Главное

Подробности

Опубликовано 28.03.2025 11:32

Научная сессия: Науки о Земле

В рамках научной сессии «Роль Дальневосточного отделения РАН в научно-технологическом развитии России», состоявшейся 18-19 марта в ДВО РАН, с докладами об исследованиях, которые ведутся в области наук о Земле, выступили Директор  Института морской геологии и геофизики (ИМГиГ) ДВО РАН д.ф.-м.н. Леонид Михайлович Богомолов, директор Института горного дела (ИГД) ДВО РАН – обособленного подразделения ХФИЦ ДВО РАН д.т.н. Александр Николаевич Шулюпин, директор Тихоокеанского института географии (ТИГ) ДВО РАН, д.г.н. Кирилл Сергеевич Ганзей, заместитель директора по научной работе ИМиГ ДВО РАН д.ф.-м.н. Дмитрий Петрович Ковалев.

Л.М. Богомолов рассказал об исследовании энергонасыщенных геоматериалов и геосред для развития методик активного сейсмического мониторинга. Докладчиком, совместно с коллегами из ряда академических институтов, в т.ч. ИВиС ДВО РАН и ИКИР ДВО РАН, проведено комплексное исследование взаимосвязи воздействий электромагнитных полей и потоков сигналов, генерируемых при разрушении среды, например, по ходу протекания геодеформационного процесса и его сейсмических проявлений.

По инициативе Леонида Михайловича сформирована лаборатория моделирования энергонасыщенных сред с экспериментальным комплексом мирового уровня. В результате многоэтапных исследований установлены закономерности вариаций сейсмичности при электромагнитных зондированиях земной коры с применением мощных источников тока.

На примере экспериментальных зондирований, проведенных в районе Северного Тянь-Шаня в 2000-2005 гг., подтверждено, что режим высвобождения сейсмической энергии и частичной разрядки напряжений может стать более плавным под воздействием импульсов тока. Среди практических применений этого открытия – возможности электровоздействия для частичной разрядки избыточных напряжений геосреды. Это может быть востребовано, например, в случае деградации со временем ресурса сейсмостойкости зданий и сооружений.

В ходе исследований был выявлен эффект отклика на электровоздействие в форме кратковременного прироста скорости образования и удлинения микротрещин. Влияние внешних электромагнитных полей на неупругое деформирование и разрушение геоматериалов было детально исследовано в экспериментах на образцах магматических, метаморфических и осадочных пород. Разработаны модели для объяснения эмиссионных откликов среды.

Таким образом, эксперименты подтвердили плодотворность и методологическую обоснованность продвигаемой нашими учеными идеи систематического использования мощных источников тока в целях активного сейсмического мониторинга и совершенствования методов среднесрочных прогнозов землетрясений. Методические наработки, сделанные при исследовании откликов энергонасыщенных сред и очаговых параметров землетрясений Северной Евразии, были частично использованы при выполнении поисковой НИР в рамках гособоронзаказа (2018-2020 гг.), а также для исследований по тематике госзаданий ИМГиГ ДВО РАН.

А. Н. Шулюпин представил доклад на тему «Математическое моделирование физических процессов в скважине как инструмент исследования высокотемпературных геотермальных резервуаров». Эффективное развитие геотермальной энергетики требует углубления наших знаний о теплофизических процессах, происходящих в геотермальных резервуарах и добычных скважинах. Одной из ключевых задач при освоении геотермальных месторождений является расчет течения пароводяной смеси в добычных скважинах для определения параметров в геотермальном резервуаре и для прогноза эксплуатационных параметров скважин. В докладе были представлены краткие характеристики комплекса математических моделей WELL-4, применявшегося для расчета течений в скважинах и методов измерения параметров пароводяной смеси с применением диафрагмы и напорной трубки.

Докладчик остановился на результатах применения WELL-4 для изучения динамики пластового давления в термоводоносном комплексе Пуажетского геотермального месторождения. Ряд практически значимых находок, полученных на этой основе, позволит оптимизировать эксплуатацию месторождения на годы вперед. Немаловажно и то, что в процессе разработки математических моделей двухфазного течения в скважинах побочным продуктом явилась компьютерная программа для расчета наземных трубопроводов пароводяной смеси, получившая широкое распространение при освоении отечественных высокотемпературных месторождений.

Математическое моделирование позволило сформулировать новые теоретические представления об устойчивости течения в пароводяных скважинах. Благодаря этому, ученые смогли найти объяснение ряду ранее наблюдавшихся, но не имевших убедительных трактовок явлений, и найти принципиально новые решения практических задач, что создает базу для обеспечения технологического лидерства в области парлифтной добычи геотермальной энергии.

К.С. Ганзей рассказал о структуре и динамике геосистем Тихоокеанской России. Объектом исследований, проводившихся с участием и под его руководством, являются интегральные геосистемы, т.е. взаимосвязанные между собой комплексы природных, природно-ресурсных, социальных и экономических компонентов. Тихоокеанская Россия характеризуется высоким геосистемным разнообразием, которое обусловлено расположением территории в переходной зоне континент-океан с сочетанием различных секторальных пространств, соответствующих различным стадиям развития Тихоокеанского региона в геологическом прошлом. Ландшафтные исследования территорий и акваторий Тихоокеанской России позволяют определить вклад факторов различного порядка в процессы формирования геосистем, разобраться в особенностях их структурной дифференциации, изучить региональные аспекты их функционирования и развития.

Базисными районами исследования выступали острова Курильской дуги и залива Петра Великого, бассейн реки Амур и хребет Сихотэ-Алинь. Эти районы отличаются общим для ряда интегральных геосистем юга Дальнего Востока свойством – трансграничностью. Фактор трансграничности влияет на возникновение наблюдаемых различий в природной и социально-экономической составляющих геосистемы. Изучение этих различий безусловно актуально не только в научных целях, но и в целях экономического планирования. Для ключевых участков исследований было выполнено функциональное зонирование, которое в преломлении к каждому ландшафтному выделу обеспечивает принятие соответствующих решений, направленных на развитие хозяйственной деятельности, возможность комбинирования и выбора наиболее оптимального сочетания типов природопользования.

Д. П. Ковалев выступил с докладом «Проведение фундаментальных и прикладных исследований волновых процессов в прибрежной зоне моря и совершенствование инструментальных методов измерений». В докладе были представлены результаты многолетних исследований, направленных на совершенствование инструментального обеспечения натурных экспериментов по изучению волновой динамики в прибрежной зоне моря. Основное внимание было уделено интеграции натурных экспериментов с фундаментальной наукой. Такой подход позволил не только получить новые значимые результаты, но и создать методику диагностики опасных морских явлений с практическими приложениями.

Исследования Д. П. Ковалева по разработке и совершенствованию измерительных приборов для регистрации волнения и температуры моря заложили основы комплексного подхода к изучению волновой динамики. Спектральный и взаимно-спектральный анализ синхронных временных рядов продолжительностью до года, выполненный с использованием оригинального программного обеспечения, позволил получить новые знания о взаимодействии волн с ледяным покровом, особенностях формирования цунами и метеоцунами, а также ранее не наблюдавшихся механизмах движения судов. Одним из ключевых результатов стало обнаружение сложных механизмов трансформации инфрагравитационных волн в прибрежной зоне, приводящих к формированию опасных морских явлений.

С расширением сети наблюдений в поле исследования попали и атмосферные процессы, влияющие на морскую среду. Это привело к созданию прототипа комплексной сети, обеспечивающей многокомпонентный мониторинг волновых процессов и служащей основой для изучения климата. В рамках развития методики диагностики были выявлены предикторы опасных морских явлений, что позволило определить закономерности, предшествующие экстремальным процессам, и повысить точность прогнозирования.

Докладчик отметил, что интеграция инструментальных измерений, натурных экспериментов, численного моделирования и методов машинного обучения формирует комплексный подход, который открывает новые возможности для диагностики опасных морских явлений, изучения морской динамики и развития прикладных направлений в океанологии.