Институт мерзлотоведения имени П.И. Мельникова СО РАН

АДРЕС: 677010, Россия, г. Якутск, ул. Мерзлотная, 36.
Директор института – д.т.н. Чжан Рудольф Владимирович
Ученый секретарь – к.т.н., доцент Алексеева Ольга Ивановна
Тел.: (4112) 33-40-34, факс: (4112) 33-44-76.
E-mail: mpi@ysn.ru
zhang@mpi.ysn.ru
Сайт: www.mpi.ysn.ru

Информация об институте

Институт мерзлотоведения Сибирского отделения РАН – единственное в мире специализированное научное учреждение академического профиля, занимающееся комплексным изучением многолетнемерзлых горных пород. История Института мерзлотоведения СО РАН начинается с организации в 1941 г. в Якутске научно-исследовательской мерзлотной станции АН СССР, которая в 1956 г. преобразована в Северо-Восточное отделение Института мерзлотоведения им. В. А. Обручева АН СССР (Москва). На его базе в 1960‑1961 г г. создан Институт мерзлотоведения Сибирского отделения АН СССР. С 1995 г. Институт мерзлотоведения носит имя П. И. Мельникова.

В институте имеется семь научных лабораторий в Якутске и пять региональных подразделений : научно-исследовательские мерзлотные станции в поселке Чернышевский ( Республика Саха (Якутия ), в городах Магадане, Игарке ( Россия ), Алматы ( Казахстан ) и группа исследований криолитозоны европейского Севера в Москве. Всего работает около 240 человек, из них 64 научных сотрудника (17 докторов и 30 кандидатов наук).

Институт мерзлотоведения традиционно ведет исследования в направлениях региональной, теоретической и прикладной геокриологии. Важное место в фундаментальных исследованиях занимает изучение физических, теплофизических, гидрогеологических, геохимических, механических и литогенетических процессов и явлений в криолитозоне. Исследуются теплофизические основы формирования и развития криолитосферы: закономерности процессов теплообмена в системе атмосфера – наземный покров – почва ; процессы тепло- и массопереноса в промерзающих, мерзлых и протаивающих грунтах ; взаимодействие мерзлых грунтов с подземными водами; особенности миграции химических элементов в криолитозоне ; тепловое и механическое взаимодействие инженерных сооружений с мерзлыми, промерзающими и протаивающими грунтами, в том числе в связи с прогнозируемым глобальным потеплением климата. Развиваются исследования по разработке и применению новейших геофизических и дистанционных методов изучения мерзлых горных пород.

В региональных и прикладных исследованиях большое внимание уделяется геоэкологии и разработке методов рационального природопользования в криолитозоне, а также мониторинговым исследованиям, направленным на углубление и расширение представлений об изменении распространения, мощности, состава и строения, льдонасыщенности и температуры мерзлых толщ земной коры в пространстве и во времени.

Выдающиеся достижения якутских мерзлотоведов:

Основаны и развиты следующие новые научные направления на стыке геокриологии и других наук:

Криогидрогеохимия – наука об особенностях формирования химического состава подземных вод криолитозоны, зависимости их состава и гидрохимического режима от величины промерзания, условий водообмена, а также от литологии водовмещающих пород, геоморфологии местности и других факторов.

Криолитология – специальный раздел литологии, призванный изучать состав и криогенное строение мерзлых толщ осадочных пород в зависимости от обстановки их накопления и промерзания.

Геотермия мерзлой зоны литосферы – научное направление, в рамках которого изучаются основные природные факторы, приводящие к возникновению и развитию мерзлых пород, а также выявляется связь мощности криолитозоны с геотектоникой, геодинамикой и тепловым состоянием глубоких недр Земли.

Термореология мерзлых грунтов – новое направление в геокриологии, изучающее термореологические свойства мерзлых грунтов и льда на основании исследований их структурных преобразований, физико-механических свойств и т. д.

Теплофизика ландшафтов – научное направление, раскрывающее взаимосвязь между отдельными компонентами ландшафта, в том числе мерзлотного, и изучающее ландшафтные комплексы методами теплофизики.

Ландшафтное мерзлотоведение – научное направление, основными задачами которого являются изучение закономерностей пространственной дифференциации и динамики мерзлотных ландшафтов, разработка критериев ландшафтной индикации.

• Проведены фундаментальные гидрогеологические исследования криолитозоны: открыт Якутский артезианский бассейн подмерзлотных вод; составлены и изданы карта мерзлотно-гидрогеологического районирования Восточной Сибири, гидрогеологическая карта Якутии, карта надмерзлотных вод Якутии, фундаментальные монографии об особенностях гидрогеологических условий криолитозоны Якутии и сопредельных областей криолитозоны.
• Выполнено комплексное геокриологическое обоснование «строек века» ( зоны БАМ, АЯМ, месторождений алмазов, золота, олова и т. д. ), разработаны рекомендации по уменьшению последствий техногенного преобразования северных геосистем.
• Определены основные закономерности и количественные показатели физико-механических свойств мерзлых грунтов в зависимости от изменения условий среды (разработана классификация основных разновидностей грунтов Якутии по фазовому составу воды в зависимости от температуры, предложены формулы для определения их физических характеристик ) ; предложены расчетные характеристики для оценки несущей способности свайных фундаментов.
• Разработаны следующие способы и методы строительства зданий и сооружений в условиях криолитозоны, реализованные на практике:

– Свайные фундаменты с проветриваемым подпольем;
– Свайные фундаменты с «холодными сваями» – железо-бетонными сваями с встроенными в них охлаждающими устройствами ;
– Свайные фундаменты с буронабивными сваями ( технология возведения);
– Поверхностные фундаменты (фундаменты-оболочки, фундаменты структурного типа и плоские фундаментные плиты с сотовым заполнителем);
– Подземный способ прокладки трубопроводов ;
– Метод строительства подземных емкостей ( аккумуляторы холода, емкости для хранения различных продуктов, газов, ГСМ ) ;
– Метод обеспечения фильтрационной и статической устойчивости мерзлых плотин ;
– Метод сохранения мерзлых оснований инженерных сооружений с помощью сезонно-действующих систем.

Способ геохимических поисков россыпей золота в криолитозоне

Аннотация: Предлагается способ геохимических поисков погребенных россыпей золота в районах криолитозоны, основанный на локализации геохимических аномалий золота и элементов индикаторов в почвенном покрове и природных водах над погребенными россыпями золота.

Описание: Способ геохимических поисков погребенных россыпей золота в районах криолитозоны основан на миграции химических элементов и соединений в поровых водах в толще многолетнемерзлых пород. В результате криогенной миграции химических элементов в почвенном покрове и природных водах формируются геохимические аномалии золота и элементов‑индикаторов. Криогенные геохимические аномалии четко локализуют положение погребенных россыпей золота. Способ геохимических поисков разработан на погребенных россыпях Куларского золотоносного района ( арктическая зона Якутии ), перекрытых многолетнемерзлыми аллохтонными отложениями большой мощности – 40–120 м. Он успешно апробирован при поисках погребенных россыпей золота в бассейне р. Колымы.

Инновационные аспекты предложения: Главное отличие данного способа геохимических поисков погребенных россыпей золота в районах криолитозоны заключается в том, что он основан на миграции химических элементов и соединений в толще многолетнемерзлых пород по пленкам незамерзшей воды в порах этих пород.

Главные преимущества предложения: Применение способа позволяет:

• снизить стоимость поисково‑разведочных работ за счет исключения бесперспективных площадей и сокращения объемов бурения скважин,
• повысить эффективность работ за счет локализации буровых работ в пределах геохимических аномалий.

Способ отличается высокой экологичностью за счет резкого уменьшения объемов бурения и уменьшения использования тяжелого транспорта.

Текущая стадия развития: Имеются отчеты о НИР ; монография «Геохимические поиски скрытых месторождений в криолитозоне» ( авторы Макаров В. Н., Винокуров И. П. ) – Якутск: ИМЗ СО АН СССР, 1988. – 108 с.

Права интеллектуальной собственности: Получено авторское свидетельство СССР на изобретение. Способ защищен авторским свидетельством СССР.

Тип требующегося сотрудничества: Лицензионное соглашение; коммерческое соглашение с техническим содействием ; соглашение о совместном предприятии ; финансовые ресурсы.

Гидравлический способ создания подземных резервуаров в мерзлых грунтах

Аннотация: Предлагается способ создания резервуаров в толще мерзлых грунтов для хранения жидкого топлива, воды, а также для устройства охладителя, основанного на использовании естественных ресурсов холода. Возможность создания этим способом резервуаров различного назначения, в которых в качестве несущих и ограждающих конструкций выступает мерзлый грунт, делает его конкурентоспособным среди других способов создания наземных резервуаров из специальных строительных материалов.

Описание: Способ основан на использовании тепловой и механической энергии воды и заключается в размыве мерзлых грунтов кольцевым гидромонитором и выдаче частиц грунта с водой гидроэлеватором, эрлифтом или гидроагрегатом, составленным из них, через буровые скважины. Известен способ создания подземных резервуаров в мерзлых грунтах с выдачей размытого грунта выдавливанием сжатым воздухом. Недостатком этого способа является необходимость герметизации размываемой полости и в связи с этим охлаждение мерзлых грунтов затрубного пространства рабочей скважины. Преимущества способа в совокупности с минимальными затратами на строительные материалы и небольшими эксплуатационными расходами состоят в следующем:

• возможность создания подземных резервуаров на небольших глубинах;
• простота используемого оборудования.

Инновационные аспекты предложения: Главное отличие данного гидравлического способа создания подземных резервуаров в криолитозоне от известных заключается в том, что в размываемой полости избыточное давление не создается. Это исключает сложный и дорогостоящий процесс охлаждения затрубного пространства рабочей скважины с целью сохранения мерзлого состояния грунтов, в период строительства.

Главные преимущества предложения:

Применение способа позволяет:
• создавать подземный резервуар на небольшой глубине в маломощных слоях размываемых мерзлых грунтов;
• снизить стоимость строительства резервуаров по сравнению с наземными за счет исключения затрат на материалы несущих и ограждающих конструкций и снижения эксплуатационных расходов ;
• снизить стоимость строительства подземных резервуаров в мерзлых грунтах по сравнению с известным гидравлическим способом за счет исключения затрат на охлаждение мерзлых грунтов затрубного пространства во время гидроразмыва.

Способ отличается высокой экологичностью вследствие размещения резервуаров в толще мерзлых грунтов.

Текущая стадия развития: Имеются отчеты о НИР, статьи, монографии «Подземные резервуары в мерзлых грунтах » ( авторы Кузьмин Г. П. и Яковлев А. В. ). – Якутск: ИМЗ СО РАН, 1992. – 152 с. и «Подземные сооружения в криолитозоне» ( автор Кузьмин Г. П. ) – Новосибирск: Наука, 2002. – 176 с; результаты испытания способа в процессе строительства подземных резервуаров различного назначения.

Права интеллектуальной собственности: Получено 7 авторских свидетельств СССР на изобретения: № 870451 ; 906136 ; 1734591 ; 1494439 ; 1529606 ; 713856 ; не публ.

Тип требующегося сотрудничества: Лицензионное соглашение; коммерческое соглашение с техническим содействием; соглашение о совместном предприятии; финансовые ресурсы.