Современные технологии открывают новые перспективы для использования энергии горячих источников, гейзеров и вулканов в целях выработки электричества и тепла. На Камчатке, который считается главным геотермальным регионом России, ведутся масштабные геофизические исследования, призванные выявить скрытые подземные ресурсы. О ходе работ и применяемых методиках рассказал Иван Кулаков, член-корреспондент РАН, профессор Сколтеха и главный научный сотрудник Института нефтегазовой геологии и геофизики (ИНГГ) СО РАН.
По словам эксперта, современные геофизические методы позволяют с высокой точностью определять зоны с повышенным температурным градиентом, находить резервуары с горячей водой и паром, а также очерчивать границы активных магматических камер. Понимание структуры водоносных слоев и расположения глубинных источников тепла играет ключевую роль в планировании геотермальных станций, так как это дает возможность существенно снизить финансовые затраты на этапе бурения скважин.
Специфика работы на Камчатке осложняется суровыми природными условиями и строгими экологическими нормами. Традиционные методы сейсморазведки, предполагающие использование активных источников сигнала, таких как взрывы или мощные вибраторы, здесь часто неприменимы, несмотря на их эффективность при поиске нефти и газа. В связи с этим ученые делают ставку на технологии пассивной сейсмики. Этот подход базируется на регистрации естественных источников колебаний земной коры — землетрясений и фонового сейсмического шума. В арсенале исследователей также присутствуют магнитотеллурическое зондирование, электротомография, термометрия, грави- и магниторазведка.
Совместная группа специалистов из Сколтеха, ИНГГ СО РАН, Новосибирского государственного университета и компании «ЗН Геотерм» успешно провела апробацию новых технологий пассивной сейсмики. Исследования проходили на геотермальном месторождении в районе Больше-Банных источников. Для сбора данных специалисты развернули сеть из 25 короткопериодных сейсмических станций, которые вели запись в течение двух месяцев, и семи широкополосных станций, работавших на протяжении года.
Полученный массив информации обрабатывался с помощью передовых алгоритмов. Метод сейсмической интерферометрии позволил выделить из общего природного шума поверхностные волны, несущие данные о глубинном строении недр. Параллельно использовалась сейсмическая томография, основанная на записях от землетрясений. Комбинация этих подходов помогла ученым построить концептуальную геолого-геофизическую модель района Больше-Банных источников, которая в будущем станет основой для промышленного освоения этой территории.
Объединение усилий научных институтов и производственных организаций также принесло результаты при изучении Мутновского геотермального поля. Это место характеризуется высокой активностью: здесь наблюдаются фумаролы и горячие источники, а также функционирует крупнейшая в стране геотермальная электростанция (ГеоЭС). На площади диаметром более 30 километров была установлена сеть сейсмических датчиков, собиравших данные около года.
Применение шумовой томографии позволило геофизикам определить форму питающего слоя гидротермального коллектора на глубине 1–1,5 километра. Важно отметить, что наличие этого слоя впоследствии было подтверждено результатами реального бурения. Кроме того, на глубинах более 2,5 километра была обнаружена крупная аномалия с пониженными сейсмическими скоростями. Ученые связывают ее с массивным магматическим телом, которое служит исходным генератором тепла для всего Мутновского месторождения. Эти данные имеют принципиальное значение для планов по расширению мощностей Мутновской ГеоЭС. Результаты исследования были опубликованы в авторитетном международном научном журнале.
Как отмечает Иван Кулаков, на сегодняшний день геотермальные станции покрывают лишь 30% энергетических потребностей Камчатки. Однако потенциал региона значительно выше. В перспективе доля «зеленой» энергии вулканов может вырасти до 80%, что станет экономически выгодным и экологически безопасным решением для полуострова. Достижение таких показателей невозможно без применения новейших технологий геофизической разведки, которые позволяют находить оптимальные точки для бурения и минимизировать риски. Российские ученые намерены продолжить поисковые работы на Камчатке для дальнейшего развития геотермальной энергетики.
