Земля как космос

Оказывается, о внутреннем устройстве планеты, на которой мы живем и от которой полностью зависим, ученым известно меньше, чем о космосе. Но зато они прекрасно знают, где и как добывать полезные ископаемые, благодаря которым во многом существует наша цивилизация. О том, чем занимается современная геология и каковы перспективные направления ее развития, рассказал заместитель директора Государственного геологического музея РАН им. В.И. Вернадского по музейной и научной работе кандидат геолого-минералогических наук Сергей Владимирович Черкасов.

- Сергей Владимирович, многие сравнивают океан с космосом. Внутреннее устройство Земли тоже, наверное, можно сравнить с космосом?

- Вы даже не представляете, насколько интересный вопрос задали. Дело в том, что космос мы знаем, наверное, немного лучше и более надежно, чем то, что происходит у нас под ногами. Конечно, все зависит от масштабов. В космосе мы мыслим космическими расстояниями, нас интересуют, например, диаметры планет, их орбиты, расположение звезд, других небесных тел, астероиды. Но если вы возьмете в руки простой камень, то увидите, что, как правило, он неоднородный. И представьте себе, что вся Земля настолько же неоднородна. А посмотреть, что там происходит внутри, у нас возможности нет. Скважины, которые мы умеем бурить до глубины максимум 12 км, – это просто булавочный укол на поверхности шара диаметром почти 13 тыс. км. Поэтому геология, геофизика, геохимия – это такие отрасли науки, которые никогда не закончат своего существования. Всегда будет что-то, чего мы еще не знаем. Именно поэтому многие выбрали эту профессию. Профессии геолога, геофизика очень интересны: в них есть бесконечные возможности для познания нового.

- Есть ли у ученых ясная картина внутреннего устройства нашей планеты и насколько важно знать об этом людям, которые целиком и полностью зависят от этого устройства?

- Отвечу примером. Когда бурили Кольскую сверхглубокую скважину, а это более 12 км, основная задача была – пройти границу гранитного и базальтового слоя. Может быть, вы помните из школьной программы так называемую границу Конрада. Эта граница определена по сейсмическим волнам. И когда скважина прошла этот горизонт, уровень, где должна находиться граница Конрада, исследователи просто не поверили тому, что увидели. Состав пород на этой границе совершенно не изменился. Было небольшое, но скачкообразное изменение пористости пород. Оно изменилось на этой довольно критической глубине. То, чему учили в школе и институте, – что сначала идет гранитный слой, потом базальтовый, – оказалось неправдой. Просто меняется физическое состояние пород. Поэтому схемы, основанные на знаниях, которыми мы обладаем в области геологии, геофизики, геохимии, дают более или менее цельную картину, но это может не иметь ничего общего с реальным строением планеты.

- В чем состоит задача геологии как науки?

- Если исходить из чисто меркантильных соображений, то, конечно, геология – это полезные ископаемые. До сих пор практически все, чем мы пользуемся для создания каких-то инструментов, машин, за исключением того, что находится на поверхности, мы получаем из-под земли: металлы, нефть, газ, уголь. При этом понятно, что для того, чтобы правильно искать месторождения полезных ископаемых, нужно представлять себе, почему мы ищем именно в этой точке или на этой глубине. И отсюда уже следует очень широкий спектр задач в геологии – строение Земли, распределение химических элементов и т.д. На самом деле это бесконечная наука.

- А какие сейчас самые перспективные направления в геологии?

- У нас в течение долгого времени существовали такие понятия, как геологические изыскания, геологоразведочные работы. Это очень близкие понятия, все зависит от масштаба того, с какой степенью детальности мы исследуем наши недра. Основные задачи в области геологии определяются современным уровнем развития науки. И здесь в первую очередь хотелось бы сказать, что появляются новые возможности переработки даже уже имеющейся информации за счет именно вычислительных возможностей, которыми сейчас располагает информатика. Для примера: в Российском геологическом фонде, если мне память не изменяет, находится более 120 тыс. единиц хранения. Что такое единицы хранения? Это геологический отчет, карта с пояснительной запиской. Представьте себе, сколько в одном месте собрано информации именно о строении недр нашей страны. Еще нужно учесть, что существуют различные точки зрения на одно и то же явление, есть даже такая поговорка: если где-то встречаются два геолога, то у них есть три разных мнения на любой геологический вопрос. Такие объемы информации человек не в состоянии осмыслить. Ему приходится пользоваться теми схемами, о которых мы говорили. Он что-то упрощает, выбирает какую-то концепцию, которая ему кажется наиболее вероятной, и под эту концепцию уже создает свои системы поиска месторождений, изучения, схемы строения. А вот сейчас информационные технологические возможности информатики, компьютерной техники позволяют всю информацию, даже текстовую, анализировать с помощью машин. Сегодня ведется много работ на эту тему, в том числе и у нас музее. Если удастся создать такую систему, которая готовит для геологов какие-то схемы, возможности упрощения, на основе переработки 100% имеющейся информации, это будет прорыв. Есть другие технологические возможности. Например, мы сейчас работаем над созданием беспилотного аэромагнитометра: для беспилотного аппарата разрабатывается специальный датчик магнитного поля, и с его помощью измеряется магнитное поле Земли, ищутся месторождения, строятся структурные схемы наших недр, тектонические карты. Это то, что касается технологий. Направлений очень много.

- Насколько изменилось отношение к профессии геолога за последние 20 лет?

- Существует кадровая яма, вызванная постперестроечными процессами, когда в геологию никто не шел. А профессия геолога в любом случае требует очень большого опыта. Поэтому у нас сейчас есть геологи, которые сформировались до 1990-х гг. и те, которые начали формироваться уже, скажем, в 2010–2011 гг. То есть 20 лет практически не появлялось новых геологов. Очень бы хотелось, чтобы геология у нас стала вновь популярной. Поэтому одна из основных задач и нашего музея – это вопросы профессиональной ориентации. Профессия эта сама по себе безумно интересна. Декан геофизического факультета МГУ, который я окончил, Дмитрий Сергеевич Даев говорил, когда принимал нас на первый курс: «Геофизика стройна, как физика, точна, как математика, романтична, как геология, и неоднозначна, как женщина». Те, кто выбрал эту профессию, в жизни скучать не будут никогда. Кстати, в августе под Тюменью прошла X Всероссийская полевая олимпиада юных геологов. Я состою в судейской коллегии. Собираются по 40 команд, начиная от Владивостока и заканчивая Калининградом. Это школьники, ребята 10–14 лет. Когда на них смотришь, то понимаешь, что еще не все пропало. В некоторых вопросах они профессиональному геологу фору дадут. Там проходит очень большой спектр конкурсов – это и полевой геологический маршрут, и построение геологического разреза, и конкурсы по минералогии, палеонтологии, гидрогеологии. И ребята очень сильно себя там показывают. Поэтому если кто-то говорит, что романтика закончилась, что у нас мир чистогана, – это совсем не так. Дайте мне любого бизнесмена, я его вывезу в правильное место – и ничего, кроме восторга, он не испытает.

- Относительно полезных ископаемых: что сейчас ищут геологи?

- Это зависит от того, где, для кого и что мы ищем. Вот, например, Европейская комиссия составила специальные перечни, как они называют, критических материалов. Один перечень очень короткий – из 14 металлов. Второй перечень подлиннее – из 40. Это была большая программа в рамках Евросоюза. Они спрогнозировали, где и чего Европе будет не хватать. У нас такой серьезной работы не проводилось. Наши сложности скорее связаны с тем, что при распаде Советского Союза месторождения некоторых полезных ископаемых остались за границей. Это касается хрома, титана, вольфрама в какой-то степени. Здесь очень сложно выбрать правильную линию. Сейчас у нас все диктует рынок. Золото – да, это всегда надежно, нефть и газ – тоже. Что касается спроса на остальные металлы – это зависит от того, в какую сторону развиваются технологии. С другой стороны, есть попытки, как в Европейском союзе, немного посмотреть вперед и предположить, что будет нужно через 10-30-50 лет. Почему это очень важно? Потому что цикл развития месторождения, начиная от первой находки и заканчивая производством, составляет в лучшем случае лет семь. То есть мы должны заранее думать, потому что это опоздание будет всегда. Насколько возможно делать такие прогнозы? Тут уже мы выходим за рамки геологии и вторгаемся в бизнес, в политику, в технологии…

- Насчет диктата бизнеса понятно. А есть ли запрос со стороны фундаментальной науки к геологам-практикам? Ведь она заинтересована в результатах их поисков?

- Фундаментальной науке сейчас тоже приходится учитывать и реалии коммерции. В большей степени даже фундаментальная наука сейчас занимается технологиями извлечения. У меня был такой интересный случай. В Германии корреспондент задал мне вопрос: «Скажите, пожалуйста, а как вы относитесь к истощению полезных ископаемых?» Я ему ответил вопросом на вопрос: «А как вы относитесь к истощению периодической системы Менделеева?» Весь вопрос на самом деле в технологиях извлечения. Сейчас месторождения полезных ископаемых – это скорее экономическое понятие, т.е. как из этого камня экономически эффективно извлекать такой-то металл. Но технологии развиваются, и мы знаем, что и в воздухе, и в океане присутствуют все химические элементы.

 - А есть ли у геологов своя Красная книга, в которой отмечаются исчезновения каких-то элементов?

- Ну, например, в залах нашего музея вы можете увидеть очень интересную экспозицию уральского малахита. Вот этого уральского малахита на Урале больше нет. Но в других местах он есть. В Южной Америке открыто интересное месторождение. Но именно уральский малахит весь выбран...

- Сейчас многие говорят об альтернативных видах энергии, в частности о геотермальной энергетике. Что это такое?

- Речь идет об использовании тепла Земли для производства электроэнергии и для отопления. Это бесплатный, практически бесконечный источник тепла, к тому же экологически чистый. Когда мы говорим «геотермальная энергетика», в первую очередь все думают о Камчатке. Там вулканы, геотермальные источники, Долина гейзеров. Это все видно, все на поверхности. Там пробурены скважины и построено несколько гидротермальных электростанций, часть полуострова живет на этом электричестве.

Вы не поверите, но геотермальная энергетика берет свое начало в Римской империи. Уже в Риме были бани, которые полностью снабжались водой из термальных источников. Если говорить о современности, то в Париже, где нет никаких вулканов, так организовано центральное отопление, что более полумиллиона человек отапливают свои квартиры именно за счет геотермальных ресурсов. В Исландии, где проживает около 300 тыс. человек, все отопление и все производство электричества идут за счет теплоэнергетических вод, пароводяной смеси, которую получают из недр Земли.

В 2013 г. мы начали вместе с коллегами из Грозненского государственного нефтяного технического университета проект по строительству первой в России тепловой геотермальной станции недалеко от города Грозного с использованием циркуляционной системы теплоотбора. В 10 км оттуда, в поселке Гикало, есть Ханкальское месторождение теплоэнергетических вод. Оно было изучено еще в советское время. И до сих пор там есть скважины, из которых просто вытекает горячая вода, а местные жители ее используют для обогрева домов, теплиц. За эти три года мы вместе с грозненцами отремонтировали несколько старых скважин, пробурили две новые. Уже в этом году тепловая геотермальная станция начнет снабжать теплом тепличные комплексы, причем добываемая с глубины 800 м горячая (95° С) вода после того, как проходит через теплообменник, закачивается в тот же слой.

Гидротермальные месторождения довольно широко распространены. В России это Северный Кавказ, район Байкала, Калининградская область, Западная Сибирь. В этих регионах вопросы отопления можно решать за счет теплоэнергетических вод. Но производством тепла задачи геотермальной энергетики не ограничиваются, гораздо интереснее производить электроэнергию.

Здесь очень большой потенциал как для развития энергетики, работающей на коммунальное хозяйство, на отопление домов, теплиц, производственных помещений, так и для получения электрической энергии.

- Как сейчас обстоят дела с международным сотрудничеством?

- Вы знаете, у меня есть один из любимых тостов, когда мы общаемся с нашими зарубежными коллегами: «За нацию геологов!». Мы очень тесно сотрудничаем с французской геологической службой и недавно праздновали десятилетие образования Российско-французской металлогенической лаборатории, которая до сих пор работает. По направлению, связанному с беспилотными аппаратами, мы сотрудничаем с Национальным институтом аэрокосмической техники Испании. Геология не знает границ. Дело в том, что мы, геологи, как раз очень хорошо понимаем, что Земля – она одна. Безусловно, в добывающих и перерабатывающих отраслях сейчас, в условиях санкций, будут сложности, в первую очередь связанные с тем, что у нас практически полностью уничтожено машиностроение, обеспечивающее нефтегазовый комплекс, горнодобывающие отрасли. Но все в наших руках. Если есть такая потребность, значит надо снова учиться производить то, что необходимо.

- Сергей Владимирович, у геологического музея есть функции просветительские и научные. Расскажите, пожалуйста, чем занимается ваш музей.

- Естественно, в первую очередь мы изучаем фонды нашего музея. Любой образец можно изучать до бесконечности. А у нас этих образцов больше 300 тыс. Многие еще недостаточно описаны, и есть отдел фондов, который занимается описанием, изучением именно нашего фондового материала. Кроме этого исторически сложилось так, что мы всегда были на правах научно-исследовательского института в системе Российской академии наук. И здесь особенно сильным направлением всегда была металлогения - наука о рудных полезных ископаемых. У нас до сих пор это направление ведет академик Дмитрий Васильевич Рундквист. И здесь очень много интересных работ и наших, и совместных с нашими французскими и английскими коллегами. В то же время музей довольно много работает и по федеральным целевым программам. Один проект о создании беспилотного аэромагнитометра я уже упоминал. Есть проект, который касается технологии переработки отходов горнопромышленных предприятий. Он больше связан, скажем так, с техногенной минералогией – какие получаются соединения, когда отрабатываются месторождения. Есть еще одно направление. Директор нашего музея Юрий Николаевич Малышев всю жизнь работал в угольной промышленности. И вот совсем недавно мы делали трехмерную модель угольного месторождения для угольной компании. Это уже более прикладные вещи. Сейчас мы подали заявку на проект по разработке отечественной платформы для геоинформационных систем. Даже неспециалисты уже слышали словосочетание «геоинформационные системы». В декабре прошлого года поставщик такой системы ArcGIS, которая наиболее популярна в горно-геологических отраслях, направил извещение 4 тыс. своих клиентов в России о том, что лицензии на использование ArcGIS не будут пролонгироваться. Будем разрабатывать свой ArcGIS. Мы постараемся учесть опыт старых разработок, и наша геоинформационная система должна быть уже более интеллектуальной, с использованием того, что известно на сегодня. ArcGIS начал разрабатываться 40 лет назад и в какой-то степени до сих пор несет на себе отпечатки тех времен. Это очень сложная и большая работа, но мы постараемся вместе с нашими партнерами продуктивно работать над этой темой.

- В вашем музее наглядно демонстрируется актуальный сегодня симбиоз различных научных дисциплин. Наверное, в будущем этого будет еще больше?

- Конечно. Для того чтобы интересно работать в геологии, нужно в любом случае обладать достаточно широким кругозором, потому что она сама по себе – мультидисциплинарная наука. И если XX в. был временем узкой специализации, то XXI в. – это век синтеза. В связи с этим специалисты, в том числе молодые, которых мы стараемся выращивать и на наших проектах, обязаны смотреть на вещи широко.

Подготовила О.Л. Беленицкая