ГЕОФИЗИК – О ГЕОФИЗИКЕ

Автор: Александр Дмитриевич ЖИГАЛИН, Канд. геол.-мин. наук, ведущий научный сотрудник Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Геофизика – наука о происхождении, эволюции и будущем Земли, нашей ойкумены (др.-греч. οἰκουμένη), по меркам человеческого знания ещё очень молодая. Сейчас науки о Земле, в том числе и физика Земли (геофизика), переживают очень интересный период, последовавший после революционных событий конца прошлого века и начала нынешнего. Революционность этого приблизительно полувекового периода заключается прежде всего в том, что геологический молоток и геофизические приборы, созданные и бывшие в ходу на протяжении многих предыдущих столетий, получили серьёзное подспорье в виде быстро- и безошибочно действующей вычислительной техники.

 

Для геофизиков внедрение компьютерных технологий дало возможность отказаться от традиционных методических приемов обработки результатов полевых наблюдений (измерений), которые сводились к сопоставлению полученных «в поле» результатов с ограниченным числом аналитически рассчитываемых моделей, отнимали очень много времени, были очень трудоемким и, как правило, весьма приблизительными.

 

Суть революционности перехода на компьютерные технологии состояла в том, что работа с набором моделей сравнения, представленным горизонтально слоистыми или слабо наклонными геологическими разрезами, простейшими геометрическими (как правило двумерными) телами и вертикальными (или почти вертикальными) неоднородностями, была заменена решением обратных задач (теперь это почему-то стало модным называть инверсией результатов измерений) посредством перебора фантастического  числа (!) решений прямых задач – определения характерных особенностей распределения поля при наличии задаваемых a priori физических неоднородностей различного петрографического  состава и формы. В результате оказалось возможным рассматривать геологические (физические) неоднородности в нижнем полупространстве и везде, где возникала в этом необходимость, в том качестве, в каком они пребывали in situ.

 

В этот же период времени в составе проводимых геофизических исследований произошли существенные изменения. Так, к традиционно выделявшимся трём большим геофизическим кластерам (тоже новояз, внедренный не понятно зачем): кластеру фундаментальной геофизики (физика твердой Земли, Мирового океана, атмосферы, геомагнетизм, гравиметрия и сейсмология), кластерам промысловой и разведочной геофизики, добавились специальные задачи, разросшееся число которых вызвало необходимость создание еще одного раздела – специальные задачи геофизики (инженерное, гидрогеологическое, криологическое, шахтное, археологическое, военное и экологическое направления). Помимо этих «новичков», возникла и в настоящее время прогрессирует новая фундаментальная дисциплина – геофизическая экология – пограничная область знания на стыке классической экологии, геофизики и…социологии.

 

 

В переживаемое нами время для решения геофизических задач используются так называемые измерительно-обрабатывающие комплексы, позволяющие с высокой производительностью при достаточной точности получаемых результатов в автоматическом или полуавтоматическом режимах проходить весь путь от получения «цифры» или волновой картины (первичные геофизические результаты) до окончательной интерпретации в соответствующих терминах, пригодной для использования широким кругом специалистов различных областей. Такого рода комплексы представляют собой специальный «геофизический канал» (сенсорные измерительные устройства), обрабатывающие в автоматическом и/или интерактивном режимах устройства и устройства вывода результатов в различных вариантах. По такой структурной схеме проводятся практически, если не все, то большинство геофизических исследований как теоретических, так и прикладных. Использование измерительно-обрабатывающих комплексов способствовало появлению новых и модернизации уже существовавших методических приемов и, что особенно важно, прогрессу в плане разработки новых алгоритмов обработки и создания широкого набора программно-математического обеспечения.

 

Автору в геофизике более близка тема решения специальных задач геофизики малых глубин (или геофизики геологической среды в соответствии с определением академика Е.М. Сергеева), над которой он работает практически без малого пятьдесят лет. Первоначально это были инженерно-геологические и гидрогеологические задачи, к которым со временем добавились геокриологические, археологические и другие. Круг задач расширялся достаточно быстро вследствие осознания полезности и эффективности использования геофизических методов для решения практических задач как структурного и петрофизического, так и экологического планов. Как следствие обозначилось сближение отдельных дисциплин в рамках геофизики малых глубин с образованием устойчивых методических комплексов, с одной стороны, а также дисциплин смежных областей. Как пример, можно рассматривать использование комплекса геофизических методов, получившего название «русловой геофизики» и включающего электромéтрию (резистивимéтрию, метод естественного электрического поля) и термомéтрию, для распознавания участков инфильтрации и водопритока и контроля теплового и химического загрязнения воды в поверхностных водоемах. Геофизические исследования подобного рода дали начало специальному направлению в геофизике геологической среды – экологической геофизики. Другим примером может служить практика комплексного применения методов георадиолокации (высокочастотная электромéтрия), сейсмомéтрии, высокоточной электромéтрии и магнитомéтрии для решения археологических задач. Сейсмомéтрия в «классической» модификации и георадиолокация широко используются при решении инженерно-геологических задач – определении строения и состояния массивов горных пород, а также определении необходимых для проектирования и строительства физических характеристик пород оснований фундаментов инженерных сооружений.

 

Отдельной и очень интересной представляется область геофизики, которая известна сейчас как геофизическая экология. В рамках указанной дисциплины соединены проблемы, затрагивающие влияние природных (геофизических) и техногенных (технологических, искусственных) физических полей на живые организмы (биосферу) и здоровье населения Земли. Широкий охват вопросов воздействия геофизических и техногенных физических полей на живые организмы и последствий этих воздействий поставил геофизическую экологию в ряд фундаментальных научных дисциплин геофизического профиля. Интерес к геофизической экологии усиливается по мере накопления результатов практического использование ее методического арсенала. Геофизическая экология может рассматриваться как современная экология территорий высокого уровня урбанизации и промышленного освоения. Теоретической базой геофизической экологии следует, по мнению автора, считать Концепцию экологических функций сфер Земли, представляющую собой попытку осмыслить единство косной (по В.И. Вернадскому) природы и живого – биосферы в общей эволюции состояния нашей планеты. Геофизический компонент в рамках упомянутой концепции представлен геофизической экологической функцией сфер Земли, «отвечающей» за поддержание приемлемых энергетических условий существования и развития биосферы.

 

Геофизическая экология как фундаментальная область знания тесно связана со свой «дочерней» практической производной – экологической геофизикой. С одной стороны, имеет место методологическое единство геофизических исследований, поскольку целью их является обнаружение и геологическое (инженерное, криологическое, археологическое и др.) истолкование аномальных проявлений геофизических полей, но с другой стороны имеется и существенное различие – экологическая геофизика нацелена на решение экологических задач, связанных с вещественными экологическими факторами (например, химическим или биологическим загрязнением), тогда как в геофизической экологии геофизические поля играют роль как объекта экологических исследований, так и инструментария этих исследований. Это значит, что, изучая аномальные проявления природных геофизических и техногенных физических полей, мы одновременно рассматриваем их как фактор формирования специфических (в энергетическом представлении) экологических условий. Под «спецификой условий» следует понимать неизбежность формирования устойчивого физического (энергетического, существующего в форме физических полей разного вида) загрязнения, не менее (а может быть и более вследствие неопределенности индикации) опасного, чем химическое и биологическое загрязнение. И поскольку производство и потребление энергии в разных ипостасях прогрессирует, следует ожидать, что в относительно недалеком (уже обозримом) будущем может появиться метанаука геофизическая экология человечества – своего рода «завтра» нашего существования, контролируемого и корректируемого с использованием уже известных и тех, которые появятся в будущем, методов геофизических исследований.



Цитата Автора

Изучая аномальные проявления природных геофизических и техногенных физических полей, мы одновременно рассматриваем их как фактор формирования специфических (в энергетическом представлении) экологических условий.

12345
Загрузка...
Комментарии

Оставить комментарий

Пожалуйста, авторизуйтесь чтобы добавить комментарий.
  Подписаться  
Уведомление о
Журнал «Инженерные изыскания»

Оформить подписку на журнал «Инженерные изыскания»

Журнал «Инженерная геология»

Оформить подписку на журнал «Инженерная геология»

Журнал «Геориск»

Оформить подписку на журнал «Геориск»

Журнал «Геотехника»

Оформить подписку на журнал «Геотехника»