ОТЧЕТ по теме № 0394-2014-0002Геотермические и геодинамические исследования процессов взаимодействия геосфер на основе изучения теплового поля и полей концентраций радиогенных газов(итоговый 2015-2017гг)

Цель: комплексное геофизическое изучение геодинамических процессов и их взаимодействия в различных оболочках Земли, в том числе в ее атмосфере и ядре, на основе результатов наблюдений тепловых полей, полей радиогенных газов, лабораторных исследований и математического моделирования. Усовершенствовано аппаратурное обеспечение полевых наблюдений и лабораторных измерений. Изучена палеоклиматическая информативность нестационарного температурного поля. Обеспечена работа наблюдательных мониторинговых сетей температурных и радоновых измерений, созданных на Южных Курилах и Среднем Урале. В 2017 г. расширена наблюдательная сеть путем установки двух радоновых станций на Северном Кавказе (Республика Алания - Северная Осетия). Выполнены подготовительные работы по установке температурной станции в глубокой скважине в пригороде г. Владикавказа. Получены и обрабатываются годовые (за 2017 г.) ряды мониторинговых наблюдений объемной активности почвенного радона на Южно-Курильском и Средне-Уральском геодинамических полигонах. Разработана и изготовлена установка для исследования изменения изучения свободной тепловой конвекции (СТК) в водонаполненных скважинах, и проведено численное моделирование СТК. Выполнены лабораторные эксперименты по изучению механизмов выделения радона из образцов горных пород при изменении термодинамических (температуры и давления) условий. Предложен алгоритм решения обратной задачи с целью восстановления временных изменений структурно-петрофизических характеристик разрушающихся горных пород по многоэкстремальным высокоамплитудным аномалиям концентрации радона. Проведены экспериментальные исследования электрических параметров горных пород при высоких температурах, интерпретация результатов исследования содержания гамма-излучающих изотопов в пробах, в том числе контрольных, донных отложениях из озер Челябинской, Свердловской и Курганской областей. Созданная пространственная сеть радоновых и температурных станций для изучения изменений геодинамической обстановки позволяет проследить во времени процесс подготовки сейсмических событий. Результаты исследований конвективных течений позволят усовершенствовать методику расчета теплового потока и переоценить его существующие глобальные оценки, разработать эффективные методы учета или подавления свободной тепловой конвекции в скважинах, повысив достоверность геотермических исследований. Использование вариационных принципов, основанных на минимизации свободной энергии твердого тела, дало возможность разработать алгоритм количественной интерпретации результатов наблюдений сигналов акустической эмиссии, позволяющий восстанавливать нормированную функцию распределения излучающих сферических полостей по их радиусам, моделирующую распределение по характерным размерам составляющих трещиновато-пористого пространства, а также строить соответствующие распределения пористости и излучающей удельной внутренней поверхности.