудшенные и умеренно ухудшенные деградированные земли в совокупности все еще значительно преобладают над улучшенными, что требует активного вмешательства в регулирование условий землепользования и использования новых методов. При этом ситуация по областям несколько различна: если в Тульской области деградированные земли в основном приурочены к лесостепной подзоне, то в Рязанской очаги деградированных земель одинаково часто встречаются и в лесных районах. Выявлена высокая зависимость трендов деградации земель от даже краткосрочных (в пределах 5–10 лет) изменений климата. Для Рязанской и Тульской областей такие реакции (улучшения или ухудшения) на отдельных участках и в области в целом могут быть очень контрастны, что требует особого учета при разработке мероприятий по адаптации к изменениям климата.
Russian Journal of Earth Sciences. 2025;25(3):ES3003
ES3003
ФРАКТАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТРУКТУРЫ АВРОРАЛЬНОГО ОВАЛА ПО ДАННЫМ КАМЕРЫ ВСЕГО НЕБА В АПАТИТАХ ЗА 2013–2020 ГГ.
Аннотация
Пространственная структура полярных сияний описывается фрактальной размерностью флуктуаций свечения и ее анизотропией в зависимости от направления. Фрактальная размерность оценивается из наклона в логарифмических осях спектра в диапазоне 1,5–50 км, полученного дискретным вейвлет-преобразованием флуктуаций интенсивности свечения с использованием вейвлетов Добеши 5 порядка. Вариабельность структур характеризуется наклоном спектра вариации анизотропии во времени. Приведена статистика этих характеристик по данным наземной камеры всего неба (All-Sky camera) Полярного геофизического института в г. Апатиты за 2013–2020 годы и сделана привязка по положению внутри аврорального овала и значениям геомагнитного поля в обсерватории «Ловозеро». Обсуждается алгоритм моделирования структуры полярных сияний по данным характеристикам.
Russian Journal of Earth Sciences. 2025;25(3):ES3004
ES3004
SM-ND SYSTEM OF RARE-METAL PEGMATITES OF THE WORLD-CLASS KOLMOZERO LITHIUM DEPOSIT AND SHONGUI BERYLLIUM DEPOSIT, NW RUSSIA: GEOCHEMICAL CAUSES OF DISTURBANCE AND ND MOBILITY
Аннотация
The Sm-Nd geochronological study was performed to investigate rare-metal pegmatites from the two unique deposits, i.e., the Kolmozero lithium deposit and Shongui deposit with beryllium mineralization (Kola Peninsula, Russia). For Kolmozero lithium deposit was obtained the Sm-Nd isochrone, corresponding to an age of 1705 ± 60 Ma with high εNd(T ) = +9.1. For Shongui beryllium deposit was obtained the Sm-Nd age, corresponding to an age of 1747 ± 33 Ma with high εNd(T ) = +9.7. This age values are close to the ages of metamorphism obtained earlier by Rb-Sr, K-Ca, and K-Ar methods. Pegmatites are characterized by a wide range of εNd(T ) values from +2 to +16 and 147Sm/144Nd ratios up to 0.3. Possible reasons for disturbance of the Sm-Nd isotope system of pegmatites are analyzed, including multicomponent mixing, fluid influence and metamorphic overprinting. The highly radiogenic signatures of rare metal pegmatites of the Shongui and Kolmozero deposits were found to appear by fractionation of Nd and Sm and their different redistribution with the change of the Sm/Nd ratio. High εNd(T ) values and changes in Sm/Nd ratios indicate the role of REE (rare-earth element) fractionation, while narrow εNd(T ) ranges suggest interaction with fluids during pegmatite formation. These findings emphasize the need for further research into the composition of fluids and their influence on isotope systems.
Russian Journal of Earth Sciences. 2025;25(3):ES3005
ES3005
ПАРАДИГМА ЦИФРОВОГО ОБРАЗА ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА КАК ОСНОВА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАБОЧЕГО МЕСТА В ЗАДАЧЕ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ (НА ПРИМЕРЕ МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА)
Аннотация
Актуальность работы определяется автоматизацией процессов мониторинга природно-технических систем не столько в части измерительной их составляющей, сколько в плане истолкования результатов мониторинга в терминах свойств искомого объекта. Таковым в настоящей работе выступают погруженные трубопроводные системы – магистральные нефте- и газопроводы, как частный случай геотехнических объектов. Целью разработки автоматизированного рабочего места (АРМ) под конкретный объект выступает предельная параметризация интерпретационной процедуры и унификация конечных графических построений в рамках единого цифрового образа магистральных трубопроводов. С учетом детерминированного типа геотехнического объекта и целей изысканий, методы исследований включают, помимо неразрушающего магнитометрического контроля как способа получения первичных данных: приёмы качественной и количественной интерпретации материалов многоканальной магнитометрии; способы систематики и графического отображения первичных данных и итогов их истолкования. В рамках общепринятых в нефтегазовой отрасли подходов цифровой образ нарушенных участков трубопровода опирается на представления об утонении стенок труб и о связанных с зонами утонения напряженных состояниях. Напряженные состояния ферромагнитных стенок погруженных трубопроводов формируют специфические отклики во внешнем магнитном поле, тогда как собственно утонения стенок трубопровода обнаруживаются контактными методами. Результаты выполненных изысканий сводятся к системной параметризации данных магнитометрического неразрушающего контроля в рамках разрабатываемой структуры АРМ. Содержание выводов сводится к разработке принципа безэталонного распознавания рисковых участков трубопровода как полностью автоматизированной составляющей рабочего места.
Russian Journal of Earth Sciences. 2025;25(3):ES3006
ES3006
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИОЛОКАЦИОННОГО СИГНАЛА, ОТРАЖЁННОГО МОРСКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ С РАЗНОЙ СПЛОЧЁННОСТЬЮ МОРСКОГО ЛЬДА
Аннотация
В настоящее время активно развиваются методы радиолокационного дистанционного зондирования при малых углах падения (от вертикали до 15∘). Важным приложением этих методов является определение наличия и сплочённости морского льда. В данной работе представлен подход численного моделирования, в рамках которого моделируется отражающая поверхность с различной сплочённостью морского льда, и затем моделируются характеристики радиолокационного сигнала, отражённого этой поверхностью при заданной геометрии измерений. Без потери общности в данной работе будем рассматривать конкретную геометрию радиолокатора DPR (Dual-frequency Precipitation Radar) на спутнике миссии GPM (Global Precipitation Measurement) и только Ku-диапазон этого радиолокатора. Сигнал, отражённый морским волнением, будет рассчитываться в рамках приближения Кирхгофа. Поскольку общепризнанной модели для сигнала, рассеянного поверхностью морского льда при малых углах падения нет, то в качестве модели будет использоваться эмпирическая формула, полученная по данным DPR. В работе обсуждается метод определения сплочённости морского льда по данным радиолокационного зондирования при малых углах падения.
Russian Journal of Earth Sciences. 2025;25(3):ES3007
ES3007
НОВЫЙ МЕТОД ВОССТАНОВЛЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ЯРКОСТИ МОРЯ НА ОСНОВАНИИ СПУТНИКОВЫХ ДАННЫХ OLCI ПЕРВОГО УРОВНЯ ОБРАБОТКИ
Аннотация
В работе предложен альтернативный метод атмосферной коррекции спутниковых данных о цвете моря на примере сканера OLCI для Черного моря. В настоящее время для задач дистанционного зондирования в большинстве случаев используется стандартный алгоритм атмосферной коррекции Гордона и Ванга (GW94). Однако при использовании этого алгоритма в коротковолновой части спектра часто наблюдаются отрицательные значения спектрального коэффициента яркости моря rs( ), которые не имеют физического смысла и искажают расчёты концентраций хлорофилла-а и жёлтого вещества. В данной работе предложен простой алгоритм, построенный исключительно на аналитических формулах, где концептуально реализуется одновременно две процедуры: интерполяции и экстраполяции, экстраполяции – по двум спектральным каналам, интерполяции на основе постоянства соотношения индекса цвета (CI = rs(412)/ rs(443) = 0,8). На отдельных примерах данных сканера OLCI, установленного на спутниках Sentinel 3A/3B, была проверена работоспособность нового алгоритма при различном состоянии атмосферы и морской поверхности путем сопоставления результатов с натурными измерениями платформ AERONET-OC, с данными уровня 2 и с работой регионального метода дополнительной коррекции. Новый алгоритм был протестирован при следующих условиях: чистая атмосфера (присутствие фонового аэрозоля), наличие пылевого аэрозоля, границы облачности, наличие солнечного блика, цветение кокколитофорид. При анализе ряда спутниковых снимков Sentinel 3A/3B получено, что новый простой алгоритм оказался в среднем лучше стандартного, что означает перспективу его совершенствования. Преимуществом данного подхода является его универсальность и возможность его реализации для других акваторий, при наличии закономерностей в изменчивости «синего» индекса цвета.
Russian Journal of Earth Sciences. 2025;25(3):ES3008
ES3008
К ВОПРОСУ О РАДИОЛОКАЦИОННОМ МОНИТОРИНГЕ ФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА НА ВНУТРЕННИХ ВОДОЕМАХ: ПЕРВЫЕ ОЦЕНКИ
Аннотация
Для мониторинга происходящих климатических изменений активно применяются дистанционные методы и, в качестве одного из критериев, используется площадь морского льда в Арктике и Антарктике. Для оценки процессов внутри материков можно использовать длительность существования ледяного покрова на внутренних водоемах. Небольшие размеры водоемов не позволяют использовать традиционные методы, которые хорошо себя зарекомендовали в условиях моря. В данном исследовании рассматривается возможность применения данных двухчастотного дождевого радиолокатора для обнаружения формирования и разрушения ледяного покрова на небольших внутренних водоемах. Благодаря особенностям обратного рассеяния при малых углах падения (< 18∘), внутренние водоемы с размерами меньше элемента разрешения радиолокатора (5 км) «видны» на радиолокационных изображениях. На примере р. Волга показано, что переходы «вода-лед» и «лед-вода» могут быть обнаружены при анализе радиолокационных изображений и, таким образом, получены оценки длительности существования ледяного покрова на внутренних водоемах.
Russian Journal of Earth Sciences. 2025;25(3):ES3009
ES3009
ОСНОВЫ ДВУХЭТАПНОГО ПОДХОДА К СИСТЕМАТИЧЕСКОМУ ПРОГНОЗУ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
Аннотация
Систематический прогноз землетрясений производится регулярно с постоянным интервалом в заранее выбранной сейсмически однородной зоне. Результатом каждой итерации прогноза является карта зоны тревоги, в которой ожидаются эпицентры целевых землетрясений. В рассматриваемой технологии реализованы следующие новые положения: 1 – Решение считается успешным, если на интервале прогноза все эпицентры целевых землетрясений попали в зону тревоги. 2 – Технология оптимизирует вероятность успешного обнаружения эпицентров землетрясений в серии прогнозов и вероятность успешного прогноза на очередной итерации. 3 – Технология позволяет оценить вероятность успешного решения на очередном интервале прогноза. Рассмотрены примеры применения метода для прогноза землетрясений Камчатки, Калифорнии и островной части Японии.
Russian Journal of Earth Sciences. 2025;25(3):ES3010
ES3010
DETERMINATION OF 3D GRAVITY SOURCE AND ITS DEPTH BENEATH CAMEROON VOLCANIC LINE (CVL) USING DEXP TRANSFORMATION
Аннотация
The Cameroon Volcanic Line (CVL), which is around 1600 km long, the Adamawa Plateau, the northern sedimentary basins, the Central African Shear Zone, and the northern boundary between the Pan-African Mobile Belt and Congo Craton are the primary geological features of Cameroon. A good number of authors have attempted to comprehend the geology and gravity field along the CVL by using gravitational data from the EGM2008 model to analyze the gravity effects in areas around Cameroon and the CVL with a focus on its structures and subsurface characteristics. Despite the fact that many authors have written on the subject matter, more emphasis has to be placed on the determination of the gravity source and depth beneath the CVL. Experimental gravity field model XGM2019e_2159 and DTU21 data were used in this research to estimate the depth of the gravity source. Both DEXP (Depth from Extreme Points) and spectral analysis were carried out to complement the results and accuracy of the techniques. The main focus of this research is to investigate the gravity source depth of CVL using DEXP as the main approach to illustrate its application in solving geophysical and geologic problems and reveal details of volcanic structures beneath the CVL. In this work, we describe the steps taken to calculate the anomalous gravity field and regional and residual gravitational effects. We further performed application of the DEXP transformation of 3D gravity field distribution to produce a 3D model for the depth of gravity sources.
Russian Journal of Earth Sciences. 2025;25(3):ES3011
ES3011
АНАЛИЗ ВЕТРОВОГО ВОЛНЕНИЯ В ЗАЛИВЕ АНИВА ПО ДАННЫМ МОДЕЛИРОВАНИЯ
Аннотация
В Охотском море в заливе Анива расположен один из карбоновых полигонов, на котором проводятся исследования баланса парниковых газов. Ветровое волнение играет важную роль в энергетическом, вещественном и газовом обмене в системе океан-атмосфера и океансуша, обеспечивая перенос вещества и газов между всеми биотическими и абиотическими компонентами. В данной работе представлен анализ высоты, периода и длины волн на основе базы данных моделирования волнения с 1979 по 2023 год. Анализируются карты распределения основных параметров и их статистических распределений. Представлены розы волнения для нескольких точек в разных частях залива. Средняя многолетняя высота значительных волн составляет до ∼ 0,5 м в северной части залива и до ∼ 1 м в южной. Максимальная высота значительных волн достигает 8,5 м в южной части залива и около ∼ 4–5 м в северной. Наиболее волноопасными направлениями для залива являются юго-запад, юг и юго-восток.
Russian Journal of Earth Sciences. 2025;25(3):ES3012
ES3012
ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ АНОМАЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ КРЫМСКОГО РЕГИОНА И ПРИЛЕГАЮЩИХ АКВАТОРИЙ, ПОСТРОЕННОЙ ПО РЕТРОСПЕКТИВНЫМ ДАННЫМ
Аннотация
В статье приведены результаты работ по интерпретации цифровой модели аномального магнитного поля (АМП) Крымского региона и прилегающих акваторий, построенной по ретроспективным данным. Для интерпретации были изучены находящиеся в открытом доступе априорные данные по различным направлениям геологии и геофизики. Основным инструментом интерпретации являлось сопоставление рассчитанных высокочастотной и низкочастотной трансформант магнитного поля с априорной геолого-геофизической информацией. По результатам была построена схема тектонических структур Крымского региона, отраженных в его магнитном поле.
Russian Journal of Earth Sciences. 2025;25(3):ES3013
ES3013
2D TOMOGRAPHIC MAPS OF RAYLEIGH AND LOVE WAVES FOR ARMENIA AND ITS SURROUNDING AREAS
Аннотация
This study aims to provide 2D tomography images of surface wave group velocity in Armenia and its neighboring regions within the Eurasian-Arabic plates, aiming to enhance the understanding of the shear velocity structure in the area. In this context, ∼ 516 earthquakes (M ≥ 3.5) recorded by 20 stations between 1999–2018 were analyzed, and the surface wave group velocity dispersion curves for each record (source-station path) were estimated. Subsequently, taking advantage of a 2D-linear inversion procedure, 2D tomography maps for periods of 5–80 s (Depth ≈ 180 km) were computed with a grid spacing of 0.2◦ × 0.5◦. The results of this research indicate that short-periods (5 ≤ T ≤ 25 s) are more influenced by shallow, ever-evolving deformations within various geological units, such as sedimentary basins. A minor low-velocity anomaly (Depth ≈ 27 km) is observed on the northwest slope of the Aragats volcano, which contrasts with the findings of earlier studies. For Rayleigh and Love waves, the North Armenia Block is covered by a high-velocity anomaly. The results for medium periods reveal the presence of very-high-velocity anomalies in some geological units (e.g., Lesser Caucasus), aligning with the ongoing subduction processes. In contrast, very lowvelocity anomalies reflect the uppermost mantle information, revealing an extremely thin lithosphere accompanied with a hot asthenosphere. The findings for long-periods of Love and Rayleigh waves in Armenia reveal an almost uniform velocity distribution pattern, along with very-low-velocity anomalies in the uppermost mantle, attributed to a thin lithosphere or the lack of lithospheric mantle in most units of the study region. The results demonstrate an acceptable accordance with known geological features in the Eurasian-Arabic ongoing collision zone. Overall, the main strengths of this paper lie in the application of a tomographic technique utilizing an important data set. The findings have the potential to provide new insights into the Armenian region and its surrounding areas.
Russian Journal of Earth Sciences. 2025;25(3):ES3014
ES3014