Conventional models of Josephson junction dynamics rely on the absence of low-energy quasiparticle states due to a large superconducting gap. With this assumption the quasiparticle degrees of freedom become "frozen out" and the phase difference becomes the only free variable, acting as a fictitious particle in a local in time Josephson potential related to the adiabatic and nondissipative supercurrent across the junction. In this article we develop a general framework to incorporate the effects of low-energy quasiparticles interacting nonadiabatically with the phase degree of freedom. Such quasiparticle states exist generically in constriction type junctions with high transparency channels or resonant states, as well as in junctions of unconventional superconductors. Furthermore, recent experiments have revealed the existence of spurious low-energy in-gap states in tunnel junctions of conventional superconductors - a system for which the adiabatic assumption typically is assumed to hold. We show that the resonant interaction with such low-energy states rather than the Josephson potential defines nonlinear Josephson dynamics at small amplitudes.

Лотаринзько-Саарський басейн (ЛСБ) - один з головних палеозойських вугільних басейнів Західної Європи, котрий протягом двох століть виконував роль важливого осередку підземного видобутку вугілля та пов'язаних з ним багатопрофільних видів промислової діяльності у транскордонному районі Франції та Німеччини. Басейн має значні запаси вугілля, зосереджені в численних латерально витриманих вугільних пластах, в яких під впливом процесів вуглефікації під в процесі занурення кам'яновугільних відкладів генерувалися газоподібні вуглеводні. ЛСБ виділяється потужним осадовим чохлом до глибини 6 км, який зазнав інверсійних рухів, що призвели до палеозойської денудації близько 750 м у французькій частині басейну та домезозойської (пермської) денудації в діапазоні 1800 - 3000 м у німецькій частині басейну. Історично вуглевидобуток у районах Лотарингії та Саару був пов'язаний зі значними ризиками безпеки підземних робіт через високий вміст метану у вугільних пластах. ЛСБ має величезний потенціал щодо видобутку нетрадиційної вуглеводневої сировини, включаючи метан вугільних пластів. Вугільні шахти тут більше не експлуатують для видобутку вугілля; однак метан, що утворився на глибоких горизонтах унаслідок термогенних перетворень органічної речовини, мігрує по тріщинах до земної поверхні. Скорочення природних викидів метану за рахунок видобування метану вугільних пластів є винятково важливою можливістю для уповільнення темпів глобального потепління. Практично всі відомі родовища вугільного метану в світовому масштабі так чи інакше порушені системами природних різномасштабних тектонічних розривних дислокацій і від великих зон розломів до близько розташованих мікрозсувів і тріщин кліважу у вугільних пластах. З огляду на багаторічний досвід геологічних досліджень під час видобутку вугілля в минулому, ЛСБ не є винятком з цієї тенденції. Характеристика структурних закономірностей розподілу тріщинуватості у різних масштабах є прагматичним процесом, що підсилює адекватне сприйняття продуктивності покладів вугільного метану. Мета роботи - отримати уявлення про стиль і кінематичні характеристики мультимасштабних систем тріщин у вугленосних товщах на підставі аналізу результатів геологічного довивчення площ ЛСБ, підземної геологічної документації гірничих виробок, а також рентгенівської комп'ютерної томографії зразків вугілля. Це допоможе вибрати правильну стратегію забезпечення належних технічних рішень для ефективної розвідки та видобутку метану вугільних пластів у басейні.