Scienty

С древнейших времен и по сей день человечество добывает из земли полезные ископаемые: золото и платину, алмазы и нефрит… Как обнаружить в земле месторождение драгоценных минералов? По каким признакам люди определяли близость золота раньше и как это делают теперь при помощи достижений современной науки? Как Россия сможет выйти на новый уровень золотодобычи благодаря открытию наших ученых? Об этом корреспонденту «Научной России» рассказала геолог, кандидат минералогических наук, лауреат премии Президента Российской Федерации Ольга Валентиновна Якубович.

— Как и откуда в земле появляется руда?

— Считается, что изначально, когда Земля сформировалась 4,5 млрд лет назад, все было перемешано относительно гомогенно. В ходе различных геологических процессов — переплавления при разных температурах и давлениях, в присутствии воды, отсутствие воды — формировались породы и минералы, способные сконцентрировать в себе определенные компоненты. Те точки пространства, в которых были сконцентрированы те или иные компоненты, считаются месторождением полезных ископаемых.

В этом плане месторождения золота и платины стоят немножко особняком, потому что это очень редкие элементы. Их среднее содержание в земной коре — миллиграммы на тонну, и месторождением мы считаем те точки пространства, где содержание рудного компонента достигает первых граммов на тонну.

— Как обычно обнаруживают такие месторождения? Мне в голову сразу приходит картинка со старателями, которые ходят с металлоискателем, но я предполагаю, что в масштабах целой страны это, конечно, не работает таким образом.

— Метод, который вы назвали, самый древний и один из самых надежных. Если вы можете в речке намыть шлих, содержащий золото или платину, то это прямое указание на то, что где-то рядом должно быть что-то, что это золото в речку сбрасывает, какой-то источник. Но сейчас появляются новые типы месторождений, где форма нахождения золота и платины не позволяет формировать самородки, которые можно было бы найти в реке, но они по своим запасам очень рентабельны и интересны для промышленности, для отработки. Они называются месторождениями невидимого золота, месторождениями практически невидимой платины, и подсечь такие объекты можно на самом деле только химическим анализом пробы. Соответственно, так как все камни проверять не будешь, то перед геологами встает задача подумать о том, в какой обстановке могут образовываться месторождения такого практически невидимого золота или невидимой платины, и исходя из этого скорректировать план поисковых работ.

— Какой метод предложили вы?

— Земля с геологической точки зрения живая планета, она постоянно меняется. Масштабные геологические эпохи сменяются другими эпохами. Это связано с общим изменением, например, состава атмосферы, появлением тектоники плит и прочими глобальными факторами. Соответственно, в определенный момент развития планеты в определенных местах образуются те или иные месторождения полезных ископаемых. В частности, если говорить про золото, почти все месторождения, которые рентабельно отрабатывать сейчас, относится к так называемому типу «орогенных месторождений золота». Это месторождения, образование которых связано с континентальной коллизией, когда происходит столкновение континентов, и предшествующая ему субдукция, аккреция. При этом происходит преобразование осадочного материала, богатые серой и содержащие небольшое количество золота минералы разлагаются, и сера способна переносить высвободившееся золото вместе с флюидом и другими компонентами вверх по разломам и высаживаться в «ловушках». Вот эти ловушки геологам и надо найти.

Что они делают? База — это геологическая карта. Если нет геологической карты и перед вами белый лист, то можно с любой точки начинать. Но даже если геологическая карта есть, то флюиды, которые возможно поднимаются с золотом на ней не отображены, так как они не образуют собственных пород. На геологической карте мы отображаем в первую очередь породы — это граниты, это осадочные породы. А вот такая флюидная переработка… Во-первых, очень сложно определить, когда она была, и сложно определить, с чем она связана.

Мы предложили искать в таких зонах минерал, который обычно образуется при флюидной переработке, — пирит. Далее изучать этот пирит и говорить, когда флюидная переработка имела место. Для каждого конкретного региона специалист знает период, когда флюиды были богаты золотом. Соответственно, это позволяет скорректировать геологам стратегию поисковых работ на конкретной территории.

Второй момент, оказавшийся достаточно неожиданным: складывается впечатление, что особенно крупные и уникальные месторождения, которые все хотят найти и разработать, никогда не формируются в один этап. Очень редко бывает так, чтобы масштаб геологического события оказался настолько мощным, что позволил бы сконцентрировать элементы за один импульс плавления и переплавления в одной зоне. Обычно в уникальных месторождениях мы видим длительность процессов, составляющую десятки миллионов лет, либо активацию и реактивацию, либо когда какая-то минерализация накладывается на более древнюю минерализацию, и наоборот. Соответственно, появляются дополнительные критерии в понимании процессов образования месторождений, а именно длительность и этапность рудообразования.

Пирит — минерал, который образуется на всех этапах гидротермальной переработки. И так как мы определяем возраст по единичным зернам, то можем попробовать в пределах одного месторождения или одной группы месторождений подсечь более ранние или более поздние этапы и оценить, насколько с геологической точки зрения процесс был масштабным.

— Ваш метод уже входит в практику?

— Метод сейчас находится на стадии методической апробации. Мы работаем с реальными месторождениями и объектами, которые потенциально могут стать месторождениями. На данном этапе это не рутинное исследование, а все-таки научная работа, где мы вместе с геологами, хорошо знающими свои объекты, пытаемся понять и сформулировать прежде всего требования к отбору образцов. Если образец взят совсем с поверхности и на нем появляются пленки окисления, то это не очень хорошо. Если образец взят из  трещины, где циркулируют грунтовые воды, то это тоже не очень хорошо. Мы пытаемся сформулировать требования, которые можно было бы назвать методическими, а также ограничения критериев по подготовке и по анализу вещества. На ряде объектов мы знаем, что метод работает, а если у вас получается пять-шесть объектов, то будет и седьмой, и восьмой. Так что вопрос не о сохранности гелия, а о нашем понимании, как работать с материалом, отбирать, готовить и т.д. Сейчас в связке с недропользователями и с академическими институтами мы работаем над совершенствованием методики, чтобы можно было, грубо говоря, написать методичку.

— Был ли в исследовании момент эврики, открытия?

— Здесь, безусловно, есть элемент случайности. Мы начинали работать с золотом, с самородными металлами и пытались научиться определять их возраст. В какой-то момент у нас был объект с золотом, в котором его не удалось хорошо отделить от пирита. Я загрузила в прибор золото вместе с небольшими включениями пирита, считая, что он никак не помешает для этого измерения, и обнаружила, что сигнал по гелию был выше и кинетика, температура, при которой гелий выделялся, тоже вполне хорошая. После этого я уже более внимательно стала смотреть на пирит, чтобы понять, случайность это была или нет. Оказалось, что это была не случайность и пирит тоже хорошо держит гелий.

Дальше это уже осуществлялись систематичные работы, когда мы, наоборот, брали пирит без золота и смотрели, что в нем. Выяснилось, что в среднем содержание урана в пирите на порядок выше, чем в золоте. Минерал более крупный, с ним проще работать, его проще находить, и поэтому сейчас большую часть работ мы делаем именно по пириту.

Там был еще дополнительный фактор. Есть такой минерал платины — сперрилит, арсенид платины. Его структура тоже похожа на пирит, и мы попробовали сделать и его без особой надежды на хороший результат. Но оказалось, что он тоже хорошо получается, и в этот момент все сложилось.

— Что вам больше всего нравится в вашей работе?

— Мне на самом деле нравится геология, может быть, по той причине, что сейчас не так много специальностей, позволяющих сочетать в себе самые разные типы работы. Мы иногда выезжаем в поля — это природа: лес, горы, реки, — чтобы посмотреть на какие-то объекты собственными глазами, потому что гору в лабораторию не привезешь. Лабораторная работа тоже разнообразная. С одной стороны, мы работаем на приборах — кнопки, компьютер, обработка данных… Но мы имеем дело с реальными материалами, с минералами, это те камни, которые были привезены из полей. Это и работа руками — сделать препарат, подготовить его, посмотреть, изучить, придумать, как из этого образца вытащить то, что тебе надо. После лабораторной работы, работы в химической лаборатории на приборе есть еще момент, когда ты пишешь тексты, статьи, представляешь результат на конференциях. Получается, что работа на самом деле очень разная, она сама себя дополняет, и в этом плане, мне кажется, геология очень интересна для жизни и специальности, особенно если ты любишь камни и природу.

— Каким людям стоит обратить внимание на геологию при выборе специальности?

— В школах нет такого предмета, как геология. Ребята, когда оканчивают школу, думают, куда пойти, и немногим приходит в голову, что в России, которая представляет собой горнодобывающую страну, существует огромная потребность в геологах и колоссальное количество людей работает в этом секторе. Очень часто бывает наследственная история: если родители или бабушки с дедушкой были геологами, или если люди просто выросли в городах, где есть какие-то горно-обогатительные комбинаты. Но на самом деле совершенно необязательно расти в таких местах. Есть чем заниматься, есть что изучать. Территории очень большие. Можно по-разному строить свою научную работу. Например, можно вообще при особом желании не ездить в поля, а работать только в лаборатории, но скорее всего в поля ездить придется, поэтому нужно быть готовым отказаться от городского комфорта. Но зато работа награждает красивыми видами, и я не могу сказать, что условия какие-то ужасные. Нет, все абсолютно нормально. Просто немножко отличается от того, как мы привыкли в Петербурге или в Москве.

— Что вас привлекло в геологию? Это была заинтересованность с детства или вы постепенно пришли к пониманию того, что вам интересно именно это?

— Когда я оканчивала школу, я думала, что скорее пойду в физику, может быть, в программирование, но в какой-то момент мне показалось, что я вряд ли смогу все время проводить именно в лаборатории и за компьютером. Я понимала, что мне хочется смотреть на мир. Шире, чем на мир городской. Захотелось романтики, такой полевой, поэтому я решила, что попробую пойти на геологический факультет. Если я пойму, что это не мое, то смогу перепоступить на физический факультет. Но с первых месяцев я поняла, что не ошиблась.

— Расскажите о будущем геологических исследований.

— Если говорить именно о методе, то здесь задачи более или менее сейчас понятны. Они не столько фундаментальные, сколько больше на стыке с научно-прикладными. С фундаментальной точки зрения, мне кажется, общая ситуация для науки в России такова, что нам очень важно начинать делать собственный парк научного оборудования и расширять его. Например, те исследования, которые мы проводили, сделаны на приборе, который разрабатывала петербургская компания. Именно то, что они сделали прибор под нашу задачу, позволило реализовать ее, поставить метод, который сейчас в мире никто не может поставить за счет специфики системы ввода образцов в прибор. Это не суперсложная вещь, но просто нужно было, чтобы кто-то ее придумал, разработал, сделал. Это было то, что нельзя купить на рынке, потому что на рынке таких решений не было.

Когда мы покупаем иностранное оборудование, оно уже сделано под какую-то задачу, и с этой задачи, с моей точки зрения, сливки уже сняты. Я видела, как работают западные коллеги. Они очень часто работают в связке с производителями. Они ставят задачу, им разрабатывают прибор, они делают несколько ключевых работ, а к моменту, когда технология выходит на рынок и становится возможным ее приобрести в России или в других странах, уже происходит отставание на год или на два. И можно что-то выигрывать только за счет уникальных образцов, объектов или, может быть, каких-то идей.

Мне бы очень хотелось, чтобы в связке с людьми, которые разрабатывают оборудование, нам удалось создать под определенный тип задач собственные приборы. Чтобы мы могли начинать изучать природу, например, тот же арктический шельф за счет методов, которые теоретически можем предложить, но практически нуждаемся в помощи, чтобы реализовать и собрать это оборудование. Я надеюсь, что такие проекты будут появляться. Это, мне кажется, было бы максимально интересным и полезным с точки зрения развития геологии в России, и не только как науки.

Интервью проведено при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ

Источник фото: пресс-служба Санкт-Петербургского государственного университета

---

Источник