понедельник, 12 апреля 2021 г.

Открыватель тайн подземных вод

 Лауреат премии имени выдающихся учёных

Валерий Викторович КУЛАКОВ

     Валерий Викторович КУЛАКОВ – горный инженер-гидрогеолог, доктор геолого-минералогических наук, профессор, Заслуженный геолог Российской Федерации, главный научный сотрудник лаборатории гидрологии и гидрогеологии Института водных и экологических проблем (ИВЭП) ДВО РАН. Он более полувека исследует подземные воды, их ценные и полезные свойства. Изучает минеральные источники, на которых с незапамятных времён поправляли здоровье коренные дальневосточники, а теперь там построены современные санатории и курорты. Оказал научную и практическую помощь в сооружении Тунгусского водозабора для водоснабжения г. Хабаровска. В прошлом году В.В. Кулаков стал лауреатом премии имени академика И.П. Дружинина за серию работ «Геоэкологические проблемы использования питьевых и минеральных подземных вод Приамурья». В жизни Валерия Викторовича производственная и научная деятельность неразделимы.

Валерий Викторович родился в 1939 году в г. Архангельске. Любимыми предметами Валерия в школьные годы были математика, физика и география. В старших классах он был участником 1-го и 2-го слётов юных туристов России на Урале и в Поволжье, представляя Архангельскую область, занимался лыжным спортом. Ему нравилась романтика кочевой жизни, поэтому он поступил в Ленинградский горный институт на геологоразведочный факультет на специальность «гидрогеология и инженерная геология». В.В. Кулаков учился у великолепных педагогов, специалистов своего дела, сформировавших ленинградскую гидрогеологическую школу. Во время обучения он был старостой студенческой группы и входил в сборную команду института по лыжам.

Студент 1-го курса Ленинградского горного института – В.В. КУЛАКОВ

Первую производственную практику Валерий Кулаков проходил на нефтяных месторождениях Поволжья (Второе Баку), в составе отряда ВНИГРИ (ныне Всеросийский нефтяной научно-исследовательский геологоразведочный институт) он обследовал и проводил гидрохимическое опробование нефтяных скважин в Пермской области, Башкирии и Татарии. Вторая производственная практика была в Приамурье в составе гидрогеологического отряда ВСЕГЕИ (ныне Всероссийский научно-исследовательский геологический институт имени А.П. Карпинского) под руководством доктора геолого-минералогических наук В.А. Кирюхина, выдающегося гидрогеолога, до недавнего прошлого – профессора кафедры гидрогеологии Ленинградского горного института. Отряд занимался исследованиями термальных источников – Быссинского, Тырминского, Кульдурского и Анненского, для чего, кроме всего прочего, пришлось совершить два многодневных сплавных лодочных маршрута по рекам Быссе, Тырме, Бурее.

В 1961 году с помощью своего руководителя дипломного проекта, а в дальнейшем научного руководителя кандидатской диссертации, профессора, доктора геолого-минералогических наук Н.И. Толстихина (родившегося в г. Хабаровске в 1896 году), Валерий Викторович получил направление на работу в Дальневосточное геологическое управление Министерства геологии РСФСР (г. Хабаровск). Работал на разведке Анненского термального источника в Хабаровском крае. За два года работы в Анненской партии Валерий Кулаков завершил разведку этого уникального объекта, подготовил отчёт и защитил в 1963 году в ГКЗ СССР запасы Анненского месторождения термальных вод.

В 1963 году В.В. Кулакова перевели в Комсомольскую геологоразведочную экспедицию, занимавшуюся разведкой оловорудных месторождений вблизи г. Комсомольска-на-Амуре. В должности старшего гидрогеолога специализированной Комсомольской гидрогеологической партии он занимался крупномасштабным гидрогеологическим картированием Комсомольского оловорудного района и прилегающих территорий вдоль железнодорожной ветки Комсомольск – Хабаровск, поисками и разведкой месторождений подземных вод для водоснабжения городов и посёлков Хабаровского края. В 1972 году очередной крупный проект, оценивающий запасы подземных вод для водоснабжения г. Комсомольск-на-Амуре, прошёл апробацию в ГКЗ СССР.

С 1976 года Валерий Викторович возглавляет гидрогеологическую службу региона, работая в аппарате Дальневосточного территориального геологического управления в Хабаровске. В связи со строительством БАМ и специальными постановлениями Правительства СССР и РСФСР по водоснабжению городов и посёлков на территории Хабаровского края и Амурской области в 1976-1991 годах при его непосредственном участии разворачиваются большие гидрогеологические и инженерно-геологические работы. Проводятся специальные гидрогеологические исследования при разведке месторождений разнообразных твёрдых полезных ископаемых.

В 1990-е годы для геологической службы России настали трудные времена реорганизации. При Комитете природных ресурсов Хабаровского края был сформирован Дальневосточный центр государственного мониторинга состояния недр, который возглавил Валерий Викторович, оставаясь главным гидрогеологом Комитета. Производственный период жизни В.В. Кулакова завершился в 2001 году.

Обсуждение результатов опытных работ по применению технологии водоподготовки питьевых вод в водоносном горизонте по технологии VYRMETODER с Рудольфом МАРТИНЕЛЛОМ (Стокгольм, Швеция, 1995 год)

Научные исследования подземной гидросферы Приамурья В.В. Кулаковым выполнялись одновременно с проведением полевых изысканий с начала его профессиональной деятельности. Первая его публикация по Анненским термам появилась в 1964 году. На состоявшемся тогда во Владивостоке четвёртом совещании гидрогеологов Сибири и Дальнего Востока России он понял важность научного общения и обмена мнениями с коллегами для повышения своего профессионального и научного уровня.

Поступив в заочную аспирантуру при кафедре гидрогеологии Ленинградского горного института Валерий Викторович в 1973 году, за год до срока завершения учёбы в аспирантуре, защитил диссертацию на тему «Ресурсы подземных вод Комсомольского района (Нижнее Приамурье)», получив учёную степень кандидата геолого-минералогических наук по специальности «гидрогеология».

В 1976 году Валерий Викторович переехал в г. Хабаровск, с этого времени он постоянно сотрудничал со специалистами-гидрогеологами из ХабКНИИ (ныне Институт водных и экологических проблем ДВО РАН) К.П. Каравановым и Н.В. Болдовским, выполняя совместные научные исследования.

В 1990 году Валерий Викторович подготовил монографию «Месторождения пресных подземных вод Приамурья», которая послужила основой для докторской диссертации. В 1992 году В.В. Кулаков защитил докторскую диссертацию на тему «Формирование месторождений пресных подземных вод Приамурья» (в Институте земной коры СО РАН), подготовленную в виде научного доклада. С 2003 года В.В. Кулаков ведёт активную научную деятельность в Институте водных и экологических проблем ДВО РАН, является членом диссертационных советов по присуждению учёных степеней в ИВЭП ДВО РАН и Институте земной коры СО РАН.

Участники 4-й конференции США/СНГ в Сан-Франциско (1999 год). Слева направо: Б.И. ПИСАРСКИЙ, Н.В. БОЛДОВСКИЙ, В.В. КУЛАКОВ

Научные контакты Валерия Викторовича простираются на регионы России и за рубеж. В.В. Кулаков продолжает участвовать в работе научных совещаний, конференций всероссийского и международного уровней. Имеет государственные награды, а в 2003 году ему присвоено почётное звание «Заслуженный геолог Российской Федерации».

Гидрогеологи из республик бывшего Советского Союза, участвовавшие на Международном геологическом конгрессе (Китай, Пекин, 1996 год)

Начиная с 1990 года, Валерия Викторовича увлекла проблема очистки природных подземных вод от соединений железа, марганца и других нормируемых компонентов в водоносном горизонте. Совместно со специалистами МУП «Водоканал г. Хабаровска» и при его активном участии сооружён Тунгусский водозабор подземных вод с использованием технологии очистки воды в пласте для обеспечения г. Хабаровска питьевой водой. К проектированию и строительству скважинного водозабора подземных вод были привлечены специализированные фирмы из Германии. Теперь из крана холодного водоснабжения в Хабаровске можно пить воду, она проходит хорошую подготовку, отмечает Валерий Викторович. И это очень важно, ведь чистая вода – основа жизненного цикла, и от неё во многом зависят продолжительность и качество жизни человека.

Обсуждение программы работ по применению технологии водоподготовки питьевых вод в водоносном горизонте по технологии SUBTERRA с Гельмудом ЗУМПФОМ (автор технологии, сидит слева, Германия, 2006 год)

Мы обратились к Валерию Викторовичу и попросили ответить на несколько вопросов о серии работ «Геоэкологические проблемы использования питьевых и минеральных подземных вод Приамурья», за которые он стал обладателем премии имени академика И.П. Дружинина.

– Валерий Викторович, что объединяет эти работы? Каковы их цели и задачи?

– Цикл работ направлен на решение актуальных фундаментальных задач геоэкологии, ориентированных на исследования и оценку ресурсов и геохимии пресных подземных вод для обеспечения питьевого водоснабжения населения и лечебного использования минеральных подземных вод в регионе.

– Расскажите об исследованиях, которые были выполнены в рамках проекта.

– Многолетние и многоплановые исследования подземной гидросферы (источники питьевого водоснабжения городов и посёлков, гидрогеологические условия разработки рудных и угольных месторождений, источники минеральных вод) выполнялись на огромной территории Приамурья в сложных мерзлотно-гидрогеологических условиях в южных районах и в зоне строительства БАМ.

Результаты многолетних исследований отражены в более чем 280 научных публикациях, в том числе девяти монографиях, одном учебном пособии.

Обсуждение результатов опытной эксплуатации установки, сооруженной по технологии SUBTERRA на тунгусском водозаборе, с Гельмудом ЗУМПФОМ (автор технологии, сидит слева, Германия, 2009 год)

– Какие результаты вам удалось получить?

– Доказано, что территория Приамурья входит в провинцию железосодержащих и марганецсодержащих пресных подземных вод, и здесь располагаются две основные провинции минеральных углекислых и термальных подземных вод. В представленных опубликованных работах оценены гидрогеологические структуры, являющиеся резервуарами пресных и минеральных подземных вод на территории от Амурской области до Хабаровского края. Выявлены геохимические особенности состава подземных вод и геоэкологические проблемы их использования, показано, что практическое использование некондиционных подземных вод, содержащих высокие концентрации нормируемых химических компонентов, для обеспечения населения питьевыми водами требует специальной водоподготовки. Комплексные работы на объектах включали микробиологические (биогеохимические) исследования трансформации качественного состава подземных вод.

– В каких областях могут быть использованы результаты цикла работ?

– Направление исследований, связанное с особенностями формирования ресурсов и качественного состава питьевых и минеральных подземных вод, имеет важное значение в развитии теоретических представлений геоэкологии по подземной гидросфере.

Международная конференция Евросоюз – Индия (Индия, Рурки, 2006 год)

– Каково их практическое значение?

– Безусловно, они имеют важное практическое значение. На Востоке России внедрена биотехнология подготовки питьевых вод в водоносном горизонте на строящихся водозаборах подземных вод для оптимизации источников водоснабжения населённых пунктов, которая экологически предпочтительна и экономически более рациональна в сравнении с водоподготовкой на наземных установках.

Практическое значение данных выполненных многолетних исследований подтверждается реализацией строительства групповых централизованных водозаборов некондиционных подземных вод с использованием технологии водоочистки непосредственно в водоносном горизонте (Хабаровск и Комсомольск-на-Амуре) и использованием минеральных подземных вод для бальнеолечения на Анненском и Кульдурском месторождениях термальных вод.

– Каковы ваши дальнейшие научные планы?

– В ближайшие годы намечено продолжить многолетние мониторинговые исследования гидродинамики подземных вод и биогеохимических процессов трансформации их качественного состава на уникальном объекте в районе строящегося Тунгусского водозабора для водоснабжения г. Хабаровска.

Новые интересные научные направления – исследования взаимодействия пресных подземных вод суши и субмаринных подземных вод Охотоморского региона, а также изучение геоэкологических проблем освоения нефтегазовых ресурсов шельфа.

Валерию Викторовичу идёт 82 год, он активен и полон энтузиазма, продолжает работать и открывать тайны подземных вод. Пожелаем Валерию Викторовичу семейного благополучия, долгих творческих лет, реализации планов в изучении пресных подземных вод и успехов в благородном деле обеспечения чистой водой населения Приамурья.

Обследование Вяземского термального источника (Хабаровский край, январь 2005 год)

Фото из личного архива Валерия КУЛАКОВА

четверг, 1 апреля 2021 г.

Наша ледовая экспедиция: как это было

Дорогие друзья, 4 апреля 2021 – День геолога!

Это святой праздник геологов – «копателей и ходоков». Молодых нас зовёт романтика поиска и открытия месторождений минерального сырья. Постарше нас держит великая жажда познания процессов на Земле, а дальше – мы уже не можем жить без геологии. Здоровья и успехов геологам и всем, кто с нами вместе познают природу Земли.

Расскажу одну из экспедиционных историй в геологической жизни ТОИ – о Международной научной ледовой экспедиции в Охотское море и о событиях, произошедших в ней 22 года назад, в марте 1999 года.

Анатолий Иванович ОБЖИРОВ

Международная ледовая экспедиция была организована институтом ГЕОМАР (Германия, г. Киль) и Тихоокеанским океанологическим институтом им. В.И. Ильичева (ТОИ) ДВО РАН. Программа экспедиции была разработана в рамках международного договора о сотрудничестве между институтами ТОИ и ГЕОМАР. С российской стороны руководителем был Анатолий Обжиров, с германской стороны – Штефан Ламмерс. Эта программа составляла часть комплексной программы между ТОИ и ГЕОМАР (КОМЕКС, 1998-2004 гг.). По комплексной программе КОМЕКС каждый год осуществлялись экспедиции в Охотское море на российском судне «Академик М.А. Лаврентьев» и в 2004 году на германском судне «Зонне» («Sonne» – солнце). В этих экспедициях выполнялись комплексные исследования – геологические, геофизические, газогеохимические, океанологические, гидроакустические, батиметрические и сонарные съёмки. Отбирались пробы донных осадков геологическими трубками, пробы воды батометрами на различных горизонтах, выполнялись высокочастотная сейсмическая съёмка (спаркер), гидроакустическое эхолотирование, сканированием дна и др. Из проб осадков и воды извлекались природные газы, которые анализировались на газовых хроматографах. Определялись углеводородные газы (метан и тяжёлые углеводороды, (С2-С4), углекислый газ, кислород, азот, водород, гелий.

Основная цель исследований состояла в поиске структур в рельефе дна, потоков пузырей природных газов, газогидратов, оценки сейсмо-тектонической активности региона, трассирование зон разломов, определение источника поступления углеводородных и других газов в виде потока из донных отложений в воду и из воды в атмосферу и возможное влияние этих потоков на повышении количества парниковых газов (СН4, СО2) в атмосфере, что способствует глобальному процессу изменения (потепления) климата.

Потоки газов изменяли морфологию поверхности дна, которые по зонам разломов мигрировали из глубоких горизонтов к поверхности, в воду и в атмосферу. В воде потоки пузырей природного газа хорошо фиксировались гидроакустической установкой, разработанной А.С. Саломатиным, заведующим лабораторией гидроакустики ТОИ. Они представляли собой субвертикальные тела, поднимающиеся в воде от дна, иногда до поверхности, высотой 300-500 и более метров. Самый высокий столб пузырей метана был зафиксирован нами на юге Охотского моря, который с глубины 2200 м достиг почти поверхности. В этих районах наблюдались изменения поверхности рельефа дна в виде возникновения холмов, ямок глубиной и высотой около 20-30 м и диаметром 50-100 м. В этих районах нами обнаружены газогидраты, которые являются хорошей покрышкой для углеводородов и взаимосвязаны с формированием нефтегазовых залежей. Отметим, что в районе потоков пузырей газа, концентрация метана в придонной воде возрастает в 100-10000 раз относительно фона, который не превышает 30-70 нл/л в придонной воде и около 100-120 нл/л в поверхностных слоях воды. В осадках, в районе потока газа, количество метана также возрастает в 100-1000 раз, достигая 100 мл/л.

Одним из вопросов нашей основной цели выполнения комплекса исследований было выяснение масштаба поступления парниковых газов, в основном метана, в атмосферу из региона Охотского моря. Мы (руководитель Г.И. Мишукова) подсчитали, что в летнее время с поверхности воды Охотского моря выделяется в атмосферу около 1 млн. куб. м метана. Но следовало проверить, выделяется ли метан в атмосферу зимой. Является ли лёд препятствием для выделения метана в атмосферу. Для этого и была организована ледовая экспедиция.

Организация и выполнение ледовой экспедиции

Надо отметить, что в любой экспедиции есть свои трудности и радости, но ледовая экспедиция оказалась сверхэкстремальной. Расскажу по порядку. Началось всё хорошо. Я приехал в г. Киль, Германию, и мы с Штефаном начали сборы необходимого оборудования для экспедиции. Планировалось выполнить отбор проб придонной и верхних слоёв воды батометрами в районе, где мы летом обнаружили самый активный поток пузырей газа с аномальными концентрациями метана (до 0.1 мл/л), который располагался на глубине 700 м. (Это первый поток метана, который мы обнаружили в Охотском море в 1988 году и впоследствии Эрвин Зюсс, руководитель проекта КОМЕКС от Германии, дал ему имя «Обжиров».)

Гидроакустическая запись потока пузырей метана из донных отложений в воду (внизу поток «Обжиров»), район работ в ледовой экспедиции, 1999 год. Расположен поток метана на Сахалинском северо-восточном склоне Охотского моря (координаты см. под рисунком)

В настоящее время, когда я пишу воспоминания о ледовой экспедиции, нами обнаружено более 500 потоков пузырей метана, часть из них названа различными именами. Специального снаряжения для ледовой экспедиции у нас не было, и потому мы подбирали меховую одежду, обувь, палатку и кое-что ещё в институте ГЕОМАР вместе с Штефаном Ламмерсом. Отряд мы наметили из шести человек – Анатолий Обжиров, Анатолий Салюк, Иосиф Югай, Ренат Шакиров и Александр Воронин (Россия), Штефан Ламмерс (Германия).

Научный состав ледовой экспедиции, 1999 год, (слева направо) стоят: Штефан ЛАММЕРС, Иосиф ЮГАЙ, Анатолий ОБЖИРОВ, Александр ВОРОНИН, Анатолий САЛЮК, сидит – Ренат ШАКИРОВ 

Когда в Германии к ледовой экспедиции мы всё собрали, я решил пошутить. Я сказал Штефану, что надо ещё взять с собой на лёд пару девушек. Штефан спросил меня, зачем ещё девушек? Я в своем стиле ответил, что на льду будет холодно, и девушки помогут согреться. Штефан всё воспринял всерьёз и, озабоченный, ушёл. Когда он утром пришёл, а я уже забыл о шутке с приглашением девушек, он вдруг обрадовано заявил – не надо девушек, для тепла мы возьмём печку! Я улыбнулся и с сожалением сказал, что тогда брать девушек не будем. Кстати, эта шутка имела деловую сторону. Мы вдруг озаботились, как будем решать проблему с теплом в палатке. Мы взяли баллоны с пропаном и газовую горелку с вентилятором. В марте 1999 года за палаткой температура была –20 гр., а в палатке она держалась около +5 гр., что позволяло работать нашим приборам и нам.

Груз со спецодеждой, палаткой и с другим оборудованием был послан из Германии и пришёл во Владивосток в ящиках. Что мы взяли в экспедицию. Из оборудования были ледобуры с возможностью получения колонки льда, специальная лебедка весом 200 кг с фалом длиной более 1000 м, батометры 12 шт., измеритель температуры и солёности с автоматической записью, переносной гидроакустический регистратор, дегазационная установка с вакуумным насосом для извлечения газа из воды, склянки для отбора проб воды и газа (газ анализировался в лаборатории газогеохимии, во Владивостоке), два электрогенератора мощностью 2.5 квт и 3.5 квт, бензин, красная большая палатка с её опорным основанием и др. Меховую красную одежду и обувь, привезенную из Германии, мы надели сразу.

На вертолёте с грузом мы прибыли в Оху. Расстояние от порта Оха до района работ было 90 км. Отмечу наше большое удивление увиденным, когда мы первый раз полетели в район работ. Сплошное поле льда прослеживалось всего на 25-35 км от берега. Затем появилась большой ширины полынья, которая тянулась до 60-70 км от берега. Потом появились, как нам показалось сначала, вполне хорошие поля льда, покрытые снегом. Когда мы приблизились ближе, то увидели, что это большие льдины диаметром 100-200 м, между которыми наблюдаются торосы и полыньи. Когда мы планировали экспедицию, то думали, что вертолёт будет находиться вместе с нами на льду. Но оказалось всё сложнее и намного опаснее. Вертолёт даже не мог сесть, а только чуть колесами касался льда и работал винтами.

Вертолёт с оборудованием и участниками ледовой экспедиции зависает над льдом в районе работ. Из вертолёта разгружается оборудование и вертолёт улетает обратно в г.Оха, 90 км от района работ

В это время мы разгружали вертолёт, около тонны оборудования, вертолёт улетал, а мы оставались на льдине. Надо сказать, экипаж вертолёта был отличный. Он состоял из трёх человек. Командир вертолёта был очень опытным, я его знал и встречался с ним, когда я работал в Южно-Приморской экспедиции на геологической съёмке. Они понимали тяжесть нашей работы и помогали, чем могли.

Когда вертолёт улетал, мы бурили лунки, ставили палатку.

Бурение лунок во льду для исследований

Установка палатки в районе исследований (внутри расположена лебёдка) 

Палатка для выполнения исследований 

В палатке устанавливали лебёдку, другое оборудование, зажигали газовую горелку, заводили электрогенераторы и работали. На лебёдке опускали на разные горизонты батометры, вели гидроакустические, океанологические исследования. Из батометров брали пробы воды на изучение газового состава, на биологию. на микробный анализ. Газ из проб извлекали на дегазационной установке. Прилетали на лёд мы около 10 утра, вертолёт нас забирал около 17 часов.

Выполнение исследований в помещении палатки

В чём оказалась трудность и опасность нашей экспедиции на льду

Всё ледяное поле состояло из отдельных больших льдин. Пока мы работали на выбранной льдине, я всё время наблюдал за движением её. Она шла на юг со скоростью около 1.5 узла в час. Причём за 50-100 м от палатки вдруг появлялись с одной стороны торосы, с другой – чистая вода. Нам повезло, что под нами разлома льдины не произошло. За пять дней пребывания нас на льдинах я впервые сделал важный психологический вывод. Я был начальником, и вся ответственность за безопасность лежала на мне. Мои коллеги-друзья работали и не обращали внимания на все движения льдов и опасности. Они положились на меня и не беспокоились. А я чувствовал всю опасность нашего пребывания на льду, и если что-то случится, то помощи ждать неоткуда, вертолёта или лодки с нами нет. Видно, Бог нас миловал. Мы не знали раньше о таком движении льдов в этом районе, и приходилось рисковать. Ещё риск был, что вечером нас вертолёт не найдёт, если испортится погода. Льдина с нами движется и за время работы уходит к югу на 7-8 км. Однажды началась снежная позёмка, и подул сильный ветер. Но вертолёт прилетел, хотя было опасно и тяжело нас обнаружить. Командир вертолёта и экипаж – молодцы, понимали, что на ночь нас оставлять на льдине совсем плохо.

Мы вернулись домой целыми и с пробами газа, и другими данными. Результаты исследований показали, что концентрации метана и другие характеристики не отличаются от летних данных. Подо льдом аномалий метана не обнаружено. Это связано с тем, что лёд не сплошной, льдины движутся, образуются торосы и поля чистой воды, так что газ из воды выходит в атмосферу.

Так началась и так закончилась наша отличная ледовая экспедиция.

Анатолий ОБЖИРОВ, 

доктор геолого-минералогических наук, профессор