Новости

11 февраля, 2022 13:51

Редкие металлы и золото: есть ли генетическая связь?

2022 и 2023 годы группа ученых Кольского научного центра посвятит оценке возрастных соотношений и генетической связи редкометалльных пегматитов и ассоциирующих с ними рудопроявлений золота в Кольской металлогенической провинции на основе изучения изотопных систем (U-Pb, Sm-Nd, RbSr и Lu-Hf). Эта работа относится к фундаментальным научным исследованиям, то есть ищет ответы на вопросы не «Где?» и «Что?», а «Почему? и «Каким образом?». Деньги на исследования выделил Российский научный фонд в виде гранта.
Источник: пресс-служба ФИЦ КНЦ РАН

Возглавил группу исследователей кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник Геологического института Николай Кудряшов. Особое внимание он уделяет геологическому, геохронологическому и изотопно-геохимическому изучению пород зеленокаменного пояса Колмозеро-Воронья, конкретно – редкометалльных пегматитов. Именно это и послужило заделом для работы по гранту, ведь пояс – один из основных геологических объектов исследования Николая Кудряшова и второго участника группы, ведущего научного сотрудника, кандидата геолого-минералогических наук Аркадия Калинина. На карте пояс выглядит как узкая зона на стыке крупных геологических структур (блоков), и буквально напичкан полезными ископаемыми: золото, серебро, тантал, литий, медь, молибден, цезий, литий!

Если говорить масштабно, сегодняшние исследования Кудряшова-Калинина, может быть, помогут найти новые рудопроявления золота и понять, как связаны условия их формирования с редкометалльными месторождениями.

О находках благородных металлов в Русской Лапландии сообщил в своей первой сводке 1887 года исследователь Дергачев. Позже Аркадий Калинин написал в своей монографии «Минералогия и особенности генезиса месторождения золота Оленинского (Кольский полуостров)»: «Кольский край считается настоящим кладезем разнообразных минералов, но благородные металлы, в том числе и золото, в российской части Фенноскандинавского щита не извлекают. При этом на территории Финляндии существуют золоторудное месторождение Кутемаярви, рудопроявление золота Кюльмякангас и месторождение серебра (с золотом и цинком) Тайвалъярви. Впрочем, геологические предпосылки открытия месторождений золота есть и с нашей стороны щита. Открыты золотоносные рудопроявления между озером Колмозеро и рекой Вороньей…»

– Золото у нас, в Кольской металлогенической провинции, есть, как и серебро, но его маловато – вернее, мы знаем, что мало, – говорит Николай Кудряшов. – У нас нет пока его месторождений, а это термин, который обозначает, в том числе, настолько богатые залежи, что можно проводить их промышленную добычу. Термин, означающий не столь значительные содержания золота, как в месторождениях, – рудопроявление, то есть «небольшие запасы». Еще меньше – рудная минерализация. Так что на территории Мурманской области в настоящее время известно несколько рудопроявлений и многочисленные зоны с золоторудной минерализацией.

– Как находили здесь золото? Случайно или специально?

– Вначале, как правило, на неисследованной территории проводят геологическую съемку: делают геологическое описание обнажений, отбирают образцы пород, затем составляют геологическую карту местности. Если в исследованных районах обнаружена рудная минерализация, обычно организуют целенаправленные комплексные экспедиции. Вот так однажды при проведении съемки и была обнаружена золотая минерализация. Конечно же, это были не кристаллы и не золотой песок. Золото находилось лишь в составе пиритов и других сульфидных минералов, из которых его можно извлекать путем обогащения. После открытия рудопроявлений или месторождений золота должно быть экономическое обоснование о целесообразности их разработки. Пока задач углубленного и целенаправленного поиска на Кольском полуострове правительство перед нами не ставит: в стране достаточно крупных месторождений золота, которые уже разрабатываются.

Редкометалльные месторождения – не меньшая, а может и большая ценность, чем золото. С бурным развитием электронной техники, в которой широко используются редкие металлы, резко возросла их потребность в мировой промышленности.

Интересно, что основным материалом для исследователей проекта служат не только содержащие золото породы и минералы, а редкометалльные пегматиты – магматические горные породы с крупнозернистой структурой, обогащенные редкими минералами, содержащие литий, цезий, тантал, бериллий, рубидий, ниобий и другие металлы.

Крупные пегматитовые тела в Вороньих тундрах известны с 1932 года, но только в 1949 году в них были найдены литий и цезий, что привлекло внимание кольских ученых. Затем, примерно в двух десятках пегматитовых тел было также отмечено редкометалльное оруденение. Поэтому и носит местность два названия: Вороньетундровское редкометалльное пегматитовое поле и Колмозерское пегматитовое поле. В этих полях сосредоточены более чем полусотни минеральных видов, включая минерал сподумен, содержащий в своей структуре ценный металл литий.

– Случайно совместное нахождение благороднометалльного и редкометалльного оруденения или нет? Есть ли какая-то зависимость руд друг от друга?

– Выяснить это – одна из задач нашей работы. Поскольку они находятся рядом, мы и попробуем оценить их взаимосвязь, используя временной фактор, а именно геохронологические исследования изотопных систем, чтобы понять, одновременно ли образовывались золото и редкометалльные пегматиты, связаны ли они генетически. Попробуем разгадать и то, насколько разными были условия образования золота и редких металлов в периоды зарождения и формирования родоначальных для них пород.

Любая фундаметальная работа, связанная с изучением вещества, не обходится без использования аналитических методов его изучения. Здесь нужна соответствующая научная аппаратура. И в первую очередь, масс-спектрометрометрическая техника, которой располагает Кольский научный центр, а также другие научные центры в России и за рубежом.

– Эта техника позволяет нам определять абсолютное время зарождения пород и минералов, а также устанавливать изотопно-геохимические характеристики первоначальных расплавов. Для масс-спектрометрических исследований мы используем преимущественно изотопную уран-свинцовую систему, а также самарий-неодимовую, рубидий-стронциевую и лютеций-гафниевую. Эти элементы содержатся в достаточных количествах в минералах горных пород, которые мы изучаем. Для уран-свинцовой системы используется наиболее распространенный минерал-геохронометр – циркон. Это один из самых устойчивых к разным геологическим процессам минералов в природе. Преимущественно по нему мы и будем определять возраст пород, несущих золоторудную и редкометалльную минерализацию.

Николай Михайлович рассказывает: до того, как появились изотопные методы исследований, время кристаллизации пород иминералов определяли весьма приблизительно, с большими допущениями. Относительное время устанавливали по находкам древних ископаемых, например, трилобитов. Но структура Кольского полуострова настолько древняя (образовалась приблизительно 3.5-2.0 млрд.лет назад), что здесь таких палеонтологических находок мы не наблюдаем: они появились намного позже.

Методы масс-спектрометрии появились в начале прошлого века, после открытия закона радиоактивного распада. Ее принцип состоит в анализе заряженных частиц вещества, движущихся в магнитном поле и отклоняющихся в этом поле в зависимости от массы того или иного элемента-изотопа. Николай Михайлович рассказывает, как именно работает масс-спектрометр и как выглядят образцы, которые его группа изучает с помощью этой техники. В специальную вакуумную камеру прибора помещают не камень и даже не кристаллы, а небольшую капельку выделенного химическим путем из минерала вещества, содержащего уран и свинец. Масс-спектрометр анализирует все массы изотопов урана и свинца в виде электрических сигналов. Значения этих сигналов затем рассчитываются по специальным компьютерным программам, и ученый получает цифры возраста минерала с той или иной погрешностью, поскольку речь идет о сотнях миллионов лет.

– Скажите, каков может последовать глобальный вывод из ваших двухлетних исследований?

– Главный вывод: мы сможем более точно оценить время геологических процессов, которые были ответственны за формирование месторождений золота и редкометалльных пегматитов. Кроме этого, установим условия, при которых происходили эти процессы. Наконец, попытаемся подтвердить или опровергнуть предположение о генетической связь между благороднометалльным и редкометалльным оруденением. Если предположение о совместном формировании не подтвердится, то вывод будет иным – золото здесь образовывалось в одно время, а месторождения редкометалльных пегматитов в другое, возможно, в более поздние эпохи, вне связи с рудопроявлениями золота. И этот вывод не менее значим для геологической науки и поиска новых месторождений.

26 мая, 2022
Ученые выяснили причины экстремально высокого уровня Каспия 17-13 тысяч лет назад
Российские исследователи предложили ответ на вопрос о причинах экстремально высокого уровня воды в К...
24 мая, 2022
«Многолетний эксперимент»: российские учёные нашли способ восстановления промышленных пустошей в Арктике
Российские учёные придумали способ восстановления почвы вокруг действующего комбината цветной металл...