С 90-х годов XX века принципы фрактальной геометрии начали проникать в геологию, и этот аспект исследований привлекает все больше внимания. Одновременно, развитие получил бассейновый анализ, однако представления о фрактальной геометрии при описании структуры осадочных бассейнов использованы не были. Данная статья является попыткой связать наблюдаемые закономерности строения осадочных бассейнов с принципами фрактальной геометрии. Объекты исследования. Изучен ряд отрицательных структур земной коры: протерозойские Онежская и Оршанская мульды, палеозойский Мичиганский бассейн, мезозойские и кайнозойские впадины Тянь-Шаня, Предкавказского прогиба, Зондского шельфа, Эль-Рифа. Методы исследования. В работе использован сравнительный структурно-тектонический анализ геологических объектов. Для объяснения выявленных закономерностей строения ОБ привлечены понятия фрактальной геометрии в ее описательном аспекте. Результаты исследования. Установлено фундаментальное свойство ОБ – дифференциация первичных осадочных ванн на систему вторичных антиклинальных (поднятия) и синклинальных (прогибы) линейных морфоструктур. Установлена пространственная упорядоченность интрабассейновых поднятий и впадин, выраженная в расположении осевых плоскостей структур с шагом от 15–25 до 30–50 км, а также иерархическая размерность (от мега- до микромасштба) структур в породах фундамента бассейнов. Обсуждение материала. Разнопорядковые бассейновые структуры, обладают сходным строением, упорядоченностью пространственного расположения и геометрического рисунка, и, следовательно, являются в определенной степени иерархически построенными самоподобными объектами, что указывает на их фрактальный характер. Это положение подтверждается возникновением структур типа вязких пальцев (viscous fingers), имеющих фрактальную природу. Выводы: Приведенные данные делают правомерным применение принципов фрактальной геометрии к описанию природных осадочных бассейнов.

В работе рассмотрены результаты многолетних исследований, касающиеся разработки подхода к среднесрочному прогнозу землетрясений в пределах Байкальской рифтовой зоны с целью более эффективного обеспечения сейсмобезопасности местного населения и инфраструктуры. Для анализа сейсмического режима на стадиях подготовки опасных землетрясений с К ≥ 13 (М ≥ 5.0) применена разработанная геоинформационная система «Prediction», основанная на известном методе распознавания образов. Для лучшего понимания геологических условий подготовки очагов землетрясений проводились натурные эксперименты по типу слайдер-моделей в зоне Ангарского  разлома совместно со специалистами из институтов Российской академии наук с целью выяснения геомеханических условий возникновения источников генерации сейсмических колебаний. В результате выявлен двухстадийный режим подготовки сейсмического события, что далее использовалось для совершенствования среднесрочного прогноза. При изучении эксгумированных очагов палеоземлетрясений получены важные геолого-геофизические сведения о термодинамических и геомеханических условиях подготовки очагов палеоземлетрясений в зоне краевого шва Сибирского кратона, происходивших в недрах земной коры в прошлые эпохи сейсмотектонических активизаций. Собранные сведения применены при разработке способов техногенных воздействий на сейсмоопасные сегменты разломов с целью снижения их сейсмического потенциала. При анализе совокупности собранных материалов было выяснено, что для выявления мест подготовки формирующихся очагов опасных землетрясений наиболее информативными критериями являются: сегменты высокоранговых сейсмоактивных разломов или их узлов пересечений, а также сейсмические бреши в эпицентральном поле в сочетании с признаками возрастающей на их периферии сейсмической активизации, возникающей в последнее десятилетие. В качестве примера приведены данные среднесрочного прогноза за период 2019–2022 гг. Установлено, что процент попадания эпицентров произошедших землетрясений с указанной энергией в места их ожидания, обозначенные в сводке, отправленной в 2019 г. МЧС Иркутской области, составляет 76%. Авторами предпринимаются усилия по улучшению подхода к совершенствованию среднесрочного прогноза применительно к особенностям сейсмического режима в БРЗ на основании применения экспериментально обоснованной двухстадийной модели подготовки землетрясений для получения формализованных оценок двух других базовых параметров прогноза: Е – энергия и Т – время ожидания события. В заключении представлены выводы о возросшей значимости среднесрочного прогноза при оценках сейсмической опасности, а также о существовании способов демпфирования разрушительных последствий будущих землетрясений с применением техногенных воздействий на выявленные при прогнозе сегменты разломов с признаками подготовки опасных землетрясений в ближайшие годы. 

Выполнено физическое моделирование процесса формирования сдвиговой зоны в однослойных моделях с целью выяснения особенностей разломообразования в реологически неоднородном осадочном чехле платформы над активными разломами фундамента. Модельными материалами служили водная паста монтмориллонитовой глины и влажный песок. Показано, что толщина деформируемого слоя определяет ширину зоны сдвига, время начала в ней разрывообразования и длительность реализации стадий её развития, а его реологические свойства определяют особенности её внутренней разрывной структуры.

На основе каталога скоростей пунктов наблюдений Центрально-Азиатской GPS-сети рассчитано распределение значений тензора современной плоской деформации земной поверхности для большей части Памира и прилегающих тектонических формаций, а также участков Центрального и Западного Тянь-Шаня. Каталог скоростей был получен в результате обработки данных многолетних GPS-наблюдений, выполненных в Научной станции РАН в г. Бишкеке в ходе полевых экспедиций. Расчет распределения деформаций земной коры произведен на основе отдельных наборов из трехчетырех близлежащих пунктов GPS-наблюдений. Результаты расчета были сопоставлены с картами разломов и тектонических структур. В итоге выделены наиболее тектонически-активные в настоящее время области исследуемого региона и описан характер деформации в них. Поперек Главного Памирского Надвига происходит сильное укорочение с небольшим правым сдвигом. Каракульский грабен на Памире по крайней мере в северной своей части проявляет выраженную активность: поперек него (направление восток-запад) происходит удлинение. В северной части Конгур-Шанской системы сбросов (Восточно-Памирский Пулл-апарт) также происходит поперечное удлинение. Центральная и восточная части Таджикской Депрессии испытывают субширотное укорочение. В зоне сопряжения Таджикской Депрессии и Гиссарского хребта предположительно наблюдается правый сдвиг. Поперек простирания тектонических структур в области Нарынской впадины происходит укорочение. Область Токтогульского водохранилища испытывает субмеридиональное укорочение. В области Джумгальской и Кочкорской впадин наблюдается укорочение по азимуту северо-северо-запад. В Суусамырской впадине происходит субмеридиональное укорочение. В пределах Чуйской впадины выделяются две субширотно вытянутые зоны сильного субмеридионального укорочения.

Для оценки геодинамической и геоэкологической безопасности эксплуатации месторождений особую значимость приобретают работы, связанные с изучением влияния массовых взрывов на фильтрационные свойства водонасыщенного коллектора. Использование высокоточных датчиков давления, установленных в наблюдательных скважинах, способствует переходу на новый уровень научно-методического сопровождения горных работ и обеспечивает мониторинг техногеннонарушенного режима подземных вод. С июля 2019 г. в зоне горного отвода Коробковского и Лебединского железорудных месторождений Курской магнитной аномалии, разрабатываемых в районе г. Губкин Белгородской области, выполняются высокоточные наблюдения за реакцией системы «пласт-скважина» при взрывном воздействии. Наряду с гидрогеологическими откликами на проведение массовых взрывов в шахте и карьере прослежено снижение уровня надрудного водоносного горизонта в течение первых суток после взрывов, произведенных вблизи наблюдательной скважины. Отмеченный эффект обусловлен формированием техногенной трещиноватости, подновлением существующих систем трещин и заполнением зон наведенной трещиноватости водой. Результаты повторных откачек и геофизических исследований в скважинах, проведенные в октябре 2021 г., свидетельствуют о неоднозначном изменении фильтрационных свойств водонасыщенных коллекторов под влиянием массовых взрывов. Полученные экспериментальные данные могут быть использованы для разработки методики прогнозной оценки постсейсмических гидрогеологических эффектов, которая позволит минимизировать риски возможных аварий в процессе эксплуатации месторождений твердых полезных ископаемых с использованием взрывных технологий.

Процессы перехода горных пород перед землетрясениями из ненарушенного состояния в состояние динамического разрушения, в условиях ограниченности объема очаговой зоны и сжатия на больших глубинах, происходят замедленно. Такое замедление может быть использовано в прогностических целях. В настоящей статье приведены результаты математического и компьютерного моделирования динамических и квазистатических процессов в очаговых зонах землетрясений. Исследовано движение упругой среды при внезапном возникновении разрыва вдоль конечной полосы в условиях продольного сдвига с учетом контактного вязкого трения. Использование точного решения этой задачи, построенного методом суперпозиции, удобно для первых вступлений отраженных волн и затруднено при многократных отражениях. В связи с этим в данной работе применен другой подход, заключающийся в сведении краевой задачи к интегральному уравнению Фредгольма 2-го рода в изображениях, решение которого при определенных условиях позволяет получить параметры движения среды в произвольный момент времени. Этими условиями является достаточно большая величина эффективной вязкости на разрыве, когда реализуется квазистатический нестационарный процесс. Применив метод решения интегральных уравнений в изображениях, который использует формулу Гильберта-Шмидта для резольвентного ядра и разложение нормируемого симметричного ядра в билинейный ряд по собственным функциям, получено решение квазистатического интегрального уравнения в изображениях. Далее, обращением решения в изображениях, получено решение в оригинале. Из условий близости приближенного (квазистатического) решения и общего (динамического) решения соответствующего интегрального уравнения, получена оценка нижней границы эффективной вязкости на разрыве для перехода от решения динамической нестационарной задачи к решению квазистатической нестационарной задачи. Исследовано соответствие полученного условия квазистатичности процессов имеющимся экспериментальным лабораторным и геофизическим данным. С помощью аналитических методов совместно с численным счетом получены графики квазистатических нестационарных смещений берегов разрыва и коэффициента интенсивности напряжений на его концах, зависящие от фоновых напряжений, эффективной вязкости на разрыве, координат и времени. Получено общее решение квазистатической задачи для смещений и скоростей смещений берегов разрыва в виде статической поверхности в нормированной системе координат. Получено общее решение квазистатической задачи для коэффициента интенсивности касательных напряжений на концах разрыва в нормированных координатах.

Многие исследователи отмечают нелинейность фильтрационных свойств плотных горных пород. Это проявляется в виде снижения эффективной проницаемости при уменьшении скорости потока жидкости. Для слабопроницаемых пород оценка проницаемости коллектора без учета нелинейности течения может привести к значительным ошибкам. Учет нелинейности потока может также понизить оценку продуктивности пласта и привести к переоценке проявлений стационарных нефтяных зон. Традиционные методы исследования течений флюидов в пористых породах плохо подходят для изучения их проницаемости при приближении к нулевым скоростям потока. Ранее нами был описана методика лабораторных испытаний нелинейных фильтрационных свойств образцов низкопроницаемой горной породы, основанная на измерении расхода жидкости при медленном спаде градиента порового давления. Особенность описанной методики состоит в том, что расход жидкости измеряется путём её непрерывного взвешивания. Данный способ измерения позволяет исследовать очень медленные потоки, но при этом требует применения особого подхода к вычислению расхода по данным об изменении массы. Одним из таких подходов является метод регуляризации квадратичного отклонения (Total-Variation Regularization), часто применяемый в задачах фильтрации шумов на изображениях. Мы исследовали возможность применения этого метода для анализа результатов измерения бесконечно малых расходов по показаниям об изменении накопленной массы жидкости. В результате было показано, что данный метод обладает рядом преимуществ, и в сочетании с предложенной модификация функционала качества позволяет обрабатывать существенно нерегулярные данные. Предлагаемый нами метод может быть использован в исследовательской работе для более точной оценки проницаемости плотных горных пород, фильтрационные свойства которых могут быть существенно нелинейны.

На ионосферной станции в г. Новосибирск (54,84°с.ш., 83,23°в.д.) ведутся непрерывные наблюдения методом вертикального зондирования с конца 60-х годов XX века. С 1995 года установлен цифровой ионозонд «ПАРУС», благодаря чему был накоплен в цифровом виде архив непрерывных рядов ионосферных параметров, полученных одним прибором в одном месте. Для исследования морфологических особенностей поведения ионосферы над Новосибирском в качестве параметров, характеризующего состояние нижней ионосферы, были выбраны критическая частота и действующая высота слоя Еs (соответственно, foЕs и h’Es). Накопленный материал позволил проанализировать вероятности наблюдения (PEs) этого слоя в каждом месяце в зависимости от времени суток и высоты появления за период с 1996 г. по 2019 г., который охватывает 23-ий и 24-ый одиннадцатилетние солнечные циклы. Не выявлено непосредственной зависимости от уровня солнечной активности, которая была представлена числами Вольфа (числом пятен на Солнце). Для изучения условий формирования спорадического образования Es была рассмотрена статистическая связь между солнечной и магнитной активностями в период с 1996 г. по 2019 г. Показано, что при нестабильной взаимосвязи солнечной и геомагнитной активностей появление спорадического слоя более вероятно. Вероятность появления Es проявляет явную зависимость от сезона и часа суток. В январе-феврале 2002 года слой Es наблюдался редко (PEs около 15%), когда как в другие года в среднем эта величина была 40-45%, а в 2011 году достигла 80%. В июле и августе появление слоя Es практически 100%. Наиболее вероятное время появления спорадического слоя приходится на период с восхода до заката вне зависимости от месяца наблюдения, причем летом имеется два пика, когда он наблюдается 100% - это местные дневные и предзакатные часы, минимальное PEs приходится на ночные часы зимой. Проанализирована количество случаев появления Es в конкретных высотных диапазонах, временной ряд этой величины повторяет солнечный цикл: низкие Es (100-110 км) чаще наблюдаются в солнечном минимуме, а более высокие (115-130 км) - солнечном максимуме. Выявлена сезонная зависимость: более низкие спорадические слои (100-130 км) в большем количестве появляются летом, а более высокие Es (> 135 км) -  весной и зимой. Обсуждаются формирование слоя Es во время подготовки и реализации землетрясений в области 200-300 км от ионосферной станции. Однозначного отклика нижней ионосферы на эти события не выявлено.

Для торнадо-циклона, т.е. вращающегося под действием сил Кориолиса грозового облака, из которого обычно и формируются воронки торнадо, существуют чисто гидродинамические модели. Однако известны сверхбыстрые случаи возникновения торнадо-циклона и его подпитки восходящими вихрями дегазационной природы, которые описаны в известной монографии Д.В. Наливкина и были зафиксированы в Амурском заливе 20.09.1997 г. вблизи Владивостока. Для моделирования подобных дегазационно сгенерированных торнадо-циклонов в квазистационарной стадии их существования удобно использовать магнитогидродинамическую аналогию между системой уравнений равновесных магнитогидродинамических конфигураций в теории управляемого термоядерного синтеза для пары {магнитное поле – электрический ток} и пары {скорость – завихренность} при стационарных течениях идеальной несжимаемой жидкости. Модель торнадо-циклона подобного типа предложена на основе алгебраического решения уравнения Грэда – Шафранова для токамака с D-образным сечением; когда по уравнениям магнитных поверхностей токамака можно рассчитать распределение магнитного поля и плотность электротока, а затем по магнитогидродинамической аналогии получить аналогичные формулы для полей скорости и завихренности в торнадо-циклоне. Для завершения этой модели торнадо-циклона в его центральной зоне необходимо поместить восходящий вихрь колоннообразной формы с учетом соблюдения равенства давлений на внешней стороне этого дегазационного вихря и внутренней границе тора.

В работе представлен комплексный анализ динамики ПЭС во время солнечных вспышек X класса, произошедших в сентябре 2017 года. Увеличение интенсивности рентгеновского и ультрафиолетового излучения, наблюдаемое во время хромосферных вспышек на Солнце, вызывает немедленное возрастание электронной концентрации во всей ионосфере. В настоящем исследовании была разработана методика оценки изменения ПЭС ионосферы, вызванного всплеском солнечной активности. По полученным результатам был определен диапазон длин волн, в большей степени определяющий изменение величины полного электронного содержания ионосферы во время Солнечных вспышек.

На основе новых представлений о геологической среде была обоснована дегазационная модель сейсмического процесса, контролируемая планетарной водородной дегазацией. Предложены модели коровых и глубокофокусных (ГФС) сейсмических актов. Для литосферы – это быстрые подвижки вдоль граничных структур, для ГФС – «взрывной» выброс водорода как атомов внедрения, вызывающий деформацию водородной подрешетки. Движущими силами фонового сейсмического процесса в предельно энергонасыщенной по упругой энергии литосфере являются всплывающие деформационные волны диффузионной природы, активируемые непрерывно восходящими потоками водорода. Реализуется триггерное действие водородных потоков на параметры граничных структур, которые контролируют медленные или быстрые подвижки элементов среды относительно друг друга. Водородная активация граничных структур переводит процесс движения элементов среды относительно друг друга в безбарьерный с чертами сверхпластичности. Проявления сильнейших и мега событий происходит при дополнительной активации водородным потоком граничных структур за счет локальной активизации в верхней мантии «сейсмических гвоздей» Вадковского. Непрерывный восходящий поток водорода обеспечивает сейсмическое взаимодействие процессов в верхней мантии и литосфере и контролирует самоподдерживаемый сейсмический процесс в широком диапазоне глубин.

Среди выдающихся ученых-геофизиков заметное место занимает академик В.В.Адушкин – основатель и первый директор Института динамики геосфер РАН.

10 сентября 2022 г. В.В.Адушкин отметил 90-летний юбилей. Известность В.В.Адушкина связана с его пионерскими исследованиями взрывных процессов, в частности ядерного взрыва, обеспечением безопасности подземных ядерных испытаний, а также многочисленными работами в области фундаментальных проблем геофизики.