Московская горная академия: гравиразведка и магниторазведка

Краткий обзор

Историческая преемственность прослеживается четко: ОККМА → кадровое ядро → преподавание в Горной академии → кафедры МГРИ → учебники и полевые партии → развитие методов интерпретации и технологий → современная школа МГГРУ.

Заборовский Александр Игнатьевич — разведочная геофизика

Заборовский Александр Игнатьевич

Возглавлял магниторазведочную часть в ОККМА; занимался изучением нефтяных месторождений Азербайджана; преподавал разведочную геофизику в Горной академии (с 1923) и в МГУ (с 1927). В 1930 году в МГРИ стал первым деканом факультета и заведующим двумя кафедрами: «магнитометрии» и «электрометрии».

Учебники: «Земной магнетизм» (1932), «Геофизические методы разведки» (1932). Научная статья (1930): «Определение магнитной восприимчивости минералов и горных пород».

Ключевые разделы

Методический контекст неразрывно связан с историей академии. Потенциальные поля (гравитационное и магнитное) создают «каркас» геологической структуры; учебный курс и полевая практика развивались параллельно с совершенствованием интерпретации аномалий, аппаратуры и вычислительных методов.

Быстрый маршрут

Что внутри

Ниже представлен полный материал, структурированный по эпохам и направлениям: организация факультета, кафедры, учебники, полевые партии, интерпретация аномалий, преподавательский состав, технологии, программное обеспечение и современное состояние отрасли.

ОККМА и кадровый фундамент

Геофизический факультет МГРИ был создан специалистами, получившими уникальный для того времени практический опыт в Особой Комиссии по изучению Курской магнитной аномалии (ОККМА). В 1926 г. ОККМА была упразднена, и геолого-геофизические исследования в регионе прервались до декабря 1929 г. Геофизикам пришлось искать новую работу, однако высокая востребованность их квалификации позволила им одновременно работать в нескольких организациях, плодотворно совмещая научную, педагогическую и производственную деятельность.

1930: Заборовский, кафедры, персоналии

В 1930 г. Александр Игнатьевич Заборовский, руководивший ранее магниторазведочной частью в ОККМА и изучавший нефтяные месторождения Азербайджана, стал первым деканом факультета МГРИ. С 1923 г. он преподавал разведочную геофизику в Горной Академии, а с 1927 г. – в МГУ. В МГРИ он возглавил две кафедры: «магнитометрии» и «электрометрии».

Заведующим кафедрой «сейсмо-гравиометрии» (как она тогда называлась) был назначен Вячеслав Францевич Бончковский — один из ближайших учеников основоположника отечественной геофизики Э.Е. Лейста и соавтор известного учебника 1924 г. «Курс геофизики». Вскоре кафедра была разделена, и заведовать кафедрой «гравиометрии» был приглашен Леонид Васильевич Сорокин.

На кафедре физики МГРИ с 1930 г. в должности доцента работал Григорий Александрович Гамбурцев. В 1932 г. он перешел на кафедру «прикладной геофизики» во главе с А.И. Заборовским, образованную путем объединения всех специальных кафедр факультета. Эти выдающиеся ученые за время работы в МГРИ внесли значительный вклад в различные области разведочной геофизики, включая грави- и магниторазведку.

Учебники, петрофизика, методическая база

Первые годы работы факультета были посвящены организации учебного процесса и подготовке учебных материалов. Важным достижением стала книга А.И. Заборовского «Земной магнетизм», опубликованная в 1932 г. Государственным научно-техническим горным издательством. В том же году вышел его учебник «Геофизические методы разведки».

А.И. Заборовский также вел активную научную работу. В 1930 г. в «Журнале прикладной физики» вышла его статья «Определение магнитной восприимчивости минералов и горных пород», сыгравшая важную роль в становлении отечественной петрофизики.

1931: партия по гравиметрии КМА (прообраз научно-исследовательских партий)

В 1931 г. при Московском Геолого-Разведочном Учебном Комбинате (куда входил МГРИ) была создана партия под руководством Л.В. Сорокина для гравиметрического изучения южной части северной полосы КМА. Прорабом партии был назначен Ф.П. Корович, а наблюдателями стали студенты МГРИ. Эта группа провела важные полевые исследования и стала прообразом научно-исследовательских партий, которые впоследствии стали основной формой проведения работ сотрудниками и студентами факультета.

Л.В. Сорокин: морская гравиметрия

В начале 30-х годов Л.В. Сорокин фокусировался на морской гравиметрии, работая на базе ГАИШ (тогда — Астрономо-геодезический НИИ при 1-м МГУ). После разрушительного землетрясения 1927 г. в Ялте было принято решение детально изучить сейсмичность региона с применением гравиметрии.

Л.В. Сорокин сконструировал аппаратуру для морских измерений на базе маятникового прибора Штюкрата и летом 1930 г. провел съемку на борту подводной лодки в акватории Черного моря. Позже он организовал еще несколько черноморских экспедиций, а в 1937 г. выполнил съемку в Охотском и Японском морях.

В 1935 г. по инициативе Л.В. Сорокина В.В. Федынский провел первую гравиметрическую съемку на Каспийском море с использованием баржи вместо подводной лодки, доказав эффективность применения надводных судов. Это позволяет считать Л.В. Сорокина основоположником отечественной морской гравиметрии. В МГРИ он уделял этому направлению большое внимание, что впоследствии принесло плоды: значительный вклад в развитие метода внес выпускник института К.Е. Веселов.

Г.А. Гамбурцев: интерпретация гравитационных аномалий и интегральные методы

В начале 30-х годов Г.А. Гамбурцев переключил внимание с решения прямых задач (которыми занимался в конце 20-х, в т.ч. с использованием механических интеграторов) на интегральные способы интерпретации гравитационных аномалий.

В 1930 г. он опубликовал в «Журнале прикладной физики» серию статей, обосновывающих применение интегральных способов, включая известное вычисление дефекта массы на Шуваловском озере. В том же году была представлена его палетка для вычисления гравитационного поля двумерных тел.

Следует отметить, что интегральные методы были предложены задолго до Г.А. Гамбурцева русским ученым Ф.А. Слудским (статьи 1872 и 1896 гг.). Однако в период потрясений начала XX века труды Ф.А. Слудского были забыты, и Г.А. Гамбурцеву пришлось фактически возрождать эту важнейшую группу методов интерпретации.

В 1936 г. в первом выпуске «Прикладной геофизики» Г.А. Гамбурцев написал обширную главу «Методы интерпретации гравитационных наблюдений», описывающую в том числе интегральные методы. Позднее он сосредоточился на сейсморазведке, а уровень пионерских работ Ф.А. Слудского был вновь достигнут лишь к 1939 г. в трудах А.А. Заморева.

Магниторазведка: преподаватели и линия Заборовского

В начале 30-х годов научные интересы А.И. Заборовского сместились в сторону электроразведки, что потребовало привлечения новых преподавателей для курса магниторазведки. Ставка была сделана на выпускников факультета.

Борис Яковлевич Кудымов (выпуск МГРИ 1932 г.) проявил себя как талантливый педагог, и вскоре А.И. Заборовский поручил ему чтение лекций не только в институте. В 1933/34 учебном году, при чтении курса геофизики в Московском нефтяном институте, А.И. Заборовский оставил за собой введение и электроразведку, передав раздел магниторазведки Б.Я. Кудымову.

В конце 30-х годов Б.Я. Кудымов занялся конструированием первых отечественных миноискателей, которые лично испытывал во время Финской кампании. После Великой Отечественной войны он вернулся в геофизику, работал заместителем директора ВНИИГеофизики и доцентом в Университете Дружбы Народов, где опубликовал учебник по гравиразведке.

В МГРИ Б.Я. Кудымова сменил другой выпускник — Александр Иванович Петров, работавший в институте до середины 70-х годов. Ему ассистировала Изабелла Мартыновна Менгель, ранее сотрудничавшая с А.И. Заборовским в Азербайджане. Сам Александр Игнатьевич читал лишь отдельные разделы курса.

Гравиразведка: преподаватели, репрессии, изостазия и методики

Л.В. Сорокин также нуждался в помощниках. В 1933 г. был приглашен талантливый ленинградский ученый, сотрудник Всесоюзной Конторы Геофизической Разведки Борис Юрьевич Козловский. Однако он проработал менее двух лет и 2 декабря 1934 г. был арестован.

Б.Ю. Козловский происходил из княжеского рода и был прямым потомком А.С. Пушкина (его отец Юрий Иванович — внучатый племянник поэта). Это, вероятно, спасло его от расстрела. Он был приговорен к 5 годам лагерей. Лишь в конце жизни он вернулся к преподаванию и стал одним из основателей кафедры геофизики Пермского государственного университета.

В 1934 г. курс гравиразведки в МГРИ начала вести Екатерина Алексеевна Мудрецова (выпускница МИИГАиК). Ее научные интересы касались проблемы изостазии, остро обсуждавшейся в связи с трудами академика А.Д. Архангельского.

В работе 1924 г. А.Д. Архангельский опирался на аномалии Буге и теорию изостазии Ф. Коссмата. Однако в 1933 г. в работе «Геология и гравиметрия» он кардинально изменил взгляды, отвергнув применимость изостазии и аномалий Буге для геологической интерпретации, предлагая использовать только полные аномалии.

Геофизикам пришлось приложить усилия для прояснения ситуации. Е.А. Мудрецова, в частности, написала совместно с Л.В. Сорокиным главу «Изостазия» в справочнике «Геодезия». В итоге, в статье 1937 г. «Геологическое значение аномалий силы тяжести в СССР» (А.Д. Архангельский, А.А. Михайлов, В.В. Федынский, Е.Н. Люстих), заблуждения были преодолены.

В 1938 г. Е.А. Мудрецова получила степень кандидата физико-математических наук за цикл работ по изостазии, а в 1940 г. опубликовала «Таблицы топографических и топографо-изостатических поправок по гипотезе Пратта-Хейфорда», ставшие настольной книгой геофизиков на десятилетия.

Докторская диссертация Е.А. Мудрецовой по изостазии не была защищена из-за объявления направления «буржуазной лженаукой» в послевоенные годы. Она переключилась на другие задачи: выделение локальных аномалий, обратные задачи, методика гравиметрических съемок и подземная гравиразведка.

Совместно с учениками (в т.ч. Н.П. Грачевой) она разработала методику подземных работ с гравиметрами и вариометрами. Результаты применения на медноколчеданных и железорудных месторождениях легли в основу её докторской диссертации (1963).

В 1965 г. Е.А. Мудрецова была уволена «по сокращению штатов» по достижении 60 лет. Восстановившись в должности профессора через суд, она перешла во ВНИИГеофизику, где продолжила успешную работу.

После Мудрецовой: Дюков, спецкурсы, смена поколений

Преподавание гравиразведки возглавил Арсений Иванович Дюков (выпускник Казанского университета). Имея богатый опыт работ на КМА, в Донбассе, на Северном Кавказе и в Узбекистане, а также опыт руководства Управлением геофизических работ Мингео СССР, он более 15 лет работал доцентом кафедры, обогащая курс производственной практикой.

Магниторазведку продолжал вести А.И. Петров. Для чтения спецкурсов традиционно приглашались ведущие специалисты, чаще всего К.Е. Веселов (гравиразведка) и Б.А. Брюсов (магниторазведка).

1970-е: аппаратура, компьютеры, лабораторные практикумы

70-е годы ознаменовались сменой поколений преподавателей и технологий. Началось массовое внедрение высокоточных гравиметров, протонных и квантовых магнитометров. Обработка и интерпретация данных переводились на ЭВМ, что потребовало перестройки курсов.

С 1970 г. автор данной статьи начал работу ассистентом кафедры, занявшись созданием лабораторного практикума с применением вычислительной техники.

С 1975 г. в МГРИ преподавал Владимир Васильевич Бродовой (лауреат Государственной премии, ранее один из руководителей Управления геофизических работ Мингео СССР). Он создавал аппаратурно-методический базис высокоточной магнитометрии при помощи В.И. Калугина и Г.Г. Викторова. Полевые работы велись партией с участием П.С. Бабаянца, Б.С. Булатова, О.Н. Коняева, И.В. Семенычевой и др.

Базис высокоточной гравиразведки создал Александр Михайлович Лобанов, начавший преподавать в МГРИ с 1979 г.

Научные направления: микромагнитка, рандомизация помех, комплексная магниторазведка

В.В. Бродовой уделял значительное внимание высокоточной магниторазведке. В 1977 г. при изучении оползневых структур Крыма возникла необходимость прецизионной микромагнитной съемки. Это положило начало разработке технологии магнитных (включая микромагнитные) исследований.

Технология применялась в Удмуртии, Казахстане, Узбекистане, Джунгарском Алатау и Калужской области. Итогом стала монография «Высокоточная магниторазведка» (1986, В.В. Бродовой, П.С. Ревякин, Э.А. Ревякина).

А.М. Лобанов, сотрудничавший с партией В.В. Бродового, разработал в МГРИ «методику рандомизации помех», успешно применявшуюся для решения геологических и экологических задач.

Научные интересы автора статьи касались теории магниторазведки сильномагнитных объектов и пересекались с работами электроразведчиков кафедры (Ю.В. Якубовский, И.А. Доброхотова). Совместная работа привела к созданию комплексной магниторазведки, внедренной на месторождениях по всему СССР. В 1986 г. была опубликована монография «Низкочастотная индуктивная электроразведка при поисках и разведке магнитных руд».

ПО и интерпретационные системы: «СИНГУЛЯР» и «СИГМА-3D»

В дальнейшем автор сосредоточился на разработке программного обеспечения. В 1993 г. коллектив (Ю.И. Блох, Д.В. Каплун, О.Н. Коняев) создал систему интерпретации профильных наблюдений методами особых точек «СИНГУЛЯР». Система используется в производственных и научных организациях, а в 2000-х годах была адаптирована для Windows.

В конце 90-х началась работа над системой структурной интерпретации «СИГМА-3D» (Ю.И. Блох, П.С. Бабаянц, А.А. Трусов). С её помощью сотрудники различных организаций (ГНПП «Аэрогеофизика», ЗАО «Пангея», ЗАО «Гравиразведка», Амакинская экспедиция АО «АЛРОСА») проинтерпретировали материалы по значительной части территории РФ и ряду зарубежных стран.

Учебные курсы, пособия, современное преподавание

С 80-х годов в МГРИ читаются три курса: «Гравиразведка», «Магниторазведка» и «Интерпретация гравитационных и магнитных аномалий». Последний курс был сформирован на основе идей академика В.Н. Страхова, объединив интерпретационные разделы для углубленного изучения.

В 1993–1998 гг. были изданы три учебных пособия, используемые по сей день. В лабораторном практикуме студенты осваивают задачи от простейших до трехмерного моделирования.

С 2003 г. магниторазведку ведет Юрий Павлович Сизов (ранее ИЗМИРАН). Курс гравиразведки читает А.М. Лобанов, существенно обновивший его содержание.

Статистика и интерпретация: вклад других кафедр

Интерпретация невозможна без статистических методов. Значительный вклад внесли А.Г. Тархов, А.А. Никитин, О.А. Демидович, Г.В. Демура, Т.А. Трофимова, А.В. Петров и многие аспиранты, отлаживавшие алгоритмы на материалах съемок.

Сегодня: центр компетенций и международный семинар

В настоящее время геофизический факультет МГГРУ остается одним из ведущих центров в области грави- и магниторазведки. Выпускники работают в ключевых отраслевых организациях (ГНПП «Аэрогеофизика», АО «АЛРОСА», ЗАО «Гравиразведка», ЗАО «Пангея»).

На базе университета регулярно проводится Международный семинар им. Д.Г. Успенского — главный форум СНГ по вопросам теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей. Традиции, заложенные 75 лет назад, продолжают развиваться.

Кому полезно

• Интересующимся историей МГРИ: подробная информация о становлении факультета и роли А.И. Заборовского.
• Практикам потенциальных полей: сведения об эволюции методов интерпретации, аппаратуре и программных комплексах («СИНГУЛЯР», «СИГМА-3D»).
• Преподавателям и историкам науки: данные о кафедрах, учебниках и преемственности научных школ.

Терминология

• ОККМА — Особая комиссия по изучению Курской магнитной аномалии.
• КМА — Курская магнитная аномалия.
• Потенциальные поля — гравитационное и магнитное поля; основа структурной интерпретации.
• Аномалии Буге / полные аномалии — различные представления гравитационного поля, используемые при интерпретации.
• Микромагнитная съемка — высокоточные детальные магнитные исследования (пример: работы в Крыму, 1977 г.).

Частые вопросы

Что такое ОККМА и почему её опыт стал базой для МГРИ?

ОККМА (Особая комиссия по изучению Курской магнитной аномалии) стала «кузницей кадров» для будущего геофизического факультета МГРИ. После реорганизации комиссии специалисты перенесли свой уникальный опыт в академическую и педагогическую среду.

Почему Курская магнитная аномалия (КМА) постоянно упоминается в тексте?

КМА послужила ключевым полигоном для отработки методик. Партия 1931 года по изучению КМА с участием студентов МГРИ стала прообразом всех последующих научно-исследовательских практик факультета.

Чем гравиразведка отличается от магниторазведки и почему их изучают вместе?

Это методы потенциальных полей: гравиразведка основана на измерении плотности пород, магниторазведка — на их намагниченности. Совместное использование методов повышает точность геологической интерпретации.

Какой вклад внес А.И. Заборовский?

А.И. Заборовский — первый декан геофизического факультета МГРИ. Он руководил магниторазведкой в ОККМА, создал кафедры «магнитометрии» и «электрометрии», а также написал фундаментальные учебники, ставшие основой обучения геофизиков.

Почему Л.В. Сорокина считают основоположником морской гравиметрии?

В 1930-х годах Сорокин разработал аппаратуру и провел первые съемки в Черном море (в том числе с подводной лодки). В 1935 году он инициировал съемку на Каспии с надводного судна, доказав эффективность такого метода.

Что за дискуссия вокруг изостазии и «аномалий Буге»?

В 1930-е годы шли споры о применимости теории изостазии к интерпретации аномалий силы тяжести. Работы Е.А. Мудрецовой (включая таблицы поправок) помогли систематизировать методику и перевести дискуссию в практическое русло.

Что изменилось в 1970–1980-е годы?

Появление высокоточной аппаратуры и ЭВМ кардинально изменило подходы к обработке данных. Это привело к обновлению учебных программ и выделению курса «Интерпретация гравитационных и магнитных аномалий».

Что такое «СИНГУЛЯР» и «СИГМА-3D»?

Это программные комплексы для интерпретации геофизических полей, разработанные при участии сотрудников факультета. Они широко применяются в производственных и научных задачах.