Кольский научный центр

Учитывая, что при этом не изготавливались традиционные шлифы, а выводы о пространственном расположении, связности и анизотропии фаз были сделаны исключительно на основе их трехмерной геометрии и топологии рентгеновской плотности, можно смело утверждать: сделан новый существенный шаг в возможностях анализа геологических пород. Трехмерное изображение одного образца, обработанное по новой методике, даст огромное количество сведений о его внутренней архитектуре сразу.

Кроме того, эта система анализа томограмм универсальна: можно анализировать искусственно полученные образцы и таким образом еще более точно отрабатывать технологию их получения, а также можно изучать объекты живой природы, например, структурные особенности растений и тканей.

Полученные результаты опубликованы в журнале Mathematics https://www.mdpi.com/2227-7390/14/17/3036, а русскоязычный рассказ об исследовании вы найдете на сайте Российской академии наук https://new.ras.ru/press-center/matematicheskiy-metod-pozvolyaet-otsenit-skrytuyu-strukturu-gornoy-porody-ne-razrushaya-ee-obrazets/.

Фото: Отдел палеогеографии Института географии РАН

Старший научный сотрудник лаборатории минерагении новейших отложений Геологического института Кольского научного центра РАН, кандидат геолого-минералогических наук Андрей Вашков стал лауреатом премии имени А.А. Величко в номинации «За выдающуюся работу молодого исследователя по изучению четвертичного периода Северной Евразии».

Премия имени выдающегося ученого-географа, профессора Андрея Алексеевича Величко была учреждена Ученым советом Института географии РАН в 2021 году. Ее цель состоит в поощрении фундаментальных исследований в области изучения истории природной среды, реконструкции динамики ландшафтов и климата четвертичного периода. Она присуждается один раз в пять лет и в этом году будет вручаться во второй раз.

Лауреатов определяют в двух номинациях: «За крупные достижения в изучении четвертичного периода Северной Евразии» и «За выдающуюся работу молодого исследователя по изучению четвертичного периода Северной Евразии». В этом году на соискание премии было выдвинуто десять научных работ. Имена победителей были утверждены по итогам открытого обсуждения и тайного голосования конкурсной комиссии, которую возглавил директор Института географии РАН, член-корреспондент РАН Андрей Панин.

Наш коллега Андрей Вашков удостоен премии за серию работ по палеогеографии, ледниковому морфогенезу и гляциальной геоморфологии Кольского региона, установивших особенности строения краевых зон последнего ледникового покрова и ведущую роль гляциотектонических процессов в их формировании.

Награды торжественно вручили 28 сентября на открытии III Всероссийской научной конференции «Пути эволюционной географии», посвященной 95-летию Андрея Величко и 55-летию созданной им Лаборатории эволюционной географии Института географии РАН. Конференция проходит на базе Пятигорского института - филиала Северо-Кавказского федерального университета.

Искренне поздравляем Андрея Александровича с высокой оценкой его научных трудов! Желаем плодотворной работы и новых научных достижений в изучении Кольского региона.

Представьте камень. Просто камень из-под ног. Что будет думать, глядя на него, геолог? Он захочет увидеть его происхождение, какие минералы его слагают, откуда он откололся. Горняк оценит, стоит ли везти такую руду на фабрику, достаточно ли там целевого минерала, чтобы тратить силы на его извлечение. Авантюрист спросит себя, нет ли там алмаза или рубина. Девочка пяти лет заинтересуется розовым цветом минерала, а математик захочет оценить, насколько сложны входящие в него структуры. Специалист по космосу задаст вопрос, не метеорит ли это, выброшенный миллионы лет назад вулканом Марса, а радиохимик захочет оценить изотопы и возраст камня. Строитель положит в бетон, железнодорожник на насыпь, художник выточит скульптуру, ландшафтный дизайнер сделает акцент на клумбе.

А физик сможет сделать это все одновременно, и, заметьте, даже не разрушив сам образец. Есть очень интересный способ заглянуть внутрь природного камня: рентгеновская томография. Ее суть сводится к тому, что рентгеновский луч направляется на каждую точку образца, а детектор считывает сигнал. Примерно десять физических правил применяется, чтобы собрать итоговую трехмерную карту распределения рентгеновской плотности образца, и почти за каждое из них в свое время присвоили Нобелевскую премию.

Само по себе такое изображение намного информативнее традиционного двумерного среза, выявляются: прожилки и соединения, связи и контакты входящих в образец минералов, форма каждого кристалла внутри, трещины, извилистость и сколы. Однако простое описание словами всегда несет человеческий фактор: один ученый заметит каналы, другой плоскости, третий взаимодействия округлых зерен с криволинейными прожилками, а кто-то не увидит ничего полезного. А ведь самое важное в научном знании – воспроизводимость, и обеспечить ее может только надежный метод достоверной фиксации информации. Для форм и сочетаний разных видов зерен существует особенный раздел геометрии – топология. Он позволяет от словесного описания перейти к набору численных показателей, простых, понятных и однозначных. И самое важное – воспроизводимых. Как бы ни был закручен тор, как бы ни был преобразован, завязан и вывернут, цифры покажут – объект однозначно имеет форму тора. Например, человек – точно тор, и кружка для кофе тоже тор.

А как же быть с минералами? Как оценить их форму и взаимодействие внутри породы на трехмерной томограмме, полученной с такими усилиями? Ученые из ИХТРЭМС КНЦ РАН и МГУ имени М.В.Ломоносова объединили свои знания, чтобы разработать систему математического описания форм и взаимодействий отдельных минералов, которые можно выделить из томографического 3D-изображения. В основу легли известные со школы понятия: объем, площадь поверхности, кривизна границ и топологические индексы, которые показывают количество изолированных зерен, сквозных каналов и закрытых пор. Самая главная магия, которая позволила получить принципиально новый результат, заключается в анализе того, как эти структуры распределены и ориентированы вдоль разных направлений внутри камня. Чтобы понять, пронизывают ли минералы образец насквозь, образуют ли они единую сеть или представляют собой хаотичные скопления, были введены понятия фрактальной размерности, поверхностных тензоров и метод «виртуальных разрезов».

Применяя разработанный математический конвейер на образце меймечита из Контозерского горного массива, ученые смогли получить данные, которые раньше было невозможно извлечь из 3D-моделей. Если традиционные методы показывали лишь общий объем минералов, то новый подход выявил их скрытую анизотропию и сквозную связность. С помощью «виртуальных разрезов» выявилась скрытая направленность структур: например, трещиноватость и поры одних минералов наиболее чувствительны к расслоению вдоль вертикальной оси, что математически подтверждает их вытянутость.

Центр современного искусства "Сияние" и Кольский научный центр Российской академии наук сотрудничают с 2021 года. Художники получают возможность работать с исследователями еще на этапе замысла: например, задавать вопросы о свойствах материала и обращаться к истории его изучения. Для ученых это также возможность представить свои исследования широкой аудитории. В работу включаются зрители, которые могут сами обратиться к природному материалу или разобраться в научном вопросе вместе со специалистом. А познакомить людей и поддержать их совместную работу берется «Сияние».
Вероника Данилина пообщалась с генеральным директором, куратором программы резиденций "Сияния" Сергеем Данилиным и рассказала об основных совместных научно-художественных проектах https://www.ksc.ru/press-sluzhba/novosti/obshchestvennaya-zhizn/nauka-i-iskusstvo-v-apatitakh/

Музей Кольского научного центра "Хибинариум" меняет расписание! Теперь он работает каждый день, кроме среды, с 9 до 18 часов (перерыв в выходные с 12.45 до 14 часов, в будни - с 12.45 до 15 часов). Билеты можно приобрести в кассе музея или на сайте https://museum.ksc.ru/museums/hibinarium/buy-tickets/.

Для школьников Апатитов и Кировска есть возможность попасть на бесплатные экскурсии! Они проходят только по БУДНЯМ в первой половине дня - заранее записывайте класс по телефону: + 7 (81555) 7-93-26 или по электронной почте museum@ksc.ru.