В Томском филиале Института нефтегазовой геологии и геофизики открыт новый механизм происхождения жизни
5апреля можно назвать геологическим Новым годом: это пора, когда геологи готовятся к экспедициям нового сезона. Правда, нынешним разведчикам недр о прежних — советских — масштабах работ остается только мечтать: сегодня проводится всего около 20% экспедиций от объемов тех времен, а в Министерстве геологии осталось всего 8% отраслевых НИИ.
— Роль геологии тогда была куда более значимой. А нынче ее явно недооценивают, — с такой грустной ноты начал рассказ о сегодняшних геологических буднях директор Томского филиала Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН Степан Шварцев.
— Геология готовит базу для всех отраслей – для нефтяников, угольщиков, атомщиков, металлургов, водопользователей и так далее. В последние годы мы, к сожалению, не увеличиваем запасы, а «проедаем» то, что было разведано в минувшие десятилетия. В прошлом году наша отрасль немного оживилась: кое-что в регионе разведали и прирастили. А теперь вот кризис…
Кому интересны наши болота
— Кризис ударил и по науке?
— По-настоящему еще не ударил, однако некоторые перспективные прикладные направления могут оказаться под вопросом. Но в нашем филиале работа идет – это выражается в издаваемых монографиях, статьях, в подготовке кадров. Недавно наша Юлия Белова защитила очень интересную кандидатскую диссертацию по Алтаю.
Есть фундаментальные идеи, которые мы излагаем в своих работах, но потом их надо выводить на практический уровень. Тогда мы работаем через гранты — РФФИ или зарубежные, в партнерстве с западными специалистами. Например, французов интересуют наши болота: выделения метана, углекислого газа, что будет, если болота будут высыхать, а органика — окисляться? Мы уже много лет работаем с Китаем, там интересные содовые воды, лессы. Совместно с бельгийцами осуществляем проект ИНТАС по возможностям захоронения углекислого газа в вечной мерзлоте. Намечается любопытная тема по западносибирским озерам с Голландией. Весьма перспективен совместный проект с монголами. В мае в Томск приедет коллега из Кентского университета – нам предлагают подписать договор о сотрудничестве с ТПУ тоже по нашим болотам.
— Обширные связи… А коллектив у вас большой?
— Небольшой: 21 бюджетная единица, включая уборщиц и секретарей, плюс 15 внебюджетных, всего 35-40 человек. Но, если учесть всех полставочников и совместителей, получается более-менее приличная команда.
Работаем в связке с ТПУ. Практически все темы ведутся совместно, студентов оттуда же берем. На этот год намечено три защиты кандидатских диссертаций, все авторы — аспиранты ТПУ. Это очень важное для нас содружество.
Коллектив небольшой, но очень работоспособный, если пересчитать труды на одного человека, мы были бы, наверное, одними из первых по научной производительности.
Вопреки законам физики
— В тематике исследований вашего филиала преобладают природные воды. Почему?
— Из четырех главных компонентов природы вода — самый необычный, она не вписывается в общие физические законы. Например, все тела при нагревании расширяются, при охлаждении сжимаются. Вода же, замерзая, расширяется. Если бы не это ее свойство, наши озера и реки промерзали бы целиком, потому что лед опускался бы на дно, река бы превращалась в рукав из сплошного льда. Какая там была бы жизнь? Но поскольку вода расширяется, лед покрывает коркой водоемы, сохраняя тепло. При нагревании вода также ведет себя очень сложно — она расширяется, но не линейно, а скачками.
Вода есть всюду, земля пропитана ею в разных формах. У нас в филиале зарегистрирована сибирская гидрогеохимическая школа, занимающаяся взаимодействием вода — порода. Эта школа официально зарегистрирована, поддержана грантами президента. В ней участвуют и московские институты, и ученые из Читы, Улан-Удэ, Иркутска, Владивостока.
Неживое самоорганизуется
— Неужели мы еще чего-то не знаем о воде?
— Возраст планеты – 4,5 млрд лет, а жизнь возникла 3,5 млрд лет назад. За эти годы планета прошла огромную эволюцию. Но вот механизмы этой эволюции пока непонятны. В неживой природе многие процессы считаются случайными – образование месторождений, воды определенного состава… На самом деле это не так.
— То есть существует эволюция неживого?
— Да, в неживой материи эволюция есть, и она определяется водой. Точнее, ее взаимодействием с породой. Это основное научное направление нашего филиала. Мы решаем геологические проблемы механизма данной эволюции. Этой теме посвящено пятитомное издание «Геологическая эволюция и самоорганизация в системе вода — порода», которое готовится к выходу. Два тома уже увидели свет, подходит к концу работа над третьим. Авторы – из разных институтов и разных городов.
Унаследованные механизмы
— Об этом пятитомнике много говорят даже в далеких от науки кругах, несмотря на то что труд сугубо научный. Расскажите о нем подробнее.
— Первый том содержит общие теоретические положения, на базе которых строится эта эволюция. Раньше считалось, что эволюционирует только живая природа, а неживая — нет. Отсюда и появилось представление, что жизнь была занесена откуда-то извне.
Все живое состоит из воды. Пока мы не видим внутренней эволюции в неживой природе, мы не понимаем и собственной эволюции. В человеке тот же круговорот воды, что и в природе, потому что кровь — та же усложненная вода. Тут масса фундаментальных проблем, которые ведут к пониманию механизма формирования окружающего мира. Эти базовые механизмы, заложенные изначально, пронизывают всю глобальную эволюцию.
— Вы утверждаете, что живые клетки образовались из неживого?
— Да, живое, возникнув, приспособилось к той среде, которая существовала до него, и унаследовало механизмы неживой природы.
— Значит, этот закон внутренней эволюции, которой посвящен ваш пятитомник, и есть первооснова, главный закон жизни на Земле?
— Да, нами найдена система, которая породила жизнь. Эволюция в неживой материи привела к рудообразованию, рождению различных вторичных продуктов. Этот вывод имеет огромное значение для геологии – для поиска и предсказания месторождений, оценки разных геохимических типов воды.
Во втором томе рассматривается система вода — порода верхней зоны гипергенеза. Третий том – про глубокие нефтяные воды. Это захороненные древние морские воды, измененные за миллиарды лет.
Четвертый том будет посвящен термальным водам. Известно, что в Западной Сибири температура подземных вод повышается на 30 градусов на каждый километр глубины. В тектонически активных зонах (Камчатка, Курилы, Приморье, Забайкалье) термальные воды ведут себя очень сложно, там потоки тепла идут из глубины и закономерности другие.
Пятый том будет обобщающим — построение общей схемы. Предстоит сделать и геологическое обобщение этой самоорганизации вплоть до происхождения жизни.
Метан, атом и снова вода
— Этот фундаментальный труд, вероятно, перевернет очень многие научные постулаты, казавшиеся незыблемыми. А житейскими проблемами вы занимаетесь?
— Мы давно и успешно работаем с «Промгазом» — организацией, которая занимается проблемой метана в Кузбассе. Болотный газ содержится в тонких угольных порах, он взрыво- и пожароопасен, ежегодно из-за него в шахтах гибнет много людей.
Сначала его надо убрать, а потом начинать добычу. Мы работаем над этой проблемой.
Уголь — пористое вещество. В маленьких порах есть вода и метан. Часть метана растворена, часть свободна. Растворимость зависит от температуры и давления. Если сбросим давление, газ должен выделяться из воды.
Но давление породы не сбросишь, а вот воды можно. Шахты всегда осушают и тем самым вредят, потому что газ начинает идти в шахту. Надо понизить уровень воды, пока еще никакой шахты нет. И направить газ так, чтобы он поступал в специальные скважины.
Сейчас в Кузбассе под нашим патронажем бурят опытные скважины и ведут откачку воды. Мы все просчитываем, наблюдаем, делаем химические анализы, обсчитываем данные гидродинамики. Составляем модель, делаем расчеты. В пяти работающих там скважинах метан идет, но пока мало. Надо активизировать процесс, разрывать пласты. До промышленного производства там еще далеко, и не все пока понятно.
— А что делаете на томской земле?
— Вместе с политехническим университетом выбираем место для размещения атомной станции. Наша кафедра гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии специализируется по этим вопросам. На предполагаемых площадках кое-где есть лигниты — торф, и обводненность высокая. Есть серьезные проблемы.
Мы работаем также над темой захоронения ядерных отходов в Северске, Красноярске. Работаем с красноярским и тюменским «Газпромом»: им на промыслах нужна вода.
— Планов на будущий год такое же громадье?
— В том же русле, во всяком случае. Кроме главного труда — пятитомника о воде, надеемся продолжать прикладные работы в Кузбассе, на площадках Красноярска и Северска. Составляем базу данных для нефтяников Красноярского края.