Исследования состава, структуры и свойств разнообразных продуктов вулканической деятельности и оценки ее влияния на окружающую среду немыслимо без использования физико-химических методов. Научно-техническая революция ХХ века позволила ученым, работающим в области Наук о Земле, получить фундаментальную информацию об особенностях строения минералов и горных пород, слагающих земную кору и верхнюю мантию. Сегодня с помощью современных методов анализа можно было бы получить информацию не только о химическом составе сказочной блошиной подковочки и гвоздиков Лесковского Левши, но и уверенно сказать каким инструментом была блоха подкована и откуда было взято золото для подковы. Пределы обнаружения некоторых аналитических методов, которыми располагает наш отдел позволяет определять нанограммовые количества химических элементов.

Начало использования физико-химических методов институте вулканологии было положено в 1962 году созданием центральной химической лаборатории (ЦХЛ). Коллектив ЦХЛ всегда делал все возможное для химико-аналитического обеспечения выполнения планов НИР института, а сама ЦХЛ была базой для развития новых методов исследования и даже создания новых лабораторий. Молодые талантливые исследователи – выпускники лучших учебных заведений СССР под руководством энергичного организатора, ученого и химика Божьей Милостью Лидии Алексеевны Башариной успешно содействовали решению самых сложных научных проблем, стоящих перед вулканологами. С ее легкой руки с самого начала ЦХЛ наряду с решением задачи аналитического обеспечения вела самостоятельные научные исследования. С переходом института в новое задние, построенное на 9 км, ЦХЛ получила новые возможности для своей деятельности.

Большое трещинное Толбачинское извержение 1975-1976 года было не только грандиозным природным явлением. Академия Наук СССР приняла специальное Постановление о выделении институту вулканологии материальных средств, научного оборудования и материалов. Благодаря этому была заложена современная для того времени база физико-химических исследований. В конце семидесятых годов были получены и введены в эксплуатацию самые современные аналитические (в большинстве своем импортные) комплексы и приборы, такие как атомно-абсорбционные анализаторы ААS, Specol-211, Flapho-4, SP 2900 (Pay Unicam), LMA-10, ДРОН-2, семейство немецких и отечественных микроскопов (NU-2E, Amplival, Vertival, Полам Р 312 и Л 211) и спектрографов.

Для оперативного решения проблем комплектации и освоения современного оборудования в 1978 году при Научном Музее была создана Тематическая группа по освоению новой техники и оборудования для изучения вещества. Эта группа вместе с ЦХЛ и лабораторией экспериментальных исследований Г.Н Ковалева стали основой отдела физико-химических методов исследований и минералогии.

С приобретением в 1980 году автоматизированного рентгеноспектрального с электронным микрозондом и энергетическим спектрометром комплекса Camebax институт вулканологии, практически, завершил создание современной базы для физико-химических исследований соответствующей требованиям мировой науки. Стала очевидной необходимость концентрации всех имеющихся в институте групп и лабораторий, занимающихся химико-аналитическими исследованиями в пределах одного научного подразделения. Осенью 1980 года был создан отдел физико-химических методов исследований и минералогии в составе трех лабораторий: ЦХЛ, Рентгеновских Методов Исследований и Оптической и Микрозондовой Минералогии, а также тематической группы Научный Музей.

ЦХЛ в составе трех групп: общего анализа горных пород и минералов, гидрохимических исследований и спектральных методов анализа обеспечивала традиционные запросы вулканологов, петрографов и минералогов. Лаборатория рентгеновских методов не только проводила экспериментальные исследования структуры и свойств природных магматических расплавов но и выполняла рутинные анализы с методами инфракрасной спектроскопии, дифференциального термического и рентгенофазового методов. Лаборатория оптической и микрозондовой минералогии в составе двух групп: минералогических методов и микрозондового анализа стала базовой для проведения прецизионных исследований руд, минералов и горных пород. С приходом в отдел И.И. Степанова начали проводиться детальные исследования в области геохимии ртути и изучения ее распределения в вулканических образованиях. Созданный им атомно-флюоресцентный фотометр, защищенный патентом, обеспечил определение Hg в породах и минералах на фоновом уровне. Результатом многолетних исследований в области геохимии ртути и методов ее анализа стала его докторская диссертация.

В свои лучшие годы (1985-1995) отдел участвовал в химико-аналитическом обеспечении всех планов НИР не только ИВ но и многих институтов ДВО РАН, Москвы и Иркутска. ЦХЛ выполняла до 800-1050 полных силикатных анализов в год. Сотрудники группы микрозондового анализа постоянно создавали, развивали и совершенствовали методики анализа самых разных минералов и других природных веществ. Была резко увеличена эффективность научных исследований в области изучения продуктов современной и палеовулканической деятельности.

Пришла Перестройка, а за ней и разрушение страны. Не прошли они бесследно для института и отдела. Однако энтузиазм, высокий профессионализм, добрые многолетние отношения и житейская мудрость позволили сотрудникам сохранить практически полностью основной состав, справиться с первыми трудностями переходного периода. Отдел продолжает работать. Проведены аттестация и аккредитация. Успешно справляется со своими обязанностями ЦХЛ.

На новый современный уровень вышли методы рентгенофазовой порошковой дифрактометрии. Как известно, рентгенофазовый анализ входит в число основных методов при минералогических исследованиях. Рентгеновский спектр минерала и, рассчитанные на его основе параметры элементарной ячейки, совместно с химическим составом, полученным с помощью микрозондового или других классических методов анализа, позволяет однозначно идентифицировать большинство минеральных видов. К достоинствам метода относятся экспрессность, отсутствие сложной пробоподготовки и возможность работать с микроколичеством (вплоть до 10^-6г) вещества. В настоящее время в Институте вулканологии работает автоматизированная система рентгенофазового анализа. Система состоит из рентгеновского дифрактометра ДРОН-2, связанного с компьютером посредством интерфейса, и пакета прикладных программ. База данных пакета содержит рентгеновские спектры около 40 тысяч различных веществ, в том числе 3500 минералов. Расшифровка спектра ведется в полуавтоматическом режиме и занимает 3-5 минут в зависимости от сложности. Уверенно расшифровываются смеси из 4-5 различных веществ. Кроме дифрактометра, в работе активно используется так называемый фотометод – съемка рентгеновского спектра на фотопленку в камере Дебая-Шерера. Кристаллы многих минералов вулканических эксгаляций имеют микроскопические размеры и встречаются редко. В особенности это относится к искусственным сублиматам, состоящим исключительно из подобных кристаллов. Камера Дебая позволяет получить на фотопленке спектр от образца размером от 0,1 мм. Для работы с подобными пленками была написана специальная программа. Изображение на пленке сканируется и вводится в компьютер. Программа обрабатывает изображение, сама вносит необходимые поправки и выдает результат в виде таблицы межплоскостных расстояний и интенсивностей. Применение новой программы позволило существенно повысить точность работы фотометодом и приблизительно на порядок сократить затраты времени на обработку каждой пленки.

Сотрудникам группы микрозондового анализа удалось не только сохранить в строю уникальный комплекс для локального микроанализа, но и создать фактически новую аналитическую систему, которая сопоставима по своим возможностям с самыми новейшими аналогами в мире. За прошедшие два десятка лет коллективом проделана огромная научно-исследовательская и инженерно-организационная работа. Устаревшие штатные компьютер и программное обеспечение заменены на современные, количество анализируемых химических элементов с 15 увеличено до 25. Стал возможным анализ редкоземельных минералов в автоматическом режиме. Исчезла необходимость в учете фона (что было сопряжено с механической перестройкой положения кристаллов-анализаторов), увеличившая ресурс механических узлов, увеличена скорость анализа (с 45 до 300 в смену), внедрена система оцифровки изображения поверхности анализируемого объекта, позволяющая решать проблемы фототехники с помощью средств компьютерной графики, и создан комплекс программ для ведения минералогических расчетов. Высокая локальность метода, позволяющая определять не только химический состав отдельных малых по размеру зерен минералов, но и изменение количества каждого из химических элементов при перемещении электронного пучка относительно границ зерна, исключительно высокая производительность (сотни анализов в течение рабочего дня), возможность получения аналитической информации для самого широкого круга природных сред без их существенного нарушения, уникальные достижения в области сервиса (пакеты авторских программ для обработки результатов анализа), коллективизм, высокий профессионализм и преданность своему дел - все эти и многие другие достоинства позволяют коллективу группы сохранять лидирующее место не только в отделе, но и на всем Дальнем Востоке России.

Поддерживая традицию проведения в ЦХЛ научных исследований, в 1998 г Степанов И.И. разработал оригинальный новый метод изучения динамики изменения объемных деформаций горных пород средствами геохимии и позволяющей реализовать его объемный деформометр ГИД-1. В настоящее время ведется разработка деформометра второго поколения на базе современной процессорной техники и другого более удобного аналитического метода. Получаемая информация обещает внести свой позитивный вклад в решение проблемы разработки средне и краткосрочных предвестников сильных сейсмических событий.

Сотрудники отдела полны желания встретить 40-летие нашего института с новым современным оборудованием, которое должно прийти на смену физически и морально устаревшему, и надеются на появление нового молодого пополнения, без которых у нас нет будущего!