№4 от 05.05.2016
Последнее изменение: 14/02/2019 13:17:16 ФАНО РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ
ИНСТИТУТ ВУЛКАНОЛОГИИ И СЕЙСМОЛОГИИ
ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
(ИВиС ДВО РАН)
ПРОТОКОЛ
заседания Ученого совета
г. Петропавловск-Камчатский № 4 от 5 мая 2016 г.
ЗАСЕДАНИЕ УЧЕНОГО СОВЕТА
Утвержденный состав Ученого совета – 25 человек Присутствовали на заседании - 15 человек Председатель Ученого совета - академик Е.И. Гордеев Секретарь Ученого совета - к.г.-м.н. В.Л. Леонов
ПРИСУТСТВОВАЛИ члены Ученого совета: академик РАН, д.ф.-м.н. Е.И. Гордеев, к.г.-м.н. А.О. Волынец, к.г.-м.н. И.Ф. Делемень, к.г.-м.н. Е.Г. Калачева, д.г.-м.н. А.В. Кирюхин, к.г.-м.н. В.Л. Леонов, к.т.н. М.А. Магуськин, д.г.-м.н. И.В. Мелекесцев, д.г.-м.н. Ю.Ф. Мороз, к.г.н. Я.Д. Муравьев, к.г.-м.н. Т.К. Пинегина, д.г.-м.н. С.Н. Рычагов, к.г.-м.н. Д.П. Савельев, к.ф.-м.н. С.Б. Самойленко, академик РАН, д.ф.-м.н. С.А. Федотов. Также присутствовали другие сотрудники ИВиС ДВО РАН и Камчатского филиала ГС РАН, всего 50 человек.
ПОВЕСТКА ЗАСЕДАНИЯ: Обсуждение диссертационной работы ведущего научного сотрудника ИВиС ДВО РАН к.т.н. Гаврилова Валерия Александровича на тему «Физическая основа эффектов электромагнитного воздействия на интенсивность геоакустических процессов. Применение в системах мониторинга напряженно-деформированного состояния геосреды», представленной на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 25.00.10 «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых».
СЛУШАЛИ: С изложением основных итогов диссертационного исследования выступил соискатель Гаврилов В.А., который в своем докладе обосновал актуальность темы диссертации, сформулировал цели и задачи исследований и обосновал методы их решения, представил наиболее значимые новые научные результаты и основные защищаемые положения. В основной части доклада было изложено содержание диссертации по главам с выделением полученных в ходе исследований новых научных результатов и обоснованием основных защищаемых положений.
После заслушанного сообщения соискателю были заданы вопросы:
Мороз Ю.Ф.: «Как Вы проводите измерение электропроводности, учитывая, что измерения происходят в неоднородной среде?»
Гаврилов В.А.: «Фоновое электромагнитное излучение проходит через контролируемую подземной электрической антенной зону (объяснение происходит на примере рисунка из презентации соискателя). При изменении электропроводности будет меняться величина коэффициента поглощения, это достаточно резкая зависимость. В данном случае речь идет об усредненной электропроводности. Точные абсолютные значения удельной электропроводности в этом случае указать сложно и по этой причине в диссертации речь идет об относительных изменениях удельного сопротивления, хотя предварительные оценки в отношении абсолютных значений мы делали, исходя из данных, полученных при бурении скважины. В главе 2 диссертации я привожу данные по удельному сопротивлению, от которых можно отталкиваться, но тонкость в том, что при изменении напряженно-деформированного состояния среды электропроводность меняется. Возможно, этот вопрос в дальнейшем мог бы стать темой для совместных исследований».
Мороз Ю.Ф.: «Удельное электрическое сопротивление в скважинах – кажущееся, поэтому речь должна идти об относительном электрическом удельном сопротивлении?» Гаврилов В.А.: «Я специально пишу не «измерение удельного сопротивления», а «мониторинг», давая понять, что величина, которую мы измеряем с помощью этого метода, отражает изменения удельного сопротивления».
Иванов В.В.: «Как Вы доказывали, что приливные эффекты не имеют отношения к суточным вариациям геоакустической эмиссии, физические причины которых исследовались Вами? » Гаврилов В.А.: «В диссертации этому уделено внимание. Если бы исследовавшиеся нами вариации геоакустической эмиссии были откликами на приливные воздействия, то, в первую очередь, мы бы регистрировали отклики на наиболее интенсивные компоненты лунно-солнечного прилива - полусуточную М2 и суточную О1 компоненты. Но этого нет. Надо отметить, что отклики на приливные воздействия в данных скважинных геоакустических измерений в принципе выделить можно. У нас с коллегами есть опубликованная работа, где на примере данных, полученных при измерениях в скважине Р-2 на глубине около 700 м, показано, что можно выделить отклики ГАЭ на компоненты М2 и О1 лунно–солнечного прилива. Но амплитуды откликов на приливные деформации на несколько порядков меньше амплитуд вариаций ГАЭ, физические причины которых исследовали. Для выделения откликов ГАЭ на приливные деформации необходимо применение специального программного обеспечения и дополнительной обработки данных, например, методом наложения эпох. Таким образом, приливные деформации к описанному в диссертации эффекту отношения не имеют».
Гордеев Е.И.: «Вы пытались сравнивать результаты по высокочастотному сейсмическому шуму, описанные в работах других авторов, с Вашими данными по ГАЭ? В каком соотношении находится уровень этих сигналов?»
Гаврилов В.А.: «Да. Сравнивал на первом этапе исследований. Но это сравнение не очень корректно, поскольку мы ушли от помех на поверхности примерно на два порядка, а у В.А. Салтыкова, например, результаты получены на дневной поверхности, и они сильно зашумлены. Также мы пишем полный сигнал, в полосе до килогерца высокочувствительными геофонами на глубине около 1000 метров, а у того же Салтыкова пишется не «живой» сигнал, а огибающая 30 Hz. Это разные сигналы. В диссертации уделяется этому внимание».
Рашидов В.А.: «Почему для Ваших работ были выбраны именно эти скважины?» Гаврилов В.А.: «Выбор скважин на Камчатке небольшой. Скважина Г-1 была выбрана с учетом ее доступности, потом в ходе измерений выяснилось, что она к тому же очень удачна по своим характеристикам. Скважина Р-2 находится в лесу, в районе, свободном от различных помех антропогенного происхождения. Скважина Е-1 была выбрана из-за ее глубины и большой длины обсадной колонны. Скважина К-33 находится в месте со значительной водонасыщенностью пород, что также было важно для прояснения ряда вопросов».
Рашидов В.А.: «Кто еще в мире занимается работами, подобными Вашим?» Гаврилов В.А.: «По результатам обзора доступных публикаций исследованиями модулирующего влияния слабых переменных электромагнитных полей на интенсивность ГАЭ в скважинах – мы первые и пока единственные. По электромагнитным измерениям с подземными электрическими антеннами в целях мониторинга напряженно – деформированного состояния геосреды – мы единственные в нашей стране. Но следует отметить, что мы переняли эту идею от японских ученых. Однако в последние годы японские публикации на эту тему отсутствуют».
Иванов В.В.: «Анализировалось ли влияние процессов в атмосфере, циклонов?» Гаврилов В.А.: «Мы непрерывно регистрируем на каждом скважинном измерительном пункте одновременно данные геоакустических и электромагнитных измерений. Данные электромагнитных измерений используются в двух приложениях: при мониторинге удельного сопротивления и как контроль внешнего электромагнитного воздействия. Если меняется амплитуда напряженности внешнего электромагнитного воздействия, то будет меняться и амплитуда геоакустического отклика. По этой причине при обработке данных ГАЭ влияние циклонов и дальних гроз будет учитываться автоматически. Коллеги из Обнинска заинтересовались этой задачей, в будущем планируется развить совместную работу».
Савельев Д.П.: «Тепловой поток учитывается в Вашей модели?» Гаврилов В.А.: « Хотелось бы развить измерения теплового потока. На данном этапе: на скважине Р-2 стоят два датчика температуры на глубинах 3 м и 53 м. При необходимости можно контролировать изменения теплового потока. Датчики цифровые. Точность высокая. Сейчас переходим на новые датчики, точность которых около 0,1%».
Мороз Ю.Ф.: «Не связан ли эффект электромагнитного воздействия на ГАЭ с особенностями скважины (обсадка скважины, нарушение пород при бурении)?» Гаврилов В.А.: «На мой взгляд, нет. Я занимался этим вопросом, формулируя его так: не влияет ли на результаты измерений ГАЭ нарушение пород при бурении скважины? Да, в результате бурения скважины возникает зона более высокой проницаемости, трещиноватости, нелинейности. Но при комплексных измерениях выясняется, что если эта зона и оказывает влияние, то в очень небольшой степени. Геофон контролирует, как минимум, первые сотни метров в радиусе скважины (для частоты 160 Гц), это очень большой объем в сравнении с объемом пород, нарушенных при бурении. К тому же, если бы особенности конкретной скважины оказывали влияние на данные геоакустических измерений, то мы бы не увидели эффекта электромагнитного воздействия на ГАЭ на других скважинах, а он есть».
Мороз Ю.Ф.: «Небольшие вибрации металлической обсадной трубы могут быть связаны с воздействием магнитного поля. Не связана ли природа изучаемых Вами эффектов с этим?» Гаврилов В.А.: «Нет. Во-первых, я оценивал частотный диапазон, который может давать сама скважина. Это выходит за тот диапазон частот, которым пользуемся мы. Во-вторых, на скважине К-33 обсадка не металлическая, а эффекты мы наблюдаем такие же, как на других скважинах. И, в-третьих, результаты записи с цифрового геофона снимают все вопросы, связанные с воздействием электромагнитных полей на кабель, соединяющий геофоны с аппаратурой, установленной у устья скважины».
Копылова Г.Н.: «Есть ли гидрогеологическая модель среды для скважин Г-1 и Р-2? На чем основывается? Какие водовмещающие породы, скорость фильтрации, пористость?»
Гаврилов В.А.: «В общем понимании гидрогеологическая модель не строилась, поскольку в этом не было необходимости. Однако гидрогеологическим аспектам в наших исследованиях уделялось значительное внимание. Во второй главе диссертации приводятся данные по геологическому строению участков для всех скважин, стратиграфические разрезы по стволу скважин, данные о проницаемости пород и т.п. Наиболее детально был изучен керновый материал по скважине Г-1. Что касается скорости фильтрации, интересные данные были получены недавно (демонстрируется рисунок из презентации соискателя). Проводилось сравнение данных, записанных с геофонов, установленных на глубинах 270 м и 1000 м. Выяснилось, что изменение скорости фильтрации на глубине 1000 м происходит с теми же вариациями, что и на глубине 270 м, но с задержкой на 20 суток. Отсюда была посчитана скорость фильтрации. Она оказалась близка к тем расчетам, которые приводятся в монографии у Добровольского. По поводу пористости: по данным со скважины Г-1 породы на глубине 1000 м очень плотные. И в этой связи долгое время были неясны причины высокой тензочувствительности геоакустических и электромагнитных измерений, характерные для измерений на такой глубине в зоне скважины Г-1, поскольку согласно результатам, полученным в ходе наших исследований и представленным в главе 4, высокая тензочувствительность геоакустических и электромагнитных измерений характерна для пород с достаточно высокой проницаемостью и влагонасыщенностью. Но в ходе обсуждений этого вопроса с И.Ф. Делеменем удалось прийти к выводу, что высокая тензочувствительность в данном случае объясняется наличием на глубине 900 м зоны внедрения диоритов в меловые породы. Согласно данным, полученным в ходе бурения скважины Г-1, зона контакта этих пород представляет собой рыхлую зону. Судя по всему, наличие такой зоны и обуславливает высокую тензочувствительность геоакустических и электромагнитных измерений, проводимых на базе скважины Г-1».
Кирюхин А.В.: «Какой коэффициент корреляции между рядами геоакустических и электромагнитных данных?
Гаврилов В.А.: «В спокойные сейсмические периоды коэффициент корреляции между рядами ГАЭ и ЭМИ достигает 0.9. В периоды подготовки близкого, относительно сильного землетрясения коэффициент корреляции может изменяться, уменьшаясь вплоть до нуля».
Кирюхин А.В.: «Какая корреляция между суточными изменениями температуры воздуха и ГАЭ?» Гаврилов В.А.: «Изменения температуры воздуха не оказывают влияния на данные, поступающие с геофона. В диссертации это отражено. Однако, на аппаратуру, установленную на устье скважины, может оказываться температурное влияние. По этой причине в помещении измерительного пункта Г-1 поддерживается более-менее постоянная температура. На скважине Р-2, где нет такой возможности, влияние температуры минимизируется с помощью специальных методов обработки данных, разработанных в нашем коллективе».
Кирюхин А.В.: «Скважина Г-1 находится в городе, трафик движения автотранспорта отражается в ваших данных?»
Гаврилов В.А.: «Мы отличаем техногенные помехи по форме сигнала от откликов ГАЭ на ЭМИ и фильтруем их. К тому же, с установкой геофона на глубине 1000 метров влияние внешних шумов снизилось более чем на два порядка, т.е. на этой глубине они практически не оказывают влияния. Это отражено в моих статьях с коллегами».
Гордеев Е.И.: «Проводилась ли работа по исследованию изменений уровня геоакустической эмиссии с глубиной?»
Гаврилов В.А.: «Да, такие работы проводились дважды в 2000 г. и в 2009 г. Это отражено в диссертации и в моих статьях. Самые резкие изменения происходят до глубины 200 м, затем изменения более плавные. В ряде случаев играют роль эффекты волноводного распространения, это мы увидели при измерениях на скважине Г-1. В диапазоне глубин 700-900 м имело место достаточно значительное возрастание уровня геоакустических шумов. Как было нами установлено, это является следствием эффекта волноводного распространения в зоне внедрения диоритов раннеплейстоценового возраста, представляющих периферийные зоны экструзивного массива сопки Мишенной. На глубине 1000 м в зоне скважины Г-1 подобный эффект не наблюдается».
Рашидов В.А.: «В Вашей диссертации есть основные защищаемые положения. А какие неосновные?»
Гаврилов В.А.: «С неосновными положениями можно связать несколько новых научных результатов из приведенного ранее перечня (демонстрируется слайд из презентации соискателя)».
Савельев Д.П.: «В Вашей работе выявлена связь электромагнитного поля с ГАЭ. Почему Вы считаете, что электромагнитное поле влияет на ГАЭ, а не наоборот?» Гаврилов В.А.: «Этот вопрос возникал и изучался на первом этапе работ, но это другая задача. В рамках темы диссертации исследовалось именно воздействие ЭМИ на ГАЭ, а не наоборот. Касательно влияния ЭМИ на ГАЭ хочу добавить, что на геоакустические процессы оказывают влияние ЭМИ не только техногенного, но и естественного происхождения, амплитуда напряженности которого примерно на два порядка меньше. На разных скважинах мы видим разные отклики ГАЭ. На скважине Р-2 отклик слабый, поскольку в зоне этой скважины на геосреду воздействует ЭМИ естественного происхождения. На скважине Г-1 отклик очень заметный, сказывается влияние ЭМИ техногенного происхождения. В диссертации есть рисунок, демонстрирующий поведение откликов ГАЭ на ЭМИ во время аварии на электроподстанции в зоне скважины Г-1. Тогда во всем районе отключили электричество, соответственно, исчезло внешнее ЭМИ техногенного происхождения и отклик ГАЭ на ЭМИ в зоне скважины Г-1 стал слабый, как на скважине Р-2, т.к. в тот момент он определялся внешним ЭМИ естественного происхождения».
Мороз Ю.Ф.: «Наблюдаются ли по электромагнитным данным изменения сезонного характера?» Гаврилов В.А.: «Сезонных периодичностей не наблюдается (демонстрируется рисунок из презентации соискателя, отражающий временные ряды данных за 4,5 года). Я занимался этим вопросом. Вариации по электромагнитным данным связаны с подготовкой сильных тектонических землетрясений, физически это обосновано».
Копылова Г.Н.: «Какие данные Вы используете для диагностирования изменений напряженно-деформированного состояния среды?» Гаврилов В.А.: «Мы используем комплекс данных. На основе измерений ГАЭ, ЭМИ на всех скважинах, уровня воды на скважине Р-2, а также данных по минерализации и дебиту воды в скважинах проводится мониторинг напряженно-деформированного состояния геосреды. Он включает в себя анализ следующих параметров: изменение удельного сопротивления пород прискважинной зоны, изменения суммарной площади соприкосновения жидкой и твердой фаз в шумовой зоне геофона, изменения амплитуд откликов ГАЭ, изменение скорости фильтрации жидкого флюида, изменения минерализации и дебита воды скважин Г-1 и ГК-1. Мною разработано пять схем, которые помогают сделать выводы о текущем напряженно-деформированном состоянии геосреды, все они представлены и описаны в диссертационной работе».
Гордеев Е.И.: «Проводилось ли сопоставление данных одновременных измерений по разным скважинам? Есть ли синхронизация?» Гаврилов В.А.: « Да, сопоставление данных по скважинам делается регулярно. На каждой скважине свои условия среды, соответственно отклики тоже будут различными. На данный момент есть синхронизация данных по скважинам Г-1 и К-33».
ВЫСТУПЛЕНИЯ: Гордеев Е.И. зачитал отзыв Самойленко С.Б., в котором он рекомендует диссертационную работу Гаврилова В.А. к защите. С.Б. Самойленко отметил, что в ходе исследований по теме диссертационной работы был получен ряд важных результатов: определена физическая природа возникновения суточных вариаций геоакустической эмиссии, известных достаточно давно, но до последнего времени не находивших удовлетворительного объяснения; вскрылся ряд интересных закономерностей и связей между параметрами геофизической среды и атмосферным электромагнитным полем, а также между энергетическими, электрическими и механическими свойствами геофизической среды; сделан ряд существенных шагов в понимании физического механизма этих закономерностей и связей, которые позволили определить область применимости анализа геоакустической активности геофизической среды к проблеме предсказания землетрясений; создана наблюдательная сеть с развитой аппаратурной инфраструктурой и богатой методологией, позволяющей проводить как непрерывные наблюдения и их анализ, так и натурные эксперименты.
По мнению С.Б. Самойленко это, несомненно, говорит о зрелости исследования и его потенциале для создания и развития нового научного направления. Он отметил, что содержание диссертации и её структура хорошо отвечают поставленным автором целям и защищаемым положениям, но обращает на себя внимание сложность названия и большой объём диссертации. Вместе с тем, как подчеркнул С.Б. Самойленко, надо принять во внимание то, что работа представляет результат крупного исследования, в ходе которого была создана, в том числе, методическая и аппаратурная база нового научного направления.
Магуськин М.А.: Высоко оценены объем и качество проделанной работы, высказано мнение, что подобные работы составляют честь института и задают дальнейшее направление исследований. Список рекомендаций (небольшие замечания технического характера) передан автору. Членам Ученого Совета предложено поддержать данную работу и рекомендовать к защите.
Копылова Г.Н.: Диссертация рекомендована к защите. Высказаны замечания: слишком длинное название. Предложено «Эффект электромагнитного воздействия на геоакустические процессы по экспериментальным данным». Нет учета приливных воздействий на геосреду. Рекомендации: Сократить объем автореферата и подчеркнуть в нем актуальность исследований. Ввести гидрогеологическую модель процессов, происходящих в зоне влияния на ГАЭ.
Мороз Ю.Ф.: Диссертация рекомендована к защите, оценена положительно. Замечания: обсадная труба или диполь в виде кабеля могут создавать в магнитном поле вариации другого происхождения, чем те, которые могут быть связаны с воздействием СНЧ электромагнитного поля. Предлагается отметить этот момент в диссертации. Предложено провести в дальнейшем совместные дополнительные исследования для уточнения этого вопроса.
Мелекесцев И.В.: Работа оценена высоко, докладчик сообщил, что на Ученом Совете будет голосовать за рекомендацию ее к защите. Высказано пожелание о составлении паспортов скважин.
ПОСТАНОВИЛИ:
- Рекомендовать диссертационную работу В.А. Гаврилова, «Физическая основа эффектов электромагнитного воздействия на интенсивность геоакустических процессов. Применение в системах мониторинга напряженно-деформированного состояния геосреды», выдвигаемую на соискание ученой степени доктора физико-математических наук к защите на диссертационном совете Д.002.001.01 при ИФЗ РАН им. О.Ю. Шмидта (за – 15, против – нет, воздержались – нет).
- Утвердить заключение Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН по работе В.А. Гаврилова, «Физическая основа эффектов электромагнитного воздействия на интенсивность геоакустических процессов. Применение в системах мониторинга напряженно-деформированного состояния геосреды», представляемой на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 25.00.10 «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых» (за – 15, против – нет, воздержались – нет).
Председатель Ученого совета директор ИВиС ДВО РАН академик Е.И. Гордеев
Секретарь Ученого совета к.г-м.н. В.Л. Леонов