Научно-образовательный центр ГЕОХИ РАН "ЭВМ-моделирование магматических процессов"

Прогресс последних десятилетий в области магматической петрологии и геохимии связан с разработкой методов ЭВМ-моделирования кристаллизационной дифференциации базальтовых магм (программы КОМАГМАТ, MELTS, MIXNFRAC и некоторые другие). При помощи этих моделей можно рассчитывать изменение пропорций и составов минералов при кристаллизации природных расплавов, а также оценивать влияние внешних условий на направленность их химической эволюции. В случаях, когда алгоритмы расчета расплавно-минеральных равновесий удается совместить с описанием динамики дифференциации, появляется возможность прямого моделирования последовательности образования и строения магматических объектов (Френкель и др., 1988).

В ГЕОХИ РАН эти работы были начаты по инициативе А.А.Ярошевского в середине 70-х годов. Они носили пионерский характер, и с этого времени Институт продолжает удерживать лидирующие позиции в области моделирования магматических систем. Начиная с 1993 г. эти исследования в институте возглавляет д.г.-м.н., ведущий научный сотрудник А.А.Арискин.

Главные достижения этой группы связаны с построением ЭВМ-моделей серии КОМАГМАТ, на основе которых разработано несколько новых методов генетической интерпретации изверженных пород. Они были апробированы на многих классических магматических комплексах (см. монографию А.А.Арискина и Г.С.Барминой "Моделирование фазовых равновесий при кристаллизации базальтовых магм". М.: Наука, 2000. 363 с.). Это явилось причиной широкого распространения программы КОМАГМАТ среди специалистов и в настоящее время она установлена в десятках российских и зарубежных центрах. К расчетам при помощи модели КОМАГМАТ систематически привлекаются студенты и аспиранты геологического факультета МГУ, для которых работа с этой программой стала необходимым элементом подготовки курсовых и дипломных работ, магистерских и кандидатских диссертаций.

Такая интеграция достижений ГЕОХИ РАН и потребностей Высшей школы нашла выражение в перестройке и модернизации учебно-образовательных курсов. С 2002 года А.А.Арискин начал преподавать на кафедре петрологии МГУ спецкурс "Магматические формации современных геодинамических обстановок". Параллельно проводились работы по созданию и развитию сайтов, открывающих свободный доступ молодым ученым к программным продуктам, созданным в нашем Институте (http://www.geokhi.ru/~dynamics/).

В 2005 г. это взаимодействие было закреплено договором об организации научно-образовательного центра "ЭВМ-моделирование магматических процессов", который заключен между институтом геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского РАН и геологическим факультетом Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова (на базе лаборатории термодинамики и математического моделирования природных процессов ГЕОХИ РАН и кафедры петрологии МГУ). Создание этого центра закрепляет и дает новый импульс взаимодействию сотрудников ГЕОХИ РАН и молодых ученых кафедры петрологии МГУ, которое де-факто сложилось в последние годы.

Создание центра по ЭВМ-моделированию магматических процессов преследует цель обучения молодых ученых современным методам "вычислительной петрологии" на примере генетической интерпретации конкретных ассоциаций изверженных пород. Эта направленность определяет задачи, включающие:

1. обучение студентов и аспирантов геологического факультета МГУ методам физико-химического моделирования магматических процессов;
2. модернизацию ЭВМ-моделей зарождения и дифференциации базальтовых магм с целью использования в образовательных курсах;
3. разработку и развитие сайтов, обеспечивающих свободный доступ к этим программным ресурсам и базам данных через ИНТЕРНЕТ;
4. проведение совместных исследований с целью вовлечения студентов, магистрантов и аспирантов геологического факультета МГУ в решение современных фундаментальных и прикладных задач магматической петрологии и геохимии.

Методической основой работы нашего центра является комплексный подход, сочетающий традиционные методы петролого-геохимических исследований с современными подходами, основанными на использовании ЭВМ-моделей фазовых равновесий. Это направление предполагает значительный объем работ по программированию новых систем, проведение вычислений, разработку интерфейсов и создание в МГУ учебно-образовательного сайта по магматической петрологии. Особое внимание уделяется фазовой интерпретации петрогеохимических трендов и анализу позитивных и негативных моментов при использовании различных петрологических программ. Важной частью исследований является графическая поддержка курсов лекций и работ по ЭВМ-моделированию посредством ИНТЕРНЕТ.

Использование результатов проекта в системе образования

Значение для подготовки кадров высшей квалификации