Новый этап в научном творчестве С.В. Гольдина начался с публикации в 1982 г. статьи, посвященной геометрической трактовке широко исследуемых в цифровой обработке преобразований сейсмических волновых полей с целью получения изображения среды (алгоритмы миграции). Им было сформулировано понятие кинематической (геометрической) эквивалентности операторов продолжения волновых полей. Полученные здесь результаты удалось перенести и на общие операторы интегральной геометрии, частным случаем которых является миграция по Кирхгофу. На этой основе С.В. Гольдину удалось создать общую теорию миграционных преобразований сейсмограмм.
Это направление в работах С.В. Гольдина получило дальнейшее развитие в середине 90-х гг. Им было замечено, что все без исключения миграционные процедуры относятся к классу контактных отображений. Это позволило ему разработать самую общую теорию миграционных преобразований, в основу которой легли современные достижения симплектической геометрии и микролокального анализа псевдодифференциальных уравнений. На этой основе оказалось возможным рассматривать задачу синтеза пространственно-временного преобразования сейсмограмм как задачу построения контактного отображения с заданными свойствами.
В 1989 г. Сергей Васильевич передает заведование лабораторией более молодому сотруднику – своему ученику Г.М. Митрофанову. Сам же он утвержден в должности главного научного сотрудника, оставаясь научным руководителем лаборатории. Этим он не только дает «зеленый свет» молодым ученым, но и высвобождает больше времени для научной работы.
Почти с самого начала своей деятельности в Институте геофизики С.В. Гольдин вел в течение многих лет научный семинар лаборатории математических методов в геофизике, который посещали не только сотрудники лаборатории, но студенты и аспиранты университета, а также все заинтересованные лица. Этот семинар стал зародышем школы геофизиков, сформировавшейся вокруг Сергея Васильевича. Его аспиранты, как правило, защищали замечательные диссертации. В число ведущих специалистов мировой геофизики вошли в разное время закончившие НГУ Е. Ланда, В. Гречка, С. Фомель. Премии Карчера, присуждаемой Обществом разведочной геофизики молодым геофизикам до 33 лет за выдающийся вклад в науку, в 1998 г. удостоен В. Гречка, а в 2001 г. – С. Фомель.
Формированию научной школы С. Гольдина во многом помогли всесоюзные летние школы молодых геофизиков, организованные по его идее и проводившиеся в течение 6 лет с 1985 года. Ежегодно на них собиралось несколько десятков специалистов из разных областей Советского Союза: от Дальнего Востока до Карпат и от Мурманска до Средней Азии. Они проводились на Байкале, в Красноярске, Вижнице (Карпаты), Таджикистане, на Обском море. И только известные финансовые трудности периода перестройки в нашей стране прекратили деятельность этих школ. Как правило, это были недельные по продолжительности (чаще всего в полевых условиях) семинары, где ежедневно в неформальной обстановке на природе Сергей Васильевич прочитывал курс лекций по определенному направлению сейсморазведки. Эти школы никогда не забудутся их участниками и тем, что вечерами все собирались у костра, читали стихи и пели под любимый инструмент Сергея Васильевича мандолину и (или) гитару Аркадия Мадатова. В 1991–1993 гг. летние школы сменил Российско–Норвежский семинар по нефтяной геофизике, проводившийся под руководством Сергея Васильевича первый раз в Мурманске , затем в Норвегии и в последний год – на Байкале.
Вот как вспоминает летние школы один из постоянных ее участников к.г.-м.н. А. Мадатов (Мурманск): «С 85-го года я стал регулярно ездить на Гольдинские семинары. На Байкал и на Обское море , в предгорья Памира и Карпат, к нам на север и в соседнюю Скандинавию. То были не просто школы высочайшего профессионального уровня, но еще и творческие мастерские в самом изначальном и единственно верном их понимании. Школы, в которых был Учитель, и были его ученики. Школы, которые шлифовали и оттачивали и тех, кто слушал, и особенно тех, кто на них выступал (а выступали практически все). Школы, которые не хотелось оканчивать. Вечерами мы обычно собирались либо в общей палатке, либо на берегу Байкала, либо на склоне у горной речки, либо у костра или камина. Гольдин брал мандолину, я – гитару. Мы состраивали струны и продолжали говорить уже при помощи песен. И было так всегда и неизменно, когда я оказывался на Гольдинских семинарах. Семь гитарных струн, четыре мандолинных, два голоса, одна песня».
В 1991 г. Сергей Васильевич избран членом-корреспондентом АН СССР, а в 1997 г. – действительным членом РАН. По совокупности выдающихся результатов за научный вклад в освоение нефтегазовых месторождений Сибирского севера в 1998 г. он был удостоен Государственной премии РФ.
В 1996 г. С.В. Гольдин избирается директором Института геофизики СО РАН. Став директором, он провел реструктуризацию и корректировку основных научных направлений. В соответствии с требованиями времени, обновил дирекцию Института. Без преувеличения можно сказать, что его энтузиазм и неутомимая энергия определили новый облик Института. Он активизировал семинарскую работу, проведение конференций, на которых всегда царил дух научной терпимости и уважения к мнению оппонентов.
Создал и возглавил новую лабораторию физических проблем геофизики. В нее вошли специалисты по процессам распространения физических полей и их взаимодействия с геологической средой. Хорошо понимая, что сложнейшие задачи прогнозирования таких катастрофических процессов, как землетрясения и оползни невозможно решить без глубокого изучения поведения вещества в состоянии предразрушения, Сергей Васильевич наметил и последовательно реализовал масштабную программу работ по этому направлению. Он начал активно работать в области сейсмологии, занимаясь проблемами мониторинга сейсмоактивных областей и физикой очага землетрясения. С.В. Гольдин собрал неформальный коллектив специалистов различного профиля, интенсивная работа которого в скором времени увенчалась успехом.
Полученные в этой области достижения позволили С.В. Гольдину выдвинуть и обосновать оригинальную концепцию протекания геомеханических процессов в очаговой области до и после землетрясения. Очаговая зона землетрясения представляет область, в которой имеется избыток энергии. Это инициирует интенсивные аккомодационные процессы, препятствующие или откладывающие сильное разрушение. Существуют всего три способа аккомодировать напряжения, близкие к критическим: перераспределение напряжений в окружающее пространство, сильная диссипация энергии и упрочнение материала (блочной системы) в очаговой области. Каждому из проявлений аккомодации отвечает область среды, в которой данный аккомодационный процесс доминирует.
Как директор ведущего в Сибири института геофизического профиля, он взял на себя ответственность за состояние сейсмологического направления в целом в Сибири и делал все возможное для сохранения и развития в нелегкие перестроечные годы имеющегося научного и экспериментального потенциала, поддерживал развитие новых методов геофизического и геодезического мониторинга в сибирских регионах.
При его активном участии и поддержке происходило переоснащение и совершенствование сети сейсмических станций в Алтае-Саянском регионе, наладка и возобновление регулярной работы 100-тонного стационарного вибратора, используемого для активного мониторинга сейсмогенных участков земной коры на Байкальском геодинамическом полигоне. Продолжались работы на Быстровском вибросейсмическом полигоне . Была организована сеть пунктов GPS-наблюдений в Алтае-Саянской области. Совершенствовалась сеть пунктов тектономагнитного мониторинга на Байкальском геодинамическом полигоне и была организована аналогичная сеть на Алтае. Проводилось аппаратурное переоснащение уже существующих и организация новых геофизических стационаров на Байкале и Алтае.
Регулярные выезды в экспедиции позволили С.В. Гольдину детально ознакомиться со всеми мониторинговыми работами, выполняемыми в сейсмоактивных районах юга Сибири.
В этот период академик С.В. Гольдин налаживает контакты и тесное сотрудничество с рядом российских научных институтов, занимающихся проблемами механики, геомеханики, математического моделирования и ряда других направлений. Приглашает ведущих российских ученых для чтения лекций, становится руководителем крупных интеграционных проектов СО РАН и РАН, направленных на изучение процессов подготовки землетрясений, в которых участвуют до 10 институтов различного профиля. К концу 90-х годов он был уже признанным идеологом и руководителем сейсмологического направления исследований в Сибири. Признанием значительного вклада в развитие сейсмологии, в первую очередь в разработку теории подготовки землетрясений, явилось его избрание в 2004 году вице-президентом Азиатской сейсмологической комиссии. В 1998 г. он объявлен Человеком года города Новосибирска за достигнутые успехи в области науки.
В 2001 г. Сергей Васильевич создает и возглавляет новый ежегодный летний семинар «Геомеханика и геофизика», на который приглашаются специалисты смежных с геофизикой дисциплин из разных институтов Новосибирска, Томска, Москвы, Иркутска и др. городов России, а в последние два года – и из-за рубежа. Семинар проводился в Институте геофизики СО РАН, в последний день – на Быстровском полигоне, экспериментальной базе Института. Последний семинар под его руководством в 2006 г. был выездным – на Байкале. А следующий – «Геомеханика и геофизика–2007» (который готовился еще при его жизни) мы проводили через два месяца после его кончины, пытаясь сохранить прежние традиции.
Профессор, д.ф.-м.н. Семен Иойнович Шерман (ИЗК СО РАН, Иркутск) так отзывался об этих семинарах: «Тема семинаров задавалась заранее. Постоянным бессменным председателем на всех заседаниях, проходивших с утра до вечера с небольшими перерывами, был С.В. Докладчику отводилось около одного часа, затем вопросы, количество которых практически не ограничивалось, и дискуссия. Именно на ней проявлялась широкая эрудиция и глубокие знания С.В. Вопросов он задавал не много, но после каждого доклада выражал свое отношение к изложенному, делал замечания и давал практические советы. Я много читал о Л.Д. Ландау и научных семинарах, которые он вел. На них также собиралась широкая и разноплановая научная аудитория физиков, для которых научный авторитет и оценка выполняемых исследований со стороны Л.Д. Ландау была определяющей. Я уверен в том, что С.В. в нашей отрасли знаний в определенной мере использовал методику научных семинаров мирового авторитета академика-физика Л.Д. Ландау, а сам С.В. в наших глазах сопоставлялся с ним».
В марте 2004 года С.В. Гольдин досрочно оставил должность директора Института, чтобы всецело заняться научной работой. С этого времени он утвержден в должности советника РАН.