Как возродить легенду

Более тысячи новых месторождений полезных ископаемых в России к 2030 году — именно такая амбициозная задача озвучена в рамках реализации федерального проекта «Геология: возрождение легенды». Своим названием проект отсылает к успехам советских геологов, ставивших рекорды разведки  месторождений полезных ископаемых, которыми мы пользуемся по сей день.

В современной России одним из ключевых учебных заведений, которые готовят специалистов в областях геологии, географии, гидрометеорологии, экологии и природопользования, является Институт наук о Земле Южного федерального университета. ЮФУ готовит уникальных для Юга России специалистов, которые участвуют в решении важнейших задач, стоящих перед экономикой России, связанных с формированием природно-ресурсного потенциала страны, его сохранением и рациональным использованием.

Ведущий научный сотрудник Института наук о Земле ЮФУ, кандидат географических наук Денис Кривогуз рассказал, что федеральный проект «Геология: возрождение легенды» ставит перед геологическим сообществом России задачу не только амбициозную, но и крайне необходимую для устойчивого развития экономики страны.

«Открытие более тысячи новых месторождений к 2030 году требует мобилизации всех доступных ресурсов и использования последних достижений науки и техники в области геологии и добычи полезных ископаемых. Можно сказать, что такая задача, безусловно, выполнима, учитывая ресурсный потенциал страны и особенно регионов, таких как Сибирь и Дальний Восток, где ресурсы ещё не раскрыты полностью», — поделился Денис Кривогуз.

Для достижения этих целей профессиональному сообществу геологов требуются значительные финансовые ресурсы, которые будут направлены в первую очередь на обновление и расширение технологической базы. Это включает в себя приобретение современного геологоразведочного оборудования, разработку и внедрение инновационных методов исследования, таких как дистанционное зондирование Земли, геофизические и геохимические исследования, что позволит проводить более точные и эффективные поиски месторождений.

Кроме технологического обновления, значительная часть средств будет направлена на развитие инфраструктуры для геологоразведочных работ. Это означает строительство новых лабораторий, испытательных центров, складов для хранения образцов и оборудования, а также обустройство полевых баз. Такая инфраструктура необходима для обеспечения полного цикла геологоразведочных работ — от сбора первичных данных до их анализа и интерпретации.

«Не менее важным направлением финансирования является подготовка и повышение квалификации кадров. Геология – это высокотехнологичная отрасль, требующая глубоких знаний и специализированных навыков. В связи с этим проект предусматривает вложения в образовательные программы, тренинги и мастер-классы для геологов, а также поддержку научных исследований и разработок в области геологии и геоэкологии», — добавил Денис Кривогуз.

По правилам 21 века

Путь к достижению поставленных целей ставит перед учёными не только возможности, но и вызовы. Прежде всего это необходимости значительных инвестиций в разработку новых, более эффективных и при этом природосберегающих технологий геологоразведки и добычи.

«Важнейшее отличие геологии будущего в том, что она учитывает экологический аспект. Увеличение темпов разведки и добычи не должно наносить урона природе, что требует тщательного планирования и соблюдения строгих экологических норм», — подчеркнул Денис Кривогуз.

Необходимость в развитии инфраструктуры для новых месторождений подразумевает также строительство дорог, трубопроводов и других объектов.

Наиболее эффективные методы геологоразведки варьируются в зависимости от конкретных задач и условий, но развитие технологий открывает новые перспективы для исследований. Строительство геологических баз «по старинке» остается важным элементом для детального изучения и мониторинга определенных регионов, особенно в условиях сложной геологии или при необходимости длительного наблюдения за динамикой геологических процессов. Это традиционный подход, который продолжает быть актуальным благодаря своей способности обеспечивать надежные данные для анализа.

Запуск дронов для аэромагнитной съемки является более современным и инновационным подходом, позволяющим быстро и эффективно оценивать большие территории. Этот метод особенно полезен для выявления аномалий, которые могут указывать на наличие полезных ископаемых на значительных глубинах. Дроны могут собирать данные в труднодоступных или опасных для человека местах, что делает этот метод весьма привлекательным для начальных этапов геологической разведки.

«А вот принципиально новые горизонты в геологоразведке открывает разработка и применение искусственного интеллекта и анализа больших данных. Одним из наиболее увлекательных примеров применения ИИ является его использование в анализе сейсмических данных для выявления нефтегазовых месторождений», — подчеркнул Денис Кривогуз.

Денис Олегович знает о пользе ИИ для наук о Земле не понаслышке: он с коллегами из других российских вузов разработал новую модель на основе глубокой нейронной сети CNN, с помощью которой раскрыл интересные аспекты изменения поверхностного покрова Керченского полуострова на протяжении последних трех десятилетий.

Ведущий научный сотрудник ИНоЗ ЮФУ рассказал и о примерах удачного внедрения нейросетей в различные виды геологических исследований.

Компании, такие как Shell и ExxonMobil, разрабатывают и внедряют алгоритмы машинного обучения, которые могут анализировать сейсмические волны, отраженные от различных слоев под землей, для определения наличия углеводородов с гораздо большей точностью, чем традиционные методы.

Еще одним прорывом стало использование ИИ для анализа спутниковых снимков и данных геологической разведки с целью выявления признаков минерализации, скрытых под поверхностью земли. Так, компания GoldSpot Discoveries использует машинное обучение для анализа геологических, геофизических и геохимических данных, что позволило значительно повысить эффективность поиска месторождений золота.

Также интересный кейс представила компания De Beers, занимающаяся добычей алмазов, которая применяет ИИ для анализа геологических данных с целью оптимизации процесса поиска алмазов. Использование машинного обучения помогает компании быстрее и точнее определять наиболее перспективные для разведки участки, сокращая время и ресурсы, затрачиваемые на поиск.

«И стоит отметить разработку специализированных алгоритмов ИИ для анализа пород и минералов по данным бурения. Эти алгоритмы могут автоматически классифицировать образцы пород и определять их характеристики, что ранее требовало трудоемкой работы специалистов и значительного времени», — объяснил Денис Кривогуз.

Ресурсов хватит на много поколений

Нередко можно услышать мнение, что профессия геолога скоро уйдёт в прошлое, поскольку большинство полезных ископаемых иссякнет ещё на веку нынешнего поколения. На самом же деле, геологоразведка и её аналитика показывают, что в некоторых самых значительных месторождениях добыча ещё даже не начиналась. За 2023 год в Российской Федерации было открыто и поставлено на баланс 193 новых месторождения полезных ископаемых. Из них 43 — это жидкие углеводороды, а 150 — твердые полезные ископаемые.

«Если говорить об углеводородах, то за последние годы особое внимание уделяется освоению Арктического шельфа и сибирских месторождений, где обнаружены крупные запасы нефти и газа. Примером может служить запуск проекта «Ямал СПГ» и разработка месторождения «Восток Ойл» в Арктике, которые являются масштабными проектами с многомиллиардными инвестициями. Что касается твердых полезных ископаемых, то Россия продолжает укреплять свои позиции как одного из крупнейших производителей алмазов, золота и металлов платиновой группы», — рассказал Денис Кривогуз.

По данным на 2023 год, Россия является мировым лидером по добыче природного газа, производя около 17% мирового объема. Россия также входит в тройку крупнейших производителей нефти, с объемом добычи более 10 миллионов баррелей в день.

В секторе добычи золота Россия также занимает ведущие позиции, производя около 300 тонн золота в год, что составляет примерно 9% мирового производства. По запасам алмазов Россия не только является лидером, но и обладает крупнейшим в мире алмазодобывающим предприятием — АК «АЛРОСА», добывающим более 25 миллионов карат в год.

В области цветных и благородных металлов Россия также имеет сильные позиции. Например, она занимает второе место в мире по производству платины и палладия, а также входит в число крупнейших производителей никеля и кобальта.

От скважины до потребителя

Работа с потенциальными месторождениями полезных ископаемых включает в себя несколько ключевых этапов, являясь многоступенчатым процессом, содержащим как технические, так и административные процедуры.

«Первый этап начинается с регионального геологического изучения недр и прогнозирования полезных ископаемых, в ходе которых осуществляется комплексное изучение геологического строения территории страны, закономерностей размещения всех видов минерально-сырьевых ресурсов и их прогнозная оценка. Используются различные методы, включая аэрофотосъемку, геофизические и геохимические исследования. Затем проводятся поисковые работы с целью выявления месторождений полезных ископаемых и определения их перспективности для дальнейшего изучения. Проводится бурение разведочных скважин и проходка поверхностных горных выработок для подтверждения наличия полезных ископаемых», — рассказал Денис Кривогуз.

После подтверждения наличия полезных ископаемых специалисты проводят оценку их запасов. Это включает в себя детальное изучение качества, количества и глубины залегания ресурсов. На основе полученных данных рассчитывается экономическая целесообразность добычи.

Следующий этап – получение необходимых лицензий и разрешений на разведку месторождения. Этот процесс включает в себя взаимодействие с государственными органами и соблюдение всех необходимых законодательных требований. После получения лицензии проводится подготовительный этап, включающий строительство инфраструктуры: дорог, энергетических линий, обустройство месторождения, строительство необходимых зданий и сооружений, по завершении которого начинается процесс добычи полезных ископаемых.

«В некоторых случаях добытые полезные ископаемые требуют прохождения процедуры обогащения или переработки, чтобы превратить их в продукт, пригодный для продажи. После обогащения полезные ископаемые транспортируются различными видами транспорта к местам потребления или на экспорт. На последнем этапе происходит продажа и экспорт готовой продукции. Это включает в себя заключение контрактов с покупателями, организацию логистики и выполнение всех необходимых таможенных процедур», — объяснил Денис Кривогуз.

Не Дальним Востоком единым

План по поддержке кратного увеличения геологоразведки в рамках федерального проекта «Геология: возрождение легенды» сейчас готов для 11 дальневосточных регионов. Но это вовсе не означает, что в других субъектах страны добывать больше нечего.

Юг России, включая Ростовскую область, обладает значительным ресурсным потенциалом, который может быть реализован через открытие и разработку новых месторождений полезных ископаемых.

«В Ростовской области уже добываются уголь, глины и другие полезные ископаемые. Однако геологические исследования могут выявить новые запасы не только этих ресурсов, но и редкоземельных элементов, металлов. Полезные ископаемые на территории Ростовской области довольно разнообразны: твердые, жидкие, газообразные, горючие, неметаллические, металлические. Здесь разведаны и эксплуатируются месторождения каменного угля, природного горючего газа, флюсовых и конверторных известняков, формовочных песков, тугоплавких и огнеупорных глин, различных строительных материалов», — подчеркнул Денис Кривогуз.

Ростовская область располагает большим выбором месторождений строительных материалов: песков, камня, глин и суглинков как сырья для производства строительного кирпича. Область богата пресными подземными водами. На всей территории на глубинах до 200–300 метров распространены подземные минеральные воды лечебного, питьевого назначения, имеющие значительные ресурсы. В последние годы открыты ряд месторождений и перспективных участков нетрадиционных видов минерального сырья (бентониты, глаукониты, кремнистые породы) многоцелевого назначения в качестве природных сорбентов, естественных мелиорантов, минеральных удобрений. Наименее изучены и разведаны металлические полезные ископаемые, среди которых известны проявления золота, ртути, железа, титана, циркония, ниобия и тантала, никеля.

Краснодарский край известен своими запасами нефти и газа, а также солей и минеральных вод. Разведка новых месторождений может увеличить объемы добычи этих ресурсов. На Северном Кавказе уже ведется добыча полиметаллических руд. Регион обладает большим потенциалом для разведки новых месторождений этих и других ценных ресурсов. Геологические особенности территории предполагают наличие крупных залежей различных полезных ископаемых.

В Крыму интерес представляют месторождения известняков, доломитов, глин, а также уникальные запасы лечебных грязей и солей. Потенциально здесь могут быть найдены и новые запасы этих ресурсов, которые увеличат количество их добычи и способы применения. На территории Донбасса традиционно разрабатываются крупнейшие месторождения каменного угля.

«В целом развитие технологий геологоразведки, в том числе применение современных методов дистанционного зондирования, аэрогеофизических исследований и анализа больших данных, может значительно увеличить эффективность поиска новых месторождений в этих регионах. Это, в свою очередь, может способствовать развитию местной инфраструктуры, созданию новых рабочих мест и увеличению поступлений в бюджет от добычи полезных ископаемых», — подытожил Денис Кривогуз.

Южный федеральный университет поздравляет с Днём геолога всех причастных к этой профессии: и ветеранов отрасли, и геологическую молодёжь. Желаем сил, упорства и терпения, а также уважения, поддержки близких и коллег!

Автор текста: Алексей Романенко

Ред: Заведующий кафедрой месторождений полезных ископаемых ИНоЗ ЮФУ Алексей Наставкин