Объемные исследования полезных ископаемых аэрокосмическими и наземными методами геофизики
Под объемными методами понимаются разноуровенные (аэрокосмические, малоглубинные, глубинные наземные и морские, а также подземно-скважинные) геофизические исследования, направленные на изучение земной коры, поиски и разведку полезных ископаемых, на решение других задач геофизики, геологии, недропользования и экологии. Фундаментальные и прикладные геофизические исследования по отдельным геофизическим методам, как и подготовка кадров по ним, ведутся в МГУ около 80 лет. Официально геофизические кафедры в МГУ открылись в 1944 г. на геологическом и в 1945 г. на физическом факультетах. С тех же лет активно велись исследования по геофизике на механико-математическом факультете и позже на факультете ВМиК. В результате в МГУ создались известные научные школы по: магнитотеллурическим исследованиям Земли (МТ-методам), основателями которых были академик А.Н.Тихонов, профессора М.Н.Бердичевский и В.И.Дмитриев, морской геофизике (основателями были чл.-корр. АН СССР В.В.Федынский и проф. А.Г.Гайнанов), малоглубинной геофизике (создавали ее профессора А.И.Заборовский и А.А.Огильви) и др.
В 2006 - 2007 г.г. в рамках межфакультетского подпроекта "Реализация образовательных программ инновационного типа в области фундаментальных и прикладных исследований оболочек Земли для решения задач геофизики, геологии недропользования и экологии" инновационно-образовательной программы МГУ (ИОП- МГУ) начались разработки по созданию магистерских программ по некоторым направлениям объемных методов геофизики: "Аэрогеофизика", "Малоглубинная геофизика", "Магнитотеллурические исследования Земли", "Скважинные геофизические и петрофизические исследования месторождений нефти и газа" (кураторы этих программ - зав. кафедрой геофизических методов исследования земной коры проф. А.А. Булычев и проф. В.К. Хмелевской). При наличии хорошей фундаментальной физико-математической и геологической подготовки условиями для повышения уровня подготовки магистров является наличие современной геофизической техники и программного обеспечения для компьютерной обработки информации, а также повышение практической подготовки студентов. Поэтому были приобретены новые геофизические станции и приобретены или разработаны 11 компьютерных программ, а на базе геофизических практик геологического факультета МГУ в д. Александровка Калужской области создается межкафедральная геофизическая обсерватория, оснащенная современной техникой, с учебно-научными лабораториями по изучению сейсмических, геомагнитных, гравиметрических и других вариаций физических полей Земли и со скважиной для учебных практик и научных работ по скважинной геофизике. Ниже дано современное состояние этих инновационных направлений, как основы для реализации проблемы развития объемных геофизических исследований.
Дом преподавателей на Александровской Базе геофизических практик геологического факультета МГУ
Аэрогеофизика
Вопросы теории аэроэлекторазведочных методов решения и компьютерного моделирования прямых задач давно были в кругу интересов специалистов, возглавляемых проф. ВМиК В.И. Дмитриевым. Инновационное производственное внедрение аэрогеофизики на мировом уровне поставлено в ООО "Аэрогеофизика" (генеральный директор, выпускник кафедры геофизики Р.С.Контарович). Сотрудники этой фирмы, где проходят практики и наши студенты, а сейчас работают несколько выпускников кафедры, участвуют в учебном процессе и реализации ИОП-МГУ в качестве внешних партнеров. Составлены учебные планы для подготовки магистров с уклоном в аэрогеофизику, подготовлено ряд программ решения прямых и обратных задач аэроэлектроразведки, открыта магистерская программа подготовки специалистов с использованием материально-технической и кадровой базы "Аэрогеофизики".
МАЛОГЛУБИННАЯ ГЕОФИЗИКА
Это раздел разведочной геофизики, в котором дистанционно с помощью специальных теоретических, методических и аппаратурных приемов изучения искусственных и естественных физических полей, решается широкий круг геологических, инженерно-геологических, экологических, гидрогеологических, геотехнических, археологических и других задач с помощью малоглубинных (примерно до 200 м) геофизических методов. Объектом исследования малоглубинной геофизики является верхняя часть геологической среды как жизнедеятельного пространства человека, которая эксплуатируется для добычи полезных ископаемых, строительства, сельского хозяйства. Изучение этой среды имеет множество специфических сложных особенностей для геофизических исследований, что предъявляет серьезные требования к аппаратуре и методике проведения работ, приводит к постепенному смещению технологий в пользу неоднократно повторяемых высокопроизводительных, автоматизированных, многоканальных систем наблюдения. В свою очередь, такая тенденция требует новых принципов обработки и интерпретации геофизических материалов.
В настоящее время на отделении геофизики геологического факультета МГУ на базе лаборатории электроразведки (рук. доц. И.Н.Модин) активно развиваются методы исследования и технологии малоглубинной геофизики по широкому спектру инженерно-геологических проблем. В частности, теоретически разрабатываются прямые и обратные задачи вертикальных электрических зондирований (ВЭЗ) в условиях сложного рельефа для 2D и 3D-сред. Программы интерактивной послойной интерпретации данных ВЭЗ, разработанные и непрерывно развивающиеся в лаборатории, являются лучшими в мире среди программных продуктов такого класса. Они стали прототипом по части дизайна для большого класса электроразведочных программ других авторов.
Доцент отделения геофизики геологического факультета МГУ И.Н.Модин читает лекцию по геофизике во время студенческой практики в Пор-Бажыне (республика Тыва)
Для изучения малых глубин создается аппаратура и приемы интерпретации электромагнитных зондирований: аудио-частотных магнитотеллурических (АМТЗ), радиочастотных (РМТЗ), частотных (ЧЗ), становление поля в ближней зоне (ЗСБ) (рук. доценты А.Г.Яковлев и П.Ю.Пушкарев).
Внедрение известных и новых разработок по электрическим и электромагнитным зондированиям только в 2006 и 2007 г.г. проводились преподавателями, сотрудниками и студентами отделения геофизики геологического факультета (на 11 объектах г. Москвы, Московской, Смоленской, Рязанской, Калужской, Тюменской областей, в республике Тыва на археологическом объекте Пор-Бажын и в зарубежье (Греция, Испания, Польша, Канада).
Ведущими в России являются разработки вопросов обработки георадарных и сейсмоакустических исследований на суше, водных акваториях, в горных выработках и скважинах, проводимых на кафедре сейсмометрии и геоакустики (зав. каф., проф. М.Л. Владов). Сотрудники и студенты этой кафедры в 2006-2007 г.г. проводили изыскания на 5 объектах Москвы, 4 - в Московской, 1 - в Брянской области, 2 - в Якутии.
Примеры результатов работ отделения геофизики геологического факультета МГУ по изучению верхней части разреза геологической среды ряда районов Мира.
МАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Среди глубинных исследований Земли наибольшие работы на отделении геофизики проводились по магнитотеллурическим исследованиям (магнитотеллурические (МТЗ) и магнитовариационные (МВЗ) зондирования). Они основаны на изучении вторичных индукционных электромагнитных полей в проводящих ток оболочках Земли за счет первичных вариаций геомагнитных и ионизационных полей Земли, возбужденных изменениями Солнечной активности. Под руководством проф. М.Н.Бердичевского в 2006-2007 г.г. разрабатывались вопросы теории и интерпретации МТ-методов, подготовлена к печати на английском и русском языках крупная монография. Под руководством доц. А.Г.Яковлева ООО "Северо-Запад", проводила в эти годы широкое инновационное внедрение этих и других геофизических методов в ряде районов десятков регионов страны (Кольский полуостров, Архангельская область, Ненецкий округ, Таймыр, Полярный Урал, Восточная Сибирь, Казахстан, Алтай, Красноярский край, Магаданская область, Чукотка, Камчатка и др.). В результате проводимых работ получены геолого-геофизические модели строения верхней мантии, земной коры и осадочного чехла. Они служат основой для геолого-структурных построений, выявления зон, благоприятных для поисков углеводородов, твердых полезных ископаемых, геотермальных исследований.
Геофизическая модель Каскадной субдукционной зоны (США) по данным МТЗ и других геофизических методов на суше и океане (составители проф. М.Н. Бердичевский, доц. П.Ю. Пушкарев)
СКВАЖИННЫЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ И ПЕТРОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Эти исследования проводятся совместно тремя кафедрами геологического факультета МГУ. За бурение скважины на Александровской базе учебных практик, приобретение необходимого геофизического оборудования для исследований и работ в скважинах как в ходе бурения, так и при ежегодных учебных практиках отвечает кафедра геофизических методов исследования земной коры. За проведение сейсмоакустических и петрофизических работ, обработку информации - кафедры сейсмометрии и геоакустики и геологии и геохимии горючих ископаемых.
Бурение параметрической скважины на Александровской базе геофизических практик.
Таким образом, за 2006 - 2007 годы благодаря инновационной программе МГУ удалось создать новые направления объемных разноуровенных геофизических исследований и частично реализовать их в виде магистерских программ и направлений научных исследований: "Аэрогеофизика", "Малоглубинная геофизика", "Магнитотеллурические исследования". Эти направления представляют собой стартовую позицию для развития других разделов "Объемной геофизики".