Почему институт физики Земли носит имя Отто Юльевича Шмидта?

Наука и жизньНаука

Геофизика: новые задачи и возможности

Член-корреспондент РАН Сергей Тихоцкий, директор Института физики Земли им. О. Ю. Шмидта. Записала Наталия Лескова

Институт физики Земли, один из старейших и известнейших в системе Академии наук, носит имя знаменитого исследователя полярных земель Отто Юльевича Шмидта. Часто спрашивают — почему?

Сразу следует сказать, что Отто Юльевич — это человек, масштаб личности которого до сих пор мало кем понимаем, он намного крупнее, чем просто исследователь полярных земель. Шмидт начинал как математик, алгебраист, создал кафедру высшей алгебры на мехмате МГУ. Занимался организацией науки и образования, в частности в 1920-х годах был главой Государственного издательства — учебная, просветительская литература в тогдашней Советской России, Советском Союзе появилась в значительной степени трудами Шмидта. Затем очень много времени и сил он действительно посвятил исследованию Арктики, в частности Северного морского пути. Помимо знаменитых полярных экспедиций, на Севере было много и другой организационной работы, например, создавались полярные станции, и в этом тоже была заслуга Отто Юльевича.

Отто Юльевич Шмидт

Но занятий наукой Шмидт никогда не оставлял. В 1938 году он создал Институт теоретической геофизики (ИТГ), где развивался весьма широкий круг идей как фундаментального, так и вполне прикладного плана. Основное же детище Отто Юльевича в области геофизики — современная «холодная» космогоническая гипотеза, получившая своё оформление в 1940-е годы. Согласно гипотезе Шмидта, в отличие от ранее господствовавшей «горячей» теории Лапласа, планеты формируются из холодного газопылевого облака, частицы которого, сталкиваясь друг с другом, объединяются в скопления — протопланеты — вследствие гравитационной аккреции. Разогрев Земли и планет возникает, в основном, в результате превращения механической энергии в тепловую при этих столкновениях. Сейчас космогоническая теория Шмидта является общепринятой и блестяще подтверждается астрономическими открытиями экзопланет и протопланетных систем.

После объединения в 1946 году Института теоретической геофизики и Сейсмологического института АН СССР был создан Геофизический институт Академии наук — ГЕОФИАН, директором которого стал Шмидт, а наш институт позже стал преемником ГЕОФИАНа. Отто Юльевич к тому времени был, к сожалению, тяжело болен — у него развивался туберкулёз в неизлечимой на то время форме. Однако он успел создать школу. ИФЗ РАН по сей день продолжает заниматься развитием космогонической теории, отрабатывая её конкретные детали, и по праву носит имя Отто Юльевича Шмидта.

Надо сказать, огромная заслуга Отто Юльевича ещё и в том, что он умел создавать сильные команды, работающие на достижение цели. Он приглашал в институт людей самых разных специальностей — как математиков и физиков, так и геологов. Наши замечательные математики Сергей Львович Соболев и Владимир Иванович Смирнов (в будущем — академики) создали теорию функционально-инвариантных решений, послужившую основой для сейсмологии и сейсмического метода разведки, которые по сей день являются главным поставщиком информации о строении недр. И практически одновременно геофизик Григорий Александрович Гамбурцев, тоже будущий академик, разработал, в том числе с использованием этого математического аппарата, уже практические методы разведки на преломлённых и отражённых волнах.

Григорий Александрович Гамбурцев.

В те годы временной промежуток между теоретической разработкой и её практическим применением был очень мал (нам сейчас следует работать так же). И уже в 1930—1940-е годы прошлого века Гамбурцев, с 1949 года — преемник Шмидта на посту директора Института, с использованием только что созданных методов начал активную разведку Волго-Уральской нефтегазоносной провинции, которую стали называть «вторым Баку». Гамбурцев сам ездил в экспедиции, сам занимался полевой работой, смотрел за приборами и одновременно оставался крупнейшим физиком и теоретиком в области геофизики.

Разведка и разработка этих месторождений сыграла колоссальную роль в обеспечении топливом промышленности и армии в годы Великой Отечественной войны и в послевоенном восстановлении нашей страны. Да и по сей день добыча нефти в этой области имеет важнейшее экономическое значение. Так что наш Институт занимается не только фундаментальными исследованиями, но и напрямую причастен к освоению недр, развитию промышленности и во многих отношениях, не только в области сейсморазведки, может считаться колыбелью разведочной и прикладной геофизики.

Особенность нынешнего момента в том, что геофизика находится на этапе настоящей научно-технической революции. Методы геофизической разведки, о которых я рассказал, были созданы преимущественно до 1960-х годов, с расчётом на применение в ту эпоху, с её вычислительными мощностями (а главной среди них был арифмометр), что требовало целого ряда приближений. Это очень непросто — сделать такие упрощения и аппроксимации правильно, не исказив основные особенности явления в рамках принятого приближения, — искусство физика во многом состоит именно в том, чтобы правильно оценить, какие члены в уравнении являются «малыми» и при каких условиях. В частности, классические методы сейсморазведки построены на так называемом лучевом приближении, когда длина волны предполагается значительно меньшей, чем размер неоднородностей в среде. Это хорошо работает, пока слои «толстые», то есть мощность слоя много больше длины волны, и эти слои квазиоднородны по своим свойствам. Классические методы блестяще решают задачи поиска крупных месторождений структурного типа, когда ловушки углеводородов представляют собой выгнутые вверх складки и нефть, которая легче воды, скапливается в верхней части свода, — так что можно обнаружить структуру, пробурить и получить углеводороды.

Однако подобных месторождений больше не осталось. Крупные месторождения углеводородов исчерпаны, и сейчас, для того чтобы вести поиск рентабельных к разработке месторождений, нужно исследовать маломощные, высоконеоднородные коллекторы*, где ловушки не являются структурными. Там очень сложная геология, где всё перемято в складки с разрывными нарушениями, и прежними методами в гетерогенной среде такие задачи решаются плохо. Аналогичные задачи возникают и при поиске и разведке месторождений твёрдых, в том числе — стратегически важных, полезных ископаемых: металлов, алмазов. Сейчас нам необходимы методы, которые учитывают полную физику распространения упругих волн в гетерогенных средах. Переход к таким методам происходит, но идёт он не очень просто. Многие теоретические наработки были сделаны уже в советское время, в частности — в сибирской научной школе, но их надо довести до практического применения. То есть нужно не просто создать метод, который физически правильно описывает сложную среду, нужно сделать продукт, удобный для пользователя.

* Коллекторы — горные породы, обладающие способностью вмещать нефть, газ и воду и отдавать их при разработке.

И здесь, скажу попутно, существует серьёзная проблема — повышение квалификации и обучения геофизиков. Учебные планы геофизических специальностей во многом отстают от реальной жизни. В образовании это неизбежно, но в нашей отрасли особенно заметно. Для того чтобы готовить геофизиков сегодняшнего и тем более завтрашнего дня, надо существенно расширять как фундаментальную физико-математическую, так и практическую подготовку в области IT-технологий. Сейчас мы активно привлекаем к работе выпускников ведущих физико-технических вузов. Вообще, для ИФЗ РАН сотрудничество с университетами, высшей школой — одна из главных традиций.

Но, так или иначе, мы переходим к решению новых задач, описывающих физику распространения волн в сложных средах. Во многом аналогичная ситуация и по другим геофизическим методам — в геоэлектрике, в изучении аномальных полей Земли, этим мы также занимаемся в Институте. Новые задачи диктуют необходимость создания новых методов и технологий.

Если до начала XX века в геофизике царствовала эпоха «поиска и разведки», то сейчас наступила эпоха мониторинга. Крупных месторождений углеводородов уже мало, а те, что есть, характеризуются трудноизвлекаемыми запасами. Они содержат коллекторы, обладающие низкой проницаемостью, и чтобы выкачать оттуда нефть, нужно применять специальные методы, например, гидроразрыва пласта, кислотной обработки, парогазового воздействия и так далее. Поэтому надо развивать методы, повышающие эффективность разработки таких месторождений, и мы этим занимаемся. Но с точки зрения геофизики не менее важен мониторинг. По оценкам норвежских специалистов, до половины всей нефти, добытой в Северном море с середины 1990-х годов, было добыто исключительно за счёт оптимизации разработки на основе непрерывного сейсмического мониторинга. Дело в том, что любая модель (в частности, модель месторождения) всегда ущербна, это всегда некая приближённая аппроксимация среды, и в процессе разработки, вследствие объективной неполноты знаний, всегда что-нибудь пойдёт не так. Необходимо отслеживать, куда будет мигрировать нефть, не начнёт ли она скапливаться в каких-то неразбурённых ловушках, не отсечём ли мы залежи, не обводним ли их, закачав слишком много воды, не активизируются ли разломы. Для того чтобы сложная техническая система работала эффективно и давала максимум, нужен постоянный мониторинг.

Современной геофизике при изучении горных пород и минералов не обойтись без электронного микроскопа. Исследование проводит Татьяна Багдасарян.

Тут важно понимать ещё один момент. Новое месторождение — это хорошо, но это всегда новые трубы, новые заводы, новая логистика. Если месторождение старое и с него можно добыть ещё столько же нефти, сколько уже добыли, то экономически это значительно более выгодно. Поэтому задача мониторинга разрабатываемых месторождений выходит на первый план. Я сейчас говорю на примере нефти и газа, но на самом деле всё сказанное актуально и для других полезных ископаемых — в частности, для добычи алмазов, руд. Но у мониторинга есть свои особенности.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Может ли цвет настроения стать зелёным? Может ли цвет настроения стать зелёным?

К вопросу о развитии цветообозначений в разных языках

Наука и жизнь
Управление, менеджмент и творчество: как развивать бизнес в трудные времена — 11 советов коуча Управление, менеджмент и творчество: как развивать бизнес в трудные времена — 11 советов коуча

Полезные бизнес-советами, которые пригодятся на работе

Psychologies
Солнце меняет климат Солнце меняет климат

Почему климат на Земле так стремительно меняется

Наука и жизнь
Не Фродо Бэггинсом единым: что посмотреть с Элайджей Вудом, помимо «Властелина колец» Не Фродо Бэггинсом единым: что посмотреть с Элайджей Вудом, помимо «Властелина колец»

Лучшие роли Элайджи Вуда за пределами фильмов о Средиземье

Правила жизни
Крёстная мать перестройки Крёстная мать перестройки

Маргарет Тэтчер лучше всех почувствовала возможность перелома в Советском Союзе

Дилетант
20 мифов об алкоголе, в которые пора бы перестать верить 20 мифов об алкоголе, в которые пора бы перестать верить

Задаем странные вопросы врачу-токсикологу Алексею Водовозову

Maxim
Опасные гидраты и где они обитают Опасные гидраты и где они обитают

Потепление климата связывают с ростом в атмосфере количества парниковых газов

Наука и жизнь
Разговор с подростком о сущности метавселенной Разговор с подростком о сущности метавселенной

Каким будет начало метавселенной и кем в ней стать?

СНОБ
Как повысить самооценку и обрести уверенность? 11 советов психолога Как повысить самооценку и обрести уверенность? 11 советов психолога

Заниженная самооценка мешает нам строить здоровые отношения и карьеру

Psychologies
Врач назвал главные продукты для здоровья печени: узнайте полный список Врач назвал главные продукты для здоровья печени: узнайте полный список

Фрукты, тыква и даже кофе: продукты, которые поддержат вашу печень

ТехИнсайдер
Дорогая, я уменьшил людей: почему на Сахалине самые обычные растения достигают гигантских размеров? Дорогая, я уменьшил людей: почему на Сахалине самые обычные растения достигают гигантских размеров?

В чем причина гигантизма сахалинских растений?

ТехИнсайдер
Справедливые чувства: почему мы имеем право выражать свои негативные эмоции Справедливые чувства: почему мы имеем право выражать свои негативные эмоции

Отрывок из книги психотерапевта Дэвида Бернса «Хорошее настроение»

Forbes
Заработать на звездах: как финансовая астрология применяется в инвестициях Заработать на звездах: как финансовая астрология применяется в инвестициях

Как появилась финансовая астрология и почему такие услуги находят спрос

Forbes
Почему российский виски следует покупать с осторожностью Почему российский виски следует покупать с осторожностью

Почему не весь российский виски одинаково съедобен

Maxim
Как выбрать спальный мешок для автомобиля? Как выбрать спальный мешок для автомобиля?

Какой спальный мешок надо купить, чтобы комфортно ночевать в автомобиле?

4x4 Club
Страшная трагедия СССР: тайна крушения парохода «Адмирал Нахимов», в котором погибло почти 500 человек Страшная трагедия СССР: тайна крушения парохода «Адмирал Нахимов», в котором погибло почти 500 человек

31 августа 1986 года в акватории Новороссийской бухты столкнулись два судна

ТехИнсайдер
Куда приводят мечты: почему позитивное мышление не работает Куда приводят мечты: почему позитивное мышление не работает

Почему «позитивный настрой» приводит к негативным результатам?

Правила жизни
Mercedes-Benz сам сообщит полиции, где находится ваша украденная машина. За 25 долларов в год Mercedes-Benz сам сообщит полиции, где находится ваша украденная машина. За 25 долларов в год

Mercedes-Benz поможет найти украденную машину

4x4 Club
Идеальный порядок: 16 вещей, которые стоит выбросить — попробуйте дома Идеальный порядок: 16 вещей, которые стоит выбросить — попробуйте дома

Наша читательница поделилась списком вещей, которые точно стоит выбросить

Psychologies
Астрономы показали, как выглядит гигантский космический Астрономы показали, как выглядит гигантский космический

Гигантский пузырь был создан несколькими взрывами сверхновых

ТехИнсайдер
В Италии обнаружили убитого мечом средневекового мужчину В Италии обнаружили убитого мечом средневекового мужчину

Антропологи исследовали останки из средневекового захоронения

N+1
Сифилис или безумие? Что убило Фридриха Ницше Сифилис или безумие? Что убило Фридриха Ницше

У Фридриха Ницше была непростая судьба. Но что именно его убило?

ТехИнсайдер
Народ сказал свое! Факты об убийстве президента Чаушеску и революции 1989 года в Румынии Народ сказал свое! Факты об убийстве президента Чаушеску и революции 1989 года в Румынии

Как волеизъявление народа может приобрести драматичный характер

ТехИнсайдер
Как защитить свою сексуальную жизнь от влияния прожитых лет: советы эксперта Как защитить свою сексуальную жизнь от влияния прожитых лет: советы эксперта

Как сделать так, чтобы ваша сексуальная жизнь всегда оставалась яркой?

VOICE
Красота — страшная сила: как советская манекенщица получила мировую известность и в итоге покончила с собой Красота — страшная сила: как советская манекенщица получила мировую известность и в итоге покончила с собой

Регину Збарскую за рубежом прозвали «самым красивым оружием Кремля»

ТехИнсайдер
5 особенностей нашего тела, доставшихся человеку от невообразимо далеких предков 5 особенностей нашего тела, доставшихся человеку от невообразимо далеких предков

Многие черты нашего тела восходят к миллионам лет назад в древе жизни

ТехИнсайдер
Яжмать и яжотец: как общаться с родителями, помешанными на детях? Яжмать и яжотец: как общаться с родителями, помешанными на детях?

Что делать, если ваши знакомые навязывают вам общение с их ребенком?

Psychologies
Ученые нашли виновника всемирной эпидемии ожирения, и это не фастфуд Ученые нашли виновника всемирной эпидемии ожирения, и это не фастфуд

Новое предположение ученых: в лишнем весе виновата не калорийная еда!

Maxim
Запорожские франты Запорожские франты

В ярком казачьем костюме нищета сочеталась с роскошью, а русское — с татарским

Дилетант
Что будет, если вы перестанете спать Что будет, если вы перестанете спать

Как долго может длиться бессонная “ночь”?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении