Иркутские ученые создали систему экстренного оповещения от селевой опасности
В 2024 году Институт земной коры СО РАН награжден Благодарностью президента России. Коллектив удостоился госнаграды за заслуги в области науки и образования, подготовку высококвалифицированных кадров. Ученые ведут исследования во многих территориях нашей страны и зарубежья. Важные наработки они делают для расширения БАМа, включая предупреждение лавинной и селевой опасности на магистрали. А для Южного Прибайкалья эксперты разработали систему оповещения в случае схождения селей. Она может спасти жизни людей и упредить серьезный экологический вред Байкалу.
Аршанский сель привел к открытиям
2014 год. Поселок Аршан. В ночь с 27 на 28 июня бушевала гроза, зарядил сильный дождь. А утром люди услышали сильный грохот и гул. С гор шел поток грязи и огромных камней. Он ломал все, что попадалось на пути. В 250 метрах от берега реки Кынгырга работала сейсмостанция. До момента обрушения столбов электропередач туда успели прийти данные о прохождении селевых потоков.
Когда позже специалисты изучали сейсмограмму до начала схода селя и после, то заметили кое-что интересное. Ученые сделали спектральный и поляризационный анализ сейсмограмм, сгенерированных движущимися селевыми массами. Увидели, что при движении селевого потока ориентация колебаний в сейсмических волнах поменялась с хаотической на северо-восточную, совпадающую с направлением на источник – русло реки Кынгарга, по которому проходил селевой поток. Специалисты заинтересовались и увеличением уровня микросейсмических шумов, но тогда сравнивать полученные данные было не с чем. С того момента и началась работа, которая через 10 лет исследований, открытий и научных публикаций приведет к конкретному результату – системе мониторинга и экстренного оповещения о ходе селевого потока и паводка.
– Система будет состоять из сейсмических либо сейсмоакустических станций, метеостанций, уровнемеров, фотоловушек. В Прибайкалье селевые потоки вызваны в основном обильными осадками, – уточнила ученый секретарь Института земной коры СО РАН, кандидат физико-математических наук Анна Добрынина. – В 2014 году начало прохождения селевого потока высоко в горах было зафиксировано за полчаса до его прихода в поселок. Почему был такой временной промежуток? Скорость селевого потока – от нескольких метров до десятков метров в секунду. Скорость сейсмических волн – более 3 тыс. метров в секунду. Как только в горах каменная масса двинулась, через несколько секунд сейсмостанция это уже зафиксировала. Увеличение микросейсмического фона и смена ориентации колебаний – те параметры, на основании которых мы можем сказать, что пошла какая-то каменная масса. Если в селеопасных местах будет установлена система, а данные передаваться на компьютер с соответствующим программным обеспечением, то даже с учетом временных затрат на обработку полученных результатов остаются 15–20 минут для экстренного оповещения и эвакуации людей.
На сейсмоопасных реках копится валунно-галечный материал
На карте селевой опасности России 26 малых рек и ручьев юга Прибайкалья отмечены как наиболее активные. Это Слюдянка, Солзан, Харлахта, Утулик, Хара-Мурин и др. В том числе и там опасные экзогенные явления изучает лаборатория инженерной геологии и геоэкологии ИЗК СО РАН. Ее сотрудники проводят натурные обследования, устанавливают сейсмостанции и фотоловушки, анализируют снимки объектов разных лет.
На одном из недавних кадров берега реки Солзан, например, видно, как крупный камень переместился за несколько лет. С осадками туда нанесло немало нового валунно-галечного материала. По руслу другой речки Байкальска – Большой Осиновки – в 2019 году прошел селевой поток, который, к счастью, не задел карты с отходами БЦБК.
– Там в долинах рек собраны камни, песок. С сильными осадками они перемещаются в сторону русла. Вода подхватывает эти отложения, формируется уже селевой поток. Фаза аккумуляции материала у потока происходит по-разному, в том числе в горах, если объем был небольшой, может его и в Байкал вынести. Но лучше быть на чеку. Система мониторинга для того и предназначена, – подчеркнул заведующий лабораторией инженерной геологии и геоэкологии ИЗК СО РАН, кандидат геолого-минералогических наук Артем Рыбченко.
Сейчас сотрудники Института земной коры обмениваются информацией с коллегами из других НИИ, на основании полученных данных обучают искусственный интеллект для создания программного обеспечения. Тогда он сможет в режиме реального времени обрабатывать результаты со станций и приборов и передавать их оператору для принятия решения.
Систему ИИ с помощью Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН Новосибирска обучают и для автоматического распознавания предвестников землетрясений. Кстати, Анна Добрынина ранее получила патент на изобретение «Способ определения приближения сейсмического события».
География работ ученых ширится
– В части достижений науки у нас опубликовано более 100 статей в ведущих российских и международных научных журналах. Они касаются широкого спектра вопросов. Начиная от формирования самых древних пород, которые сейчас находятся в Сибири, глобальных вымираний в истории Земли, когда до 90% всего живого на планете вымирало в силу определенных обстоятельств, таких как совпадение вулканизма, падение метеоритов, изменение атмосферы Земли. И заканчивая современными тектоническими подвижками в регионе, которые определяют сейсмический режим и возникновение проявления землетрясений на территории Прибайкалья. Достижения касаются широкого геологического периода истории Земли, имеют фундаментальную суть и касаются выполнения государственных заданий, – прокомментировал директор Института земной коры СО РАН, член-корреспондент РАН, доктор геолого-минералогических наук Дмитрий Гладкочуб.
Что касается прикладной науки, то институт в 2024 году много работал по теме расширения Байкало-Амурской магистрали, в создании которой ИЗК СО РАН участвовал с самого начала.
– Мы выступали в качестве соучредителей экспедиции РГО к 50-летию БАМа. Там по поручению главы государства идут большие работы для увеличения пропускной способности Восточного коридора. Проводится проектирование с последующим строительством Второго Северомуйского и Второго Кодарского тоннелей, нескольких мостовых переходов. На всех этих объектах наши сотрудники обеспечивают научное сопровождение и безопасность функционирования БАМа в плане защиты от селей и от лавинной опасности, – продолжил Дмитрий Гладкочуб.
Задействованы ученые и в проекте разработки Удоканского месторождения меди – крупнейшего в России и второго по запасам в мире. Там они также работают по теме сейсмобезопасности. На Ковыкте используют наработки института по технологиям бурения и отработки газоконденсатного месторождения в сложных геологических условиях.
Сотрудники ИЗК СО РАН также выезжают в Анголу, где находятся крупнейшие в мире кимберлитовые трубки «Катока» и «Луаше», где изучают разломы тектоники для обеспечения безопасности при разработке карьеров по добыче алмазосодержащих кимберлитов. А еще недавно ученые института получили доказательства очень древней докембрийской алмазоносности на территории юга Сибири. Потенциально источники алмазов могут быть найдены в Иркутской области. В Бодайбинском районе и в Читинской области идут исследования с целью выявления возраста рудообразующих процессов и структур, которые контролируют размещение золоторудной минерализации. Также продолжаются работы по геоэкологии россыпных месторождений золота.
2024 год, когда Институту земной коры исполнилось 75 лет, стал для него особенным. Коллектив ИЗК СО РАН получил в прошлом году три значимые награды – Благодарность президента РФ, Благодарственное письмо уполномоченного представителя президента РФ в СФО и Орден Полярной звезды Монголии – им впервые удостоили НИИ из нашей страны.
В честь сотрудников института называют минералы
А старший научный сотрудник института, кандидат геолого-минералогических наук Леонид Резницкий первым в истории получил медаль имени крупнейшего минеролога и организатора науки академика Николая Ивановича Кошкарова. Эта высшая награда Российского минералогического общества находится в отделе истории института.
– На юбилей института нам подарили несколько новых экспонатов. Например, вот эта пластинка – фрагмент метеорита Aletai. Это удивительный подарок от Минералогического музея имени А.Е. Ферсмана Москвы. В 1898 году метеорит упал в Китае. Это был один большой фрагмент весом в 28 тонн, и только в 1965 году построили дорогу и перетащили его в город, где поставили возле музея. А уже в 2000-х годах на площади в 430 кв. км было найдено еще несколько фрагментов. Посмотрите на его необычные полоски, на рисунок. Это видманштеттеновы структуры. Метеорит наш «родственник», ему, как и Земле, 4,5 млрд лет. Он остывал в космосе где-то 10 млн лет. Отсюда и такая структура, – рассказала начальник отдела истории ИЗК СО РАН, кандидат геолого-минералогических наук Лариса Иванова.
В ее ведении только каменных экспонатов находится более 3500. Среди них есть и минералы, открытые коллегами по институту, в том числе Леонидом Резницким, который является автором и соавтором 15 открытий новых минеральных видов. В 2021 году в его честь назван новый минерал – резницкитCaMg(VO4)F.
– А этот минерал сейчас называется владимиривановит в честь нашего ученого Владимира Иванова, который занимался исследованием минералов, в том числе Тултуйского лазуритового месторождения на юге Прибайкалья. За 75 лет наши сотрудники открыли 30 новых минеральных видов. И иркутские коллеги из других учреждений тоже имеют свои открытия. Например, работники «Сосновгеологии» когда-то обнаружили единственное в мире месторождение чароита, – отметила Лариса Александровна.
Сама она, помимо авторства и соавторства более 170 научных работ, еще и является обладателем двух патентов и авторского свидетельства на изобретения в качестве специалиста в области экспериментальной минералогии. Среди экспонатов есть медали ВДНХ за уникальную методику облагораживания камнесамоцветного сырья, в создании которой участвовала Лариса Иванова. Про объекты своего научного интереса, как и про другие экспонаты, она говорит очень увлеченно:
– Допустим, в районе Слюдянки есть множество минералов, в том числе группы цеолитов. Они выступают в роли сорбентов, могут очищать воду и нефтепродукты, выводить радиоактивные элементы из организма, работать как катализаторы, то есть ускорять химические реакции. Слюдянка – удивительное место с огромным количеством минералов, некоторые вырастают гигантскими. В 1980-е годы наш институт работал над темой создания там минералогического заповедника по примеру Уральского. Ведь все минералогические музеи мира считают за честь иметь в своих коллекциях слюдянские минералы.
Посмотреть на эти и другие сокровища института зачастую приходят целыми экскурсиями. В этом году гостей ожидается еще больше, ведь отдел истории Института земной коры СО РАН будет отмечать 30-летие.
