«МегаУхо» и «СуперНос»
Соседство с техногенными объектами обострило в людях желание обезопасить себя и свой дом. Помочь в этом могут современные технологии, используемые геологами. Новосибирские ученые, записывая частотные волны, могут отслеживать землетрясения и оценивать возможную опасность, исходящую от них, регистрировать микроколебания в зданиях. Полученные данные полезны для строителей при проектировании объектов и для простых жителей — ведь предупрежден, значит, вооружен. Примером может служить соседний Кузбасс.
«Из города Полысаево поступали тревожные сигналы о сейсмических толчках, — рассказывает старший научный сотрудник лаборатории экспериментальной сейсмологии Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН Алексей Еманов. — Мы выяснили, что внутри Кузнецкой котловины действительно присутствует напряжение, эффект которого усиливает добыча угля. В этом районе возможны техногенные землетрясения. Для юга Кемеровской области была составлена подробная карта сейсмической активности. Выяснилось, что здесь возможны толчки до 7-8 баллов. Эффективно было бы составлять подобные карты для каждого региона. Но пока кроме Кузбасса есть она лишь для Камчатского полуострова».
Картину экологической безопасности поможет оценить технология гама-спектрометрии. Гамма-съемка позволяет обнаружить площади с повышенным радиационным фоном, измерить степень загрязненности местности, почвы или зданий.
Этот метод можно назвать комплексным, находящимся на стыке геофизики и геохимии. Когда классические методы обследования неприемлемы, к комплексным методам часто прибегают археологи.
Так, геологи сослужили добрую службу горно-алтайской экспедиции академика Молодина. «На плато Укок нет дерева в природном состоянии, это 2500 метров над уровнем моря, выше зоны альпийских лугов, — рассказывает доктор исторических наук Марина Чемякина. — Погребальные камеры пазырыкской культуры выполнены из сруба. Замерзшая в горном леднике лиственница, таким образом, была бы для археологов сигналом к обнаружению древностей. Мы взяли образцы лиственницы, изучили состав дерева, выделили контрольные вещества. Благодаря замечательному прибору «ЭхоФито-1», разработанному в Институте нефтегазовой геологии и геофизики, удалось «унюхать» лиственницу под землей. Наш прогноз подтвердился. Впервые в истории археологии и геофизики было найдено столь удачное комплексное сочетание методов».
Скала с ручным управлением
«ЭхоФито-1» входит в коллекцию уникальных разработок сибирских геофизиков. Сюда же можно отнести многоэлектродный зондирующий аппарат «Скала-48» — генератор, измеритель и коммутатор в одном лице.
Хотя метод исследования подземной поверхности путем вертикального электрического зондирования придумали еще братья Шлюмберже почти 100 лет назад, в России до недавнего времени не было своей электродной аппаратуры. «Скала-48» стала достойной заменой зарубежным аналогам.
Действует она по следующему принципу: от генератора отходят несколько электродов, они помещаются в землю. Подается ток и за счет явления индукции по силе сопротивления земной поверхности определяется состав подземного пространства. Зонд, разработанный в Новосибирске, управляется по каналу bluetooth через карманный компьютер, данные поступают в режиме реального времени. В систему помещен bluetooth-приемник, через который идет связь с GPRS-модулем. Система визуализации позволяет быстро получать двух- и трехмерные изображения. Последние технические новшества сочетаются с возможностью ручного управления, ведь в полевых условиях бывают ситуации, когда оператору нужно вмешаться в процесс зондирования и что-то поправить.
«Прибор работает на глубине до 50 метров, в эксплуатационных характеристиках заложен ресурс до 200 метров, — подытоживает научный сотрудник группы малоглубинной геофизики лаборатории электромагнитных полей ИНГГ СО РАН Юрий Манштейн. – За 20 минут возможно построить геоэлектрический разрез размером 235*100*50 метров».
Земля на проводе
Но у такого метода исследований есть недостаток: на оп
ределенных частотах и геометрии поверхности аппаратура может сбиваться из-за работы генератора. Новосибирским геофизикам единственным в мире удалось избежать этого в новом приборе, электромагнитном малоглубинном сканере «Немфис».
Он также работает на измерении электромагнитного отклика от среды на зондирующий токовой импульс. Но, в отличие от предшественников, фиксирует только аномалии в проводимости почвенных слоев, и не отклоняется на генератор и мелкие металлические объекты (монеты, проволока, болты, часто встречающиеся на небольшой глубине). Его можно с успехом применять в условиях городских и индустриальных помех. Это единственный в мире портативный прибор, позволяющий строить не только карты, но и разрезы. За 2,5 секунды электромагнитный сканер проводит измерения на 14 частотах. За счет этого получается двухмерное изображение.
«С прибором «Немфис» мы выезжали на специализированные выставки, но одобрения научной общественности не добились. Иностранцы подходили, смотрели и уходили, удивлялись: «Этот прибор работать не может». А мы не работаем по учебникам! «Немфис» показал себя там, где мы даже и не предполагали результата», — вспоминает директор ИНГГ СО РАН Михаил Эпов.
Обнаружение нелегальных врезок в нефтепроводы, поиск зон обводнений и объектов загрязнения окружающей среды — аппарат может заниматься любыми исследованиями на глубине до 15 метров. Естественно, что и эту разработку взяли себе на вооружение археологи. «Если в погребальной камере есть лед, за 2500 лет там сохранилась масса органических веществ. Не только сами мумии, но и изделия из кожи, дерева, войлока. По сути, мы получаем этнографический материал из холодильника глубокой древности. На плато Укок мы не могли воткнуть электроды непосредственно в землю, потому что в каменной кладке кургана их нельзя было закрепить. Геофизики придумали ставить электроды по периметру кургана и с помощью математического моделирования мы увидели захоронение — «вид с боку», — отметила Марина Чемякина.
Кстати, о моделировании.
В ИНГГ совместно с компанией «Intel» создаются передовые вычислительные алгоритмы моделирования физических полей в земной коре и сигналов при наземной импульсной электроразведке. Пока Россию в этой сфере опережают Корея и Малайзия, но в ИНГГ СО РАН совместно с Новосибирским государственным университетом уже начали готовить IT-кадры, интегрированные в геофизику.