Зачем России геологи и чем они заняты сегодня?

Россия – обладатель богатейшего ресурсного потенциала и входит в число стран-лидеров по экспорту различных полезных ископаемых и продуктов их переработки. Так что геологоразведка для нашей страны —процесс непрерывный и совершенно необходимый. В день профессионального праздника российских геологов, который ежегодно отмечается в первое воскресенье апреля, «ПОИСК» решил рассказать о том, чем занимаются сегодня такие важные для страны специалисты…

Добыча природных ресурсов — основа цивилизации

О решающей роли геологии в развитии человечества можно судить уже по названиям исторических эпох: бронзовый век пришел на смену медному и уступил место железному. От кремниевых орудий до современных смартфонов и систем искусственного интеллекта весь прогресс человеческой цивилизации был и остается завязан на добыче и использовании полезных ископаемых. Чем старше становится человечество, тем больше разнообразных элементов, обнаруженных в земной коре, оно вводит в оборот, создавая с их помощью все новые технологии.

В современном мире добывается более 200 разнообразных полезных ископаемых, из которых около четырех десятков имеют стратегически важное значение для мировой экономики. В их числе природный газ, уголь, нефть, руды, содержащие железо, алюминий, медь, цинк, свинец, титан, олово, золото, уран, редкие и редкоземельные металлы. И именно геологи помогают нам найти это ценное сырье и подсказывают, как его легче добыть.

Находки новых полезных ископаемых способствовали не только появлению и освоению новых технологий, но и расселению человечества по земному шару, в том числе и в те регионы, которые раньше казались малопривлекательными. Например, благодаря многочисленным «золотым лихорадкам» цивилизация проникла в пустынные районы Австралии, Южной Африки и американского Дикого Запада — от Аляски до Калифорнии. Достаточно подобных примеров и в нашей стране. Урал осваивали вслед за открытиями новых месторождений поделочных камней, а ради медных и серебряных рудников пришли сюда первые промышленники. После открытия стратегических запасов меди и никеля за полярным кругом в зоне вечной мерзлоты вырос город Норильск с огромным горно-металлургическим комплексом, благодаря началу добычи ценнейших алмазов по всей Якутии появились новые поселки и города, а почти не обитаемая ранее заболоченная тайга Западной Сибири была застроена и заселена всего за пару десятков лет, потому что геологи нашли там нефть и газ. А кстати, как они все это находили?

Как геологи находят полезные ископаемые?

Веками в арсенале искателей золота, серебра и других ископаемых были разве что лопаты, молотки да накопленный веками опыт, передававшийся из поколения в поколение и позволявший по ряду мелких примет найти малахитовую или серебряную жилу или реку, несущую золотой песок. О таких мастерах горного поиска складывали легенды, подобные «сказам» Павла Бажова.

Поставить поиск полезных ископаемых в России на прочную научную базу пытался еще Михаил Ломоносов, в 1763 году писавший об этом в своей книге «Первые основания металлургии или рудных дел». Но только к началу ХХ века геология стала настоящей наукой, и поиск полезных ископаемых, в том числе и в нашей стране, стал вестись на регулярной научной основе.

В 1920-х годах в СССР была создана Геологическая служба, в рамках которой вопросами разведки полезных ископаемых и научными исследованиями в области геологии занимался геологический комитет. Поисками занимались сотрудники геологических партий, количество которых год от года стремительно увеличивалось: в 1923 году по всей стране работало 150 геологических партий, а к 1932 году эта цифра возросла до 1500.

В 30-70-е годы прошлого века растущая промышленность нашей страны требовала все новых и новых ресурсов, и профессия геолога переживала настоящий пик популярности. Геологические факультеты вузов не знали отбоя от абитуриентов, а само слово «геолог» была овеяно флером романтики: костры, походы, приключения, слава первооткрывателей…О геологах снимали фильмы и писали стихи. Сегодня куда больше этой романтической ауры впечатляют практические результаты работы отечественных геологов той поры. К 1970-м годам в СССР были открыты все стратегически важные сырьевые ресурсы – залежи золота, алмазов, ценных металлических руд, природного газа и нефти.

К 1980-м годам в стране над вопросами геологии и геологразведки работало около полутора десятков научно-исследовательских институтов, в том числе Всесоюзный научно-исследовательский геологический институт (ВСЕГЕИ), Всесоюзный научно-исследовательский институт методики и техники разведки (ВИТР), Всесоюзный научно-исследовательский институт разведочной геофизики (ВИРГ). В арсенале отечественных геологов были самые передовые исследовательские методы, которыми их коллеги пользуются и по сей день:

• Гравиметрические измерения. Проводятся при помощи гравиметров различной конструкции, но в основе их работы лежит измерение ускорения свободного падения у поверхности Земли. В школьных учебниках по физике для упрощения решения задач считают, что эта величина равна 9,81 м/с². На самом деле, эта цифра меняется в зависимости от того, какие горные породы находятся под землей в месте измерения. Геофизики при помощи гравиметра измеряли эту величину и выявляли отклонения от средних параметров, по которым предполагали наличие интересующих горных пород.

• Магниторазведка. При помощи магнитометра специалисты измеряют магнитную индукцию – характеристику магнитного поля Земли, на основании выявленных аномалий определяя предполагаемые перспективные места для дальнейшего поиска минеральных ресурсов. Особенно эффективен такой метод для металлических руд, в составе которых есть ферромагнетики, например магнетит, гематит или титаномагнетит.
• Сейсморазведка. Путем взрыва или при помощи специальных приборов геофизики искусственно создают сейсмические волны, а затем исследуют их прохождение через толщу земной коры. Неоднородные участки породы дают разные параметры прохождения волн, которые улавливаются специальными приборами – сейсмоприемниками.

• Геохимический метод. Геологи отбирают пробы горных пород, подземных вод, почвенного и атмосферного воздуха и при помощи анализа выявляют аномальное содержание химических веществ, которые указывают на присутствие полезных ископаемых. Например, присутствие метана в пробах грунта может быть признаком наличия углеводородов.
• Разведочное бурение. На основании вышеперечисленных методов выделяются перспективные участки, где проводилось разведочное бурение, по итогам которого геологи могут более подробно изучить состав горных пород, последовательность и глубину их залегания.

Сегодня к этим проверенным временем методам, разумеется, добавились и новые технологии.

• Дистанционное зондирование Земли. Очень помогают в работе с недрами данные, полученные с космических спутников. Структурный и спектральный анализы позволяют сделать предположения о залегании горных пород, их свойствах и параметрах, а также предварительно оценить потенциальные запасы месторождения. Ну и, конечно, снимки со спутников упрощают картографирование и сокращают наземные работы.

• BIM-технологии. Этот метод применяется не только для моделирования различных зданий и структур, но и для создания цифровых 3-D моделей геологической среды. При помощи этой технологии можно визуализировать данные, анализировать, прогнозировать возможные риски при разведке и добыче полезных ископаемых. Суть технологии заключается в создании единой цифровой модели месторождения или геологической среды, в которой все параметры и показатели объединены в одну общую базу данных.

• Беспилотные летательные аппараты. БПЛА очень упрощают и ускоряют работу геофизиков: на них можно установить те же приборы, которыми пользуются на земле и, измеряя электромагнитные поля и радиационный фон, получать сведения о составе недр.
• Лазерная съемка. Лидары – приборы для лазерного сканирования, которые тоже удобно размещать на дронах. С их помощью геологи уточняют данные гравиметрических измерений и совершенствуют цифровые модели рельефа.
• Искусственный интеллект. Ну и куда же современным специалистам без искусственного интеллекта? Эти технологии помогают быстро и в автоматическом режиме интерпретировать данные сейсморазведки, гравитационной и магнитной съемок. Алгоритмы также помогают создавать визуализации и трехмерные модели подземных структур.

Что еще умеют геологи?

В XXI веке работы у российских геологов меньше не становится. Современные специалисты в области геологоразведки по-прежнему решают важнейшие для страны задачи, среди которых:

• поиск новых месторождений;
• актуализация результатов ранее проведенной геологоразведки, то есть более детальное изучение тех месторождений, которые были найдены 50-60 лет назад, но отнесены к категории нерентабельных, а теперь, при современном уровне развития технологий, приобрели новые перспективы;
• дополнительная разведка более глубоких слоев на тех объектах, где давно идет добыча;
• оценка запасов сырья и перспектив добычи.

Немало забот у геологов и в других областях, ведь их компетенции не исчерпываются поиском полезных ископаемых. Вот еще несколько направлений, где без геологов не обойтись.

• Поиск водоносных горизонтов. Подземные запасы пресной воды зачастую являются основным источником питьевого и технического водоснабжения для крупных мегаполисов, особенно в засушливых регионах. Да и сельское хозяйство в таких местах возможно только за счет орошения из подземных водоносных горизонтов. С точки зрения геологии подземные воды – это тоже полезные ископаемые. Их поиском и определением качества заняты представители отдельной сферы геологии – гидрогеологи.
• Оценка геологической опасности при строительстве. Оползни, обвалы, просадки грунта: все эти риски необходимо учитывать при строительстве зданий, сооружений, дорог. И без геологов оценить их невозможно. Геологи участвуют в разработке СНиПов, экспертизе строительных проектов. В штате каждой крупной проектной организации всегда есть инженеры-геологи.
• Научные исследования в области геологии Земли. Строение планеты в целом и особенно земной коры – это фундаментальная основа геологии. И неугомонные геофизики в разных уголках Земли продолжают бурить сверхглубокие скважины, чтобы понять, как устроена земная кора. До сих пор есть вопросы по ядру планеты, и с теорией литосферных плит и магнитным полем тоже не все ясно…

• Изучение прошлых геологических эпох. Это задача исторической геологии, которая тесно связана с другими науками: вместе с климатологами геологи изучают состав атмосферы по горным породам прошлых эпох, помогают палеонтологам разобраться в загадках животного и растительного мира древней Земли.
• Помощь в решении территориальных вопросов. На первый взгляд не совсем геологическая тематика, но привлечение специалистов из этой сферы для решения юридических вопросов уже не редкость в наше время. Например, благодаря работе геологов и данным, которые они предоставили, комиссия ООН в 2014 году признала спорную часть дна Охотского моря частью континентального шельфа России, а значит, закрепила за нашей страной право на ресурсы недр. Статус участков дна в районе континентального шельфа в Северном Ледовитом океане сейчас находится на рассмотрении в ООН, и в этом вопросе решающая роль тоже принадлежит геологам.

Что и как будут делать геологи завтра?

Похоже, российскую геологию в ближайшем будущем ждет «вторая молодость». Хотя бы просто потому, что другого не дано. При участии Российской Академии наук разрабатывается Федеральная научно-техническая программа, направленная на ускорение процессов добычи металлических руд, а в 2021 году правительством был утвержден федеральный проект «Геология: возрождение легенды», приоритетная задача которого – поиск природного газа, нефти, титана, золота, серебра и других металлов. И эти работы успешно ведутся: несколько лет назад были определены балансовые запасы редкоземельных металлов на крупном месторождении Томтор, а по итогам 2024 года в России, на территории Сибири, было открыто 39 новых месторождений углеводородов. Сырьевой сектор – локомотив российской экономики, а доля нефтегазового сектора в доходах бюджета за январь-сентябрь 2024 года достигала 31,7 %. Поэтому специалисты в сфере геологоразведки востребованы и обеспечены работой на долгие годы вперед.

Но легкое и доступное сырье постепенно заканчивается, и это вынуждает геологов искать не только новые запасы, но и новые технологии. Например, специалисты из Казанского федерального университета разрабатывают технологию для извлечения тяжелой вязкой нефти из пластов с применением катализаторов, а компания «Роснефть» совместно с учеными из Московского государственного университета проводит стратиграфическое бурение и исследования на шельфе в морях Арктики, в том числе и с целью выявления запасов углеводородов. Геофизический центр РАН разрабатывает метод наклонно-направленного бурения, который позволяет вести многослойное и кустовое бурение пластов: этот способ весьма перспективен для добычи сырья на арктическом шельфе, потому что позволяет обходиться без строительства платформ и добывать ресурсы из ближайшей точки на суше.

Хочешь стать геологом? Будь им!

Успех геологоразведки, да и всей российской геологии напрямую зависит от привлечения новых высококвалифицированных кадров. Где же кузница этих самых кадров: геофизиков, гидрогеологов, сейсмологов, геохимиков, горных инженеров и геологов? На геологических факультетах, которые есть во многих ВУЗах нашей страны. И в первую очередь здесь можно назвать Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Российский государственный геологоразведочный университет им. Серго Орджоникидзе (МГРИ), Российский государственный университет нефти и газа имени И. М. Губкина, Санкт-Петербургский горный университет, Уральский государственный горный университет и Томский политехнический университет.

Ольга Фролова

Изображение на обложке: Freepik