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