Направления научных исследований

Лаборатория теоретической геофизики №101

• Объектами изучения являются земная кора, литосфера и мантия Земли в различных геодинамических обстановках и процессы, в том числе тепловые, играющие определяющую роль в формировании и эволюции структур различного масштаба.
• Глобальные геодинамические процессы: модели тепломассопереноса в Земле, численные модели эволюции литосферных плит, формирования и эволюции мантийных плюмов в их взаимодействии с мантийной конвекцией, моделирование глобальных полей температур и напряжений  в литосфере и мантии Земли.
• Глубинные механизмы крупномасштабных восходящих и нисходящих тектонических движений на континентах, связанные с проградными и ретроградными преобразованиями пород, которые приводят к их плотностным изменениям на различных уровнях коры. Такие процессы способны вызывать крупные тектонические деформации ее поверхности, а также контролировать геодинамические режимы главных структур континентальной коры – древних щитов, глубоких осадочных бассейнов, складчатых поясов.
• Тепловая и структурная эволюция внутриконтинентальных коллизионных структур в условиях реологически расслоенной литосферы в связи с процессами сжатия и горизонтального сокращения коры, сопровождаемого надвигами.
• Тепловые и гидродинамические процессы тепломассопереноса, происходящие в  морском дне и приводящие к формированию и эволюции скоплений поддонных газовых гидратов.

Лаборатория происхождения, внутреннего строения и динамики Земли и планет №102

• Исследования происхождения и эволюции Солнечной системы - выполненные в последние десятилетия сотни наблюдений молодых звезд с газопылевыми дисками дают богатый материал для моделирования ранних стадий образования планет: эволюции газопылевого околосолнечного диска, переноса пылевых частиц, их роста при соударениях, образования планетезималей.
• Исследования внутреннего строения планет и их спутников - направление планетной геофизики и сравнительной планетологии в Институте физики Земли занимается исследованием Луны, планет земной группы Венеры и Марса и планет-гигантов и их спутников, начиная с 60-х годов с началом космической эры, и развивается трудами В.Н. Жаркова и его коллег и учеников.
• Исследование глубинного строения земли сейсмическими методами.
• Исследования глубинного строения Земли в ИФЗ РАН активно проводятся в последние десятилетия с помощью анализа записей широкополосных цифровых сейсмических станций и включают оценки неоднородности и сейсмической анизотропии. Получаемые данные необходимы для понимания глубинных геодинамических процессов. Значительным достижением в последние годы является разработка и введение в практику метода приемных функций поперечных волн. В последние десятилетия одной из важнейших задач является изучение тонкой структуры и региональных вариаций границ переходной зоны мантии, связанных с фазовыми переходами.
• Гелиосейсмология
• Сейсмология Солнца активно развивается в последние десятилетия на стыке астрономии и геофизики. Созданы глобальные мировые сети для наблюдений солнечных осцилляций, существуют обширные программы наблюдений из космоса.
• Реология мантии Земли по данным о медленных движениях земной коры.
• Аппроксимационные методы в задачах геофизики.
• Исследование пространственно-временных вариаций поля поглощения короткопериодных сейсмических волн.

Лаборатория тектоники и геодинамики №103

Лаборатория геомеханики №104

Лаборатория главного геомагнитного поля и петромагнетизма №105

• Изучение эволюции геомагнитного поля в геологических масштабах времени.
• Получение и использование палео- и петромагнитных данных для решения задач тектоники, геохронологии, стратиграфии, палеогеографии и других наук о Земле.
• Разработка численных моделей геодинамо.

Лаборатория археомагнетизма и эволюции главного геомагнитного поля №106

• Изучение эволюции геомагнитного поля в исторических  масштабах времени.
• Получение и использование палео- и петромагнитных данных для решения задач палеогеографии, палеоклиматологии, археологии и других наук о Земле.

Лаборатория комплексного изучения и мониторинга геодинамических процессов в Курило-Камчатской зоне субдукции №107

• Основной целью работ лаборатории является проведение научных исследований, направленных на разработку новых технологий совместного анализа и интерпретации наземных и спутниковых геофизических данных, их применение для изучения геодинамики зон субдукции Дальнего Востока РФ.
• Компьютерные технологии нового поколения обеспечат переход в системах геофизического мониторинга вулканических и сейсмоактивных областей на основе обработки больших объемов данных с использованием методов машинного обучения и искусственного интеллекта.
• Лаборатория проводит полевые исследования в Курило-Камчатской зоне субдукции. Применение передовых технологий к имеющимся и новым экспериментальным данным позволит создать актуальные модели строения и развития зон субдукции и областей вулканической активности.
• Еще одной очень важной задачей лаборатории является подготовка нового поколения молодых исследователей в области геофизики и геологии для их последующего привлечения в Российские научно-исследовательские институты.

Лаборатория современной и прикладной геодинамики №201

Лаборатория фундаментальных проблем нефтегазовой геофизики и геофизического мониторинга №202

Тематика лаборатории включает различные аспекты сейсмических исследований строения физических свойств вещества и процессов в недрах Земли в масштабах от регионального (земная кора и литосфера) до локального (разведочная и малоглубинная сейсмика).

Основные направления исследований:

• методы и алгоритмы решения обратных задач
• геофизика упорядоченных сред
• изучение индуцированной сейсмичности

Лаборатория спутниковых методов изучения геофизических процессов №203

Глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС, GPS/ГЛОНАСС), в настоящее время широко используются не только для навигации подвижных объектов, но и для прецизионных координатных определений, на основе которых ведется мониторинг геодинамических процессов, в том числе, современных движений тектонических плит, межплитовые и внутриплитовые деформации, движений и деформаций отдельных геологических структур. Современные методы фильтрации спутниковых навигационных данных позволяют с высокой точностью рассчитывать положение и скорость смещения наблюдательных пунктов. Детальность и точность таких расчетов определяется пространственной плотностью и продолжительностью наблюдений. Исходя из инструментальной точности спутниковых геодезических измерений и средней интенсивности тектонических движений земной поверхности, приемлемая точность их оценки достигается за несколько лет непрерывных или повторных наблюдений. Анализ таких наблюдений позволяет решать широкий класс геодинамических и геоэкологических задач, среди которых, геодинамический мониторинг ответственных инженерных сооружений.

Основные направления исследований:

• Спутниковые геодезические исследования
• Гравиинерциальные исследования
• Космогонические исследования

Лаборатория фундаментальных и прикладных проблем тектонофизики №204

• Изучение деформационных процессов и разномасштабных тектонических структур земной коры на основе методов полевой, экспериментальной и теоретической тектонофизики.

Лаборатория физики землетрясений и неустойчивости горных пород №301

• Экспериментальное моделирование плавления и кристаллизации горных пород при высоких давлениях (до 70 кбар) и температурах (до 1600 оС)
• Построение региональных вещественных моделей литосферы
• Изучение кимберлитов Восточной Сибири, глубинных включений в кимберлитах
• Изучение объемно-плотностных и деформационных свойств вещества при высоких давлениях (до 25 кбар) и температурах (до 400 ℃)
• Минералого-геохимические и петрофизические исследования горных пород магматического и метаморфического генезиса
• Минералого-геохимические и петрофизические исследования глубинных включений в магматических породах
• Изучение минералов — мегакристаллов высокого давления
• Создание минералого-геохимических банков и баз данных
• Изучение ферримагнитных минералов (ферришпинелей, ильменитовых твердых растворов) — состава, структур распада и окисления
• Изучение петрологии базальтов из различных геодинамических обстановок
• Изучение минералогии, геохимии, петрологии глубинных включений (ксенолитов) в магматических породах
• Минералого-петромагнитные исследования глубинных пород из различных тектонических структур
• Минеральная термобарометрия и оксометрия горных пород

Лаборатория сейсмической опасности №302

• В настоящее время область исследований сотрудников лаборатории сейсмической опасности включает следующие направления: изучение сейсмичности Земли и физики сейсмического процесса, развитие методов прогноза сейсмической опасности и сейсмическое районирование, совершенствование моделей зон возникновения очагов землетрясений, развитие методов прогноза природных и техногенных катастроф.

Лаборатория региональной геофизики и природных катастроф №303

Лаборатория палеосейсмологии и палеогеодинамики №304

Палеосейсмология это подраздел более глобальной научной дисциплины - сейсмогеологии. Последняя посвящена изучению последствий сильных землетрясений, как современных, так и древних. Предмет же палеосейсмологии – изучение последствий древних сильных землетрясений.

Палеосейсмология подразделяется на три главные ветви:

• археосейсмология - исследование сейсмических деформаций в археологических и исторических памятниках.
• Историческая сейсмология - разыскивает информацию о землетрясениях в древних рукописях и публикациях.
• Сейсмотектоника - наука, изучающая положение очагов (современных и палео-) землетрясений в тектонических структурах земной коры.

Лаборатория сильных землетрясений и сейсмометрии №305

Направления деятельности лаборатории постоянно расширяются, однако, в стратегическом плане сохраняется приоритет необходимости проведения полевых сейсмологических наблюдений, позволяющих получить уникальную информацию об объекте, будь то площадка размещения АЭС или сильное землетрясение.

Лаборатория проводит весь комплекс работ по оценке сейсмической опасности, включая локальные полевые наблюдения, компиляцию каталогов землетрясений (исторических и инструментальных на региональном и локальном уровнях); определяет зоны возможных очагов землетрясений и оценивает их параметры; проводит расчет сейсмической опасности вероятностным и детерминистским методами с учетом алеаторных и эпистемических неопределенностей; учитывает влияние грунтовой толщи и определяет сейсмическое воздействие для проектирования объекта; обеспечивает прохождение экспертизы в международных (МАГАТЭ) и российских (РОСТЕХНАДЗОР) органах.

Лаборатория инженерной сейсмологии и интерпретации сейсмических наблюдений №306

Лаборатория 306 создана в ИФЗ для проведения фундаментальных исследований в области инженерной сейсмологии, создания баз данных по сильным движениям и расчетных основ для количественных оценок сейсмической опасности в регионах России на основе интеллектуальной обработки и интерпретации данных сейсмических наблюдений.

Основные направления исследований:

Развитие фундаментальных основ инженерной сейсмологии и применение новых знаний и подходов для изучения проявлений основных типов сейсмичности в регионах России:

• коровой сейсмичности с частыми мелкофокусными землетрясениями (пример: Северо-Кавказский регион);
• сейсмичности стабильных континентальных плит с редкими землетрясениями (пример: Сибирская платформа, Кольский п-ов);
• субдукционной сейсмичности (пример: Курило-Камчатская зона).

Лаборатория тектоно-электромагнитных взаимодействий №401

Используя методы геофизической гидродинамики и электродинамики в лаборатории исследуют процессы, которые позволяют понять, как и насколько эффективно возмущения из одной геосферы транслируются в другую. Объектом изучения являются возмущения в таких геосферах как жидкое ядро Земли, гидросфера, литосфера, атмосфера, верхняя атмосфера (ионосфера).

Лаборатория приглашает на дипломную работу, в аспирантуру и на постоянную работу физиков и геофизиков, имеющих амбиции, для теоретической работы, математического моделирования или компьютерного анализа данных в исследованиях по следующим направлениям:

• Исследование посредством спутниковых систем воздействия сейсмических источников (землетрясений, вулканов, взрывов, волн Релея, цунами) на ионосферу. Исследование воздействия импульсных геофизических источников на ионосферу проводится с целью определения зависимостей ионосферного отклика от энергии и типа источника. Тематика важна для своевременной оценки опасности развития катастрофических явлений.
• Физика воздействия атмосферных волн (акустико-гравитационных, приливных, планетарных) на ионосферную плазму. Основная цель исследования – раскрытие механизмов взаимодействия разных типов атмосферных волн с ионосферной плазмой и получение соотношений, которые можно сравнивать с экспериментом. Эти вопросы затрагивают фундаментальную проблему взаимодействия земных оболочек, в данном случае – атмосферы и ионосферы.
• Теоретическое и экспериментальное исследование геомагнитных джерков. Предстоит ответить на следующие вопросы: о физической природе джерков, насколько глобально явление джерков, влияют ли джерки на скорость вращения Земли. Эти вопросы связаны с фундаментальной проблемой происхождения геомагнитного поля.

Лаборатория физики околоземного пространства №402

Лаборатория разрабатывает методы использования волновых электромагнитных полей для слежения за процессами в различных геофизических средах: магнитосфере, ионосфере, атмосфере и литосфере, работает над усовершенствованием методов наземной диагностики околоземной плазмы и слежения за "космической погодой".

Лаборатория приглашает на дипломную работу, аспирантуру и на постоянную работу молодых физиков, имеющих склонность к теоретической работе или компьютерному анализу данных, для исследований по следующим направлениям:

• теоретическое исследование МГД колебаний в околоземной плазме;
• анализ данных наземных и спутниковых измерений вариаций геомагнитного поля;
• космическая погода и её влияние на технологические системы;
• электромагнитные явления в литосфере и оперативный прогноз землетрясений.

Лаборатория геоэлектродинамики №403

Лаборатория 403 занимается теоретическими и экспериментальными исследованиями фундаментальных закономерностей пространственно-временной структуры и динамики геоэлектромагнитных волн. Эта проблема включает в себя следующую тематику:

• волновые плазменные процессы различных масштабов в геофизических средах и методы волновой диагностики состояния геосфер;
• электромагнитные явления, связанные с сейсмичностью;
• природные электромагнитные аномалии во внешних геосферах;
• сейсмо-электрические поля и напряженно-деформированное состояние геологической среды;
• геоэлектрические поля и строение земной коры;
• объекты геодинамических систем и вариации их параметров в условиях изменяющихся внешних воздействий;
• методы раннего обнаружения и мониторинга предвестников землетрясений.

Лаборатория геоинформатики №501

Цель исследований заключается в разработке аппаратной базы и методов измерений и интерпретации геофизических полей инструментами, установленными на дистанционно-пилотируемых и автономных летательных аппаратах, а также проведение на этой основе геофизических исследований.

Лаборатория комплексной геодинамической интерпретации наземных и спутниковых данных №502

Лаборатория гравиинерциальных измерений №601

Гравиметрия:

• Разработка аппаратуры для измерений в движении с морских и воздушных носителей.
• Разработка методов метрологического обеспечения измерений.
• Методы выполнения съемок различного назначения на движущихся носителях и обработка результатов измерений.
• Методические приемы повышения точности площадных съемок.
• Комплексная интерпретация физических полей.
• Решение прикладных задач с использованием геофизических полей.

Изучение фоновых деформаций земной поверхности естественного и техногенного происхождения:

• Изучение микросейсмического фона мегаполиса.
• Внедрение наклономерно –деформометрических методов в службы контроля и предупреждения горных ударов на рудниках.
• Разработка аппаратуры и методики для контроля устойчивости крупных инженерных сооружений и зданий.

Лаборатория физики колебаний пробных масс №602

Лаборатория занимается разработкой аппаратуры для долговременных геофизических измерений и созданием программного аппарата для анализа больших данных временных рядов систем геофизического мониторинга. Участвует в работах по исследования взаимосвязей геофизических процессов в оболочках Земли, оценке сейсмической опасности и прогнозу землетрясений.

Лаборатория сейсмотектоники и сейсмического микрорайонирования №701

Отличительной особенностью научной деятельности лаборатории сейсмотектоники на всем протяжении ее существования является соединение непосредственных полевых исследований по изучению очаговых зон сильных землетрясений, развитие актуальных методик разномасштабной оценки сейсмической опасности для различных регионов и разработка теоретических вопросов сейсмотектоники.

Лаборатория методов прогноза землетрясений №702

• Мониторинг и прогноз сильных землетрясений в сейсмических системах мира и РФ на основе метода сейсмической энтропии.
• Исследование разных проявлений сейсмичности и составление динамических карт сейсмической опасности.
• Оценка параметров сейсмического движения грунта для строительных целей.
• Исследование некоторых характеристик тензора сейсмического момента (скалярный момент, норма и детерминант матрицы, с.з. и с.ф., механизмы очагов) с целью использования при разработке подходов к среднесрочному прогнозу землетрясений и общему анализу геодинамической обстановки.
• Оперативная работа – в режиме близком к реальному времени - по краткосрочному прогнозированию землетрясений с использованием в качестве предвестника кинематического параметра Vp/Vs.

Лаборатория фундаментальных проблем экологической геофизики и вулканологии №703

• Исследование математических моделей волновых (сейсмических) полей в геофизической среде с учетом наличия локальных резонансных структур.
• Развитие современных механико-математических моделей, используемых при изучении процессов возбуждения и трансформации сейсмических полей на неоднородностях геологической среды с целью уточнить некоторые особенности волновых полей в многослойном неоднородном вязкоупругом полупространстве при заданных условиях возбуждения.
• Проведение экспериментальных полевых (экспедиционных) исследований в районе Эльбрусского вулканического центра и в Таманской грязевулканической провинции.
• Создание и применение автономных систем сбора, передачи и первичной обработки геофизической информации в интересах многопараметрического мониторинга потенциально опасных природных объектов.
• Исследования по всем основным задачам, составляющим существо комплексной проблемы, связанной с особенностями сейсмоактивных флюидно-магматических систем Северного Кавказа, оценкой потоков энергии и вещества в изучаемом регионе при извержениях наземных и подводных грязевых вулканов.