ИНСТИТУТ ГЕОФИЗИКИ

Направление науки: 1.5. Науки о Земле

Направление фундаментальных и поисковых исследований 1.5.1. «Геофизика», раздел фундаментальных и поисковых исследований 1.5.1.1. «Геофизические методы изучения строения, вещественного состава земных недр и глубинных процессов; взаимодействие геосфер» Программы фундаментальных и поисковых научных исследований на 2021–2030 годы.

Тема Программы ФНИ

Сведения о результатах по направлениям исследований в соответствии с Программы фундаментальных и поисковых научных исследований на 2021–2030 годы в 2021 году:

1. Создание концепции построения глобальной модели деформирования и сейсмичности Земли. Выбор системы координат и типа деформационных волн для построения модели, получение необходимых формул для алгоритмов расчета кинематической части модели и определения ее амплитудных параметров.

1.1. Сравнение карт глобальных GPS/GLONASS скоростей деформирования поверхности Земли и глобальных карт наиболее сильных землетрясений показывает, что основные землетрясения происходят в аномальных зонах деформирования на границах смены знака деформационных смещений. Это дает основания строить динамические модели деформирования и сейсмичности с применением семейств деформационных фронтов.  Для сферической Земли возможными являются сфероидальные деформационные волны продольные и поперечные. Информационной основой моделирования таких семейств деформационных волн могут служит данные глобальных сетей GPS/Glonass мониторинга, данные спутникового и наземного мониторинга гравитационного поля и глобальные сейсмические каталоги. При моделировании и визуализации моделей могут применяться несколько систем координат (географическая и глобальная прямоугольная с возможностью взаимного пересчета и учета эллипсоидальности Земли). Получены формулы для определения кинематических параметров семейств деформационных фронтов по сейсмическим каталогам и данным мониторинга. Предложен и реализован алгоритм переборного класса для определения скоростей сферических деформационных фронтов продольного типа.

Исполнители: Овчаренко А.В., к.ф.-м.н., с.н.с.

Публикация:

1. Овчаренко А.В. Анализ сейсмических каталогов с помощью модели сферических деформационных фронтов // Уральский геофизический вестник. 2021. № 3(45). С. 26–37. DOI:10.25698/UGV.2021.3.4.26

1.2. На территорию Магаданской области совместно с СВКНИИ ДВО РАН выполнено сравнение общемировых моделей аномалий гравитационного поля, имеющих наибольшую степень гармоник 2190, что соответствует примерно 10 км на земной поверхности: EGM2008, GECO, EIGEN-6C4 и WGM2012с данными картографического материала Гравимаг. Сравнение показало, что общемировые модели гравитационного поля можно использовать в качестве исходных данных для построения плотностных моделей и изучения глубинного строения литосферы в региональном масштабе. Аномалии в свободном воздухе для моделей EGM2008, GECO, EIGEN-6C4 и WGM2012 на выбранной территории практически совпадают. Аномалии Буге модели WGM2012 могут использоваться для регионального плотностного моделирования для сопредельных регионов, где отсутствуют кондиционные наземные гравиметрические материалы, однако в рамках территории Магаданской области база Гравимаг обладает наилучшим качеством исходных данных.

Исполнители: Муравьев Л.А., к.т.н., с.н.с.

Публикация:

1. Хасанов И.М., Муравьев Л.А. Сравнение глобальных моделей гравитационного поля на территории Магаданской области // Вестник Северо-Восточного научного центра ДВО РАН. 2021. № 3. С. 82–89. DOI: 10.34078/1814-0998-2021-3-82-89

2. Разработка методик комплексного использования геофизических методов (гравиметрия, электроразведка, магнитометрия, георадиолокация) для составления объемных моделей локальных объектов верхней части земной коры, решения инженерно-геологических задач и неразрушающего исследования археологических памятников на территории Уральского региона и сопредельных территорий.

2.1. Микромагнитная съемка с применением высокочувствительных магнитометров, а также индукционное электромагнитное профилирование опробованы для обследования места падения железного метеорита Стерлитамак. Выявлен ряд аномалий магнитного поля, которые могут быть обусловлены не извлеченными фрагментами метеоритного вещества.

2.2. Совместно с лабораторией квантовой магнитометрии УрФУ выполнен вычислительный эксперимент с аппроксимацией модельным источником экспериментальных данных, полученных при повысотной съемке аномального магнитного поля реального ферромагнитного объекта.  Использование повысотных съемок и многоканальных магнитометрических систем позволяет увеличить качество интерпретации магнитометрии и достоверность локализации источника аномалии при решении задачи поиска и обнаружения скрытых ферромагнитных объектов в укрывающих средах.

2.3. Предложена методика выявления морфологии интрузивных массивов на основе гравитационной и магнитной томографии, реализующая построение параллелепипеда плотности/намагниченности. Получение серии плотностных разрезов для трехмерных источников основано на решении интегрального уравнения первого рода c регуляризацией. Технология является простым и эффективным инструментом при минимуме априорной информации о глубинном строении геологической среды.

Исполнители: Муравьев Л.А., к.т.н., с.н.с.; Овчаренко А.В., к.ф.-м.н., с.н.с.

Публикации:

1. Овчаренко А.В., Литовский В.В., Щапов В.А. Геофизические поиски фрагментов метеорита «Стерлитамак» // Известия Уральского государственного горного университета. 2021, Вып. 2 (62). С. 123–133. DOI: 10.21440/2307-2091-2021-2-123-133
2. Муравьев Л.А., Сапунов В.А. Аппроксимация результатов повысотной магнитометрии для поиска локальных объектов. Инженерная и рудная геофизика (17th Conference and Exhibition Engineering and Mining Geophysics), 2021. DOI: 10.3997/2214-4609.202152093
3. Ovcharenko A.V., Schapov V.A., Muravyev L.A. Geophysical search of the Sterlitamak meteorite. Meteoritics & planetary science. 2021. V. 56. S.1 (Meeting Abstract)
4. Овчаренко А.В., Березина С.В. Методика выявления морфологии интрузивных массивов по гравитационному и магнитному полю // Глубинное строение, геодинамика, тепловое поле Земли, интерпретация геофизических полей. Одиннадцатые научные чтения памяти Ю.П. Булашевича. Материалы конференции. Екатеринбург: ИГФ УрО РАН, 2021. C. 182–185.

2.4. В результате комплексного анализа данных, полученных с помощью детальных магнитной и геодезической съемок, а также дешифрирования аэрофотоснимков и выборочных раскопок реконструирована планировка поселения Левобережное (Синташта II). Установлено, что поселение является многослойным, функционировало в период поздней бронзы: от рубежа III–II тыс. до н. э. до последней четверти II тыс. до н. э. Поселение было окружено грунтовой стеной, основание которой имело толщину около 4 метров, и неглубоким рвом шириной 2–2,5 м.  Расположение рва надежно определено по линейным положительным магнитным аномалиям. Также удалось точно локализовать стены построек. В обоих рядах поселения изначально было 26 жилищ, а после строительства нового рва западная часть поселения сократилась до 13 жилищ. После завершения функционирования укрепленного поселка поверх южного ряда его жилищ было сооружено неукрепленное поселение. Эти данные убедительно демонстрируют, что применение малоглубинных геофизических методов позволяет не только картировать археологические памятники, но наблюдать их в развитии, делая выводы об изменении архитектурно-строительной традиций в Зауральской степи в течение II тыс. до н.э.

2.5. Выполнено опробование метода георадиолокации для поиска предметов, оказавших механическое воздействие на газопроводную трубу при протаскивании по горизонально пробуренной скважине, расположенной под акваторией реки. Большой контраст в электрофизических свойствах воды, приповерхностных отложений и металлических предметов делает георадиолокацию особенно эффективным методом.

2.6. Технология микромагнитной и георадарной съемки опробована для исследования антропогенного объекта – предполагаемого геоглифа, выявленного на спутниковых снимках на склоне горного хребта в национальном парка Зюраткуль (Челябинская область).

Исполнители: Носкевич В.В., к.ф.-м.н., с.н.с.; Федорова Н.В., д.ф.-м.н., в.н.с.

Публикации:

1. Носкевич В.В., Федорова Н.В., Петров Ф.Н., Батанина Н.С. Реконструкция плана поселения эпохи бронзы Левобережное (Южный Урал, Россия) // Поволжская археология. 2021. № 3. DOI: 10.24852/pa2021.3.37.142.154
2. Noskevich V.V. and Gorshkov V.Y. Обследование состояния газопровода на участке дюкерного перехода под рекой Вымь / Investigation of state of the gas pipeline part under the Vym River Conference Proceedings, Horizontal Wells, 2021. DOI: 10.3997/2214-4609.202154010
3. Носкевич В.В. Исследование геофизическими методами предполагаемого геоглифа в природном парке «Зюраткуль» // Уральский геофизический вестник. 2021. № 2(44). С. 38–42. DOI: 10.25698/UGV.2021.2.5.38
4. Noskevich V.V., Fedorova N.V., Muravyеv L.A. Magnetic and GPR survey of the Belousovsky copper mine of the Bronze Age, Kargalinsky mining and metallurgical center (Orenburg region) | Магнитная и георадиолокационная съемка Белоусовского медного рудника бронзового века Каргалинского горно-металлургического центра (Оренбургская область) // 17th Conference and Exhibition Engineering and Mining Geophysics 2021 Apr 2021, Volume 2021, p.1–7. DOI: https://doi.org/10.3997/2214-4609.202152049
5. Носкевич В.В., Горшков В.Ю. Обследование состояния газопровода на участке дюкерного перехода под рекой Вымь // Материалы IV научно-практ. конф. «Горизонтальные скважины 2021. Проблемы и перспективы» Астрахань, Россия 24–28 мая 2021 г.

Главы в монографии

The Bronze Age in the Karagaily-Ayat Region (Trans-Urals, Russia): Culture, Environment and Economy. – Bonn: Verlag Dr.Rudolf Habelt GmbH, 2021. 568 p. ISBN 978-3-7749-4297-4.

119.58 усл. печ. л., тираж 5000.

1. Epimakhov A.V., Berseneva N.A., Fedorova N.V., Noskevich V.V., Panteleeva S.E. Fortification lines of the Kamennyi Ambar settlement. P. 101–159.
2. Vladislav V. Noskevich and Natalia V. Fedorova. Geophysical research on fortified settlements of the Bronze Age in the Southern Urals. P. 375–387.
3. Natalia V. Fedorova, Arno E. Patzelt, Vladislav V. Noskevich and Ivan V. Geomagnetic survey of kurgan mounds at Varshavka (Chelyabinsk Region, South Urals, Russia). P. 387–399.
4. Maxim N. Ankushev, Anatoliy M. Yuminov, Victor V. Zaykov and Vladislav V. Noskevich Ancient copper mines in the southern Trans-Urals (Russia) P. 399-414.

3. Разработка методики применения автоматизированной системы регистрации и спутниковой привязки геофизических данных к местности с учетом специфики метода и геологического строения исследуемой территории.

Совместно с НИЛ квантовой магнитометрии УрФУ проведены экспериментальные работы с универсальным оверхаузеровским магнитометром-градиентометром POS-2 Aero на беспилотном летательном аппарате. Опытные работы показывают перспективность развития методов БПЛА магнитометрии для задач магниторазведки полезных ископаемых, поиска магнитных скрытых и археологических объектов.  Применение градиентометрии позволяет учитывать влияние платформы и повышает точность получаемых магнитных карт.

Исполнители: Угрюмов И.А., н.с.; Муравьев Л.А., к.т.н., с.н.с.

Публикации:

1. Сапунов В.А., Денисов А.Ю., Савельев В.В., Нархов Е.Д., Сергеев А.В., Федоров А.Л., Широков А.А., Ушаков В.А., Козлова И.А., Муравьев Л.А., Угрюмов И.А. Натурные испытания квантового оверхаузеровского БПЛА магнитометра - градиентометра POS - Aero предназначенного для геофизики и археологии // Инженерная и рудная геофизика (17th Conference and Exhibition Engineering and Mining Geophysics), 2021. DOI: 10.3997/2214-4609.202152080
2. Narkhov E., Sapunov V., Denisov A., Sergeev A., Fedorov A., Shirokov A., Ushakov V., Kozlova I., Muravyov L. Universal aero-ground overhauser magnetometer-gradiometer POS-2Aero vertical gradiometer testing with DJI-600Pro drone. NSG2021 27th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics, 2021. DOI: 10.3997/2214-4609.202120249