Nauprog(15)

Научная программа
Пятнадцатого совещания "Физико-химические и петрофизические исследования в
науках о Земле"
29 сентября-2 октября 2014 года
ГЕОХИ РАН, ИГЕМ РАН, ИФЗ РАН, ГО «Борок» ИФЗ РАН
Совещание посвящено обсуждению фундаментальных и теоретических проблем,
прикладных задач и данных экспериментальных исследований, связанных с изучением
физико-химических и петрофизических свойств вещества земных недр и планетных
тел.
На совещании обсуждаются особенности физико-химических и петрофизических
свойств пород и расплавов. Свойства частичных силикатных расплавов; влияние
деформационных процессов на дифференциацию расплавов; влияние летучих
компонентов на свойства расплавов; вопросы термодинамики геологических
процессов; построение моделей состава и строения планетарных тел; проблемы
вещественного анализа геоматериалов и продуктов экспериментальных исследований;
петрофизические и геодинамические исследования в интересах геоэкологии; процессы
миграции и аккумуляции загрязнителей в геологической среде; вопросы техники и
методики экспериментов при высоких давлениях.
Одной из основных проблем, обсуждаемых на конференции, является
комплексное и согласованное использование физико-химических, петрофизических
исследований и экспериментальных данных при решении геохимических и
геофизических задач, их роли в интерпретации геофизических данных, использованию
при поиске месторождений полезных ископаемых; вопросы региональной и
прикладной петрофизики (нефтегазоносные и рудные структуры); магнитного
мониторинга; использованию ядерно-физических методов; исследование свойств и
структуры геоматериалов; измерения сейсмических свойств, электропроводности,
вязкости, пористости, проницаемости, вопросы моделирования геологических,
геомеханических процессов, состояние вещества в ударных волнах. Важным
направлением работы конференции является обсуждение экологических проблем для
решения фундаментальных и прикладных задач. Изучение строения и физикохимических свойств пород, которые предполагается использовать для утилизации
жидких и твердых радиоактивных отходов. Эти работы направлены на геологическое
обоснование размещения объектов изоляции отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и
высокоактивных отходов (ВАО) в гранитных массивах.
Работа конференции будет проходить по секциям в ГЕОХИ, ИФЗ, ИГЕМе и в ГО ИФЗ
РАН в Борке.
В программе конференции предусмотрены следующие секции:
Физико-химические свойства пород и расплавов
при высоких давлениях и температурах
- влияние флюидов; скорость упругих волн, электропроводность, вязкость,
поверхностные свойства;
-.транспортные свойства;
- миграция и аккумуляция магматических жидкостей (моделирование с использованием
высокотемпературных центрифуг);
- минеральные равновесия; состав и генезис минералов;
- экспериментальное и теоретическое моделирование фазовых равновесий при высоких
давлениях;
- состояние вещества в ударных волнах;
2
- геомеханические характеристики при частичном плавлении;
- компакция расплавов;
- исследования гидротермальных рудообразующих систем.
Современные методы экспериментальных исследований
- проблемы вещественного анализа геоматериалов и продуктов экспериментальных
исследований;
- наноматериалы;
- техника и методика экспериментов при высоких температурах и давлениях;
- ядерно-физические методы в исследовании свойств геоматериалов.
Космохимия
- внеземное вещество, методы интерпретации, эволюция.
Изотопные равновесия
- решение генетических вопросов минералообразования.
Петрофизика и ее роль в интерпретации геофизических данных и поиске
месторождений полезных ископаемых:
- региональная петрофизика;
- прикладная петрофизика (нефтегазоносные и рудные структуры);
- петрофизическая интерпретация геофизических границ и неоднородностей в
глубинных зонах земной коры;
- структурно-петрофизическая корреляция тектонических зон на глубине и
поверхности;
- проблемы петро- и палеомагнетизма;
- проблемы геоэлектромагнитного мониторинга;
- петрофизические исследования свойств геоматериалов, исследования их структуры и
текстуры физическими методами в стандартных условиях и при высоких РТпараметрах.
Петролого-геофизические подходы построения моделей состава и строения
планетарных тел
- построения моделей состава и строения планетарных тел;
- моделирование геохимических процессов и термодинамические свойства.
Петрофизические и геодинамические исследования в интересах экологии
- петрофизические и геодинамические критерии выбора мест захоронения токсичных и
радиоактивных отходов;
- процессы миграции и аккумуляции загрязнителей в геологической среде;
- проблемы прогноза изменения физических свойств и геодинамической обстановки в
районах подземного захоронения РАО.
Важность обсуждения этих проблем показывает увеличение числа публикаций,
отечественных и международных исследовательских проектов. Обсуждается освоение
новых методов и методологических подходов при решении сложных проблем физикохимического и петрофизического изучения недр Земли. На совещании предполагается
обсудить экспериментальные исследования физико-химических, петрофизических,
геодинамических, геомеханических процессов при высоких давлениях и температурах.
Приобретает интерес в вопросах моделирования дифференциации планетарного
вещества, с использованием высокотемпературных центрифуг (при контролируемых
окислительно-восстановительных условиях).
Основная информация о внутреннем строении Земли, структурного состояния и
вещественного состава получается из сейсмических данных и лабораторных
измерений. Обсуждаются вариации анизотропии упругих свойств пород; изменения
спектра распространения ультразвуковых волн в связи с динамическим эффектом;
3
палеомагнетизм геологических комплексов; изучение формирования разрыва
акустическими методами; корреляция петрологических и петрофизических данных по
метаморфической зональности (например) в разрезе Кольской сверхглубокой
скважины; петрофизические и тектонофизические факторы локализации уранового
оруденения Стрельцовского рудного поля и др.
Однако интерпретация натурных измерений электропроводности, плотности,
скоростей упругих волн в терминах их соответствия вещественному и структурному
составу пород с глубиной все еще остается недостаточной и трудной задачей и требует
дальнейших экспериментальных и теоретических исследований.
Программа конференции рассматривает вопросы изучения строения и физикохимических свойств метаморфизованных вулканитов основного состава, которые
предполагается использовать для утилизации жидких и твердых радиоактивных
отходов имеют значение для геологического обоснования размещения и изоляции
отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и высокоактивных отходов (ВАО) в гранитных
массивах. При этом в основное внимание уделяется воссозданию пространственновременной связи между этапами деформации кристаллического массива, флюидной
проницаемости пород и миграции вещества с помощью методов палеотектонических
реконструкций, изучения ориентировки, состава и свойств газо-жидких включений и
осколковой радиографии. Обсуждение радиационного мониторинга за пределами
хранилища с целью выяснения распространения радиоактивного загрязнения в
подземной среде. Одним из основных механизмов распространения радиоактивного
загрязнения в геологической среде является перенос радионуклидов подземными
водами, движущимися в породах по связанным системам пор и трещин, образующим
т.н. каналы фильтрации. Изучается строение псевдоколлоидов в подземных водах на
участке хранилища радиоактивных отходов. Изучается возможность оценки
пространственного распределения основных гидравлически активных трещиннопоровых каналов в породах с помощью ультразвукового метода.
Обсуждается определение свойств пород и расплавов, влияние распределений
температуры в мантии на валовой состав и радиус ядра, характера химической
дифференциации оболочек планетного тела, необходимых для построения
вещественных моделей коры, мантии, ядра Земли, Луны и планетных тел. Эти данные
могут способствовать развитию космических исследований и решению специальных
технических задач.
Особо выделяются экспериментальные исследования поведения пород и минералов
при высоких давлениях и температурах. Рассматриваются вопросы фазовых
превращений, распределения элементов, оценки содержания компонентов, и
химических реакций и окислительно-восстановительных условий, которые могли
существовать на ранних этапах эволюции планетных тел. Особое внимание уделяется
при изучении процессов, в которых участвуют железо, Fe-Ni расплавы, сульфиды,
свободный углерод. В этих условиях принципиально важным является поддержание
определенного потенциала кислорода.
Это определяется тем, что одновременное изучение физико-химических,
петрофизических и геодинамических свойств пород и расплавов в присутствии летучих
компонентов дают важную информацию для выяснения геохимической природы не
только
наблюдаемой
сейсмической
расслоенности
литосферы,
уточнения
вещественного состава глубинных слоев и строения коры, мантии, ядра, но и процессов
их формирования.
Системный подход при изучении физико-химических свойств пород и минералов,
вариаций скоростей упругих волн, плотности, термических, электрических и
реологических свойств, динамических напряжений с целью построения моделей
4
структуры земной коры, мантии и ядра и других планет должен включать координацию
натурных, лабораторных и теоретических исследований.
Обсуждаются современные методы экспериментальных исследований, проблемы
вещественного анализа геоматериалов и продуктов экспериментальных исследований.
Исследование наноматериалов в геологических объектах и развитие химического
анализа – методы, тенденции развития, применение. Рассматривают элементный,
изотопный, молекулярный, фазовый; валовой (общий)- локальный; макро-, микро,ультрамикро (и даже нано) анализ; абсолютный, относительный, безэталонный и т.п.
В отечественных научных исследованиях происходит освоение новых методов,
аппаратуры и методологических подходов при решении сложных проблем физикохимического и петрофизического изучения недр Земли и других планетных тел, что
отмечается увеличением публикаций. Эти исследования будут способствовать
углублению петрофизической и геохимической интерпретации геофизических
наблюдений и решению прикладных задач.
Оргкомитет отмечает необходимость физико-химического и петрофизического
обсуждения проблем связанных с изучением вещества земных недр на конференции и
подчеркивает важность комплексного подходов при решении важнейших
геофизических, геодинамических и геомеханических задач.
Программа конференции построена так, что бы была возможность подробно
обсудить указанные вопросы в перерывах между заседаниями.
В работе предыдущих конференций кроме российских ученых принимали и
принимают участие зарубежные коллеги: (Германии, Франции, Чехии, Финляндии и
стран СНГ- Украины, Армении).
Важно отметить, что в отечественных научных исследованиях происходит
разработка оригинальных и освоение новых методов и подходов при решении сложных
проблем физико-химического и петрофизического изучения недр Земли.
Участники совещаний выражают благодарность РФФИ и ОНЗ оказывающим
финансовую и моральную поддержку для их проведения, и считают целесообразным
регулярно проводить подобные конференции не реже одного раза в год.
Значительная часть работ, и вновь представляемых докладов, поддержана
грантами РФФИ, грантами Программ фундаментальных исследований Президиума
РАН и Программ ОНЗ, грантов Научных школ РАН и других организаций.
По результатам предыдущих конференций в журнале Геохимия изданы «Хроники
совещаний «Физико-химические и петрофизические исследования в науках о Земле» на
русском и английском языках: Геохимия 1999, № 7; 2001, № 1; 2002, № 9; 2004, № 10;
2005, № 10; 2006, № 12; 2007, № 12; 2009, № 3; 2010, № 3; 2011, № 2; 2011, № 12, 2013,
№ 2, № 13, 2013, № 11.
Материалы конференций публикуется на сайтах ГЕОХИ, ИГЕМ и ИФЗ РАН.
Председатель оргкомитета
д.х.н.
Е.Б.Лебедев
5