Записки горного института, 2016, № 6

 

н а уч н ы й  ж ур н а л

Редакционный совет

В.С.Литвиненко, д-р техн. наук, профессор, действительный член Международной академии наук высшей школы, академик РАЕН, РАГН, МАНЭБ, ректор  
(Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия),  председатель редакционного совета 
А.А.Барях, д-р техн. наук, профессор, директор (Горный институт Уральского отделения РАН, Пермь, Россия) 
Л.А.Вайсберг, д-р техн. наук, профессор, чл.-кор. РАН, председатель Совета директоров и научный руководитель (НПК «Механобр-техника», Санкт-Петербург, Россия) 
Г.Б.Клейнер, д-р экон. наук, профессор, чл.-кор. РАН, заместитель директора (Центральный экономико-математический институт РАН, Москва, Россия) 
Ю.Б.Марин, д-р геол.-минерал. наук, профессор, чл.-кор. РАН (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) 
С.С.Набойченко, д-р техн. наук, профессор, чл.-кор. РАН, заслуженный деятель науки и техники РФ, зав. кафедрой металлургии цветных металлов  
(Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Россия) 
М.А.Пашкевич, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой геоэкологии (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия)  
В.Е.Сомов, д-р экон. наук, канд. техн. наук, академик РАЕН, директор (ООО «Кинеф», Кириши, Россия) 
Олег Анцуткин, профессор (Технологический университет, Лулео, Швеция) 
Хал Гургенчи, профессор (Школа горного машиностроения Квинслендского университета, Брисбен, Австралия) 
Волли Калм, доктор наук, ректор (Тартуский университет, Тарту, Эстония) 
Анджей Краславски, профессор (Лаппеенрантский технологический университет, Лаппеенранта, Финляндия) 
Эдвин Кроке, профессор (Институт неорганической химии Фрайбергской горной академии, Фрайберг, Германия) 
Илпо Мутикайнен, научный сотрудник химического факультета (Хельсинский университет, Хельсинки, Финляндия) 
Павел Власак, профессор, зав. кафедрой механики жидкостей и дисперсных сред (Институт гидродинамики Чешской академии наук, Прага, Чехия) 
Габриэль Вейсс, доктор наук, профессор, проректор по научной и исследовательской деятельности (Технический университет, Кошице, Словакия) 

Редакционная коллегия 

В.С.Литвиненко, д-р техн. наук, профессор, ректор (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия), главный редактор  
В.Л.Трушко, д-р техн. наук, профессор, проректор по научной работе (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия), заместитель главного 
редактора 
В.Г.Афанасьев, д-р ист. наук, профессор, зав. кафедрой истории (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) 
В.Н.Бричкин, д-р техн. наук, зав. кафедрой металлургии (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) 
С.Г.Гендлер, д-р техн. наук, профессор, академик РАЕН (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) 
М.А.Иванов, д-р геол.-минерал. наук, профессор, зав. кафедрой минералогии, кристаллографии и петрографии (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-
Петербург, Россия) 
Д.Н.Лигоцкий, канд. техн. наук, доцент (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) 
Т.В.Пономаренко, д-р экон. наук, профессор, доцент (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) 
А.Г.Протосеня, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой строительства горных предприятий и подземных сооружений (Санкт-Петербургский горный университет, 
Санкт-Петербург, Россия) 
М.К.Рогачев, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений (Санкт-Петербургский горный университет, 
Санкт-Петербург, Россия) 
А.Г.Сырков, д-р техн. наук, профессор (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) 
Ю.А.Сычев, канд. техн. наук, доцент (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) 
А.Е.Череповицын, д-р экон. наук, профессор, зав. кафедрой организации и управления (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) 
В.А.Шпенст, д-р техн. наук, профессор, проректор по образовательной деятельности (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) 

Журнал включен в базу данных Российского индекса научного цитирования (РИНЦ),  Научной электронной библиотеки http://elibrary.ru

и в международную реферативную базу данных GeoRef 

 

Журнал включен Высшей аттестационной комиссией РФ в действующий Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, 

 в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук 

Разделы

•Геология    •Горное дело    •Нефтегазовое дело    •Металлургия и обогащение    •Электромеханика и машиностроение 

•Геонаноматериалы    •Геоэкология и безопасность жизнедеятельности    •Геоэкономика и менеджмент  

•Горное образование: традиции и перспективы в XXI веке   •Слово молодому ученому 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ • 2016 

У ч р е д и т е л ь  С а н к т - П е т е р б у р г с к и й  г о р н ы й  у н и в е р с и т е т

Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77-64439 от 31.12.2015
Лицензия ИД № 06517 от 09.01.02

Редакция: начальник РИЦ В.Л.Лебедев,  начальник отдела И.Г.Ребещенкова

Редакторы:  Е.С.Дрибинская,  И.В.Неверова,  Н.И.Сочивко 

Компьютерная верстка:  В.И.Каширина,  Н.Н.Седых,  Л.П.Хлюпина 

Издаются
с 1907 года 

ISSN 2411-3336

ISBN 978-5-94211-772-6

Подписной индекс в каталоге агентства 

«Роспечать» 18067 

Адрес учредителя и редакции: 21-я линия, 2, Санкт-Петербург, Россия, 199106 

Тел. (812) 328-8416;        факс (812) 327-7359; 
Е-mail: pmi@spmi.ru         Сайт журнала: pmi.spmi.ru 

 Санкт-Петербургский горный университет, 2016 

Подписано к печати 23.12.2016. Формат 60  84/8. Уч.-изд.л. 27. 
Тираж 300 экз. Заказ 1168. С 322. Отпечатано в РИЦ СПГУ. 

 

 

Содержание
DOI 10.18454/PMI.2016.6 

 

782

Записки Горного института. 2016. Т. 222. С. 782 

СОДЕРЖАНИЕ 

 

Геология 

 

Могилатов В.С. Малоизученные феномены в электроразведке..........................................................     783 
Сироткин А.Н., Евдокимов А.Н. Состав, возраст и тектоническое значение гранитных валунов 

в девонских конгломератах северо-западной части Шпицбергена.............................................................     789 

Скублов С.Г., Ли С.-Х. Аномальная геохимия циркона из Ястребецкого редкометалльного 

месторождения (SIMS- и TOF-исследование)..............................................................................................     798 

 

Горное дело 

 

Гончаров Е.В., Цирель С.В. Геодинамические методы оценки распределения метана в камен-

ноугольных месторождениях и мероприятия по интенсификации метанопритоков при скважинных 
методах дегазации ...........................................................................................................................................     803 

Мамедов В.А., Халилова Х.Х. Пути трансформации соледобычи из самосадочных озер Апше-

ронского полуострова .....................................................................................................................................     809 

Рудаев Я.И., Китаева Д.А., Мамадалиева М.А. Моделирование деформационного поведения 

горных пород....................................................................................................................................................     816 

 

Металлургия и обогащение 

 

Воропанова Л.А., Кокоева Н.Б. Способ селективной экстракции ионов золота и серебра из 

солянокислых растворов трибутилфосфатом...............................................................................................     823 

Кавалла Р., Бажин В.Ю. Изотропность свойств листовых заготовок из магниевых сплавов.......     828 
Кондрашева Н.К., Анчита Хорхе. Влияние химического состава и качества тяжелой ярегской 

нефти на выбор технологии ее переработки .................................................................................................     833 

 

Электромеханика и машиностроение 

 

Афанасьев А.С., Третьяков А.А. Моделирование процессов энергопреобразования дизельных 

двигателей........................................................................................................................................................     839 

Орлов П.С. Инженерно-технические мероприятия по повышению надежности электроснабже-

ния объектов строительства............................................................................................................................     845 

Паньков И.А., Фролов В.Я. Моделирование судовой электроэнергетической системы малого 

гидрографического судна «Вайгач»................................................................................................................     852 

Шклярский Я.Э., Пирог С.  Влияние графика нагрузки на потери в электрической сети пред-

приятия .............................................................................................................................................................     858 

 

Геонаноматериалы 

 

Мустафаев А.С., Сухомлинов В.С. Функция распределения ионов в плазме собственного газа..     864 

 

Геоэкология и безопасность жизнедеятельности 

 
Парханьски Ю. Риск травматизма рабочих угольных шахт и его гистерезис .................................     869 
Хордан M.M., Бек Дж., Гарсия-Санчес Э., Гарсия-Оренес Ф. Анализ объемной плотности и 

агрегатной устойчивости в перколяционных колоннах...............................................................................     877 

 

Геоэкономика и менеджмент 

 

Пономаренко Т.В., Вольник Р., Маринина О.А. Корпоративная социальная ответственность 

угольной отрасли (практика российских и европейских компаний) ..........................................................     882 

Череповицын А.Е., Краславски А. Исследование инновационного потенциала нефтегазовой 

компании на разных стадиях эксплуатации месторождений ......................................................................     892 

 

 

 

DOI 10.18454/PMI.2016.6.783 

 
В.С.Могилатов  
Малоизученные феномены в электроразведке 

783
Геология

Геология  

 
 
УДК 550.837 
 
МАЛОИЗУЧЕННЫЕ ФЕНОМЕНЫ В ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКЕ 
 
В.С.МОГИЛАТОВ  
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А.Трофимука СО РАН, Новосибирск, Россия 
 
Современные электроразведочные технологии, несомненно, возникают в результате развития традиционных 
подходов и методов. Однако более интересным является появление совершенно новых технологий на базе новых 
эффектов и новых моделей взаимодействия геологической среды и электромагнитного поля. Автор не берет на себя 
обязательство указать принципиально новые направления, а только хочет обсудить некоторые малоизвестные 
факты из теории и практики электроразведки. Результатом данной работы могло бы считаться привлечение внимания 
специалистов к нетрадиционным сигналам в электроразведке. В качестве интересных и, на взгляд автора, не 
вполне имплементированных феноменов рассмотрены разделение поля на две поляризации – поперечно-
электрическую (ТЕ-поле) и поперечно-магнитную (ТМ-поле), некоторые малоизвестные свойства ТМ-поля, роль 
токов смещения, анизотропия горизонтальных сопротивлений, роль геомагнитного поля в электроразведочных 
зондированиях, уникальная разрешающая способность метода CSEM (Controlled Source Electro-Magnetic) в море. 
Ключевые слова: электроразведка, переходные процессы, ТМ-поляризация, эффект Лоренца, токи 
смещения, анизотропия, CSEM. 
 
Как цитировать эту статью: Могилатов В.С. Малоизученные феномены в электроразведке // Записки 
Горного института. 2016. Т. 222. С. 783-788. DOI 10.18454/PMI.2016.6.783 
 
Введение. Разумеется, современные электроразведочные технологии могут возникать в результате 
развития традиционных подходов и методов. Однако более интересным является появление 
совершенно новых технологий на базе новых эффектов и новых моделей взаимодействия 
геологической среды и электромагнитного поля. На примере вещей, в общем-то известных, но не 
широко, автор попытался показать возможность движения в разных направлениях.  
Личный опыт автора говорит о том, что новых явлений следует ожидать, поменяв сам тип электромагнитного 
воздействия на геологическую среду. В силу одномерности базовой горизонтально-
однородной модели среды в электроразведке с контролируемыми источниками имеет место разделение 
общего геоэлектромагнитного поля, т.е. каждой компоненты магнитного и электрического поля, 
на ТM- и ТE-составляющие или поляризации (Ttransverse Magnetic и Transverse Electric). Используются 
также термины: ТМ- и ТЕ-поле, поперечно-магнитное и поперечно-электрическое поле, Е- и Н-
моды, поле электрического типа и поле магнитного типа, гальваническое и индуктивное поле (например, [
2]). На совершенно разные свойства этих составляющих поля произвольного источника обратил 
внимание еще Дж.Р.Уэйт в 
1986 г. [11], оценивая чувствительность 
метода к выделению тонкого 
высокоомного горизонта. Это разделение 
позволяет эффективно и 
просто описать теорию, а также 
имеет глубокую связь с типами питающих 
установок. Такой известный 
источник, как токовая петля на 
дневной поверхности или в другой 
горизонтальной плоскости, возбуждает 
только TE-поле. Известный 
источник, возбуждающий только 
TM-поле, – это малопрактичный 
вертикальный электрический диполь (
ВЭД или линия – ВЭЛ). Также 
традиционный источник – горизонтальный 
электрический диполь 
(ГЭД или линия – ГЭЛ) – возбуждает 
смешанное поле, в котором, 
однако, превалирует ТЕ-мода. 

 

Рис.1. Условная физико-математическая модель электроразведки.  
Разделение на вклады ТЕ- и ТМ-поляризаций общего геоэлектромагнитного 
поля (E и H компоненты) от произвольного распределения стороннего тока 
в горизонтальной плоскости (плоский сторонний ток) 

Слоистая Земля

y 

z 

i 

Уравнения 
Максвелла 

Источник – плоский 
сторонний ток  
на любой границе 

)
,
(
y
x
j

0
div 
j
0
rot 
j

}}
{div
ˆ
}
{rot
ˆ
{
ˆ
*
*
j
j
F
bV
F
aX
F


E  H

Токовая 
петля 


}
{
ˆ f
F
преобразование 
Фурье 

ТЕ
ТМ

ТЕ + ТМ 
КЭД

V: 1D краевая задача 
«Электрического типа» 

Заземленная линия 

Х: 1D краевая задача 
«магнитного типа» 

x 

 

 

В.С.Могилатов  
Малоизученные феномены в электроразведке 
DOI 10.18454/PMI.2016.6.783 

 

784 
Записки Горного института. 2016. Т. 222. С. 783-788 

Физико-математическая модель индукционной электроразведки с контролируемыми источниками, 
представленная условно на рис.1 (и подробно обоснованная в [2]), двуедина и симметрична 
по отношению к полям электрического и магнитного типов. Это совершенно не новая теория, 
а лишь схема, правильно отражающая дуальную (ТЕ-ТМ) природу геоэлектромагнитного 
поля. Она же прямо указывает на существование источника электромагнитного поля электрического 
типа, в некотором смысле симметричного хорошо знакомой токовой петле, – круговой 
электрический диполь (КЭД), представленный на рис.1 как абсолютно закономерное дополнение 
к основным электроразведочным источникам – токовым линии и петле. Но на практике эта схема 
не реализуется, слабо изучены свойства переменного ТМ-поля, не был известен наземный источник 
переменного поля электрического типа. Современная индукционная электроразведка (в частности, 
импульсная) основана практически лишь на использовании поля магнитного типа. Оно 
возбуждается индуктивно (например, петлей), и в целом речь идет об индуктивной электроразведке. 
Подход с позиций «ТЕ-ТМ-дуализма» к описанию теории, развитию технических средств 
и практики электроразведки с контролируемыми источниками есть тема и метод, которые мы 
здесь используем.  
Свойства ТМ-поля. Прежде всего, надо понимать, что ТМ-поле – это радикально иной способ 
существования электромагнитного поля в слоистой Земле и иной способ взаимодействия с 
нею, нежели привычное ТЕ-поле. На рис.2 условно представлены системы возбуждаемых токов 
при ТЕ-поляризации и ТМ-поляризации – знаменитое «токовое кольцо», образуемое горизонтальными 
токами, и тороидальная система токов, имеющая вертикальную электрическую компоненту. 
Первая возбуждается токовой петлей, вторая – вертикальным электрическим диполем, 
круговым электрическим диполем, точечным заземлением. Дело в том, что свойства ТМ-поля 
совсем иные, чем ТЕ-поля, общеизвестные и воспринимаемые как, собственно, свойства процесса 
установления. Установление ТМ-поля может происходить по экспоненте, поле не зависит 
только от суммарной продольной проводимости, всегда зависит от вертикальной структуры среды, 
на всех стадиях зависит от формы возбуждающего импульса тока, связано с анизотропией и 
очень тесно с параметрами вызванной поляризации (ВП), не имеет магнитного отклика на дневной 
поверхности. Последнее свойство очень важно, мы получаем возможность избавиться от 
мощного и генерализированного фона вмещающей толщи и можем регистрировать слабые сигналы, 
иногда новой природы [2]. 
Токи смещения. Тот факт, что традиционная индукционная электроразведка использует 
поле ТЕ-поляризации, способствует ограниченному взгляду на электроразведку в целом. Например, 
весьма распространено суждение, что в глубинной электроразведке токи смещения не играют 
роли [6]. Но это справедливо только по отношению к ТЕ-полю. А вот при использовании ТМ-
поля ситуация совсем другая. Нами произведены расчеты процессов установления (классическим 
методом «в частотной области» [1, 2]) с учетом токов смещения для модели с тонким изолирующим 
горизонтом, представленной на рис.3, при возбуждении от кругового электрического диполя, 
и, как не раз случалось при анализе поведения ТМ-поля, был получен поразительный результат. 
На рис.3 сравниваются две кривые становления (радиальный градиент электрического поля 
Er на дневной поверхности, разнос 1500 м, ток в КЭД 1 А). Первая – квазистационарная (ε = 0) и 
определяется только верхним слоем. Спад – экспоненциальный. Вторая кривая (ε = 50ε0) показывает 
влияние токов смещения – смена знака и медленный, степенной спад в конце процесса становления. 
Это влияние просто критическое.  

 

Рис.2. Система горизонтальных токов – поле магнитного типа (а), тороидальная система токов – поле  
электрического типа (б) 

а 
б 

 

 

DOI 10.18454/PMI.2016.6.783 

 
В.С.Могилатов  
Малоизученные феномены в электроразведке 

785
Геология

Результаты эти, полученные численной реализацией метода разделения переменных, были 
довольно неожиданными, и потребовались дополнительные тестовые расчеты методом конечных 
элементов [10]. Кроме того, мы специально получили (методом Тихонова «во временной области» [
5]) асимптотическую формулу для поздней стадии 

2
2

2

3

3
2
0
1
16
t
h
h

r
Ir
Er





, 

где сопротивления и мощности верхнего и нижнего слоя одинаковы (ρ, h); δh – мощность изолирующего 
слоя.  
Таким образом, результат на рис.3 тщательно проверен. Дальнейшие расчеты (также довольно 
нетривиальные, [10]) показали резкую зависимость от сопротивления нижнего слоя.  
Геомагнитный эффект. Установление вторичных токов, возбуждаемых контролируемыми 
источниками, происходит в магнитном поле Земли. Геомагнитное поле (~50 А/м) в тысячи и десятки 
тысяч раз больше вторичных магнитных полей, возбуждаемых при зондированиях становлением (
ЗС). Однако, насколько известно автору, его влияние на сам процесс становления не обсуждалось. 
Не странно ли это? В физике есть область знаний, где изучается движение заряженных 
частиц, составляющих ток, в скрещенных электрическом и магнитном (внешнем) полях. 
Речь идет об эффекте Лоренца 
и о гальваномагнитных 
эффектах (например, 
известный эффект 
Холла). Стрелка компаса 
поворачивается в магнитном 
поле Земли. Это знают 
все. Система вторичных 
токов в Земле также 
обладает магнитным моментом 
и должна реагировать 
на магнитное поле 
Земли (рис.4). 
Самый поверхностный 
теоретический анализ показывает 
следующее. Во-
первых, геомагнитный эф-

 

 

Рис.4. Взаимодействие магнитных диполей с полем Земли: а – ток в петле не выключен 
(аналог закрепленной магнитной стрелки); б – ток в петле выключен и образовалось 
вторичное токовое кольцо в Земле (стрелка освобождена); в – магнитный диполь 
поворачивается в магнитном поле Земли (как и магнитная стрелка) 

б
а 
в 

Магнитное поле Земли 

Рис.3. Модель среды (а) и кривые установления (б). Кривая «Квазистац.» – расчет квазистационарной задачи, кривая 
«Токи смещения» – расчет с учетом токов смещения (Er) 

КЭД 
0 = 
Er 

1 = 10 Ом·м 

3 = 1000 Ом·м 

2 = , 2 = 500 

4 = 

h1 = 500 м

h3 = 500 м

h2 = 1 м 

10
30
50 
70
20
40 
60 
80

–9

–10

–11

–12

–13

–14

–15

–16

–17

–18

–19

Время, мс 

log10 (Er, В/м) 

Квазистац. 
Токи смещения 

а 
б 

0 

 

 

В.С.Могилатов  
Малоизученные феномены в электроразведке 
DOI 10.18454/PMI.2016.6.783 

 

786 
Записки Горного института. 2016. Т. 222. С. 783-788 

фект приводит к некоторым эффективным 
(кажущимся) 
анизотропии 
(холловская 
анизотропия) и вертикальной намагниченности 
первоначально изотропной, немагнитной 
среды (геомагнитные эффекты первого 
и второго рода). Во-вторых, геомагнитный 
эффект очень тесно связан с вещественным 
составом среды и ее микроструктурой. 
В-третьих, похоже, теория не 
скоро даст нам надежные количественные 
оценки и в любом случае должна будет 
опереться на экспериментальные факты. 
Поэтому оценку и изучение геомагнитного 
эффекта в ЗС можно скорее осуществить в 
экспериментах. 
По мнению автора, уже есть некоторые 
факты, которые свидетельствуют о 
проявлении геомагнитного эффекта в электроразведке. 
Речь идет об известных автору 
случаях корреляции данных электроразведки 
методом зондирований становлением 
с географической ориентацией установки. 
Разумеется, эти искажения невелики и 
легко объясняются свойствами геологической 
среды (латеральной анизотропией). 
Однако замалчивание этой проблемы может затруднить прогресс в геоэлектрических исследованиях. 
Геомагнитный эффект можно рассматривать как помеху, которую надо учитывать. Но суть, 
по нашему мнению, в другом. Природа предоставляет нам дополнительные возможности для 
глубокого изучения геологической среды электромагнитными методами. Более подробно об этой 
проблеме можно узнать из работы [3].  
Анизотропия горизонтальных сопротивлений. В прикладных исследованиях для электромагнитного 
каротажа и электроразведки среда предполагается, как правило, либо изотропной, 
либо с обычной анизотропией проводимости. Между тем имеется много указаний на то, что среда 
может обладать даже и двухосной анизотропией, т.е. по всем трем направлениям – X, Y, Z сопротивления 
различны. Теоретическое решение методом разделения переменных и численная 
реализация в этом случае связана с рядом проблем [4]. Получены интересные результаты с геоэлектрической 
точки зрения, например, появление вертикальной электрической компоненты поля 
при возбуждении горизонтально-слоистого разреза вертикальным магнитным диполем. 
В таблице к рис.5 представлен трехслойный разрез, второй слой которого обладает двухос-
ной анизотропией. Источником служит вертикальный магнитный диполь с моментом 
Mz = 1013 А·м2, помещенный на дневной поверхности. Наблюдение ведем на глубине 200 м, т.е. 
на второй границе в точке с координатами x = 200 м, y = 200 м (поскольку вертикальные сопротивления 
одинаковы, неважно – снизу или сверху границы). Диапазон регистрации отклика – от 
1 мс до 5 с. На рис.5 представлены кривые становления для всех трех компонент электрического 
поля. Как видим, вертикальная компонента, которая в обычной изотропной или анизотропной с 
одной осью среде отсутствует, здесь вполне сравнима с горизонтальными.  
CSEM (Controlled Source Electro-Magnetic). Еще один феномен хотелось бы отметить – это 
неожиданная эффективность метода CSEM в глубоком (вот парадокс!) море (например, [7, 8, 
10]). Эффективность эта по отношению к объектам повышенного сопротивления, проявляемая 
погруженной установкой ABMN, легко подтверждается в теоретических расчетах и сохраняется 
в какой-то мере и на практике. Методу CSEM уже более 10 лет, и он породил целое направление 
и огромную литературу на Западе, его считают наиболее важным применением электроразведки 
с контролируемыми источниками. За это время выдвигалась масса объяснений эффективности 
метода (например, «волноводы»), но в последние годы принято говорить о поглощении ТЕ-моды 

 

Рис.5. Переходные кривые электрических компонент Ex, Ey, Ez 

300 

200 

100 

0 

–100 

–200 

–300 
1 
10 
100
Время, мс 

Ех 
Еy 
Еz

E, В/м 

 
Модель среды 

Номер 
слоя 
Мощность, 
м 
х, Ом·м 
y, Ом·м 
z, Ом·м 

1 
200 
5 
5 
5 

2 
100 
0,1 
1 
5 

3 
 
100 
100 
100 

 

 

 

DOI 10.18454/PMI.2016.6.783 

 
В.С.Могилатов  
Малоизученные феномены в электроразведке 

787
Геология

в глубоком море и чувствительности ТМ-моды к «резистивному» объекту. С этим можно, в общем, 
согласиться, предлагаем лишь сделать дальнейшее уточнение. Примем «стандартную» модель: 
море, ρ = 0,3 Ом·м, h = 1000 м, вмещающая среда ниже дна (ρ = 1 Ом·м) и объект на глубине 
1000 м под дном (ρ = 100 Ом·м, h = 100 м). Установка ABMN в гармоническом режиме (ток 
1 А, частота f = 1 Гц) меняет разнос до 12 км. Сделаем расчет сигнала, но, кроме полного, отдельно 
рассчитаем ТЕ- и ТМ-моды. 
На рис.6, а представлены кривые (амплитуды, логарифмический масштаб) для мод и полное 
поле. На больших разносах моды практически совпадают, а суммарный (ТЕ + ТМ) сигнал есть 
результат глубокой взаимной компенсации (моды входят в общий сигнал с разными знаками). 
Полное поле на несколько порядков меньше, что и приводит к большим аномальным эффектам. 
На рис.6, б представлены аномальные эффекты от «резистивного» слоя в каждой из мод. 
Обращают на себя внимание малые величины этих эффектов (доли процента), и снова можно 
отметить, что только глубокая взаимная компенсация мод превращает эти слабые эффекты в 
отдельных модах в гигантский (до 10000 %) эффект по отношению к суммарному полю. Видно 
также, что аномальный эффект от «резистивного» слоя гораздо больше в ТМ-моде, что, вроде бы, 
соответствует общепринятым представлениям. 
Однако в области больших разносов (более 
5000 м) обнаруживается, что аномальный эффект 
в полном поле образуется больше за счет ТЕ-поля. 
Это уже несколько неожиданно. Приходится 
вспомнить о «волноводной» гипотезе. Волноводов 
у нас тут нет, ситуация вполне квазистационарная, 
но можно говорить о распространении ТЕ-моды 
по высокоомному горизонту. 
Итак, ситуация в методе CSEM весьма 
специфическая. Основной урок для остальной 
электроразведки состоит в том, что необходимо 
каким-то образом добиваться максимальной 
компенсации нормального, фонового, сигнала 
и создавать таким образом высокий аномальный 
эффект. 
С помощью ТМ-поля мы можем предложить 
методику, чувствительную к высокоом-
ным, а также к низкоомным аномальным объек-

 

 

Рис.7. Кривые отношений полного поля Er КЭД  
к нормальному (аномальный эффект). Шифр кривых: 
1000_bottom и 100_bottom – КЭД на дне моря глубиной 
соответственно 1000 и 100 м; 1000_top и 100_top – КЭД 
на поверхности моря глубиной соответственно 1000 и 100 м 

100 

1000 
10000 
Разнос, м 

Аномальный эффект |E|/|En| 

1000 

10

1

1000_bottom
100_bottom 
1000_top 
100_top 

Рис.6. Вклады ТЕ и ТМ-мод в суммарный сигнал: а – отдельные моды и суммарное поле (амплитуды), шифр кривых:  
TE – вклад ТЕ-моды, ТМ – вклад ТМ-моды, ТЕ + ТМ – суммарное поле; б – относительные аномальные эффекты 
в ТЕ- и ТМ-моде (амплитуды), шифр кривых: ТЕ – отношение значений ТЕ-моды к ТЕ-моде нормального (без объекта)  
поля, ТМ – отношение значений ТМ-моды к ТМ-моде нормального (без объекта) поля 

ТЕ 
ТМ 
ТЕ + ТМ

100 
1000 
10000 

1Е-007 

1Е-008 

1Е-009 

1Е-010 

1Е-011 

1Е-012 

1Е-013 

1Е-014 

1Е-015 

1Е-016 

Сигнал |E|, В/м 

Разнос, м 

100 
1000 
10000 

Аномальный эффект |E|/|En| 

1,002

1

0,998

0,996

0,994

0,992

0,988

0,99

Разнос, м 

а 
б 

ТЕ 
ТМ

 

 

В.С.Могилатов  
Малоизученные феномены в электроразведке 
DOI 10.18454/PMI.2016.6.783 

 

788 
Записки Горного института. 2016. Т. 222. С. 783-788 

там, более детальную и не зависящую 
радикально от глубины моря. Продемонстрируем 
это, используя все ту же 
модель (см. рис.1). Применим установку 
КЭД с радиусом 500 м, работающую 
в гармоническом режиме на 
частоте 1 Гц.  
В расчетах мы рассматривали море 
глубиной 1000 и 100 м и помещали 
КЭД на дно и на дневную поверхность 
(рис.7). Аномальный эффект велик, не 
хуже чем в CSEM. Только в случае размещения 
КЭД на поверхности моря 
глубиной 1000 м аномальный эффект 
падает до 2000 %, но ведь это тоже немало. Разносы в этом примере, конечно, велики. Но, как показано 
в статье [10], в режиме становления можно использовать небольшие разносы и точно определять 
границы объекта по латерали.  
Получается, что круговой электрический диполь, «плавающий» на поверхности моря, вполне 
нас устраивает во всех случаях (мелкое и глубокое море), учитывая, что он практически не 
ограничен по размерам и мощности. Это значит, кстати, что 70 % поверхности земного шара 
доступны для эффективных единообразных электромагнитных зондирований. Что касается технической 
реализации, то нетрудно представить себе оперативную инсталляцию КЭД посредством 
восьми роботизированных катеров-буев, которые разматывают нетонущие кабели с лебедок 
на центральном судне и затем устанавливают и поддерживают положение электродов под контролем 
спутниковых сигналов (рис.8). 
Еще одно интересное применение КЭД, которое снимает и возражения против сложного по 
традиционным меркам устройства этого источника, состоит в размещении большой установки 
КЭД на многолетнем льду, дрейфующем в арктической области.  
Заключение. Итак, даже из ограниченного личного опыта автора следует, что рано говорить 
о «конце истории». И рано смиряться со скромной ролью электроразведки с искусственными источниками 
в геофизической практике. Мы еще даже не освоили все возможности, которые подразумеваются 
совершенно классической теорией зондирований становлением. Оптимизировав 
свою экспериментальную схему на базе ТМ-поля, мы могли бы, наконец, привлечь сложные модели 
геологической среды. 
Благодарность. Автор признателен М.Г.Персову, Ю.Г.Соловейчику и М.Гольдману за сотрудничество 
по некоторым проблемам, затронутым в статье.  
 
ЛИТЕРАТУРА 
 
1. Ваньян Л.Л. Основы электромагнитных зондирований. М.: Недра, 1965. 109 с. 
2. Могилатов В.С. Импульсная геоэлектрика. Новосибирск: Изд-во НГУ, 2014. 182 с. 
3. Могилатов В.С. О влиянии геомагнитного поля на процесс установления токов в земле // Геофизика. 2013. № 4. C. 70-75. 
4. Могилатов В.С. Учет двухосной анизотропии проводимости среды в геоэлектрических исследованиях / 
В.С.Могилатов, А.Н.Беспалов // Изв. РАН. Сер. Физика Земли. 2009. № 9. С. 97-103. 
5. Тихонов А.Н. О становлении электрического тока в неоднородной среде / А.Н.Тихонов, О.А.Скугаревская // Изв. АН 
СССР. Сер. геогр. и геоф. 1950. Т. 14. № 4. С. 281-293. 
6. Bhattacharyya B.K. Electromagnetic fields of a transient magnetic dipole on the earth’s surface // Geophysics. 1959. 24. 
P. 89-108. 
7. Constable S. An introduction to marine controlled source electromagnetic methods for hydrocarbon exploration / 
S.Constable, L.J. Srnka // Geophysics, 2007. 72. WA3-WA12. 
8. Constable S.C. Ten years of marine CSEM for hydrocarbon exploration // Geophysics. 2010. Vol. 75 (5). P. 75A67-75A81. 
9. Displacement currents in geoelectromagnetic problems / V.Mogilatov, M.Goldman, M.Persova, Y.Soloveichik // Journal of 
Applied Geophysics. 2014. Vol. 105. P. 133-137. 
10. Signal detectability of marine electromagnetic methods in the exploration of resistive targets / M.Goldman, V.Mogilato, 
A.Haroo, E.Levi, B.Tezkan // Geophysical Prospecting. 2015. 63. P. 192-210. 
11. Wait J.R. Electromagnetic response of a thin layer // Electronics Letters. 1986. Vol. 22. N 17. P. 898-899.  
 
Автор В.С.Могилатов, д-р техн. наук, главный научный сотрудник, mvecs@ya.ru (Институт нефтегазовой геологии 
и геофизики им. А.А.Трофимука СО РАН, Новосибирск, Россия).  
Статья принята к публикации 03.11.2016. 

 

Рис.8. Морская установка КЭД 

 

 

DOI 10.18454/PMI.2016.6.789 

 
А.Н.Сироткин, А.Н.Евдокимов  
Состав, возраст и тектоническое значение гранитных валунов ... 

789
Геология

УДК 551.73:551.24 
 
СОСТАВ, ВОЗРАСТ И ТЕКТОНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ  
ГРАНИТНЫХ ВАЛУНОВ В ДЕВОНСКИХ КОНГЛОМЕРАТАХ  
СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ШПИЦБЕРГЕНА 
 
А.Н.СИРОТКИН1, А.Н.ЕВДОКИМОВ2 
1 Полярная морская геологоразведочная экспедиция (ФГУП ПМГРЭ), г. Ломоносов, Россия 
2 Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия 
 
Выделение комплексов раннепротерозойского возраста в составе кристаллического фундамента – 
важнейшая задача изучения докембрийских образований всего Шпицбергена и его северо-западной части. 
Территория этого района сложена тремя глубоко метаморфизованными комплексами, которые подверглись 
процессам мигматизации и гранитизации в среднем рифее и прорваны гранитоидами среднерифей-
ского и среднепалеозойского возрастов. В свою очередь, выходы фундамента перекрыты терригенными 
породами девонского грабена Шпицбергена, среди которых значительный объем занимают конгломераты. 
В ходе исследования петрографического, химического составов, а также изотопных характеристик цирконов 
из валунов базальных конгломератов серии Ред Бей (D1), свиты Вульфбергет на мысе Конгломератод-
ден установлено наличие здесь окрашенных в красный цвет (мясо-красных) гранитов с изотопным возрастом 
1631±19 млн лет, что сопоставимо с позднекарельскими процессами, активно проявленными на архипелаге. 
Доказано также, что преобразования этих пород в интервале 380±42 млн лет также хорошо сопоставляются 
со среднепалеозойскими событиями, с которыми связана значительная перестройка фундамента. 
Определенный нами возраст является еще одним доказательством проявления на северо-западе Шпицбергена 
раннедокембрийских (позднекарельских) процессов. 
Ключевые слова: циркон, абсолютный возраст, валуны гранитоидов, фундамент, северо-западный 
Шпицберген. 
 
Как цитировать эту статью: Сироткин А.Н. Состав, возраст и тектоническое значение гранитных 
валунов в девонских конгломератах северо-западной части Шпицбергена / А.Н.Сироткин, А.Н.Евдокимов // 
Записки Горного института. 2016. Т. 222. С. 789-797. DOI 10.18454/PMI.2016.6.789 
 
Введение. Определение времени образования метаморфических комплексов северо-
западного Шпицбергена (далее – СЗШ) – одна из главных проблем геологического изучения 
фундамента архипелага. Первоначальное предположение о каледонском возрасте регионального 
метаморфизма этих комплексов [2, 12] базировалось, в основном, на присутствии здесь красноцветного 
орогенного комплекса девонского грабена, массивов среднепалеозойских гранитов и на 
редких калий-аргоновых датировках. С.А.Абакумов, много лет посвятивший изучению этого 
района, выделил внутри метаморфического комплекса три серии: нижнепротерозойские Смерен-
бург-фиорд и Ричарддален и рифейскую Кросс-фиорд [1], основываясь на различиях в их составе 
и степени метаморфизма. Позже изотопными методами было доказано широкое проявление в 
этом районе процессов среднерифейского (гренвильского) ультраметаморфизма, проявившегося, 
в том числе, и в виде тел анатектических гранитоидов (рис.1) [8]. На сегодняшний день широкое 
применение цирконометрии позволило выделить в этом районе архипелага целый ряд этапов 
тектоно-магматической и тектоно-метаморфической активности (AR2 – PR1 – R2 – V – PZ2), но 
обнаружить при этом собственно раннепротерозойские породы не удалось [6]. Все зерна циркона, 
имеющие возраст 1900-1650 млн лет, идут в ассоциации с зернами (или каймами) других возрастов, 
что дает основания для отнесения их к детритовым или захваченным [10, 11]. 
Единственное исключение в этом ряду – определение возраста галек и валунов кварцевых 
порфиров в базальных конгломератах серии Сиктефьеллет (S2-D1) из комплекса девонского грабена, 
залегающих на глубоко метаморфизованных породах серии Ричарддален. Фациально-
литологические характеристики серии Сиктефьеллет и пространственное расположение ее выходов 
позволяют утверждать, что снос материала для образования конгломератов и песчаников 
шел с запада и северо-запада, т.е. со стороны антиклинорного поднятия СЗШ, а минеральный 
состав этих пород указывает, по нашим данным, что их формирование проходило за счет разрушения 
глубоко метаморфизованных пород. Все это в совокупности указывает на то, что кварцевые 
порфиры являются местными по происхождению породами и относятся к этому району. Поэтому 
полученный по цирконам из этих пород возраст около 1740 млн лет [13] однозначно фиксирует 
карельский этап становления фундамента в этом районе. Это тем более важно, что в данном 
случае мы имеем дело не с гипотетическим протолитом, а с конкретным материалом. 

 

 

А.Н.Сироткин, А.Н.Евдокимов  
Состав, возраст и тектоническое значение гранитных валунов ... 
DOI 10.18454/PMI.2016.6.789 

 

790 
Записки Горного института. 2016. Т. 222. С. 789-797 

Северо-западная часть архипелага в тектоническом плане характеризуется как зона тектонического 
сочленения двух структур I порядка: антиклинорного выступа древнего кристаллического 
фундамента и девонского грабена Шпицбергена (рис.1). Северо-западный выступ кристаллического 
фундамента имеет ступенчатое сочленение со структурами грабена по системе субпа-
раллельных разноамплитудных сбросов, которые формируют в борту грабена тектонические 

 

Серия 
Андреленд 

Комплекс 
девонского грабена 

Серия 
Кросс-фиорд 

Серия 
Смеренбург-фиорд 

Серия 
Ред Бей 

Серия 
Сиктефьеллет 

Свита 
Генералфьелла 

Свита 
Сигнехамна 

Свита 
Коллербреен 

Свита 
Ниссенфьелла 

Свита 
Ватгонвенбреен 

Свита 
Ричарддален 

Комплекс 
гранитов 
Хорнеман 

Комплекс 
ультрабазитов 
Ботнехауген 

Комплекс 
анатектических 
гранитоидов 

Разломы: 
а – установленные 
б – предполагаемые 

Точки отбора проб 
валунов гранитоидов 
1 – [12]; 2 – авторы 

Рис.1. Схема геологического строения северо-западного Шпицбергена