История лаборатории региональной геофизики

Лаборатория гравиметрии и региональной геофизики была в числе первых лабораторий, образовавшихся в составе геофизического отдела Института геологии и геохимии УФАН СССР. Первоначально в ее составе было всего три научных сотрудника – зав. лаб. к.г.-м.н. Владислав Антонович Бугайло, к.г-м.н. А.Н. Тимофеев и Николай Иванович Халевин. В лаборатории проводились исследования, связанные с оценкой нефтегазоносности восточного склона Урала, Зауралья и Западной Сибири, а также перспективности Тургайского "прогиба" на железные руды. В 1955 г. в лабораторию пришли Анатолий Алексеевич Кузнецов (из Тюменской геофизической экспедиции) и Олег Васильевич Беллавин после окончания Свердловского горного института.

В 1956 г. лабораторию возглавил А.Н. Тимофеев. В этот период были выполнены первые на Урале наблюдения гравитационного поля и построены плотностные разрезы земной коры: А.А. Кузнецовым – Магнитогорского мегасинклинория, О.В. Беллавиным – Среднего Урала. Проводилось изучение корреляционных связей между различными характеристиками земной коры и верхней мантии.

В 1965 г. заведующим лабораторией снова становится В.А. Бугайло. Под его руководством совместно с сотрудниками Уральского геологического управления МинГео СССР проводились работы по поискам и оценке железорудных месторождений Тургая, а также созданию модели земной коры Урала по гравиметрическим и сейсмическим данным.

В 1980 г. заведующим лабораторией был избран к.г.-м.н. Анатолий Алексеевич Кузнецов. На основе проведения гравиметрических и магнитных съемок А.А. Кузнецовым было уточнено геологическое строение Магнитогорского мегасинклинория, оценены мощности его отдельных литологических комплексов и выделены участки, перспективные для проведения поисковых работ на железо. В это время он также принимал участие в исследованиях связи Урала с сопредельными регионами, в частности с Русской платформой, со складчатыми поясами на севере (Таймыр) и на юге (Памир, Донецкий кряж).

Исследования, проведенные Олегом Васильевичем Беллавиным в районе Тараташского выступа, показали, что древние метаморфиты погружаются здесь на восток под породы Тагило-Магнитогорского прогиба и залегают на глубине первых километров, образуя второй сейсмоструктурный этаж. Эти результаты опровергли господствующее до 60-х гг. представление о том, что гранитные массивы Урала являются обычно выходами на дневную поверхность залегающей на глубине единой Восточно-Уральской интрузии. Было установлено, что они являются изолированными телами, имеющими преимущественно форму этмолита; вертикальные размеры их обычно не превышают 10-12 км. Эти выводы подтвердились дальнейшими исследованиями.

А.Л. Алейников поступил в лабораторию после окончания Свердловского горного института в 1959 г. Он разработал методику определения плотности и некоторых других параметров горных пород по их химическому составу, скорости продольных и поперечных волн. По существу было сформировано новое научное направление, наметившее пути создания петрологической модели земной коры и верхней мантии, а также разработаны рекомендации по использованию сейсморазведки при поисках и изучении рудных месторождений. А.Л. Алейниковым совместно с О.В. Беллавиным была разработана “концепция геотензометров”, позволяющая на основе сопоставления формы тектонических клиньев, определяемой по геофизическим данным, и направленности их вертикальных движений определять преимущественное направление тектонических сил. Основой для разработки этой концепции послужило установленное ими совместно с В.П. Трифоновым явление выдавливания гранитных массивов. Показано, что современное и новейшее воздымание Урала направлено против изостазии и вызывается активными тектоническими силами, вероятнее всего сжатием. Также установлено, что большинство землетрясений на Урале происходит на изостатически нарушенных площадях. А.Л. Алейниковым, О.В. Беллавиным совместно с В.Р. Ященко (Главное управление геодезии и картографии) показано, что целый ряд современных геодинамических характеристик Урала связан с изменениями скорости вращения Земли.

Еще одним новым для Института направлением было использование космических снимков (КС) для изучения тектоники Урала, в первую очередь для выделения линеаментов, которые в ряде случаев отождествлялись с разломами. В процессе исследований были изучены закономерности размещения линеаментов, выделены системы их распределения как по азимутам, так и по длине, построены карты плотности размещения линеаментов. Показано, что с помощью КС удается выделить различные петрологические комплексы, структуры центрального типа, линейные тектонические нарушения. Построенные карты и выявленные закономерности были использованы для прогнозирования рудоперспективных зон, а также при региональных исследованиях.

На основе анализа расположения линейных магнитных аномалий построены карты нарушенности, характеризующие в основном палеозойское время. Сопоставление их с картами нарушенности, созданными при дешифрировании КС и связанными преимущественно с мезокайнозойскими разломами, позволило сделать вывод, что тектоническая активность во времени мигрировала с восточного склона Урала на западный. При анализе планового положения месторождений различного типа и генезиса установлено, что большинство их (более 80 %) размещается в диагональных по отношению к Уралу "поясам концентрации месторождений”. Показано, что это явление связано с системой характерных для Урала диагональных тектонических нарушений и глобальными зонами диастрофизма.

Игорь Федорович Таврин занимался изучением роли гипербазитовых массивов в структуре Уральского складчатого пояса, выяснением типичных форм этих массивов и закономерностей их расположения в земной коре. Он был одним из первых геофизиков, обративших внимание на широкое развитие на Урале субширотных нарушений. С 1983 г. объектом его исследований становится Полярный Урал, в первую очередь гипербазитовые массивы района Рай-Из. Исследования И.Ф. Таврина были направлены как на выяснение формы и структурного положения массивов этой группы, так и на выделение участков, перспективных на хромитовое оруденение. При изучении причин аномально низкого теплового потока на Урале А.Л. Алейниковым, О.В. Беллавиным и И.Ф. Тавриным было установлено, что одной из важнейших причин этого является низкое содержание в коре основных теплогенерирующих элементов – урана и тория.

В работах Альберта Михайловича Виноградова, который пришел в лабораторию в 1987 г., обобщены данные сейсморазведочных работ (ПСЗ, МОВ, ВСП-Н, МОГ) в колчеданных рудных районах Южного Урала. В результате были выявлены неизвестные ранее закономерности в распределении сейсмических границ на участках крупных и уникальных месторождений. На этой основе им разработана сейсмогеологическая модель рудного узла, формируемого флюидо-энергетической колонной, восходящей с мантийных глубин. Эта модель дополняет разработанную совместно с В.А. Прокиным комплексную геолого-геофизическую модель структур крупных колчеданных месторождений уральского типа. Обобщение данных по геокартированию, проведенное с учетом упорядоченности геополей, позволило А.М. Виноградову создать новую геофизическую модель разломных структур, в которой четко разработана иерархия слагающих ее элементов.

А.М. Виноградовым совместно с М.С. Рапопортом по комплексу геолого-геофизических данных, согласованных со специально разработанной ими теоретической моделью тектоносферы, выделены на Урале расслоенный палеозойский коро-мантийный диапир, приближающийся к поверхности в зоне Главного уральского разлома и расширяющийся с погружением на восток, а также три мегазоны, характеризующиеся своеобразием физических полей, разломной тектоники и минерагении: западная зона – со стороны подошвы, центральная – в кровле и восточная – в висячем борту диапира.

Аркадий Васильевич Овчаренко пришел в лабораторию в 1989 г., имея уже достаточно большой опыт научной работы в Казахском филиале ВИРГа. Он разработал методику цифрования картографических материалов большого объема и на этой основе создал электронную базу геополей Уральского региона. 

Профессор д.г.-м.н. Борис Петрович Рыжий возглавил лабораторию в 1988 г. Совместно с В.С. Дружининым им была выдвинута гипотеза о возможности в пределах Уральской структуры восьмибалльных землетрясений с периодичностью около 500 лет. Одним из основных научных направлений Б.П. Рыжего являлся комплексный анализ геофизических полей и параметров земной коры Урала в совокупности с мощностями палеоосадконакопления по геологическим периодам. Под его руководством построена двумерная комплексная модель земной коры Урала и выделены четыре различающихся по своему строению сектора вдоль Урала. Показано, что кардинальная перестройка региона происходила дважды: в верхнем девоне и поздней перми; раннем триасе. Анализ информации по геотраверсам Украинский и Балтийский щиты – Уральская сверхглубокая скважина и Уральская сверхглубокая скважина – Охотское море позволил сделать вывод, что Уральский подвижной пояс на территории российской части Евроазиатского материка уникален по своему геодинамическому развитию. Только в его пределах воздыманию крупного блока земной коры на западной границе Уральской системы, начиная со среднего девона, соответствует длительное опускание соседнего блока. О.В. Беллавиным и Н.И. Начапкиным проведено исследование изостатических характеристик Урала по профилям глубинного сейсмического зондирования. Выявлены закономерности распределения аномальных масс с особенностями геологического строения.

С 2004 г. лабораторией заведует к.ф.-м.н. Николай Иванович Начапкин.