Журнал естественнонаучных исследований, 2019, № 1

ISSN 2500-0489 
 
ЖУРНАЛ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 
Сетевой научный журнал 
Том 4 
■ 
Выпуск 1 
■ 
2019 
 
Выходит 4 раза в год   
 
 
 
 
 
 
      Издается с 2016 года 
 
 
Свидетельство о регистрации средства 
массовой информации  
Эл № ФС77-61335 от 07.04.2015 г. 
 
Издатель:  
ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М» 
127282, г. Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1 
Тел.: (495) 280-15-96 
Факс: (495) 280-36-29 
E-mail: books@infra-m.ru 
http://www.infra-m.ru 
 
Главный редактор: 
Питулько В.М. – доктор геол.-минерал. наук, 
главный научный сотрудник, лаборатория 
геоэкологических проблем природнохозяйственных систем и урбанизированных 
территорий, Санкт-Петербургский научноисследовательский центр экологической 
безопасности Российской академии наук 
(НИЦЭБ РАН), г. Санкт-Петербург  
 
Ответственный редактор:  
Титова Е.Н. 
E-mail: titova_en@infra-m.ru 
 
© ИНФРА-М, 2018 
 
Присланные рукописи не возвращаются.  
Точка 
зрения 
редакции 
может 
не 
совпадать 
с мнением авторов публикуемых материалов.  
Редакция оставляет за собой право самостоятельно 
подбирать к авторским материалам иллюстрации, 
менять заголовки, сокращать тексты и вносить в 
рукописи необходимую стилистическую правку без 
согласования 
с 
авторами. 
Поступившие 
в редакцию материалы будут свидетельствовать о 
согласии авторов принять требования редакции.  
Перепечатка 
материалов 
допускается 
с письменного разрешения редакции.  
При 
цитировании 
ссылка 
на 
журнал 
«Журнал 
экономических исследований» обязательна.  
Редакция не несет ответственности за содержание 
рекламных материалов.  
 
САЙТ: http://naukaru.ru/ 
E-mail: titova_en@infra-m.ru 

СОДЕРЖАНИЕ 
 
Геолого-минералогические науки
 
 
Сенчина Н.П., Болячкин Д.Л. Метод 
частичного извлечения металлов с 
применением солнечных элементов 
питания 
 
Математические науки
 
 
Байсалов Д.У., Келдибекова А.О. 
Возможности школьного курса геометрии в 
формировании исследовательских умений 
учащихся 
 
Келдибекова А.О. Задачи городской 
олимпиады школьников по математике 
 
Гринюк О.Н., Алексашина О.В., Санаева 
Г.Н. Операции с большими числами и 
информационная безопасность облачных 
технологий  
 
Эмпирические методы 
естественнонаучного познания
 
 
Лебедев С.А. Эмпирическое познание в 
науке и его методы 
 
 

Метод частичного извлечения металлов  
с применением солнечных элементов питания 
 
Method of the metals partial extraction using solar cells 
 
 
Сенчина Н.П. 
канд. геол.-минерол. наук, ассистент, кафедра Геофизических и геохимических методов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, Санкт-Петербургский горный университет, archie3@mail.ru 
 
Senchina N.P. 
Candidate of Geology and Mineralogy, Assistant, Department of geophysical and geochemical 
methods of prospecting and exploration of mineral deposits, Saint-Petersburg Mining University 
e-mail: archie3@mail.ru 
 
 
Болячкин Д.Л. 

 

студент, кафедра Геофизических и геохимических методов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, Санкт-Петербургский горный университет 
e-mail: denis_bolyachkin@mail.ru 
 
Boljachkin D.L. 
Student, Department of geophysical and geochemical methods of prospecting and exploration of 
mineral deposits, Saint-Petersburg Mining University,  
e-mail: denis_bolyachkin@mail.ru 
 
Мирошникова Д.Р. 
студент, кафедра Геофизических и геохимических методов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, Санкт-Петербургский горный университет 
e-mail: 130874920@mail.ru 
 
Miroshnikova D.R. 
Student, Department of geophysical and geochemical methods of prospecting and exploration of 
mineral deposits, Saint-Petersburg Mining University 
e-mail: 130874920@mail.ru 
 
 
Аннотация 
В настоящей работе представлена новая методика поиска глубокозалегающих рудных месторождений на основе модификации метода частичного извлечения металлов. Авторами разработан функционирующий макет аппаратуры метода ЧИМ (частичного извлечения металлов), 
с использованием возобновляемого ресурса – солнечной энергии – в качестве источника 
электрического тока. Произведена оценка эффективности предлагаемой методики для извлечения из закрепленной (минеральной) формы химических элементов – индикаторов оруденения – экспериментальным путем в лабораторных условиях, показавшая возможность использования предлагаемой модификации при современном уровне развития химикоаналитических технологий. Применение солнечных элементов питания дает методике экологические и технологические преимущества по сравнению с классической реализацией ЧИМ. 
Методика представляется эффективным способом поиска глубокозалегающих месторождений в связи с установленным фактом наличия струйных ореолов рассеяния подвижных форм 

нахождения элементов. Подвижные формы элементов вовлекаются в движение под действием электрического тока в окрестности станции ЧИМ и накапливаются в элементоприемнике, 
таким образом, достигается селективность анализа подвижной, мигрирующей формы элементов. 
Ключевые слова: геоэлектрохимия, геофизика, индикаторы оруденения, частичное извлечение металлов, подвижные формы, эффективность, месторождение, руда, поиск руды, солнечные элементы питания. 
 
Abstract 
The article presents a new technique for finding deep-lying ore deposits based on a modification of 
the method of partial extraction of metals. The authors have developed a functioning model for the 
partial extraction of metals method, using a renewable resource - solar energy - as a source of electrical current. An assessment of the effectiveness of the proposed method for extracting chemical 
elements (mineralization indicators) from the fixed (mineral) form was made experimentally in laboratory conditions, which showed the possibility of using the proposed modification at the current 
level of development of chemical analytical technologies. The use of solar cells gives the method 
environmental and technological advantages over the classical implementation of the partial extraction of metals. The technique seems to be an effective way to search for deep-seated deposits in 
connection with the established fact of the presence of jet ink halos of dispersion of mobile forms of 
finding elements. Movable forms of elements are involved in the movement under the action of 
electric current in the vicinity of the partial extraction of metals station and accumulate in the elemental cell, thus achieving the selectivity of the analysis of the moving, migrating form of elements. 
 
Keywords: geoelectrochemistry, geophysics, mineralization indicators, partial metal recovery, 
moving forms, efficiency, field, ore, ore search, solar cells. 
 
 
Метод частичного извлечения металлов (ЧИМ) – один из методов геоэлектрохимии, позволяющий регистрировать отклик в виде повышенных концентраций подвижных форм химических элементов нахождения от глубинных рудных тел. Идея метода была предложена в 
1932 г. Н.И. Сафроновым для разбраковки геофизических аномалий и предполагала растворение рудных образований под действием электрического тока, с последующим перемещением растворенных заряженных частиц в поле электрического тока и накоплении в точках 
наблюдения.  
В ореольном варианте ЧИМ производится оценка содержания подвижных форм нахождения элементов-индикаторов руд вблизи элементоприемника. Последний представляет собой 
сосуд с помещенным в него электродом, к которому присоединяют источник постоянного 
тока, другой электрод заземляется на некотором расстоянии. Сам сосуд должен быть заполнен раствором, обычно это бидистиллят с очищенной азотной кислотой. В сосуде имеется 
полупроницаемая перегородка, обеспечивающая проникновение ионов из вмещающей среды 
и препятствующая вытеканию раствора.  
Элементоприемник может быть разных размеров, в зависимости от параметров пропускаемого тока. Накапливающиеся в сосуде компоненты могут быть обнаружены методами химического анализа в растворе, в виде осадка на дне элементоприемника или на поверхности 
электрода. 
Повышение концентрации искомых химических элементов в содержимом элементоприемника в некотором пункте исследования (по отношению к соседним точкам) свидетельствует о наличии источника подвижных форм элементов, в том числе, глубинном; и о перспективности данного пункта для дальнейших исследований. Примеры результатов ЧИМ представлены в печати [2, 5, 6]. 
 

Рис. 1. Схема устройства элементоприемника. 1 – корпус элементоприемника; 2 – электрод; 3 – съемная крышка; 4 – мембрана; 5 – провод 
 
На рис. 2 рассмотрен пример, показывающий эффективность методики в условиях сложного геологического строения разреза, ограничивающего возможности применения литогеохимии. Рубцовское колчеданно-полиметаллическое месторождение (Рудный Алтай) перекрыто мощным (70–100 м) слоем осадочных отложений. Геологический разрез представлен 
лавами, туфолавами риолитовых порфиров и вышележащими кремнистыми, глинистыми 
вулканомиктовыми алевролитами. Рудовмещающие палеозойские образования, включая кору выветривания, перекрыты чехлом песчано-глинистых неоген-четвертичных отложений 
мощностью 80–100 м. Основные запасы представлены богатыми сульфидными полиметаллическими (Cu, Pb, Zn) и колчеданно-полиметаллическими рудами (на рис. показаны черным 
цветом). Как видно, головная часть рудного тела отмечается повышенными концентрациями 
свинца и меди в пробах ЧИМ. 
 

 
Рис.  2. Результаты методики ЧИМ над перекрытым Рубцовским колчеданнополиметаллическим месторождением (Рудный Алтай) и схематический геологической разрез. Пояснения к разрезу см. в тексте ниже (с использованием материалов А.С. Духанина, 
С.Г. Алексеева, 1985–1989 гг.) 

Рис.  3. Станция ЧИМ на базе автомобиля (с передвижной полевой лабораторией, слева), и 
коммутационный блок станции (справа) во время опытно-методических работ в Канаде (1991 
г.) 
 
Несмотря на подтвержденную эффективность методики, неширокое распространение 
классической реализации ЧИМ связано с наличием технических, экономических, экологических трудностей. Наиболее широкое распространение получила станция ЧИМ-10, выпускаемая Туймазинским заводом геофизического приборостроения. Станция включала в комплект 
генератор электрического тока мощностью 10 кВт, регулируемые преобразователи переменного тока в постоянный (всего 28 каналов, в каждом канале ток регулировался от 25 до 1000 
мА при напряжении до 400 В), комплект соединительных кос и элементоприемники, передвижную химико-аналитическую лабораторию [1]. Источником тока служил бензоэлектрический агрегат мощностью 2 кВт. Работа станции сопряжена с существенными затратами на 
пропускание электрического тока через заземленные элементоприемники.  
С высоким порогом чувствительности методов химико-аналитических исследований была 
связана необходимость применения электрического тока большой силы (до 1 А при уровне 
опасного для жизни около 0.1 А). Поэтому вдоль кос расставлялись предупредительные щиты с надписями: «Осторожно! Высокое напряжение. Опасно для жизни!» и были случаи поражения людей электрическим током. Ощутимо негативное воздействие электрического тока 
и на подземную фауну. Применение протяженных линий проводов и хорошо заметных станций заинтересовывало местное население районов исследований; известны печальные инциденты порчи станций, в то время, когда счет их шел на единицы. В результате громоздкость 
аппаратурных комплексов, высокая стоимость работ, связанная с затратами на электроэнергию, наличие негативных экологических воздействий, риск поражения электрическим током 
и др. стали дополняющими факторами в процессе отторжения метода ЧИМ в условиях тяжелого экономического положения геологоразведки в 90-е годы XX в. Методы поисков по подвижным, вторично-закрепленным, ионным формам нахождения химических элементов распространились в этот период за рубежом [6, 7] в результате международных опытнометодических работ. 

Рис. 4. Функциональная схема прибора. 
1 – элементоприемник (катод); 2 – твердый электрод; 3 – пористая мембрана; 
 4 – микроконтроллер Arduino; 5 – солнечная батарея; 6 – электрод (анод) 
 
Возможность успешного применения метода ЧИМ с использованием солнечных батарей 

можно доказать при помощи ряда расчетов. Согласно первому закону электролиза Фарадея, 
масса вещества, осаждённого на электроде при электролизе, прямо пропорциональна количеству электричества, переданного на этот электрод. Количество электричества (
– это про
изведение силы тока (
 на время протекания тока (
. 

t
I
m


  
 
 
 
 
 
(1). 
Для успешного функционирования предложенного метода (индекс 2) необходимо обеспечить одинаковое количество извлеченного вещества с классическим способом (индекс 1). 

2
2
1
1
t
I
t
I



 
 
 
 
 
 
(2). 
Классическая модификация метода подразумевает применение тока, протекающего через 
элементоприемник, силой 0,1 – 0,5 А и времени извлечения 5–20 часов. Приняв длительность 
извлечения в предлагаемом способе за неделю (168 часов), получим следующее значение тока: 

А
ч
ч
А
t
t
I
I
012
,0
168
20
1,0

2

1
1
2





 
 
 
 
(3). 

Рассчитаем напряжение ( ) и мощность (
) солнечной батареи с учетом КПД 50%. 
В
Ом
А
R
I
U
36
3000
012
,0





  
 
 
(4).

где R – среднее сопротивление на контакте электрод-грунт. 

Вт
В
А
U
I
W
864
,0
5,0
36
012
,0




 
 
 
 
 
(5). 

Следовательно, реальные солнечные батареи, имеющие мощность 1,5 Вт и выдающие ток 
0,15–0,2 А, даже с учетом КПД 50% могут успешно применяться для данного метода при 
длительности измерений около 1 недели на точке. Усовершенствование методов химикоаналитических исследований позволяет сократить этот срок до одного дня при условии солнечной погоды. 
Сконструированный комплект аппаратуры был протестирован в лабораторных условиях в 
течение пяти дней. Электрод и элементоприемник были помещены в пластиковый бак с подкисленной водой, а солнечные панели приклеены к стеклу окна лаборатории. Аналогичные 
измерения были проведены при помещении в раствор образца руды, а также в полевых условиях.  

Рис. 5. Общий вид установки при тестировании в лабораторных и полевых условиях. 
В результате тестовых измерений были построены графики изменения температуры, силы 
тока в цепи, напряжения, прошедшего через систему заряда. На совмещенном графике (рис. 
6) видна корреляция между некоторыми параметрами. 

Рис. 6. Совмещенный график зависимости параметров установки от времени. Оттенки серого 
на шкале времени разграничивают дни проведения эксперимента 
А*ч 

Рис. 7. График зависимости заряда, прошедшего через элементоприемник за время проведения эксперимента (с накоплением). Оттенки серого на шкале времени разграничивают дни 
проведения эксперимента 
 
Концентрация химических элементов в элементоприёмнике напрямую зависит от величины прошедшего через систему электрического заряда, в связи с чем график вынесен отдельно. По результатам анализа пробы, отобранной на третий день эксперимента, проводимого с 
образцом руды Буруктальского месторождения никеля (табл. 1), видно, что концентрации 
элементов в элементоприёмнике значительно превышают предел обнаружения. 
 
 Таблица 1 
Концентрации химических элементов в элементоприёмнике по прошествии трех дней 
эксперимента 
Химический элемент 
Cr 
Fe 
Zn 
Co 
Mn 
Cu 
Mg 
Al 
Ni 
Cd 
Pb 

Единица 
измерения  
г/т 
г/т 
г/т 
г/т 
г/т 
г/т 
г/т 
г/т 
г/т 
г/т 
г/т 

Предел обнаружения 
0.00
1 
0.010 
0.001 
0.00
1 
0.001 
0.001 
0.001 
0.001 
0.01 
0.00
1 
0.0
1 

Концентрация 
6.05
0 
541.5
2 
72.70
0 
8.35
0 
58.83
6 
29.47
0 
374.66
3 
288.45
3 
66.3
1 
0.50
8 
4.6
6 

 * Анализ выполнен в лаборатории ООО «Полевая геофизика» 
 
Таблица 2 
Доля извлеченных в элементоприемник химических элементов от исходного содержания в образце руды по прошествии трех дней эксперимента 
Химический элемент 
Cr 
Fe 
Ni 
Co 

Доля извлеченных элементов, %  
15.1 
16.9 
59.2 
94.8 

 
Рассматривая массу извлеченных в элементоприемник химических элементов по отношению к массе их в исходном образце руды, можно заметить повышение значений по закономерности хром – железо – никель – кобальт. Полученный результат согласуется с результатами излечения элементов в раствор кислоты из аналогичной пробы [4] и подтверждает высокую эффективность извлечения для рудных элементов и индикаторов никелевого оруденения. Таким образом, возможно дальнейшее развитие и усовершенствование предлагаемой 
модификации метода ЧИМ. 
 
Литература 
1. 
Алексеев С.Г., С.А. Вешев, Н.А. Ворошилов, О.Ф. Путиков, А.П. Савицкий, Штокаленко М.Б. Технология работ и интерпретации данных геоэлектрохимических методов на рудных объектах (методические рекомендации) / ФГУ НПП «Геологоразведка», СанктПетербург, 2005 г. (фондовая литература). 
2. 
Ворошилов Н.А., Алексеев С.Г., Штокаленко М.Б. Опыт применения геоэлектрохими
ческих методов при поисках рудных месторождений / Разведка и охрана недр. – 2018. – №3. 
– С. 30–36. 
3. 
Комаров В.А. Геоэлектрохимия: Учеб. пособие/ СПб. Санкт-Петербург. гос. ун-т. – 
1994. – 136 с.  
4. 
Сенчина Н.П., Путиков О.Ф., Миллер А.А., Алексеев С.Г. Роль геоэлектрохимических 
процессов при формировании залежей платиноидов на месторождениях силикатного никеля / 
Х Международный геофизический научно-практический семинар «Применение современ

ных электроразведочных технологий при поисках месторождений полезных ископаемых». –
2012. – С. 29–32. 
5. 
Столов Б.Л., Самченко А.Н. Анализ эффективности метода частичного извлечения 
металлов (ЧИМ) при поисках месторождений золота. Вологдинские чтения. – 2007. – С. 49–
56. 
6. 
Alekseev S.G., N.P Senchina, S.Y. Shatkevich «Geoelectrochemical Methods: Response to 
Criticism and Discussion of CHIM and MDI Methods Characteristics» //7-th International geological 
and 
geophysical 
conference 
and 
exhibition 
«Saint 
Petersburg 
2016». 
http://earthdoc.eage.org/publication/publicationdetails/?publication=84256 
7. 
Hoover D.B., Smith David B. and Leinz Reinhard W. CHIM - an electrogeochemical partial 
extraction method: an historical overview // USGS, – 1997. - 27 p. 
 

Возможности школьного курса геометрии  
в формировании исследовательских умений учащихся 
 
The possibilities of the school course geometry  
in the formation student research skills 
 
Байсалов Д.У. 
д-р пед. наук, профессор, Кыргызский государственный университет им. И. Арабаева 
e-mail: bamart@mail.ru 
 
Baisalov J.U.  
Doctor of pedagogical sciences, professor, Kyrgyz State University named after I. Arabaev 
e-mail: bamart@mail.ru 
 
Келдибекова А.О. 
канд. пед. наук, доцент, Ошский государственный университет 
e-mail: aidaoskk@gmail.com 
 
Keldibekova A.O. 
Candidate of pedagogical sciences, associate professor, Osh state university 
e-mail: aidaoskk@gmail.com 
 
Аннотация 
Целью статьи является исследование возможностей школьного курса геометрии при 
обучении учащихся навыкам исследовательской деятельности. При изучении проблемы 
применялись следующие методы: анализ научно-методической литературы по теме, анализ 
содержания школьных программ, учебников по математике, результаты олимпиад 
школьников. В статье исследуются основные причины снижения предметных знаний и 
умений по геометрии учащихся школ. Выявлены цели обучения геометрии, основные 
подструктуры пространственного мышления, этапы формирования пространственных 
представлений. 
 
Ключевые слова: геометрия, лабораторная работа, пространственное мышление, этапы 
изучения, интеллектуально-практическая деятельность, исследовательская деятельность, 
школьник. 
 
Abstract 
The purpose of the article is to study the capabilities of the school geometry course in teaching 
students the skills of research activities. When studying the problem, the following methods were 
used: analysis of scientific and methodological literature on the topic; analysis of the content of 
school programs, textbooks in mathematics, the results of schoolchildren olympiads. The article 
examines the main reasons for the decline of subject knowledge and skills on the geometry of high 
school students. The goals of teaching geometry, the main substructures of spatial thinking, the 
stages of the formation of spatial representations are revealed. 
Keywords: geometry, laboratory work, spatial thinking, stages of study, intellectual and practical 
activity, research activity, schoolchild. 
 
Формирование у школьников научных представлений и понятий о пространстве, 
развитие пространственного мышления – одна из важнейших задач интеллектуального 
развития учащихся. И поскольку развитие пространственного мышления формируется 
именно при изучении геометрии, то с особой остротой эта проблема выступает при 

совершенствовании методики обучения геометрии. 
 
 
 
 
 
 
Кроме того, принимая во внимание факт, что: «В мировой практике проведения 
школьных математических олимпиад участникам предлагается хотя бы одна геометрическая 
задача, и среди разнообразия современных видов математических состязаний существуют 
геометрические олимпиады, мы считаем целесообразным применять геометрические задачи, 
геометрический материал в олимпиадах по математике для развития пространственного 
мышления школьников» [1], то проблема формирования и развития геометрических 
представлений школьников в процессе обучения на обязательных уроках математики и при 
подготовке школьников к олимпиадам имеет для нас важное значение.  
 
 
 
Содержание пространственного мышления: «…пространственное мышление – вид 
умственной деятельности, обеспечивающей создание пространственных образов и 
оперирование ими в процессе решения различных практических и теоретических задач» 
раскрыто [2, с. 28]. Многие исследователи относят его к разновидности «визуального» 
мышления, поскольку формируется на наглядном материале.  
 
 
 
 
В научной литературе выделено пять основных подструктур пространственного 
мышления: топологическая, порядковая, метрическая, алгебраическая, проективная [3]. 
Определены взаимосвязанные цели обучения геометрии младших школьников: развитие 
пространственного мышления как разновидности образного; ознакомление с органичными 
для ученика геометрическими методами познания и подготовка школьников к усвоению 
систематического 
курса 
геометрии 
[4]. 
Отмечены 
возможности 
геометрических 
представлений для развития   образных компонентов мышления, акцентируя, что: «… 
недостаточный уровень развития пространственного мышления является препятствием 
усвоения геометрии» [5, с. 67].  
В научных исследованиях центральная роль в определении геометрии отводится 
использованию визуальной интуиции, то есть пространственных представлений, различая 
пространственное и геометрическое мышление [6]. Развитие геометрических представлений 
школьников состоит из двух этапов: формирование у школьников, на основе их же 
пространственных восприятий, пространственного мышления, отражающего окружающую 
реальность. И на базе пространственного происходит процесс создания геометрического 
мышления, ассоциированного с системой понятий. Исследователи рассматривают пять 
стадий в развитии учеников от одного уровня к другому: информация, управляемая 
ориентация, разъяснение, свободная ориентация, интеграция [6]. После ее завершения 
школьники достигают нового уровня мысли для изученной темы.  
 
 
 
 
В учебниках одних авторов большинство понятий даётся на интуитивном уровне, и 
геометрический материал представлен как наглядно-образный [7, 8]. При этом, обучение 
направлено на знакомство с плоскими и пространственными геометрическими фигурами. В 
других учебниках геометрический материал характеризуется как наглядно-деятельностный 
[9,10], и обучение организуется как процесс интеллектуально-практической деятельности, 
направленный на развитие пространственных представлений, изобразительных умений. 
 
Анализ содержания геометрического материала в школьных учебниках позволяет 
планировать цикл лабораторных работ, активизирующих исследовательскую деятельность на 
уроках (табл. 1, 2). 
Таблица 1  
Лабораторные работы в 5-м классе 
№ 
Тема 
Кол-во 
часов 
Название 
Тип 
Цель 

лабораторной работы 

1 
Отрезок.    
Длина отрезка 
Треугольник 
3 
Метрическая 
система, работа с 
отрезками 

 
Прикладная 

Развитие глазомера учащихся и 
овладение навыками измерения 

2 
Шкалы и 
координаты 
3 
Шкалы и 
координатный 
луч 

Овладение навыками работы со 
шкалами и координатным лучом