Лаборатория
МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ГЕОФИЗИКИ
Института геофизики им. Ю.П. Булашевича УрО РАН
Программа «Природная среда России: Адаптационные процессы в условиях изменяющегося климата и развития атомной энергетики»
Проект: «Разработка методов комплексного геофизического изучения геологической среды с целью прогнозирования опасных природных и техногенных явлений и снижения негативных последствий их проявлений»
Цель: Расширение GNSS мониторинга на территорию Южного Урала и отдельных пунктов Северного и полярного Урала. Совмещение GNSS наблюдений с мониторингом гравитационного и магнитного поля. На основе полученных данных радонового и температурного мониторинга на базе геотермических стационаров в Екатеринбурге и Курильских островах, оценить основные характеристики радонового и температурного «тектонических» сигналов, обусловленных подготовкой и реализацией тектонического события. Проведение лабораторных экспериментов для изучения эксхаляции радона и генерации акустического излучения при разрушении горных пород и при их нагревании. На основе построения системы уравнений для описания миграции радона в разрушающейся геосреде разработать алгоритмы количественной интерпретации данных радонового мониторинга с целью изучения временных изменений ее структурно-петрофизических характеристик.
Полученные результаты
Расширена наблюдательна сеть реперов спутникового позиционирования на Южном Урале до широты г.Магнитогорска и на Северном Урале до широты г. Ивделя, что позволило определить скорости относительного перемещения дополнительно выделенных тектонических блоков. Установленные закономерности перемещений блоков позволят определить тектоническую активность структур Урала.
Получены годовые ряды радоновых и температурных измерений на геотермических стационарах на островах Кунашир и Шикотан. В вариациях объемной активности радона, регистрируемым на станции Шикотан, прослеживается связь с сейсмическими событиями магнитудой менее 4. События с такой магнитудой регистрируются только одноименной сейсмостанцией.
Проведены лабораторные исследования на образцах горных пород по изучению эксхаляции радона при их нагревании и остывании. Экспериментально показано увеличение эманирующей способности горных пород с повышением температуры и возвращение ее (эманирующей способности) при остывании образцов на прежний уровень.
Изготовлена установка для проведения экспериментальных исследований изменения эманирующей способности образцов горных пород при их одноосном сжатии. Проведено экспериментальное и теоретическое исследование процессов выделения радона при разрушении горных пород.
Предложена физическая модель процессов выделения радона и генерации акустического излучения при разрушении образцов горных пород, а также разработаны алгоритмы количественной интерпретации, полученного материала с целью изучения изменений их структурно-петрофизических характеристик.
На основе количественной физической модели для описания миграции радона в разрушающейся геосреде, разработана методика и предложен алгоритм количественной интерпретации экспериментальных данных по нескольким последовательным во времени (многоэкстремальным) высокоамплитудным аномалиям концентрации радона с целью изучения изменений открытой пористости и удельной внутренней поверхности (УВП) в процессе разрушения.
(Номер государственной регистрации 01201263784). 2012г.
Цель: Исследования тепловой эволюции, геодинамических процессов во внутренних оболочках Земли и состояния литосферы Урала. Теоретические и экспериментальные исследования факторов формирования климатического сигнала в современном геотемпературном поле. Реконструкция температурной истории земной поверхности по данным скважинной геотермии. Исследование деформационных процессов в земной коре, связанных с подготовкой и реализацией тектонических землетрясений, по данным геотермического и радонового мониторинга. Оценка роли триггерных механизмов в реализации землетрясений. Экспериментальные и теоретические исследования процессов эксхаляции радиогенных газов. Изучение пространственно-временных характеристик распределения радионуклидов, низкочастотного электромагнитного излучения, объемной активности и плотности потока радона на Урале в естественных и техногенно-нарушенных геологических условиях. Изучение теплофизических свойств и электрических параметров горных пород и руд при высоких температурах. Совершенствование аппаратурно-методической базы петрофизических измерений.
Полученные результаты
Впервые получены численные результаты решения задачи о возможном влиянии свободной конвекции в локальном включении в пористой среде на распределение температуры и плотности теплового потока. (в 3D-модели среды). Выполнено численное моделирование формирующихся областей ядра и мантии с учетом фракционирования вещества, адиабатического сжатия и влияния низкой прозрачности атмосферы на стадии аккумуляции планеты. Получены оценки состава первичной земной коры
По 83 термограммам, записанным в скважинах Урала и Восточной Европы, реконструированы изменения температуры земной поверхности в 17-19 вв. Выявлена значительная пространственно-временная неоднородность температурных изменений за исследуемый период. Кластерный анализ реконструированных кривых выявил двухэтапный характер современного потепления: ранний старт потепления (конец 17 – начало 18 вв) отмечен в северной части Восточной Европы и в северном Предуралье. В центральной части Восточной Европы, на Южном Урале и в Зауралье потепление началось лишь в конце 19 в. Проведен палеоклиматический анализ 44 термограмм Среднего и Южного Урала. Оценены разрешающая способность алгоритма и априори задаваемые параметры инверсии.Проанализированы данные термометрии Онежской параметрической скважины. Реконструирована температурная история земной поверхности в районе скважины за последние 30 тыс. лет
Изготовлен скважинный вариант кварцевого термометра с чувствительностью на уровне 0,0010С., позволяющий проводить измерения в агрессивных средах до глубины 1000 метров. Выбраны места и подготовлены скважины для установки температурных станций на острове Итуруп. Выполнен температурный каротаж подготовленных скважин. Определены информативные горизонты для установки датчиков. Получены годовые температурные и радоновые ряды наблюдений на станции на острове Кунашир и радоновый ряд на Шикотане. Впервые зарегистрированы в температурных вариациях по скважине KUN-1 квазипериодические изменения температуры, изменяющие свою частоту и амплитуду в моменты тектонических землетрясений и вулканических извержений. Выполнен сравнительный анализ связи сейсмических событий с изменением скорости вращения Земли. Установлено увеличение количества событий в моменты смены знака ускорения вращения Земли
Важнейшие достижения
Высокотемпературная электропроводность магнетитовых руд как возможный индикатор их минерального состава и генетических особенностей месторождения. Автор: Бахтерев В.В. (2012г.)
Получены температурные кривые электрического сопротивления в интервале 20-8000С образцов магнетитовых руд Гороблагодатского месторождения. По характеру температурных кривых и величине электрического сопротивления выделены три группы руд, коррелирующие с содержанием сульфидов. По установленным параметрам высокотемпературной электропроводности выявлена зависимость функциональных соотношений между электрическими параметрами и структурными, минеральными и генетическими особенностями руд. Установлено пространственная зональность изменения электрических параметров руд от расстояния до интрузивного массива. Внутри группы образцов магнетитовых руд с включениями пирротина прослежена парагенетическая зависимость. Полученная эмпирическая зависимость lgRo=f(Eo) дает дополнительную информацию при изучении типоморфных особенностей магнетитового оруденения и позволяет судить о пространственном положении относительно сиенитового массива исследуемых образцов.
Крупные проекты, выполненные в последние годы
2009-2011 гг. Интеграционный проект между УрО РАН и ДВО РАН «Разработка основ комплексного геофизического мониторинга для изучения геодинамических процессов с целью прогноза сильных тектонических землетрясений на примере Сахалинской сейсмоактивной зоны».
2006-2008 гг. Интеграционный проект между УрО РАН и ДВО РАН «Исследование процесса подготовки тектонического землетрясения на Курильских островах на основе комплексного пространственно-временного мониторинга».
2002-2005 гг. Проект МНТЦ №187.2 «Комплексный геофизический мониторинг Северного Тянь-Шаня».
