Материалы портала «Научная Россия»

Президиум РАН: нужно продолжать исследования рудообразующих систем океанического дна

Президиум РАН: нужно продолжать исследования рудообразующих систем океанического дна
22 ноября на заседании Президиума РАН академик Н.С. Бортников выступил с докладом «Современные рудообразующие системы океанического дна: минерально-сырьевая база будущего или неоправданные ожидания».

В 1977 году на хребте Галапагос на глубине 2500 метров была открыта необычная экосистема с гидротермальными источниками — т.н. «черные курильщики», образования на дне океана, выбрасывающие горячую воду черного цвета. Эта геотермальная вода затем образует скопления и залежи благородных, цветных и рассеянных металлов, что привлекло особое внимание ученых. Академик Николай Стефанович Бортников говорил об этом в докладе (на заседании Президиума РАН 22 ноября) «Современные рудообразующие системы океанического дна: минерально-сырьевая база будущего или неоправданные ожидания». Предлагаем короткий пересказ сообщения.

«Черные курильщики» располагаются в рифтовых долинах срединных океанических хребтов и образуются благодаря взаимодействию холодной океанской воды с горячей магмой. Морская вода, попадая в трещины и разломы в океанской коре, нагревается благодаря теплу магмы, а затем вступает в химическую реакцию с различными горными породами. Затем она, обогащенная различными веществами, вырывается на поверхность дна. Это особая геотермальная вода, способная достигать температуры 400°С, со стороны напоминающая рассеивающийся черный дым (черный — за счет появления в составе извергаемой воды соединений серы и железа, меди и цинка), который, охлаждаясь под влиянием холодной воды океана, оседает в виде минералов, и создает трубы «курильщиков». По мере охлаждения, из геотермальной воды затем выпадают сульфиды марганца и цинка.  

Эти «черные курильщики» были признаны научным сообществом необычным явлением, доказывающим существование необычной формы жизни в глубоководной среде. Их исследование началось еще Академией наук СССР под руководством академика Барсукова, а затем продолжены большим числом исследовательских организаций в рамках федеральной программы «Мировой океан». «Курильщики» существуют в глубинной афотической зоне океана за счет хемосинтеза (в этом случае источником энергии для синтеза органики из диоксида углерода являются реакции окисления неорганических соединений).

Это открытие, по мнению Бортникова, стало одним из важнейших открытий, сделанных в области наук о Земле после Второй мировой войны. Дело в том, что раньше считалось, что в северной области Срединно-Атлантического хребта невозможна такая сильная гидротермальная активность из-за малых объемов магмы и низкого теплового потока. Благодаря исследованиям геологоразведочной экспедиции, проводимой на судне «Профессор Логачёв», которое было приурочено к борту рифтовой долины не на базальтах, а на серпентинитовых перидотитах, за прошедшее время российскими учеными было обнаружено более 60 проявлений гидротермальной активности, 192 высокотемпературные сульфидные постройки, образовавшиеся на глубине от 100 м до 5 км.

Эти системы отличаются от базальтовых в первую очередь тем, что здесь рудообразование происходит под воздействием высокотемпературных флюидов с высокой соленостью (более 26 %), а также малосоленых флюидов, соленость которых даже ниже солености морской воды. Эти флюиды содержат достаточно высокую концентрацию метана, что было нехарактерно для базальтовых построек.

Однако, как обнаружилось в процессе исследований, во флюидах принимает участие и глубинный компонент, что стало ясно после изучения изотопного состава гелия. Кроме метана во флюиде оказались и другие углеводороды, от этана до пропилена, из-за чего было сделано предположение, что они образовались в результате абиогенного синтеза (на это указывает изотопный состав углерода в метане). На необычное образование сульфидных руд указывает и изотопный состав серы.

Все эти исследования значительно расширили понимание современного научного сообщества процесса образования и существования сульфидных руд и гидротермальных источников во внутренних океанических комплексах северной области Срединно-Атлантического хребта. В этих комплексах ультраосновные породы приурочены к ассиметричным растяжениям. Циркуляция флюида и холодной воды океана происходит в борту рифтовой долины, в результате чего происходит отложение внеосевых руд.

Более крупные залежи руд формируют те гидротермальные системы, которые способны функционировать до 1.3 млн. лет (такие системы считаются «долгожителями») с эпизодическим внедрением магмы и широким взаимодействием с вмещающими породами и пропускать морскую воду максимум на 8 км. Эта морская вода затем превращается в восстановленные рассолы, которые в свою очередь могут переносить цветные металлы в виде хлорокомплексов.

Гидротермальные флюиды оказались сходны с рудами древних колчеданных месторождений, они тоже — значительные источники благородных, цветных и рассеянных металлов. Эти залежи достаточно велики и вполне могли бы обеспечить нас необходимыми металлами и пополнить запасы недостающих. Однако, обратил внимание слушателей академик Бортников, ресурсы глубоководных залежей значительно уступают колчеданным месторождениям, работа с которыми проводится на суше. По приблизительным подсчетам их можно оценить в 50 млн. тонн: если в 6 океанических постройках содержится ≥ 2 млн. т., то в колчеданных месторождениях добыча и ресурсы составляют 14 млрд. тонн руды.

Поэтому работы с сульфидными глубоководными залежами все меньше интересуют исследователей и считаются бесперспективными. По мнению Николая Стефановича, это мнение стоит изменить. Те сульфидные постройки, которые мы изучили и обнаружили сейчас и которые прямо сейчас и функционируют, составляют лишь малое количество от всех построек, в том числе неактивных залежей, которые нам еще предстоит обнаружить и исследовать. Но на это требуются большие финансовые и технические затраты, которые, пока, невозможно предоставить.

Таким образом, хотя последние исследования все больше склоняют исследователей наук о Земле больше работать на суше, чем в воде, по мнению академика Бортникова глубоководные залежи не стоит недооценивать. До сих пор не выявленные крупные месторождения могут быть перекрыты поздними лавами, а потому до них трудно добраться, и сейчас ученым и исследователям просто необходимо строить планы по дальнейшему их поиску и изучению.

Академик Л.Н. Когарко поддержала докладчика и обратила внимание на процессы, происходящие в связи с магматической активностью. Изучение суперплюмовых систем, щелочного магматизма земли также требуют особого внимания и изучения. Уже проведенные недавно экспедиции на острова Зеленого мыса помогли отыскать месторождения редких и важных металлов — стронция, бария, а также радиоактивных металлов. Перед российским научным сообществом стоит требующая срочного решения проблема — с распадом Советского Союза мы потеряли важные месторождения кобальта и марганца. Однако марганец и кобальт как раз можно найти в Мировом океане, поэтому нам просто необходимо финансировать и технически обеспечивать эту сферу. Если же мы полностью сосредоточимся на одной лишь суше (ну, или наоборот), то в конце концов придем еще к более серьезным проблемам нехватки ресурсов и последующей борьбы за них. Слушатели поддержали этот тезис.

Президент РАН Владимир Фортов также согласился с мнением академика Бортникова, выразив свое полное убеждение в необходимости и перспективности исследований глубоководных систем и рудных месторождений.

На заседании Президиума академиком Пальцевым М.А. был также поднят важный вопрос о проведении общего собрания членов РАН в марте 2017 года в связи с истечением 22 марта 2017 года полномочий Президента РАН. На общем собрании членов РАН 20, 21, 23 марта будут проведены выборы президиума Академии, президента Академии, вице-президентов, главного ученого секретаря и академиков-секретарей отделений Академии. 22 и 24 марта будут проведены общие собрания отделений РАН для выбора кандидата в академики-секретари отделения РАН, заместителей академика-секретаря и членов бюро отделения РАН. Даты собраний были утверждены присутствующими, местом проведения назначили Большой зал Российской академии наук.

Далее участники заседания рассмотрели вопросы:

— О присуждении премии имени А.Н. Крылова 2016 года д.ф.-м.н. Виктору Дмитриевичу Лахно, по представлению Отделения математических наук. Доктор Лахно — сотрудник Института математических проблем биологии РАН (филиал Федерального государственного учреждения «Федеральный исследовательский центр Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук»). Премия присуждена за цикл работ в области математического моделирования переноса заряда в биополимерах.

— О присуждении степени доктора honoris causa иностранному ученому Дональду Саари (Donald Saari), по представлению Отделения наук о Земле. Доктор Саари — действительный академик-секретарь Отделения прикладной математики Национальной академии наук США и председатель Научного Совета Международного института прикладного системного анализа (IIASA, Австрия). Его кандидатура была выдвинута Ученым советом Геофизического центра РАН. Дональд Саари широко контактирует с российскими учеными и Российской академией наук, активно поддерживает инициативы российских исследователей в Научном совете Международного института прикладного системного анализа (IIASA, Австрия).

"черные курильщики" академик лия николаевна когарко академик михаил александрович пальцев академик николай стефанович бортников виктор дмитриевич лахно владимир евгеньевич фортов геотермальная вода глубоководные системы доналд джин саари залежи металлов заседание президиума ран науки о земле океаническое дно российская академия наук рудообразование рудообразующие системы

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий