авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

«306 Секция 6 Электромагнитная эмиссия геосфер ...»

-- [ Страница 4 ] --

Рис. 6. Модель поляризатора пространства Земли. 1 и 2 – внутренний и внешний радиационные пояса. В центре – Земля с кристаллом черной дыры – гексаэдром с отрицательной кривизной граней. Пунктиром – проникновение электрических полей радиационных поясов в квазикристаллическую структуру Земли. Стрелками – магнитные силовые линии как результат преобразования электрических потоков.

Черная дыра определенного масштаба, конечно же, заполняется энергией упругой деформации пространства. В наиплотнейшей упаковке элементарных, бесконечно малых, точек космической пустоты, геометрически вынужденно образуются элементарные объемы пространств в виде тетраэдров, ограниченных всего четырьмя элементарными точками с единой точкой смежности (или касания друг с другом) в центре тетраэдра, и в виде элементарных объемов октаэдров, в которых образование единой точки касания в центре октаэдра геометрически невозможно. В центре октаэдра образуется вогнутый объем гексаэдра с отрицательной кривизной его граней – настоящая бесконечно малая черная дырочка. Попытки черной дыры сблизить ограничительные элементарные точки пространства приводят к немедленному раскрытию единой точки касания во всех тетраэдрах, примыкающих к октаэдру и, в 400 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер конечном итоге, к разрушению их структурности. Борьба за сохранение структурности пространства сопровождается ультрасверхвысокочастотной флуктуацией пространства, автоколебательным процессом выравнивания потенциалов абсолютно сжатых элементарных точек тетраэдров и недозаполненной объемом этих точек пространства черной дыры в октаэдре. Памятуя о том, что в абсолютно плотной упаковке элементарных точек пространства сами точки перемещаться куда-либо не могут, становится ясным, что выравнивание потенциалов каких-то замкнутых объемов пространств возможно лишь через передачу волн напряжений (или энергии!) упругой деформации элементарных точек пространства от точки к точке по волноводам, являющимся частью взаимоперекрывающихся точек пространства и представляющих собой ячеистую неподвижную абсолютно жесткую структуру (агрегатное состояние) пространства, которую в свое время воспринимали как газоподобный эфир, проникающий во все поры материализованных субстанций.

Эти первоподвижки элементарных волн упругой деформации в пространстве вызывают так называемое «мерцание» пустоты космического пространства, которое физики заметили уже давно.

Эоловы огни, зодиакальное свечение пространства и кома комет, несомненно, имеют ту же основу, независимо от того, есть или нет в пространстве ионизированные участки пространства. Важна сущность УСВЧ-волн, которые могут быть и «стоячими», т.е. «вмороженными» в собственные структуры, которые мы ассоциативно воспринимаем как за автономно существующие материальные образования, о которых начал говорить еще Генрих Герц, а еще ранее догадываться гениальный сэр Исаак Ньютон, а в лаборатории ПТЭС вычислена схема образования и существования этих автономных объектов. Так вот, заполнение черной дыры энергией волн упругой деформации пространства приводит к преобразованию масштаба измерений пространства, т.е. к расширению его квазикристаллической структуры, в которой дальнейшее перемещение реального тела требует существенно меньших затрат, а остатка инерции тела хватит для того, чтобы перемещение в новом пространстве происходило в равноускоренном режиме, до той поры, пока не будет образовываться новая кома вокруг тела и её производные – кольцевое гало и хвост.

Если произвести замещение объема октаэдра структурными композициями псевдотетраэдров с основаниями по граням октаэдра и с вершинами на противоположных гранях октаэдра, то это позволит обеспечить уплотнение реальной пустоты пространства, особенно волноводов, примерно в 3303 (= 35937000) раз, из которых около 10% энергии сжатия уйдет на погашение черной дыры. Поэтому существует большая вероятность электромагнитной разгрузки оболочек Земли в виде полевых квазикристаллов во время стимулирования геоэлектродинамических процессов метеоритами, болидами, атомными взрывами, запусками ракет и другими энергоемкими воздействиями природно-техногенного характера.

В середине шестидесятых годов ХХ-го столетия А.А. Воробьевым была предложена гипотеза плазмохимического происхождения нефти и природных горючих газов. Он первым применил электрофизическую методологию исследований для решения проблем нефтегазообразования. Предполагалось, что образование сложных углеводородов или их распад на более простые химические соединения или химические элементы происходит в плазме электрических разрядов в недрах Земли [8]. Поэтому гипотеза о взрыве метана или водорода на месте Тунгусской катастрофы вполне может быть обоснована, как следствие описанных выше электрогеодинамических процессов.

401 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер Это критерии и признаки поиска в этом месте нефтегазовых месторождений.

Предлагается пробурить параметрическую скважину, которая поможет подтвердить углеводородную гипотезу, образование в этом месте диатрем и решить вопрос о происхождении «камня Джонса» [1].

Авторы благодарны научному руководителю лаборатории «Природно-техногенные электромагнитные системы», профессору кафедры Общей геологии В.Н. Сальникову за консультации и помощь в подготовке рукописи.

Список литературы 1. Феномен Тунгуски: многоаспектность проблемы / Сборник научных трудов: «К 100-летию Тунгусского события 1908 г.». Новосибирск: ООО ИПФ «Агрос», 2008. – 324 С.

2. Арефьев К.П., Заверткин С.Д., Сальников В.Н. Термостимулированные электромагнитные явления в кристаллах и гетерогенных минералах / Под ред.

М.В. Кабанова. Томск: STT, 2001. – 400 С.

3. Воробьев А.А. Физические условия залегания и свойства глубинного вещества.

(Высокие электрические поля в земных недрах). Томск: Изд-во ТГУ, 1975. – С.

4. Хазанович-Вульф К.К. Диатремовые шлейфы астроблем или «болидная модель»

образования кемберлитовых трубок. Петрозаводск: Изд-во ГЕОМАСТЕР, 2007. – 272 С.

5. Сальников В.Н. Литосферно-эфирная гипотеза А.Ф. Черняева о происхождении кратеров на Земле и Тунгусской катастрофе / Труды 3-й Межд. научно-техн.

школы-семинара: Непериодич. быстропротекающие явления в окружающей среде. Томск, 1992. – С.96-109.

6. Федощенко В.И. Геометризация пространства и закон параболы масс // Труды Межд. научно-техн. школы-семинара: Непериодич. быстропротекающие явления в окружающей среде. Томск, 1989. – Часть 2. – С. 79-173. – Деп. В ВИНИТИ.

29.11.89, № 6154 – В.89.

7. Юшкин Н.П. Геокристаллические модели. Критический анализ. Проблемы геометрического моделирования Земли // Экспериментальные модели минералообразования и роста кристаллов: Труды Института геологии Коми филиала АН СССР. 1985. – Вып. 51. – С. 59-83.

8. Воробьев А.А. Возможность плазмохимических реакций в земных недрах и образование нефти и горючих газов. – Томск: Изд-во ТПУ, 1970. – 127 С.

402 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер ГИПОТЕЗА ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ КИМБЕРЛИТОВЫХ ТРУБОК И РОЛЬ А.А. ВОРОБЬЕВА В ЕЕ СТАНОВЛЕНИИ К.К. Хазанович-Вульф Отделение планетологии Русского Географического Общества ojb@rol.ru Александр Акимович Воробьев был ученым, без результатов исследований кото рого невозможно обсуждать проблемы кимберлитовой геологии. Вслед за другим сибирским исследователем – Г.Л. Поспеловым (1969), он пришел к очень важным выводам в области «электрогеологии» по данным лабораторных исследований электропробоя диэлектриков и полупроводников.

Электроразряд в недрах Земли Самое большое значение для понимания загадочных особенностей кимберлитовой геологии имеют соображения А.А. Воробьева о возможности электроразрядов в недрах Земли. Так, в 1970г. он высказал идею об электроразрядной природе землетрясений:

«Когда напряженность электрического поля достигает значения электрической прочности среды, - писал он, - происходит ее пробой и нейтрализация зарядов… В канале разряда образуется плазма, в которой могут протекать многочисленные физические и химические процессы… Предполагается, что явления накопления зарядов и возникновения разрядов могут происходить так же и в земных недрах в диэлектрических горных породах и пустотах…. Искровые разряды в земных недрах, когда в искровом канале выделяется много энергии, могут инициировать землетрясения» (Воробьев, 1970).

К идее о возможности образования кимберлитовых трубок в результате электроразряда А.А. Воробьев (1974) приходит 4 года спустя. В главе «Образование кольцевых структур взрывных воронок» (с.143-145) он пишет следующее:

«Предполагается, что при взрыве газов в магматической камере, расположенной на некоторой глубине, в недрах возникают давления, способные продавить канал в толще вышележащих пород и образовать кратер на поверхности. Такие образования называются маарами… Если взрыв газа происходит в промежуточном магматическом очаге, заполненном кимберлитовой магмой, то образовавшийся канал заполняется кимберлитами и называется кимберлитовой трубкой или трубкой взрыва…Нарисованная картина пробивания канала в результате взрыва газов не имеет объективных подтверждений. Представляется возможным высказать гипотезу образования канала из недр и кольцевых структур на поверхности. Это явление развивается в результате электрического разряда в недрах и его взрывного действия, флуктуационного механизма разрушения пород в высоких электрических полях и оплавления стенок канала и кратера. При плавлении горных материалов в канале электрического разряда будут образовываться и накапливаться газы, которые только на последнем этапе окажут взрывное действие и образуют воронку взрыва».

В следующих своих книгах А.А. Воробьев (1975, 1980) уточняет, что возникновение высоких электрических полей и разрядов в диэлектрических породах земной коры может быть обусловлено: а) радиоактивным распадом;

б) действием градиента давлений, температуры и магнитных полей, химического воздействия, 403 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер метаморфизма, в результате чего происходят электронные и ионные явления, приводящие к возникновению электродвижущих сил и протеканию электронов. В земных недрах возможно накопление объемного заряда до значения, при котором напряженность поля достигает величины прочности диэлектрика. По А.А. Воробьеву это должно вызвать пробой, в результате чего накопившийся заряд потечет по каналу 1,44 х 108 эргов, что разряда. В разряде можно ожидать выделение энергии до соответствует энергии слабого землетрясения. Поскольку время разряда составляет около 10-7 секунды, то мгновенная мощность оценивается в 1020 ватт (при средней мощности при землетрясениях – 1010 ватт).

Итак, по А.А. Воробьеву между недрами и поверхностью Земли могут происходить электрические разряды, в результате которых образуется канал, заполненный раскаленным газом, возможно плазмой, которые с огромной скоростью вырываются наружу, производя разрушения в верхней части канала и образуя взрывную воронку (раструб трубки). Вслед за газом по каналу поднимается магматический расплав.

Казалось бы, геологи-алмазники должны были взять на вооружение модель Воробьева для объяснения до сих пор им непонятных процессов кимберлитообразования. Но, нет! Работы томского физика до сих пор (!) остаются ими совершенно незамеченными и даже не дискутируются в печати или на кимберлитовых конференциях. При этом механизм образования диатрем так и не имеет правдоподобных объяснений.

Исключение составляют только два специалиста в области алмазной геологии, сотрудники Лаборатории Осадочных Полезных Ископаемых (ЛОПИ) АНСССР К.М.

Алексеевский и Т.Т. Николаева. В 1972г. они, совершенно независимо от А.А.

Воробьева, предложили гипотезу электроразрядного происхождения кимберлитовых трубок: в научно-популярном журнале появилась их маленькая заметка, которая, естественно, осталась незамеченной в геологических кругах. Развернутое же изложение своей гипотезы авторы привели в машинописном отчете (1972г.). Публикация этих материалов была осуществлена автором этих строк в его монографии только 35 лет спустя (Хазанович…, 2007). В первую очередь Алексеевский и Николаева обратили внимание на неопределенность тектонической позиции кимберлитовых трубок, выразив свое несогласие с бытующим мнением, согласно которому трубки приурочены к глубинным разломам (такое мнение до сих пор имеет широкое распространение, см.

например, Масайтис и др., 2004;

Михайлов, Эринчек, 2004;

и мн.др. – К.Х.).

Практически, такая приуроченность ни в одном из районов развития кимберлитов не выражена, отмечали авторы.

Участие электричества в развитии Земли, видимо, не представляет исключительной редкости, как не представляют редкости и землетрясения. Однако глубинные пробои до мантии Земли требуют исключительных условий сочетания мощной электризации пород и образования глубинных ослабленных зон, в корнях которых возникают частично расплавленные высокоэлектропроводные зоны в местах наибольшего утонения коры. Такие условия возникают при изменении космической ситуации вокруг Земли, при прохождении ее через зоны электромагнитных бурь, вызывающих перемагничивание и перемещение магнитных полюсов. Одним из обязательных условий кимберлитообразования вероятно были особые космические условия, возбуждающие усиленные электромагнитные воздействия. Влияние космических сил легче других факторов объясняет относительную скоротечность 404 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер эпох кимберлитообразования и единовременность их наступления по всей планете.

Напрашивается вывод о возможной связи эпох деформации геомагнитного поля с эпо хами кимберлитообразования. Авторы отмечают несостоятельность гипотез об образовании трубок.

Только в 1988 году они смогли опубликовать две маленьких заметки тезисного содержания (Алексеевский, Николаева, 1988, 1988а). Из этих тезисов видно, что авторы не имели возможности за прошедший отрезок времени развить и усовершенствовать свою гипотезу и повторили, в основном, все то, что было изложено в их отчете года. Приходится только догадываться о той обстановке неприятия высказанных ими идей, какая складывалась в их научном окружении. Отсутствие в советских геологических журналах 70-ых годов развернутых публикаций Алексеевского и Николаевой на тему электроразрядного генезиса кимберлитовых трубок, несомненно, следует расценивать как отрицательную реакцию «официальной науки о Земле» на их попытку взглянуть на проблему с новых позиций. А между тем идея электроразряда еще с начала 70-ых годов реализовалась в стенах Томского Политехнического Института, где трудился А.А. Воробьев.

Развитие гипотезы электроразряда Разработки А.А. Воробьева об электроразрядных процессах в земных недрах не получают официальной поддержки в АН СССР, в частности – в ее головном Институте Физики Земли. К сожалению, такая реакция распространилась и на других исследователей этой проблемы, в том числе, как это не прискорбно отмечать, на сибирских коллег А.А. Воробьева. Они, следуя московским традициям, так же перестали упоминать его имя в работах, посвященных предвестникам землетрясений2.

Однако несмотря ни на что, посеянные идеи рано или поздно должны были дать свои всходы. По прошествии 15-ти лет после выхода основных трудов томского ученого, дальневосточный геолог О.А. Степанов (1988, 1989) поддержал его данные о существовании в недрах Земли мощных электрических разрядов. С его точки зрения, их энергия, сконцентрированная на небольшом участке, достаточна для формирования вулканических эксплозий, кимберлитовых трубок и других взрывных геологических структур. Степанов отводит электроразрядным процессам фундаментальную роль, полагая, что они могут объяснить происхождение не только диатрем, но и некоторых кольцевых взрывных структур. При этом он отмечает, что при соответствующих условиях может произойти накопление огромных количеств электричества, которое рано или поздно проявит себя каким-либо образом, в том числе – в виде электроразрядов в глубинах Земли, как это предполагал А.А. Воробьев.

Идеи томского физика, намного опередившие свое время и до сих пор встречающие молчаливое неприятие со стороны официальной науки, нашли свое дальнейшее развитие в работах некоторых отечественных геологов и геофизиков, часть из которых ранее его не поддерживала. Так, согласно данным сотрудников Института Физики Земли (давних противников Воробьева) М. Б. Гохберга, И. Х. Гуфельда и И. П.

Добровольского (1980), «нельзя исключать возможности протяженного пробоя горных См., например, работу Попова, Акулова, Климова и др. //Геол. и Геофиз., 2002, т.43, №10, где имеются 5 ссылок на работы Гохберга-Гуфельда и ни одной - на Воробьева.

405 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер пород на границе неоднородности в полях 107-108 В/м» (ссылки на работы Воробьева здесь, конечно же, отсутствуют).

Сотрудник ВСЕГЕИ Б.Ш. Русинов (1988) считал, что электромагнитные взаимодействия оболочек Земли возможны при катаклизмах, приуроченных к экстремальным изменениям в оболочках Солнца. Возрастание разности потенциалов между геологическими телами в недрах Земли может привести к электрическим пробоям, способным вызвать тектонические процессы и изменения в горных породах.

Существенную поддержку идеи А.А. Воробьева получили со стороны читинского геофизика С.Ю. Баласаняна (1990). Он так же пришел к выводу, что в литосфере за счет длительного накопления геоэлектрической энергии могут развиваться электрические пробои горных пород, заключенных между положительно заряженными магматическими очагами и отрицательно заряженной поверхностью Земли. В условиях твердого вещества литосферы электрический пробой должен сопровождаться тепловым пробоем. Роль «спускового механизма» пробоя должно сыграть резкое повышение отрицательного заряда на поверхности Земли под действием атмосферного электричества.

«Болидная модель»

Согласно автору этих строк (Хазанович…, 1991, 2007), вхождение в атмосферу крупных, астероидных размеров, метеорных тел (МТ) сопровождается накоплением на них электрических зарядов столь большой мощности, что именно они и являются источниками электрических возмущений в атмосфере и недрах Земли и в качестве «спускового механизма» инициируют электрические пробои коры в направлении снизу вверх – от верхней границы слоев с высокой электропроводностью до поверхности планеты. Закономерное размещение полей и зон кимберлитового магматизма на проекциях траекторий полета МТ определяет их независимую («индифферентную») геологическую позицию относительно глубинных структур земной коры. Эти и некоторые другие факты привели автора к гипотезе космогенного фактора становления и образования диатрем.

Протяженность «диатремовых шлейфов» астроблем, количество в них диатремовых полей и количество самих диатрем зависят от: а) размеров МТ;

б) его состава;

в) скорости и азимута вхождения МТ в атмосферу Земли;

г) угла этого вхождения. Очевидно, что у железного МТ электрические взаимодействия с Землей и ее недрами будут намного сильнее, чем у каменного или ледово-каменного (ядро кометы) таких же размеров. Очевидно, что и длина «диатремового шлейфа» будет тем больше, чем меньше угол вхождения тела в атмосферу и длительней его полет.

В результате взаимодействия электрического поля, наведенного болидом на поверхности Земли, с одной стороны, и высоких электрических полей в земных недрах, с другой, происходят электропробои и образуются трубчатые каналы, которые на ПЕРВОМ ЭТАПЕ заполняются высокоэнергетической плазмой (Воробьев, 1975). На ВТОРОМ ЭТАПЕ эта плазма с большой скоростью вырывается наверх, расширяет пробойный канал и производит разрушение в приповерхностной части пробоя, образуя кратерную воронку или устье трубки Одновременно в недрах Земли, на уровне концентрации высоких электрических полей в результате разряда происходит процесс анатексиса – образования локального магматического очага с расплавом горных пород земной коры.

406 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер На ТРЕТЬЕМ ЭТАПЕ этот расплав поднимается по сформированному электроразрядом и плазмой каналу, расширяя его и поднимая наверх обломки вмещающих пород (ксенолиты). Несмотря на большое давление со стороны очага анатексиса, скорость поднимающегося расплава ограничена, что связано с незначительными поперечными размерами трубки, в результате чего часть расплава проникает в горизонтальные и вертикальные трещины, образуя, соответственно, силлы и дайки пород близкого петрографического состава. Образовавшийся в результате анатексиса расплав имеет незначительный объем (в сравнении с магматическим очагом, питающим вулкан), и его, как правило, не хватает даже для того, чтобы заполнить трубку до ее устья. В этом и заключается одна из главных особенностей диатрем, отличающая их от вулканов.

С позиции предлагаемой гипотезы хорошо объясняются многие геологические особенности трубок взрыва. Во-первых, становится понятной причина структурной независимости кимберлитовых полей и зон: ведь они представляют собой отражение трассы полета болида над поверхностью Земли, которая (трасса), естественно, не должна соответствовать каким-либо крупным тектоническим элементам земной коры, в частности – магмоконтролирующим разломам. Совпадение трассы болида с такими элементами может иметь только случайный характер. Во-вторых, вытекающее из гипотезы представление о том, что каждая трубка (= диатрема) имеет свой индивидуальный магматический очаг, образовавшийся в результате анатексиса как следствия электроразряда, прекрасно соответствует данным о непостоянстве геохимического состава пород, выполняющих диатремы даже в пределах одного куста или поля. На эту узкую локальность, обособленность и незначительный размер магматических камер указывает так же дефицит магматического расплава, выполняющего диатремы. В третьих, электроразряд является тем механизмом, который может, как и в искусственных условиях, продуцировать алмазы из углеродных соединений в породах земной коры. Наличие или отсутствие алмазов в кимберлитах может быть объяснено как различной концентрацией углерода в зоне расплава, так и различной мощностью разрядных процессов, при которых необходимые РТ-условия достигаются не всегда. То, что образование алмазов и формирование кимберлитовых трубок представляют собой следствие одной причины, является наиболее вероятным.

Однако при этом необходимо учитывать возможность нахождения в кимберлитах ксеногенных алмазов, присутствующих в породах мантийного происхождения в разрезе земной коры и попадающих в зону кимберлитового анатексиса. В четвертых, становится понятной приуроченность образования диатрем к эпохам континентальных перерывов: только при таких условиях наведенный болидом электрический заряд на поверхности Земли способен инициировать электрические пробои из земных недр. Если «пятно напряженности» наводится болидом на поверхности морского бассейна, то электрический заряд, по-видимому, не способен сконцентрироваться на ограниченной площади даже в течение долей секунды: он, в силу высокой электропроводности морских вод, мгновенно распределится по акватории бассейна и не сможет стимулировать высокие электрические поля в недрах планеты к взаимодействию (Хазанович…, 2007).

Модель электрических взаимодействий между космическим телом, поверхностью и недрами Земли, предложенная кемеровским физиком В.Ю. Казневым, демонстрируется на рис. 1. Согласно его данным, тело железного состава, с радиусом 1 км может 407 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер индуцировать на поверхности Земли электрическое поле напряженностью более В/см, в то время как среднее значение напряженности электрополя, при которой могут начаться электроразряды в горных породах земной коры, по данным А.А. Воробьева (1975) как раз и составляют 104 В/см.

Дальнейшие события, по В. Ю. Казневу, развиваются следующим образом. По мере падения болида наступает момент, когда он достигает критической высоты, которая в приведенном им примере составляет 81 км. Здесь в позиции D начинается лавинный разряд, в результате которого весь заряд перемещается из тела на участок поверхности Земли. Этот участок («пятно напряженности») получает положительный заряд, а на границе коры и мантии – индуцированный отрицательный. Это – вариант перезарядки пластин конденсатора. После этого электрически нейтральное тело падает на поверхность Земли, образуя метеоритный кратер.

Однако, возможны и различные варианты этой модели. Так, после потери своего заряда МТ продолжает свой полет по пологой траектории и снова успевает накопить на себе такой заряд, какой индуцирует на поверхности Земли электрополе с напряженностью более 104 В/см;

это поле снова вступает во взаимодействие с электрическими полями в недрах Земли.

Другой вариант предусматривает, что в результате лавинного разряда МТ может расколоться на два или более фрагмента, которые при падении на Землю образуют цепочку кратеров;

при этом более крупный фрагмент улетает по траектории дальше более мелких своих «собратьев».

Крупные МТ, размером в несколько километров в поперечнике, несмотря на их электроразрядные контакты с Землей, преодолевают атмосферный слой без разрушения, производят мощные взрывы при контакте с Землей и глобальные катастрофы. Примеры «диатремовых шлейфов астроблем» на различных континентах планеты приведены в работе автора (Хазанович…, 2007).

Рис. 1. Графическое изображение модели электрических взаимодействий метеорного тела с поверхностью и недрами Земли. По В.Ю. Казневу, 1991г.

(Хазанович…, 2007) Выводы 1. Работы А.А. Воробьева (1970 1980) имеют решающее значение в становлении гипотезы электроразрядного происхождения диатрем, в том числе кимберлитовых трубок. В настоящее время эта гипотеза является синтезом идей представителей и других направлений в науке кроме физики: электрогеологии, алмазной (кимберлитовой) геологии, геофизики, геологии взрывных структур и метеоритики.

2. Электроразрядная модель образования диатрем наиболее правдоподобно, не входя в противоречия с фактическим материалом, объясняет все главные геологические особенности этих структур, чем выгодно отличается от других моделей.

3. Одним из важных условий для возникновения электрических пробоев между недрами Земли и ее поверхностью является резкое и значительное повышение 408 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер отрицательного заряда на земной поверхности в результате каких-то катаклизмов в атмосфере планеты (А.А. Воробьев, С.Ю. Баласанян, Б.Ш. Русинов). К.М. Алексеевский и Т.Т. Николаева предполагали космогенную природу этих катаклизмов, однако не пытались ее конкретизировать. Согласно автору, именно вторжение МТ в атмосферу планеты и может вызывать такие катаклизмы, что связано с электрическими свойствами болидов (Хазанович…, 2007).

Список литературы 1. Алексеевский К., Николаева Т. Загадки кимберлитов // Знание – Сила, 1972, №4, с.30-31.

2. Алексеевский К.М., Николаева Т.Т. Роль взрыва в кимберлитовой трубке // Бюлл. МОИП, отд. геол. 1988, т.63, вып.5, с.131.

3. Алексеевский К.М., Николаева Т.Т. Взрывы ли образуют трубки взрыва? – Тез.

Докл. IV Дальневост. Регион. Петрограф. Совещания: проблемы магматизма, метаморфизма и оруденения Дальнего Востока. Ю.-Сахалинск, 1988а, с.20-22.

4. Баласанян С.Ю. Динамическая геоэлектрика. - Новосибирск: Наука. 1990, 232с.

5. Воробьев А.А. О возможности электрических разрядов в недрах Земли // Геол. и геофиз., 1970, №12, с.3-13.

6. Воробьев А.А. Физические условия залегания глубинного вещества и сейсмические явления. Часть 2. - Томск: Изд-во ТГУ, 1974, 227с.

7. Воробьев А.А. Физические условия залегания и свойства глубинного вещества.

(Высокие электрические поля в земных недрах). - Томск: Изд-во ТГУ, 1975, 296с 8..Воробьев А.А. Равновесие и преобразование видов энергии в недрах. - Томск:

Изд-во ТГУ, 1980, 211с.

9. Гохберг М.Б., Гуфельд И.Х., Добровольский И.П. Источники электромагнитных предвестников землетрясений // Докл.АН СССР, 1980, Т.250, №2, с.323-326.

10. Масайтис В.Л., Морозов А.Ф., Петров О.В., Эринчек Ю.М. Геолком-ВСЕГЕИ :

вклад в региональное прогнозирование, поиски и открытия месторождений алмазов. В сб.: «Алмазы-50». ВСЕГЕИ, 2004, с. 9-18.

11. Михайлов М.В., Эринчек Ю.М. Методика прогнозирования месторождений алмазов. В сб.: «Алмазы-50». ВСЕГЕИ, 2004, с.237-239.

12. Поспелов Г.Л. Проблемы эндогенной динамической флюидитологии // Геол. и геофиз., 1969, №11, с.9-20;

№12, с.3-18.

13. Русинов Б.Ш. Геологическое отражение электромагнитных взаимодействий оболочек Земли. – В кн.: «Оболочки Земли и их взаимодействие». Л., 1988, с.54 55.

14. Степанов О.А. Взрывной механизм формирования структур центрального типа //Сов.Геол., 1989, №12, с.95-104.

15. Степанов О.А. О возможной роли электромагнетизма в формировании месторождений // Сов. геол., 1988, №5, с.115-123.

16. Хазанович-Вульф К.К. Космогенная модель становления и размещения диатрем и вопросы металлогении кимберлитов // ДАН СССР, 1991, т.319, №6, с.1409 1412.

17. Хазанович-Вульф К.К. Диатремовые шлейфы астроблем или «болидная модель»

образования кимберлитовых трубок. – Петрозаводск: Геомастер», 2007, 272с.

409 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭМИССИИ ПРИ ВЗРЫВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ НА ГОРНЫЙ МАССИВ ТАШТАГОЛЬСКОГО РУДНИКА Беспалько А.А., Яворович Л.В., Виитман Е.В., Федотов П.И.

Томский политехнический университет besko48@tpu.ru В конце 60-х и начале 70-х годов двадцатого столетия по инициативе и при непосредственном участии профессора Воробьева А.А. сотрудниками Проблемной научно-исследовательской лаборатории электроники, диэлектриков и полупроводников (ПНИЛ ЭДиП) ТПИ начаты исследования естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ) [1]. Для выявления механизмов возникновения электромагнитных сигналов (ЭМС) и их параметров велись лабораторные исследования диэлектриков и горных пород при их нагреве [2] и механическом воздействии на них [3].В своей работе Воробьев А.А. отмечал [1], что все виды энергии могут переходить в механическую, которая при определенных условиях, в том числе и в земных недрах, может переходить в электрическую.

Для механоэлектрических преобразований в твердотельной структуре необходимо присутствие в ней свободных зарядов или заряженных частиц, а также наличие электромагнитного поля. Таким образом, механоэлектрические преобразования возможны в поляризованных твердотельных структурах при различных воздействиях на них. Профессор Воробьев А.А. предложил использовать электромагнитную эмиссию (ЭМЭ), сопровождающую процесс деформирования твердых диэлектрических тел, в качестве информационного канала, свидетельствующего о той или иной стадии развития разрушения [4]. Основой для такого использования ЭМЭ послужило следующее положение: в силу того, что появление электромагнитной эмиссии связано с разрушением деформируемого тела, то возникающие электромагнитные сигналы характеризуют как начальную дефектность и повреждаемость тела, так и особенности развития разрушения при действии на тело нагрузки.

Первые исследования, проведенные в лабораторных условиях, свидетельствовали о том, что электромагнитная эмиссия, проявляющаяся при механоэлектрических преобразованиях, зависит от прочности горных пород [3]. В сложных гетерогенных системах, какими являются горные породы, естественно ожидать определенные зависимости интенсивности ЭМЭ от состава и строения, а также и от характера деформации. Натурные исследования показали возможность использования явления механоэлектрических преобразований энергии для контроля изменения напряженно деформированного состояния (НДС) массивов горных пород и прогноза геодинамических событий (землетрясения, горные удары) [5]. На протяжении всего времени исследований механоэлектрических преобразований энергии в твердых телах определены основные источники электромагнитных сигналов, разработаны механизмы генерирования электромагнитной энергии, выявлены некоторые закономерности механоэлектрических преобразований в твердых телах, в том числе в горных породах.

К настоящему времени метод оценки изменения НДС горных пород, основанный на закономерностях механоэлектрических преобразований в горном массиве, является одним из наиболее перспективных. В ПНИЛ ЭДиП ТПУ ведется разработка метода 410 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер мониторинга изменений НДС массива горных пород и прогноза его удароопасности по амплитудно-частотным параметрам ЭМС и характеристикам ЭМЭ [6]. Прогноз геодинамического события – это определение его пространственных, временных и энергетических характеристик. На примере протекания естественных геодинамических событий затруднительно вести разработку вышеназванного метода, поскольку они не определены ни в пространстве, ни во времени. Поэтому для разработки такого метода необходимо проведение натурных модельных исследований. Для этих целей подходят действующие рудники, на которых отработку рудного тела производят по технологии с использованием взрывов большой мощности. Протекающие после взрыва релаксационные процессы горного массива в виде горных ударов, толчков и землетрясений локализованы во времени и пространстве и могут быть использованы для разрабатываемого метода. В результате взрыва происходит перераспределение механических напряжений в горном массиве, при этом снижение напряжений на одном участке массива сопровождается их возрастанием и созданием удароопасных ситуаций на других участках.

Для регистрации ЭМЭ и АЭ в условиях рудника использовался разработанный в ТПУ регистратор электромагнитных сигналов (РЕМС-1). Регистратор предназначен для определения зон изменения НДС горных массивов при синхронном измерении параметров ЭМЭ и АЭ в двух пространственно разнесенных точках и может применяться при маршрутных измерениях и в стационарных условиях. Регистратор записывал во встроенную память поступившие с дифференциальных емкостных или индукционных датчиков, а также с пьезоэлектрического приемника за временной интервал 1 или 5 секунд средние значения интенсивности ЭМС (счет), амплитуд ЭМС в полосах с центральными частотами 2, 15, 100 кГц, в широкой полосе 1-100 кГц и акустических сигналов. В стационарном режиме комплекс может непрерывно работать автономно в течение 7 суток. Это позволяло устанавливать регистраторы за 1-2 суток до технологического взрыва с целью выявления фонового значения ЭМЭ и АЭ и регистрировать изменения электромагнитной эмиссии в период технологического взрыва и после него без присутствия оператора, что особенно важно с учетом безопасности людей. Зарегистрированные данные изменений ЭМЭ и АЭ в последующем считывались из памяти РЕМС- на персональный компьютер для дальнейшего анализа.

С использованием РЕМС-1 проведены исследования участков горных массивов методом профилирования, в том числе в орте горизонта -210 м Таштагольского рудника, с целью выявления структурных нарушений и контактов горных пород в выработках, а также определения мест максимальной эмиссии ЭМС в горном массиве. Измерения проводились от участка залегания магнетитовой руды, Рис.1. Изменение средних значений имеющей контакт с дайкой, заполненной интенсивности потока ЭМЭ диоритами. С другой стороны дайки целик при профилировании дайки в сложен скарнами. Направление орте 2 на горизонте -210.

411 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер профилирования от пикета Б1, который находится в массиве сложенном рудой, до пикета Б11, расположенного в скарновом целике. Разметка профиля на пикеты была проведена таким образом, что контакт руды с дайкой оказался в районе пикета Б6, а контакт дайки со скарнами - в районе пикета Б8. С учетом этой разметки на рис. отображены изменения интенсивности потока ЭМЭ при пересечении места выхода дайки в орт, причем при измерении в самой дайке наблюдается увеличение разброса значений. Измерения интенсивности ЭМЭ по размеченным пикетам во 2 орте горизонта -210 проводились многократно с использованием индукционных и емкостных датчиков, в том числе и в дифференциальной конфигурации с разнесением приемников вдоль борта орта.

Проведенные измерения интенсивности импульсного потока и электромагнитных сигналов ЭМЭ по пикетам позволили сделать вывод о преимущественной электромагнитной эмиссионной способности контактов горных пород. Это позволяет рекомендовать к практическому применению разрабатываемый метод определения электромагнитной активности в режиме профилирования для поиска скрытых структурных нарушений в горных выработках. При этом целесообразно использовать внешний акустический источник. С другой стороны, наблюдения ЭМЭ, с использованием разнесенных по пикетам электромагнитных датчиков, показали, что повышенная эмиссионная способность обусловлена направленным распространением электромагнитных сигналов вдоль контактов горных пород массива, примыкающих к зонам тектонических нарушений. Сами нарушения являются концентраторами напряжений и способствуют возникновению геодинамических событий. В результате, при проведении исследований изменений параметров ЭМЭ на контактах горных пород, появляется возможность оценивать НДС и динамику массива во времени. Таким образом, целесообразно вести мониторинг изменения НДС массивов на дайках и контактах пород, имеющих выход на разломы, а также зоны смещения и смятия.

Натурные полевые наблюдения электромагнитной эмиссии проводились в условиях Таштагольского железорудного месторождения. В отличие от наблюдений на земной поверхности, в подземных выработках на глубинах более 100 метров не наблюдали ЭМС, связанных с атмосферным электричеством. На протяжении ряда лет велось формирование банка данных изменений параметров электромагнитной и акустической эмиссий (АЭ) горных пород при воздействии технологических взрывов различной мощности. В результате натурных исследований было установлено, что после массовых технологических взрывов на руднике Таштагольский существенно изменяется интенсивность ЭМЭ, пропорциональная среднему значению напряженности электромагнитного поля. Эти изменения могут быть обусловлены как увеличением напряженности электромагнитного поля в одном участке горного массива, так и увеличением числа таких участков.

412 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер а) б) Рис.2. Усредненные значения интенсивности ЭМЭ при проведении технологического взрыва 12 октября 2003 года блока №11 между горизонтами -210 и -280: а) - в период взрыва и горного удара;

б) – за 22 часа после технологического взрыва.

В настоящей работе приводятся некоторые характерные закономерности изменения ЭМЭ в период релаксации горного массива после взрывных воздействий. При технологическом взрыве 12 октября 2003 года было взорвано 28.5104 кг взрывчатого вещества. По данным сейсмостанции г. Таштагол энергия взрыва соответствовала величине 3.51108 Дж. Два регистратора РЕМС1 были установлены в орту 8 горизонта 280 м. В этом месте массив горных пород сложен магнетитовой рудой. Запись электрической составляющей электромагнитного поля осуществляли одним регистратором с использованием двух емкостных датчиков (ДЕП), соединенных по дифференциальной схеме. Магнитную составляющую электромагнитного поля регистрировали вторым прибором посредством двух индукционных датчиков (ДИП), также соединенных по дифференциальной схеме. Расстояние между парой датчиков составляло 5 м. Все датчики были установлены около южного борта выработки по направлению к взрываемому блоку. Два датчика ДЕП и ДИП находились в 1 м от дайкообразного тела. Через 50 с после технологического взрыва произошел горный удар, энергия которого составила 1.1108 Дж. Эпицентр горного удара находился в 50 м на Ю-З от места взрыва на глубине -240 м.

На рис. 2а приведены фрагменты изменений интенсивности ЭМЭ, зарегистрированные во время проведения технологического взрыва (ТВ) и последующего за этим горного удара (ГУ). Продолжительность времени измерений, приведенная на рисунке, составляет около 12 минут. Момент горного удара отмечен стрелкой. По данным наблюдений момент самого взрыва и последующих геодинамических проявлений отмечается увеличением как интенсивности ЭМЭ, так и амплитудных значений в полосе частот от 2 до 100 кГц. Сравнивая характеристики ЭМЭ, полученные при помощи емкостных и индукционных датчиков, можно сделать вывод об относительных соотношениях электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля в массиве, сложенном горными породами с высокой или низкой проводимостью. На рис. 2б приведен последующий временной фрагмент изменений интенсивности ЭМЭ (датчики ДИП). Наблюдали существенное увеличение интенсивности и ее стационарность после горного удара. Такое же увеличение 413 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер интенсивности наблюдалось после технологического взрыва в марте 2004 года [7] и после некоторых последующих взрывов.

Продолжительность интенсивных релаксационных процессов, при измерении характеристик ЭМЭ при 5 секундном усреднении, меняется от десятков секунд при взрывном воздействии до 4 минут при горном ударе. Снижения интенсивности ЭМЭ после горного удара закончилось значительным увеличением электромагнитной активности в течение 17 часов (рис. 2б). Такое увеличение, вероятно, обусловлено релаксационными процессами НДС горных пород на всем пространстве шахтного поля Таштагольского рудника, включая и место взрыва. Анализ данных мониторинга ЭМЭ, АЭ и сейсмических наблюдений подтверждает, что возрастание интенсивности электромагнитной эмиссии после взрыва в зоне наблюдения происходит в результате поэтапного ускоренного изменения напряженно-деформированного состояния массива.

Эти изменения сопровождаются подвижками по тектоническим нарушениям, разгрузкой напряженных зон и пригрузкой участков горного массива, попадающих в зону действия взрыва. Все это сопровождается динамическими явлениями, в виде горных ударов и толчков, зафиксированными сейсмостанцией и подтверждающими, что наиболее активно процесс перестройки механических напряжений в горном массиве наблюдается в течение этих же 17 часов. Полученные экспериментальные данные позволяют сделать вывод о том, что всякое изменение напряженно-деформированного состояния массива горных пород влечет за собой и изменение электромагнитного поля.

При этом в результате механоэлектрических преобразований наблюдаются электромагнитные сигналы и электромагнитная эмиссия, параметры и характеристики которых отображают изменения НДС массива горных пород [7].

Важными для разрабатываемого метода мониторинга и прогноза геодинамических событий по параметрам ЭМС и характеристикам ЭМЭ являются наблюдения механоэлектрических преобразований на Таштагольском руднике в декабре 2007 года при взрыве в шахтном поле с энергией 23 МДж (165 т ВВ). Два регистратора РЕМС были установлены на горизонте -280 м (730 м от поверхности земли) с южной и северной стороны от обрушаемого взрывом блока. Один прибор располагали на расстоянии 70 м от места взрыва, второй - на расстоянии 120 м. Первый прибор был размещен в массиве горных пород представленного сиенитами, а в месте размещения второго - магнетитовой рудой с включениями кварца. В процессе наблюдений, через 97 минут, после технологического взрыва зафиксирован горный удар с энергией МДж, значительно превышающую энергию возбуждающего воздействия. Сейсмическая активность шахтного поля контролировалась сейсмостанцией Таштагольского рудника.

В результате непрерывных наблюдений были зарегистрированы изменения электромагнитной и акустической эмиссий в период проведения технологического взрыва, а также последующего геодинамического события. Наибольшие изменения ЭМЭ, в период между взрывом и горным ударом, наблюдали в полосе с центральной частотой 100 кГц.

На рис. 3 (а,б) показаны временные изменения интенсивности ЭМЭ, зарегистрированные первым (рис. 3а) и вторым (рис. 3б) регистраторами РЭМС1. На рисунках период подготовки горного удара отчетливо выделяется. При этом надо отметить некоторые отличия показаний приборов, размещенных с разных сторон от места обрушения рудного блока. По данным первого регистратора (№1) после технологического взрыва происходит снижение интенсивности ЭМЭ в течение 414 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер нескольких минут с последующим резким увеличением. Эти повышенные значения интенсивности ЭМЭ регистрировались около 50 минут. Перед горным ударом наблюдается затишье в течение не менее 40 минут. По данным второго регистратора (№2) после технологического взрыва наблюдается ступенчатое увеличение интенсивности ЭМЭ. В эти же отрезки времени проявления ступенчатых изменений интенсивности происходят геодинамические события в виде толчков. Затем происходит стабилизация ЭМЭ на определенном уровне и горный удар. Кроме того, после горного удара уровень интенсивности ЭМЭ по данным первого прибора падает до нулевых значений, а уровень по данным второго прибора имеет повышенные значения.

Увеличение интенсивности ЭМЭ в момент технологического взрыва является следствием искусственного динамического возбуждения массива горных пород. В период формирования очага разрушения и подготовки горного удара спровоцированного, в данном случае технологическим взрывом, происходят изменения напряженно-деформированного состояния массива, сопровождающиеся геодинамическими событиями. Регистрируемые характеристики ЭМЭ отображают эти изменения НДС с разной a) б) Рис. 3. Изменение интенсивности электромагнитной эмиссии в период проведения технологического взрыва и последующего горного удара, зарегистрированное двумя регистраторами.

степенью нагруженных горных породах. Отличия в величине ЭМЭ для приборов №1 и №2 после горного удара обусловлено перераспределением НДС массива горных пород шахтного поля на прилегающих горизонтах. С большой вероятностью можно говорить о том, что в месте расположения первого регистратора произошла разгрузка массива, и уровень интенсивности ЭМЭ упал до нулевых значений, а в месте расположения второго регистратора произошло дополнительное нагружение массива, и интенсивность ЭМЭ увеличилась. Косвенным подтверждением такого перераспределения НДС в массиве служат вывалы горных пород вблизи второго регистратора и данные сейсмических наблюдений.

Таким образом, проведенные исследования показали, что мониторинг изменения НДС массивов целесообразно вести на дайках и контактах пород, имеющих выход на разломы, а также зоны смещения и смятия. Изменения интенсивности и амплитуды электромагнитной эмиссии горных пород в натурных условиях шахт позволяют выявлять этапы подготовки и проявления геодинамических событий, определять 415 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер характер перераспределения напряженно-деформированного состояния массива.

Изменения интенсивности ЭМЭ и амплитуды ЭМС в полосе с центральной частотой 100 кГц могут служить прогностическим признаком изменений НДС горного массива в условиях Таштагольского рудника.

Список литературы 1. Воробьев А.А. О возможности электрических разрядов в недрах Земли // Геология и геофизика. - 1970. - N 12. - С.3-13.

2. Воробьев А.А., Завадовская Е.К., Сальников В.Н. Изменение электропроводности и радиоизлучение горных пород и минералов при физико химических процессах в них //ДАН СССР.-1975. - т.220. - №1. - С.82-85.

3. Гольд Р.М., Марков Г.П., Могила П.Г., Самохвалов М.А. Импульсное электромагнитное излучение минералов и горных пород, подвергнутых механическому нагружению / //Изв. АН СССР. Физика Земли. - 1975, - N 7. - С.

109 – 111.

4. Воробьев А.А. Тектоногеоэлектрические, тектоногеомагнитные явления и их практическое применение. Кн. В 5-ти ч. Ч. II. Тектоноэлектрические явление в горных породах. Томск.- 1980. - № 1810-80 Деп.

5. Мастов Ш.Р., Саломатин В.Н., Яворович Л.В. Оценка напряженно деформированного состояния горных пород с помощью наблюдений импульсной электромагнитной активности //Геофизические основы контроля напряжений в горных породах. – Новосибирск, - 1983. – С. 23-26.

6. Беспалько А.А., Суржиков А.П., Яворович Л.В. Исследование механоэлектрических преобразований в горных породах при динамических воздействиях // Горный журнал. - 2006. - №4. - С. 32-34.

7. Беспалько А.А., Суржиков А.П., Яворович Л.В., Хорсов Н.Н., Климко В.К., Штирц В.А., Шипеев О.В. Наблюдения изменений напряженного состояния массива горных пород после массового взрыва по параметрам электромагнитной эмиссии // Физическая мезомеханика. – 2004. – т. 7, спец. в.. - ч. 2. - С. 253-256.

МЕТОД ФИТОИНДИКАЦИИ ЛОКАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ АНОМАЛИЙ С НИЗКОЙ ИНТЕНСИВНОСТЬЮ ИЗЛУЧЕНИЯ (ЭМИССИИ) И МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ИХ РАЗМЕРОВ Ярославцев Н.А., Косов А.А., Приходько С.М., Ларионов Ю.С.

ООО ЦИПК "Экватор" ekvator@omskmail.ru Введение Комплексное влияние на организм человека и другие биологические объекты электромагнитных полей (ЭМП) и излучений (ЭМИ) низкой интенсивности естественного и техногенного происхождения (ЭМИНИ), оценивают как природно 416 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер техногенные электромагнитные системы. Их относят к фактору электромагнитного загрязнения окружающей среды, негативно влияющего на живые объекты. В последние годы эта проблема активно исследуется многими учёными [2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 12, 13, 17, 18, 26, 27]. Для этих целей используются инструментальные средства контроля, например, СКВИД-магнитометры, индикатор геофизических аномалий ИГА-1 и др. [19, 20]. Применение таких приборов ограничивается их недостаточным количеством и распространением при экологическом мониторинге окружающей среды.

Образование электромагнитных аномалий, как правило, связывают с высокой степенью вариаций геофизических ландшафтов, в том числе по ЭМИ и ЭМП, которые, как известно, вызываются различными процессами, протекающими в горных породах и сопровождающиеся возникновением электромагнитной эмиссии [9, 22, 23, 24]. Такое воздействие проявляется в изменённом морфогенезе растительных ландшафтов и особей растений как комплексное системное воздействие. Изменённый морфогенез проявляется в виде нехарактерных формах роста и развития древесных, кустарниковых и травянистых растениях [11, 16].

Исследования последних лет позволяют говорить о том, что ЭМИ и ЭМП с низким уровнем интенсивности излучения (эмиссии), значительно ниже ПДУ, могут оказывать гораздо большее воздействие на биологические объекты, чем это принято думать [10]. Исследования влияния ЭМИНИ на тест-объекты растительного и животного происхождения показали возможность их различного воздействия на такие системы, например, в виде активации или ингибирования их роста и развития, как одного из видов гравитропической реакции (ГТР). Это зависит от характеристик ЭМИНИ по частоте, амплитуде, фазе и др. [2, 3, 4, 5, 6].


Оценивая такой изменённый морфогенез можно выявлять присутствие ЛЭМАНИ и характер из влияния на растения, исследуя признаки активации или ингибирования роста растений – индикаторов, которые необходимо выращивать в исследуемых зонах действий таких аномалий, то есть применять метод фитоиндикации. Фитоиндикация является проверенным и надёжным методом мониторинга состояния окружающей среды [11, 13, 14, 15, 16, 22]. При этом часто ограничиваются только качественными показателями, не обеспечивая количественных оценок, например, на предварительных этапах геологоразведки [1, 12]. Это вызывает необходимость разработки методов идентификации их присутствия в окружающей среде, в том числе в виде локальных электромагнитных аномалий с низким уровнем интенсивности (ЛЭМАНИ) [8, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 25].

Данные проявления ГТР можно оценивать с позиции общей теории симметрии, как методологической основы современного естествознания, которая предусматривает симметричное отражение и формирование объектов находящихся внутри системы. В.И.

Вернадский, развивая подходы теории симметрии применительно к биосфере, отмечал, что диссиметрия может возникнуть только под влиянием причины, обладающей такой же диссиметрией, что непосредственно проявляется в биосфере как соответствующее воздействие Космоса. Развивая эти идеи, Вернадский пришёл к выводу о принципиальной неоднородности пространства – времени, т.е. для него характерно устойчивое нарушение симметрии [7]. Такие методологические подходы, в целом, распространяются на растительные сообщества, что предполагает изучение пространственной структуры и ландшафтных комплексов фитоценозов, их геометрического строения надорганизменного и организменного уровня, в том числе по 417 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер изменённому морфогенезу. Изучение пространственной структуры природных комплексов различных масштабов, может обладать большой прогностической ценностью в различных направлениях эколого-биологических и других исследований [1, 11, 16, 22].

Разработанный метод фитоиндикации ЛЭМАНИ и методика определения их размеров основана на оценке средней длины ростков проростков семян растений индикаторов, например пшеницы, выращенных на минимальных площадках, которые условно принимаются за точки с заданными (выбранными) координатами, при статистически достоверных выборках. Сравнение средней длины ростков между точками (ячейками) и их группами, относительно выбранной градации, сформированной на основе средней длины ростков по всей модельной площадке, позволяет выделить локальные зоны с различной реакцией роста растений-индикаторов, определить их размеры в проекции на плоскость на уровне расположения семян растений в месте их выращивания.

Материалы и методы В основе предлагаемого метода фитоиндикации ЛЭМАНИ заложены методические разработки по предварительной оценке качества семян, например, пшеницы, относительно заранее выбранных показателей развития органов растений, которые применяют для определения урожайности этой культуры [21]. Сравнение морфологических изменений органов растений проростков семян, выращенных в течение 7-8 суток в ёмкостях с водой, даёт возможность достаточно точного прогнозирования урожая. Согласно указанных методических разработок, семена проращиваются в термостатах, в рулонах их полиэтиленовой плёнки, с определёнными размерами (например, 20 х 40 см) и вложенной внутрь, смоченной водой, фильтровальной бумагой. Предлагаемый метод предусматривает проращивание семян на свету, как в лабораторных, так и в полевых условиях, в аналогичных рулонах, расположенных в ёмкостях с водой. Каждая ёмкость размещается на минимальной площадке, например 10 х 10 см, которая условно принимается за точки с заданными (выбранными) координатами. Это позволяет в дальнейшем составить схему размещения зон активации и ингибирования роста растений-индикаторов на всей модельной площадке, которая разбивается на ячейки указанных размеров. Размеры модельных площадок выбираются в зависимости от цели и задачи исследования. Они, как правило, соизмеримы с размерами человека.

Площадки размечаются маркерами, имеющими габаритные размеры 0,5 х 0,5 м ( ячеек), которые представляют собой деревянные решётки, разделённые перегородками и образующие ячейки размером 10 х 10 см. Все модельные площадки должны быть заполнены наборами таких маркеров для предотвращения опрокидывания или смещения ёмкостей с водой.

Для повышения точности результатов опыта семена необходимо располагать в рулоне с высокой плотностью, например на расстоянии 1,5…2 см друг от друга, в количестве не менее 20 штук в рулоне. Семена растений-индикаторов фактически располагаются на уровне 16 … 18 см от уровня плоскости на которой они находятся.

Такими плоскостями могут являться: поверхность земли, лабораторный стол и др.

Возможно размещение в одной ёмкости нескольких рулонов, например 3-х. После окончания проращивания, линейкой (цена деления 1 мм) обмеряется длина всех 418 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер ростков и вычисляется величина их средней длины X n как по каждой ячейке, так и по всей модельной площадке X n с занесением данных в таблицу. Таблица представляет собой проекцию модельной площадки в определённом масштабе, разбитую на ячейки. Например модельная площадка размерами 1,5 х 1,5 м (2,25 м2) будет иметь 225 ячеек. Далее составляется схема расположения зон активации и ингибирования, относительно показателя X n.

В данном случае выполняется условие:

(1) Дополнительно определяется средняя амплитуда колебаний по средней длине ростков, по каждой ячейке и модельной площадке в целом, соответственно X An и X An.

Для оценки присутствия ЛЭМАНИ с различной интенсивностью излучения, вводим коэффициент неравномерности воздействия аномалий Квозд, который можно выразить в следующем виде:

(2) где Квозд – коэффициент неравномерности ЛЭМАНИ на тест-объект, – средняя амплитуда колебаний по длине ростка на всей модельной площадке, – средняя длина ростка на всей модельной площадке.

Эмпирическим путём сформируем уровни воздействия ЛЭМАНИ, на четыре группы, согласно таблицы.

Степень воздействия Квозд, (%) ЛЭМАНИ Минимальная До 20 До 0, Незначительная 20…30 0,2 … 0, Значительная 31…50 0,31 … 0, Существенная Более 50 Более 0, Следует отметить, что в зонах перехода от одной реакции роста к другой возникают краевые эффекты, вызванные характером изменения действия ЛЭМАНИ на тест-объекты [8]. Это может создавать некоторую неопределённость по формированию границ аномалий, обладающей различной степенью воздействия – от очень интенсивных до минимальных (слабых). Для количественной и качественной оценок присутствия по всей модельной площадки вводится понятие "базовая градация" или "базовый интервал".

(3) 419 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер Кбаз подбирается определённой величины, в зависимости от цели и задачи эксперимента, относительно которой будут формироваться указанные зоны с учётом коэффициента воздействия (Квозд) согласно (1). Это можно выразить в следующем виде:

(4) где Кбаз – величина базового интервала (базовой градации) выбранного показателя, которая подбирается для выявления зон ЛЭМАНИ с наибольшей интенсивностью воздействия на тест-объекты.

Составив схему зон активации и ингибирования роста по ячейкам на модельной площадке, относительно базовой градации, согласно (4), необходимо сгруппировать величины выбранного показателя по признакам активации или ингибирования. В результате мы получим возможность определить в количественных категориях площадь зоны присутствия ЛЭМАНИ, как внешнего фактора с различным характером воздействия на растения-индикаторы. Таким образом, учитывая известные размеры ячеек, условно принятые за точки с заданными координатами можно предварительно сгруппировав их по признакам активации или ингибирования роста, с учётом Кбаз, определить их площадь, а также оценивать их форму или конфигурацию.

Необходимо отметить, что, определяя размерные показатели по данной схеме, мы вносим некоторую условность в значения этих показателей. Фактически мы определяем размеры ЛЭМАНИ в плоскости их горизонтального сечения, на уровне роста и развития растений индикаторов, а не весь объём таких аномалий. Тем не менее, это позволяет достаточно точно идентифицировать присутствие ЛЭМАНИ, и, в некотором приближении, оценить их размеры и конфигурацию.

Выполнив требования метода и методики, можно оценивать присутствие ЛЭМАНИ на модельных площадках, а также степень и характер воздействия на растения индикаторы. Метод и методика позволяют определять площадь ЛЭМАНИ по признакам активации или ингибирования роста растений-индикаторов (рис. 1). При экологическом мониторинге это даёт возможность оценивать пригодность выбранных площадок по признакам так называемого "комфорта" или "дискомфорта" [22, 23] как для роста и развития растений определённого вида, так и для пребывания в них человека.

420 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер 32, длина ростка, 16, Средняя см 0, 16,10-32, 0,00-16, А Б Рис. 1. Примеры фитоиндикации зон активации и ингибирования роста растениями индикаторами (семена пшеницы): "А" - в 2-х мерной проекции (базовый интервал см) и "Б" в 3-х мерной проекции, относительно средней длины ростка = 16, см (размер площадки 1,5 х 1,5 м, S= 2,25 м ).


Список литературы 1. Бакиров А.Г. Основы биолокации. Учебное пособие. Томск: изд. ТПУ, 2001. – с.

2. Белова Н.А., Леднёв В.В. Активация и ингибирование гравитропической реакции в сегментах стеблей льна при изменении величины магнитной индукции слабого постоянного поля в пределах от 0 до 350 мкТл / Биофизика. – 2001. –Т.46, № 1 – с. 118-121.

3. Богатина Н.И. и др. Влияние комбинированного магнитного поля на гравитропическую реакцию растений и спектр электромагнитного излучения генерируемого ими в процессе роста. // III Международный конгресс "Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине", 1-4 июля 2003: избр.тр / С.Петерб.гос.электротехн.унт. – СПб., 2003. – с. 19-21.

4. Бурлаков А.Б., Падалка С.М., Супруненко Е.А. и др. Влияние внешних электромагнитных воздействий на процессы самоорганизации сложных биологических систем / Материалы III междисциплинарной научной конференции "Этика и наука будущего". Ежегодник "Дельфис", 2003, Москва, с.

252-255.

5. Бурлаков А.Б. и др. Об информационной значимости биоизлучений при дистантных взаимодействиях живых систем. / Электромагнитные излучения в биологии. Труды VI Международной конференции. Калуга, Россия. 21- октября 2008. – Калуга: КГПУ им. К.Э. Циолковского, с. 61-66.

6. Бурлакова О.В. и др. Степень открытости живой системы как характеристика меры воздействия факторов внешней среды. / Электромагнитные излучения в биологии. Труды VI Международной конференции. Калуга, Россия. 21- октября 2008. – Калуга: КГПУ им. К.Э. Циолковского, с. 66-71.

421 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер 7. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. /В.И. Вернадский: сост. Н.А. Костяшкин, Е.М. Гончарова, предисл. Р.К. Баландина. – М.: Айрисс-пресс, 2004. -576 с.

(библиотека истории культуры).

8. Гак Е.З., Гак М.З. Моделирование и изучение геофизических и биофизических природных явлений при использовании магнитогидродинамических эффектов в тонких слоях электролитов. Биогеофизика 2005, № 6, с. 17-26.

9. Гак Е.З., Гридин В.И. Воздействие краевых эффектов аномалий гравитационного поля на объекты живой и неживой природы.//Биогеофизика. 2005. №4. с. 4-11.

10. Галль Л.Н. Новое направление науки – изучение действия слабых и сверхслабых факторов физической и химической природы на биологические системы//IV Международный конгресс "Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине", 3-7 июля 2006, избр.тр. с. 1-9.

11. Григорьев А.И. Индикация состояния окружающее среды. Монография. Омск:

Изд.- во Прогресс 2004 г.- 132 с.

12. Гридин В.И. Гак Е.З. Физико-геологическое моделирование природных явлений.

М.: Наука, 1994. – 204 с.

13. Дубров А.П. Геомагнитное поле и жизнь (краткий очерк по геомагнитной биологии) /Под ред. д.б.н. Ю.А. Холодова, Ленинград,: Гидрометеоиздат, 1974. 175 с.

14. Дубров А.П. Земное излучение и здоровье человека (геопатия и биолокация). – М.: 1993 – 64 с.

15. Дубров А.П. Экология жилища и здоровья человека. - Уфа, изд. Слово, 1995. - с.

16. Кирпотин С.Н. Геометрический подход к изучению пространственной структуры природных тел (симметрия и дисимметрия в живой природе): Учебное пособие.

Томск. 1997. - 114 с.

17. Косов А.А., Ярославцев Н.А., Приходько С.В. Роль электромагнитных излучений различной частоты и интенсивности в загрязнении окружающей среды и средства компенсации такого влияния / Эколого-экономическая эффективность природопользования на современном этапе развития Западно-Сибирского региона: Материалы II Межд. науч. практ. конф. – Омск: Из-во ОмГПУ, 2008. с.

263-267.

18. Кочмар Б., Соботик Э., Юрасик О., Возможное влияние геологических структур на распространение раковых опухолей в городской среде по результатам долговременных наблюдений, IV Объединенный международный симпозиум по проблемам прикладной геохимии, Институт Геохимии, Иркутск, 1994.

19. Кравченко Ю.П., Савельев А.В. Использование приборов ИГА-1 для геоэкологии, предотвращения ЧС и антитеррора // Наука, образование, производство в решении экологических проблем: Материалы международной научно-технической конференции. Уфа, УГАТУ, 2006.

20. Кравченко Ю.П. Опыт использования приборов ИГА-1 для геоэкологических исследований и подземной разведки // Геодинамика и сейсмичность средиземноморско-Черноморско-Каспийского региона: тезисы докладов Международного семинара, Евро-Азиатское Геофизическое общество, Краснодарское краевое отделение ЕАГО, г. Геленджик, 2006.

422 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер 21. Ларионов Ю.С. Методика оценки урожайных свойств семян зерновых культур и ее краткое обоснование / Ю.С. Ларионов, Л.Ю. Ларионова// Пути повышения эффективности с.-х. производства: Сб.науч.тр./ ЧГАУ, Челябинск, 1998. с. 69 76.

22. Мельников Е.К., Рудник В.А., Мусийчук Ю.И., Рымарев В.И., Патогенное воздействие зон активных разломов земной коры Санкт-Петербургского региона, Геоэкология, № 4, 1994, с. 52-69.

23. Прохоров В.Г., Мирошников А.Е., Григорьев А.А., Прохорова Я.В., Сущность, классификация и иерархия геопатогенных зон, Геоэкология №1, 1998, с. 37-42.

24. Рудник В.А., Зоны геологической неоднородности земной коры и их воздействие на среду обитания, Вестник РАН, №8, 713-719, 1996.

25. Ярославцев Н.А. Гипотеза о существовании в биосфере многоуровневых ячеистых энергоинформационных структур /Н.А. Ярославцев // IV Международный конгресс "Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине", 3- 7 июля 2006г., Санкт-Петербург : тез. /С-Петерб. гос. электротехн.

ун-т.-СПб., 2006.- с. 58.

26. Ярославцев Н.А., Косов А.А., Ларионов Ю.С. Метод фитоиндикации слабых электромагнитных аномалий локального характера растительными тест объектами в полевых условиях и методика оценки такого влияния / Эколого экономическая эффективность природопользования на современном этапе развития Западно-Сибирского региона: Материалы II Межд. науч. практ. конф. – Омск: Из-во ОмГПУ, 2008. с. 164-167.

27. Ярославцев Н.А., Фитоиндикация слабых малоразмерных геофизических аномалий локального характера при экологической оценке состояния окружающей среды / Омский научный вестник, 2006 № 6 (41), - с. 297-300.

О САМООРГАНИЗАЦИИ В МИНЕРАГЕНЕЗЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ Мананков А.В.

Томский государственный университет mav.39@mail.ru Повышение экономической эффективности и ускорение прогресса ведущих отраслей народного хозяйства, в настоящее время следует ожидать с увеличением качества и эксплуатационных свойств технологического оборудования и техники, подверженных статическим, динамических, физико-химическим и другим внешним воздействиям. Одним из наиболее перспективных, но при этом и наиболее сложных, вариантов решения этой актуальной проблемы является формирование нового научного направления в материаловедении. Особая роль в создании нового материаловедческого этапа и его интенсификации принадлежит научному направлению, развивающемуся на 423 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер стыке высоких технологий, физической химии нелинейных процессов и технической минералогии.

Научные основы неорганического материаловедения в России закладывались М. В.

Ломоносовым. Результаты физико-химических исследований, особенно в стеклах (именно стеклу он сочинил прекрасную оду) позволили ему предсказать путь развития науки о материаловедении как науки, базирующейся на химии, физике и математике, предвосхитив этим междисциплинарность материаловедения.

Затем многие годы создание материалов носило в основном эмпирический характер. Но в 1869 г. Д. И. Менделеев открыл периодический закон химических элементов. В это же время появились оптические методы исследования (микроскопия и спектральный анализ). Тогда же Д. К. Чернов открыл критические точки при нагреве стали, обусловленные полиморфными переходами в железе. В 1906 г. Н. С. Курнаков разработал физико-химический метод анализа неорганических систем. Одновременно Г. Тамман положил начало учению о гетерогенных равновесиях. В практике работ появились регистрирующий пирометр и рентгеноструктурный анализ. Начиная с середины ХХ в., интенсивные исследования кристаллохимии полупроводниковых материалов для радиоэлектроники завершились созданием теории о дефектах кристаллической решетки вещества.

К настоящему времени в рамках реализации задач научно-технического прогресса накоплен огромный экспериментальный материал, но он не увязан с теорией, во многих научных школах условия получения новых материалов анализируются с позиций линейной механики и с использованием статистического анализа. При этом управление свойствами материалов базируется чаще всего на классической триаде Курнакова:

«состав – структура – свойства».

Такой традиционный подход во многом исчерпал потенциал и не позволяет создавать материалы с надежно прогнозируемыми свойствами. По мере развития структурночувствительных и аналитических методов совершенствуются сами способы анализа и моделирования структур на разных иерархических уровнях. Кроме изменения исходного химического состава изучается влияние исходного минерального состава и нестехиометрических добавок на дефектность кристаллических структур оксидов, силикатов, металлов и сплавов, полупроводников и сверхпроводимых материалов, конструкционной керамики.

С конца 60-ых годов ХХ в. в Томском политехническом институте (теперь ТПУ) по инициативе молодого ученого (ныне профессора) В.Н. Сальникова и под руководством А. А. Воробьева начинает работу научная школа по изучению электропроводности и радиоизлучения минералов (природных и синтетических) и горных пород при фазовых переходах и других физико-химических процессах. Разработаны методы, существенно превосходящие по информативности дифференциально-термический анализ. Они легли в основу новых представлений в области самоорганизации вещества и, в особенности, в области синергетики природных катастроф.

В это же время в Томском государственном университете создается научно исследовательская группа (вскоре – НИЛ кинетики минералообразования и кристаллофизики – НИЛ КМК) во главе с автором. Благодаря научной прозорливости основоположника сибирской школы геохимии И.К.Баженова, который до конца жизни был нашим научным консультантом, здесь в течение 25 лет проводились широкомасштабные фундаментальные исследования в области физической геохимии 424 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер силикатных систем. Для изучения энергетических эффектов в силикатных системах, механизмов и кинетики фазовых переходов, включая жидкостную несмесимость, зародышеобразование и рост кристаллов, а также для разработки кинетических моделей структурообразования и теоретических построений в области материаловедения мы тесно общались с коллегами ТПУ и пользовались разработанными ими методиками.

В качестве научной основы для развития структурной и генетической минералоги и материаловедения многие рассматривают положения нелинейной динамики (синергетики) [1–6], макротермодинамики [7] и фрактальной геометрии [8]. Эти новые подходы объединяет инвариант, заключающийся в том, что деформируемое твердое тело является нелинейной системой, а поведение нелинейных систем обусловлено свойствами универсальности и самоподобия, вытекающими из представлений о детерминированном динамическом хаосе.

Развитие под влиянием работ И. Пригожина и Г. Николиса и др. термодинамики необратимых систем, обменивающихся с внешней средой веществом, энергией и информацией, сыграло важную роль в применении аппарата классической термодинамики для изучения их природных и искусственных аналогов. Сложность термодинамического анализа геологических систем состоит в том, что в них обратимые и необратимые процессы, рассматриваемые в рамках неравновесной термодинамики, не имеют четких ограничений, ибо эти системы существуют за счет взаимодействия внешних обратимых и внутренних необратимых потоков.

Для анализа таких систем введено понятие о стационарном состоянии, осуществляемом в рамках конкретного временного интервала, в котором все параметры системы являются постоянными. Отсюда стационарное состояние принципиально неотличимо от равновесного, и для его описания применимы принципы равновесной термодинамики. В основе такого подхода лежит принцип локального или мозаичного равновесия, введенный в петрохимию и минералогию Д.С. Коржинским [9]. Если И.

Пригожин рассматривает большие системы по принципу русских матрешек, то локальное равновесие – это состояние, при котором в каждом малом элементе системы энтропия зависит от локальных макроскопических переменных, т. е. как в равновесной системе, и не зависит от их градиентов.

Синергетика как научное направление рассматривает наиболее общие подходы к изучению универсальных свойств явлений самоорганизации в динамических неравновесных системах. Особое значение придается изучению и анализу коллективных (синергетических) эффектов в процессах самоорганизации. Последняя представляет обычно цепь неравновесных фазовых превращений различного иерархического уровня, а их масштаб и формы определяются исходным составом и энергией.

Синергетика природных и искусственных неравновесных динамических систем позволяет исследовать диссипативные структуры, под которыми принято понимать пространственные или пространственно-временные структуры, возникающие вдали от равновесия, в нелинейной области, когда параметры системы превышают критические значения. Диссипативные структуры образуются в результате обмена веществом, энергией и информацией с окружающей средой, из которой направленно подводятся вещество и энергия к системе. По мере роста энергетического потенциала системы она последовательно проходит серию бифуркаций и ряд стационарных состояний и/или иерархических уровней, каждый из которых находится в подвижном равновесии, 425 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер характеризуется специфическим набором свойств и особенностями признаков самоподобия (фрактальности).

В качестве примера на рис. 1 отражена эволюция природных одновременно растущих минеральных зон околорудной метасоматической колонки и бифуркация, предшествующая стадии рудообразования. Каждая зона представляет стационарную систему. Переход от одного стационарного состояния к другому происходит не постепенно, а скачком за счет резкой смены экстенсивных и интенсивных параметров состояния системы, что свойственно полиморфным превращениям и структурным преобразованиям порядок – беспорядок, которые относятся к переходам первого и второго рода. В последнем случае могут сохраняться структурные признаки и реликты минералов от соседних зон, что свойственно гетерогенным системам и может проявляться под воздействием кинетических и других лимитирующих факторов.

Когда система является квазиравновесной, в ней формируются комплекс одновременных минеральных зон околорудной метасоматической колонки, к концу процесса система достигает критической точки, и следует бифуркация с возможным переходом на новую стационарную ветвь развития. Подобная ситуация закономерно проявляется в рудных зонах метасоматических месторождений, и она отвечает стадии формирования самих рудных тел.

Рис. 1. Эволюция природной системы от квазиравновесия до бифуркации. I–обобщенный поток (вещества, теплоты и т.

п.);

–движущая сила процесса (избыточная энергия Гиббса G);

К кр – точка бифуркации (dI/d 0).

Количественным критерием направленности развития открытых систем выступает теорема Пригожина о минимуме производства энтропии в стационарном состоянии для данных условий:

dS /dt min.

Полиморфные модификации минералов характеризуются разными значениями энтропии структурнофизических свойств. Чем выше Р–Т поле устойчивости полиморфа, тем ниже ее энтропия, но выше плотность, твердость и энергия межатомных связей. Так у алмаза энтропия в 2,4 раза меньше, чем у графита, а твердость на порядок и плотность в 1,7 больше. При образовании алмаза за счет графита объем углерода уменьшается на 36%. Вполне очевидно, что полиморфизм – важный показатель обстановки формирования минералов.

Однако к подобным интерпретациям следует относиться осторожно. Хорошо известно, что нестабильные полиморфы не только сохраняются в метастабильной области, но также могут и образовываться в таких областях.

Фазовые переходы второго рода наблюдаются обычно в сложных кристаллах, например, в полевых шпатах. Между крайними состояниями (полностью 426 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер упорядоченным и статистически неупорядоченным кристаллами) присутствуют промежуточные с той или иной степенью порядка (беспорядка), каждое из которых может рассматриваться как отдельная полиморфная разновидность.

В самоорганизующихся системах, далеких от равновесного состояния, генерируются явления автоколебательного характера. Выяснение тонких причин и лимитирующих факторов, определяющих появление автоволновых процессов в системе «кристалл – матричная среда» весьма перспективно для теории онтогенеза и управления свойствами материалов. В табл.1 представлены характеристики субструктуры различных текстурных компонентов поликристаллических пленок кремния, получаемых в различных температурно-концентрационных условиях при осаждении из газовой фазы [10]. Общий анализ результатов экспериментов показал, что приближение условий роста к равновесным – повышение Таблица 1. Субструктурные особенности поликристаллической пленки кремния Ориентировка Локальная Плотность двойниковых плотность границ и дефектов упаковки, дислокации, см-2 см- До 3 х {100} – 4 х {111} До 3 х 1,5 х {331} – 4 х {110} – температуры подложки и уменьшение пересыщения в газовой фазе, т. е. усиление роли термодинамического фактора, способствует формированию структуры с преобладающими ориентировками {100} и {111}, характеризующимися минимальной энергией и повышенным структурным совершенством. Повышение пересыщения в газовой фазе, и также понижение температуры подложки создают условия для ускоренного роста зерен метастабильных ориентировок {110} и {331} с повышенной внутренней энергией и большой плотностью структурных дефектов.

Среди специалистов получила высокую оценку и признание новая синергетическая концепция о волновом характере и структурных уровнях пластической деформации твердых тел, созданная В. Е. Паниным с сотрудниками [11,12]. Она уже имеет успешное развитие при синтезе новых материалов на основе гетерогенных систем, а также нашла применение в современной геологии при объяснении структурно-тектонических процессов, ликвации в магматических камерах и в образовании полосчатых дайковых тел, а также при высокотемпературном метаморфизме.

Таким образом, в историческом срезе материаловедения четко прослеживается целый ряд мировоззренческих этапов, основанных на определенных системных представлениях о пространстве. Так, механицизм базировался на евклидовых представлениях, в то время как позитивизм, осваивая термодинамику и молекулярно-кинетическую теорию, уже использовал геометрию пространств с кривизной. На наш взгляд, естественным синтезом этих геометрий являются представления о принадлежности пространства с кривизной евклидову пространству в виде пространственно замкнутых динамических структур. Корректное решение проблемы структурирования требует привлечения нетрадиционных 427 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер фундаментальных представлений о природе самого вещества. Одну из таких возможностей дает разработанная в НИЛ КМК ТГУ голографическая модель вещества, в которой надатомные предкристаллизационные структуры являются результатом резонансного процесса при обязательном совпадении частот их гармоник во внешних полях взаимодействующих атомов [13–15].



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.