Южноуральские ученые раскрывают секреты «черных курильщиков» древних и современных океанов

 

Урал - это крупнейшая в мире природная лаборатория, содержащая огромное количество рудных месторождений. Территория Урала до определенной глубины опоискована, однако большая часть руд находится еще глубже в недрах и представляет огромный интерес для южноуральских ученых и экономики страны в будущем. Где обитают рудообразующие «черные курильщики», есть ли сходство в металлогении́ древних и современных океанов и как это помогает найти новые рудные месторождения рассказал заведующий кафедрой «Геология» геологического факультета ЮУрГУ (филиал в г. Миасс), доктор геолого-минералогических наук, член-корреспондент РАН, профессор Валерий Масленников.

Валерий Масленников – лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники за работу «Создание научных основ развития рудной минерально-сырьевой базы Урала» удостоен награды Б. Скиннера за создание многостадийной модели формирования золоторудных месторождений-гигантов, а также международной премии «Эврика» (Australian Museum Eureka) за реконструкцию истории коэволюции геохимии, геотектоники, металлогении и биологии океанов от архея по современности. Результаты разнообразной исследовательской работы профессора отражены в ряде научных публикаций в зарубежных журналах, индексируемых базами данных Scopus и Web of Science - «Nature», «Geology», «Geochimica et Cosmochimica Acta», «Ore Geology Reviews», «Economic geology» и проч.

Профессор Масленников – разносторонний исследователь, ассоциирующий себя с естествоиспытателями ХIХ века. Более 30 лет известный в российской и зарубежной научной среде эксперт работает в различных направлениях на стыке геологии и биологии: геотектоники, литологии, минералогии, геохимии, палеоэкологии, палеонтологии, биогеографии и биологии применительно к рудообразующим системам. Являясь инициатором комплексного изучения на Урале рудных и околорудных отложений, впервые применил методику построения фациальных карт палеоповерхностей колчеданоносных гидротермально-осадочных полей. Прикладное значение исследований ученого связано с разработкай критериев локального прогнозирования колчеданного оруденения.

В последе десятилетие на геологическом факультет ЮУрГУ и Института минералогии УрО РАН прошло несколько интеграционных проектов, включая проекты федеральных целевых программ, направленных на разработку критериев прогнозирования колчеданных месторождений.

«В частности, нами установлено, что на колчеданоносных гидротермально-осадочных полях формировались металлоносные отложения – продукты окисления сульфидных осадков и «дымов черных курильщиков», названные нами «госсаниты», – поясняет Валерий Владимирович. –  Доказано, что госсаниты отличаются от безрудных красноцветных отложений по минералого-геохимическимособенностям и, поэтому, могут служить прямым поисковым признаком колчеданоносности гидротермально-осадочного поля». 

На достигнутом инженер-исследователь не останавливается и продолжает, в рамках совместной работы ЮУрГУ и Института минералогии УрО РАН, разрабатывать критерии прогнозирования рудных месторождений на Урале и совершать новые открытия. Одно из направлений исследований посвящено сравнению металлогении́ древних и современных океанов. Металлогения палеоокеанов включает изучение закономерностей размещения и познание причин разнообразия рудных месторождений в сравнении с современными аналогами.

«Нам интересен сравнительный анализ древних рудных месторождений Урала, Рудного Алтая, Понтид и других металлогенических провинций с современными рудообразующими системами Тихого и Атлантического океанов. В основном, это колчеданные месторождения, так называемые «черные курильщики» («black smokers»), - рассказывает профессор Масленников. - В палеозое 500-300 млн. лет назад Уральский океан покрывал пространство гораздо большее, чем территория современного Урала. В океанических рифтах и островодужных бассейнах формировались аналоги современных черных, серых, белых и мерцающих курильщиков. В результате схождения материков в эпоху каменноугольного периода океан исчез, а на месте встречи континентов вздыбились Уральские горы. В зоне закрытия океана и погружения океанической плиты часть океанических колчеданных месторождений погрузилась глубоко в недра Земли, другая часть - служит в настоящее время промышленным источником меди, цинка, свинца, золота, серебра, теллура, селена, висмута и других полезных химических элементов».

Особое место в исследованиях учёного занимают высокотемпературные «черные и серые курильщики». На дне современных океанов в срединно-океанических хребтах и подводных островных дугах встречаются гидротермальные источники, под давлением выбрасывающие растворы черного цвета при температуре 350-400°С. При извержении горячий раствор «черных курильщиков» (напоминающих подводные башни), контактирует с морской водой, образуя металлоносный сульфидный осадок, а затем и многолетние рудные залежи, которые сегодня добываются и обогащаются в промышленных масштабах.

«Запасы некоторых колчеданных залежей, формирующихся в океанах и захороненных в недрах континентов вполне сопоставимы. На 32 колчеданных месторождениях, образовавшихся в интервале от архея (2 млрд лет) до современности, нами обнаружены реликты гидротермальных труб черных курильщиков «Черные курильщики» мы нашли сначала на Урале, а потом в других регионах, например, на Рудном Алтае (Казахстан, РФ), Понтидах (Турция), о. Хонсю (в Японии), в Аппалачах (Канада). И оказалось, что сейчас на Урале лучшая в мире «коллекция»! Если в редких коллекциях США, Турции, Японии присутствуют одна-две трубки палеокурильщиков, то в нашей коллекции представлено более тысячи фрагментов «дымоходов». Каждый фрагмент трубы, формировавшийся в высокограиентных условиях при температурах варьирующих от 400 до 2°С, несет наиболее полную, по сравнению с другими типами руд, информацию об условиях формирования месторождения в целом. Мы, используя эти уникальные записи природы, знаем многое о конкретном месторождении, особое внимание уделяя месторождениям, отработка которых планируется только в будущем. Благодаря комплексному изучению гидротермальных труб, мы доказали, что существует зависимость состава минералов, концентраций и спектра химических элементов колчеданных месторождений древних и современных океанов от состава вмещающих пород, геотектонической позиции и режимов вулканизма. Это позволило, например, объяснить рудно-фациальное и минералого-геохимическое разнообразие месторождений колчеданного семейства. Благодаря новой генетической классификации, мы еще до начала добычи месторождения можем прогнозировать особенности его минерального и химического состава, делать предсказания о технологической ценности и потенциальной токсичности руд, соответственно, оценивать экономические и геоэкологические риски отработки и переработки сырья».

Именно здесь на Урале, Валерий Масленников с коллегами сделали открытие, которое научное сообщество официально признало только 20 лет спустя: в рудах колчеданных месторождений была обнаружена древнейшая пригидротермальная оруденелая фауна, принадлежащая, как предполагается, миру хемосинтеза:

«В отличие от нашего солнечного мира на больших глубинах в современных океанах в полной темноте локально процветает мир хемосинтеза. Пригидротермальная макрофауна, представленная разнообразными трубчатыми червями и моллюсками, использует химическую энергию окисления сероводорода, метана и водорода для синтеза органических соединений. Все это происходит при активном участии бактерий, которые, как и макрофауна, служат пищей для подводных плотоядных рыб и крабов. Несмотря на токсичность среды в зонах гидротермального рудообразования активно развивалась и развивается жизнь, возможно аналогичная первозданной. Закономерно возникает вопрос: «Мы все – современные дети фотосинтеза или потомки мира хемосинтеза?». А самые древние гидротермальные оазисы мы открыли здесь, на Урале в раннем палеозое. Древне́е пока еще никто не нашел. Хотя такие находки возможны и нами ожидаются. Результат последних двух десятилетий – 6 новых родов оруденелой пригидротермальной фауны, обнаруженной нами в рудах Урала. Пригидротермальная фауна встречается не на всех современных и древних колчеданных месторождениях. Нами установлено, что причина этого – различия в концентрациях высокотоксичных элементов, таких как Tl, Hg, Cd, As и Sb, поставляемых в растущие и одновременно окисляющиеся сульфиды. Напротив, там, где в сульфидах концентрируются Se, Co, Ni и Te, биопродуктивность колчеданообразующих систем гораздо выше. Так возникли минералого-геохимические критерии прогнозирования палеогидротермальных оазисов, давшие основу для выявления новых биогеографических закономерностей».

Проделанная работа была бы невозможна без симбиоза науки и образования, считает Валерий Владимирович. ЮУрГУ и Институт минералогии УрО РАН давно и тесно сотрудничают в области исследований разнообразных месторождений полезных ископаемых. Под руководством члена-корреспондента РАН, главного научного сотрудника Института минералогии УрО РАН, профессора кафедры минералогии ЮУрГУ создана совместная «Лаборатория технологий кварцевого сырья» с современным высокотехнологичным оборудованием. Ее цель – получение спектроскопических признаков высокотехнологичного кварцевого сырья для космической отрасли. Благодаря использованию масс-спектрометра с индуктивно связанной плазмой и лазерной абляцией, находящегося в Институте минералогии УрО РАН, преподавателями, аспирантами и студентами геологического факультета ЮУрГУ под руководством В.В. Масленникова успешно развивается направление «Высокотехнологичные микроэлементы в минералах» для рационального и комплексного использования природных богатств.

«Свои исследования мы проводим не только на Урале или в Ильменском заповеднике. У нас глобальные амбиции и множество проектов на разных континентах и в океанах. Мы стараемся делать вклад и в фундаментальную науку и, в то же время, придерживаемся прикладной ее грани, помня о пользе для экономики страны».

От науки всегда есть и будет польза, считает профессор Масленников. Необходимо только постоянно углублять свои знания, получать новый опыт и думать «на опережение».

 

Оксана Кувакина
Вы нашли ошибку в тексте:
Просто нажмите кнопку «Сообщить об ошибке» — этого достаточно. Также вы можете добавить комментарий.