Материалы портала «Научная Россия»

0 комментариев 787

Дыхание железа. "В мире науки" №11, 2019

Дыхание железа. "В мире науки" №11, 2019
В Томском политехническом университете находится один из старейших и богатейших в стране минералогических музеев, который более 100 лет назад основал работавший здесь академик В.А. Обручев

В Томском политехническом университете находится один из старейших и богатейших в стране минералогических музеев, который более 100 лет назад основал работавший здесь академик В.А. Обручев. А не так давно открылся еще и палеонтологический музей, собравший множество древних организмов, населявших нашу планету сотни тысяч и миллионы лет назад. Все эти свидетельства древней истории нашей планеты находят свое яркое отражение в месторождениях железа, которыми, оказывается, необычайно богата Сибирь. Откуда же в Сибири столько железа? Чем оно уникально? Как эти знания можно применить на практике? Об этом — наш разговор с Максимом Андреевичем Рудминым, доцентом отделения геологии Томского политехнического университета.

Максим Андреевич, почему мы будем говорить именно о железе? Ведь в Сибири множество других ценных полезных ископаемых.

Без железа никуда ни в прошлом, ни в современном мире, ни в будущем, и мы должны это понимать. А почему мы хотим поговорить о железе в Сибири— потому что Сибирь относительно многих регионов в мире богата месторождениями определенного генетического типа, которыми мы занимаемся на протяжении десяти лет.

Насколько это древнее месторождение?

Если мы говорим о геологическом времени, то Бакчарское месторождение имеет возраст старше 90 млн лет. то есть одно из древнейших на планете. Оно формировалось на протяжении 40 млн лет. А открыто было в 50-х гг. прошлого века томскими геологами и с тех пор изучается.

Насколько велики эти месторождения?

Это огромные запасы, десятки миллиардов тонн, что соизмеримо с уникальными месторождениями во всем мире.

Почему его важно изучать?

На самом деле это только часть гигантского бассейна, где находится скопление полезных ископаемых. И Бакчарское месторождение — это эталонный пример такого гигантского бассейна, который называется Западно-Сибирский железорудный бассейн. Именно поэтому изучать его сама природа велела. Это интереснейший объект, и вопросы о том, как сформировались сотни миллиардов тонн железа в течение десятков миллионов лет в геологическом прошлом, представляют огромный научный интерес.

Отличается ли оно по составу от других железорудных месторождений?

Существуют два основных типа месторождений железа, которые составляют главную минерально-сырьевую базу этого метала во всем мире. Первый — это железистые кварциты, древнейшие породы старше 500 млн лет, где железо минерализуется в форме гематита. До сих пор они выступают ключевыми источниками сырья, в том числе в нашей стране. Запасы таких объектов могут достигать десятков, а бассейны — и сотен миллиардов тонн. Второй тип— осадочные месторождения, те, которые формировались в морских осадочных бассейнах. Они моложе 500 млн лет и отличаются определенным минеральным составом, которому свойственны внешние особенности. Это так называемая оолитовая структура, то есть концентрирование железа в виде смеси минералов. Они выглядят как маленькие шарики размером в основном менее 1 мм. Если их распилить или расколоть, они будут иметь либо концентрически-зональное, либо однородное внутреннее строение.

И вот по этим оолитовым структурам выделяют отдельный тип осадочных месторождений железа. Не так давно они играли очень важную роль в промышленности. Сегодня из-за технологических проблем, а именно относительно низкой концентрации железа, они стали менее актуальны. И это для нас сейчас серьезная проблема.

Второй технологический вызов — наличие вредных примесей фосфора. Практически во всех месторождениях этого типа присутствует такая примесь, что отрицательно сказывается на конечном продукте. Это значит, что нужно использовать дополнительные технологии, чтобы извлечь фосфор.

Как вы думаете, со временем появятся технологии, которые позволят реализовать возможности этих месторождений?

Думаю, да. У нас сегодня есть действующий проект, который поддержал Российский фонд фундаментальных исследований совместно с администрацией Томской области. Мы должны детально изучить эти минеральные формы, определить, в каких формах там содержится фосфор, и дать рекомендации, анализ того, как можно оптимально с этим бороться. В мировой практике этот вопрос исследуется различными методами — и традиционными, и такими нетрадиционными, как бактериальное выщелачивание. Есть позитивные результаты. Но мы занимаемся в первую очередь наукой — пытаемся понять, как все это формировалось в геологическом времени.

Вам удалось выяснить, как все это формировалось?

Нам удалось создать концепцию и опубликовать ее для всего мира, а весь мир теперь может рецензировать и критиковать нас. У нас сегодня есть факты, которые противоречат устоявшимся концепциям формирования таких месторождений.

В чем же это противоречие?

Традиционно считается, что железо накапливалось в морском бассейне, куда поступало с речными системами, которые размывали складчатые горные области, контактирующие с этим древнем морем. Железо выносилось, размывались породы, и в конце концов оно концентрировалось, осаждалось в виде месторождений. Но когда мы детально подошли к Бакчарскому месторождению, обнаружились факты, которые противоречат такой модели. И теперь мы считаем источниками железа не горные области, контактирующие с морским бассейном, а недра земли. И, соответственно, каналы, по которым выносилось железо, нужно искать не на поверхности, а на глубине.

А отсюда, соответственно, необходимо обдумывать, осмыслять и представлять себе новую рудогенерирующую систему. Потому что если железо выносилось из недр, вполне возможно, оттуда могли выноситься и другие металлы, как это происходит с месторождениями совершенно иных типов.

Но ведь это может означать пересмотр фундаментальных вопросов формирования нашей планеты — и, может быть, не только нашей.

Так далеко мы, если честно, еще не заглядывали. Но да, может быть, и это надо как-то осмыслять. Сейчас же мы работаем над геологической рудной системой, и нужно смотреть, действительно ли оно выносилось, какие факты это доказывают и как это можно использовать.

А как это можно использовать?

Например, есть теория, выдвинутая нашими учеными из академии наук в 1990-х гг. и параллельно американскими учеными, о том. что такие месторождения связаны с нефтегазоносными бассейнами. Это очень хорошо видно на примере Западной Сибири, где есть пространственная связь нефтяных месторождений с более молодыми железорудными месторождениями. Здесь в качестве агентов, выносивших железо, рассматриваются воды, которые мигрировали в верхней части земной поверхности и выщелачивали из вышележащих пород железо.

Другой интересный момент. В геологии многое построено на принципе аналогии. Наблюдения за современными геологическими процессами дают нам возможность использовать эту информацию для того, чтоб расшифровывать геологические процессы в прошлом. Соответственно, мы понимаем, какие месторождения должны формироваться.

Сегодня практически нет морских бассейнов, где бы формировались такие морские осадки, содержащие оолиты. Но в небольшом количестве они существуют. Один из примеров — это остров в Индонезии. излюбленное место дайверов. Я теперь мечтаю стать дайвером. чтобы посмотреть на это место, где выносится железо. Оно именно выносится — в виде выдыханий, эксплозии, растворов стазами— и осаждается в форме полей оолитов. И этот метод аналогии работает на нашу концепцию.

Еще пример: на северо-восточном побережье Венесуэлы, недалеко от острова Тринидад, где пересекается глубинный разлом и разгружаются воды, которые освободились при формировании нефтеносного бассейна. Там тоже формируются поля таких оолитов. Геолог Майкл Кимберли задокументировал это открытие и впервые выдвинул гипотезу о связи нефтяных и железорудных месторождений. А мы, в свою очередь, стали находить минералогические и геохимические следы того, что в районе Бакчарского месторождения функционировали газы и растворы, выносимые из недр. Это могли быть и древние циркулирующие метеорные воды, и термальные низкотемпературные растворы.

Но если это так. то нам нужно, повторюсь, рассматривать эту систему как совершенно другую и связывать с ней совершенно другие месторождения. Вероятно, это верхушка какой-то рудной системы, а глубже могут залегать ценные руды.

Иначе говоря, ваше открытие может иметь важное прикладное значение.

Если мы рассматриваем концепцию формирования минералов в этих месторождениях, то постепенно подходим к технологическим моментам и к прикладным вещам. Как, например, тот же фосфор попал в эти оолиты? Это интересный вопрос. Мы находим связь всех этих аспектов, изучаем вмещающие породы, ищем решение, как их можно использовать сегодня в каком-либо виде деятельности.

Одно из таких ответвлений по теме — это минеральные вещества. Мы считаем, что некоторые из этих пород можно использовать как удобрение, что может существенно повысить их значимость. Таких идей может быть множество.

Например?

Нам очень нравятся факты, указывающие на связь Западно-Сибирского железорудного бассейна и горизонтов, где концентрируются минералы. Мы находим интересные корреляции с глобальными древними геологическими и палео- климатическими процессами. В древности, когда начало формироваться месторождение, и до периода, когда формирование закончилось, было известно три глобальных климатических события — то, что сегодня называется глобальным потеплением. Такие события происходили и в далеком прошлом. Мы находим здесь маркеры, как коррелируют горизонты накопления железа, что именно происходило в земле, что именно меняло климат и где в результате происходили интенсивное рудообразование, смена режима осадконакопления и т.д.

Выходит, по вашим данным можно исследовать климатические процессы?

Да. У нас была статья, посвященная Бакчарскому месторождению, где мы анализируем климатический максимум, когда температура атмосферы и океана возросла в относительно короткий промежуток времени. Это интереснейшее событие. Оно сегодня очень активно обсуждается в литературе, причем в самых передовых научных журналах. Выдвигается множество гипотез, объясняющих этот резкий климатический перестрой. Самые распространенные гипотезы связаны с интенсивными извержениями вулканов, особенно в Индии, которые, в свою очередь, были спровоцированы падением гигантского метеорита Чиксулуба, что стало причиной изменения климата и вымирания гигантских рептилий.

Некоторые считают, что тогда происходила массовая разгрузка залежей метангидратов. Это сегодня особенно актуально, и мы входим в группы, которые изучают современное изменение климата в связи с дегазацией на Арктическом шельфе. Все эти процессы, связанные с термическим максимумом, мы пытаемся спроецировать на наш район, выдвигаем теорию рудообразования и приводим факты того, что через древний морской осадок происходила миграция метана. Пузырьки метана в минералах — это фактически неопровержимое тому доказательство.

Обобщая все сказанное, хочу подчеркнуть: изучение месторождений железа, которыми богата наша Сибирь, открывает огромное количество различных фундаментальных и прикладных перспектив и возможностей, и это весомый аргумент в пользу того, что этим надо активно заниматься. ■

Беседовала Наталия Лескова

Максим Рудмин, доцент отделения геологии Томского политехнического университета

 

бакчарское месторождение в мире науки 11 2019 геология железо максим рудмин томский политехнический университет

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.