Сокровищница под ногами

Содержание:

• Плюс один в копилку
• Дружба сквозь годы
• Вулканы, техника и люди
• «Не торопите природу!»

Плюс один в копилку

Минералы – это природные кристаллические вещества, залегающие в основном в земной коре. К ним относят металлические (медь, золото) и неметаллические (кварц, асбест) части горных пород. Первый этап поиска минералов – полевые исследования в областях, например, активного вулканизма. Таким образом был найден и медведевит. О том, как это произошло, «Профилю» рассказал один из авторов открытия, профессор кафедры кристаллографии СПбГУ Станислав Константинович Филатов.

«С конца 1970‑х годов я ездил на Камчатку в район вулкана Толбачик, – вспоминает он. – Это уникальное место, где во время извержений на поверхность Земли прорывается магма. Вулканические газы при охлаждении кристаллизуются в эксгаляционные минералы. В каждой экспедиции мы набирали много образцов, и некоторые впоследствии становились новыми минералами. Пробу, содержащую медведевит, нам передал вулканолог Каргопольцев. Но затем пробы надо обрабатывать: каждый минерал – это небольшая диссертация».

Ученым нужно описать физические свойства минерала (цвет, блеск, плотность, спайность), определить его химический состав (раскладывая на компоненты химическими методами), а также расшифровать кристаллическую структуру. Последнее особенно важно, поскольку в природе встречаются разные структуры из одних и тех же элементов. Для этого используется рентгеноструктурный анализ.

Эти исследования Филатов провел сообща с Лидией Вергасовой (Институт вулканологии и сейсмологии РАН) и Андреем Шаблинским (Институт химии силикатов РАН). Дальше начался процесс утверждения минерала. «Если понимаешь, что обнаружил новый вид, нужно подать сведения во всемирный банк данных, – говорит ученый. – Комиссия Международной минералогической ассоциации рассматривает заявку. Чаще всего требуются доработки. Но в этот раз все прошло удачно. В декабре прошлого года председатель комиссии Ритсуро Мияваки сообщил, что наш минерал принят».

Сегодня науке известно около 5700 минералов. Ежегодно комиссия утверждает несколько десятков новых видов. Это не так уж много. Для сравнения: счет химическим веществам, искусственно созданным человеком, идет на миллионы. Поэтому каждое пополнение мировой копилки минералов – событие для геологов.

Дружба сквозь годы

Как минералы получают свои названия? Иногда их присваивают по фамилии ученого, так или иначе причастного к минералогии. Но есть и другие опции: по району обнаружения (антарктикит, везувиан, калифорнит, хибинскит, камчаткит), в честь выдающихся современников (гагаринит, чкаловит, рузвельтит, клинтонит, келдышит), научных организаций и даже жен исследователей.

«Давать название – прерогатива авторов‑первооткрывателей, – говорит Станислав Филатов. – Мы решили назвать минерал в честь Роберта Александровича Медведева – моего однокурсника и друга, а также ученого, внесшего значительный вклад в геологию, с которым мы ездили в геологические экспедиции».

Медведев – советский и российский ученый, проявивший себя в разных областях геологии и металлургии. В 1960‑х годах он помог обнаружить десятки урановых месторождений в Казахской ССР – тогда промышленность остро нуждалась в радиоактивных элементах. В 1970‑х возглавлял лабораторию завода «Гиредмет» (Верхняя Пышма, Свердловская область), внедряя новаторские методы определения газов в металлических сплавах. В 1980‑х готовил к запуску цех электролиза медной фольги на верхнепышминском заводе «Уралэлектромедь» (его ввод имел стратегическое значение для СССР, до этого зависевшего от поставок импортной фольги). А в 1990‑х Роберт Медведев работал над диверсификацией производства на «Уралэлектромеди» (входит в состав Уральской горно-металлургической компании), налаживая химические процессы извлечения золота из неиспользованных остатков производства меди. Благодаря найденной технологии сейчас завод является одним из крупнейших производителей рафинированного золота в России.

Вулканы, техника и люди

Огнитит, райизит, арсмирандит, леманнит, докучаевит, гликинит, петровит, куфарит… Это далеко не полный список минералов, внесенных в базу нашими учеными за последние пять лет. Россия – страна-рекордсмен по количеству открываемых минеральных видов, утверждает Филатов. «Спасибо нашей природе, особенно Камчатке, – замечает собеседник «Профиля». – Когда мы, ученые СПбГУ, приехали туда в 1977 году, нам сказали, что здесь всего 30 минералов, можете не тратить время на дальнейшие поиски. С тех пор мы нашли там более 50 новых видов. Вслед за нами поехали коллеги из МГУ и тоже совершили свои открытия». По его мнению, впереди еще много неоткрытых минералов. «Приборы совершенствуются, и мы будем находить новые соединения там, где, казалось, уже все проверили, – прогнозирует ученый. – Постепенно детекторам требуется все меньший размер кристаллов: когда-то был нужен 1 кубический сантиметр, сейчас несколько нанометров».

Филатов вспоминает, что в 1990‑х на кафедре кристаллографии СПбГУ не было ни одного автоматического дифрактометра. «Мы ездили в Дрезден, в Берлин, просили проанализировать наши образцы, записывая того, кто это сделает, в соавторы. Теперь у нас самих одна из лучших лабораторий, коллеги из других стран приезжают в Петербург. Закуплены два десятка дифрактометров – за считанные минуты они анализируют кристаллический порошок или монокристалл и ищут сходства в базе минералов. Это обеспечило быструю диагностику камней, которые мы набираем в полевых исследованиях. Раньше один минерал могли изучать два-три года».

«Не торопите природу!»

Открытия минералов важны для фундаментальной науки: благодаря им пополняются наши знания о концентрации химических элементов в окружающей среде. Но есть и сугубо практическая польза. Человек применяет минералы с древнейших времен: как источник строительных и абразивных материалов (кальцит, гипс, агат), для производства стекла (кварц), керамики (флюорит, пирофиллит), смазок (тальк), удобрений (селитра, сильвин), в ювелирном и декоративном искусстве (драгоценные камни, малахит, бирюза, оникс, алебастр).

Рудные минералы ценны высоким содержанием металлов – меди, железа, алюминия. Особую роль играют минералы-индикаторы, указывающие металлургам на наличие поблизости богатых месторождений. Наконец, многие минералы нашли применение в высокотехнологичной промышленности. Здесь ценятся их огнеупорные (кианит, магнезит), оптические (диоптаз, кварц), термоизоляционные (слюды) и другие свойства.

Официальное открытие минерала – лишь начало его долгой жизни. «Затем начинается пристальное изучение его возможностей, – говорит Станислав Филатов. – Как он проводит электрический ток? Как преломляет световую волну? Один немецкий коллега, Мартин Янсен, установил закономерность: если вы нашли интересное свойство, практическое приложение для него придумают через 20–30 лет. Пока трудно судить, как медведевит будет использован в технологиях будущего. Наши последователи пойдут дальше нас. Не торопите природу!».

Исследования были выполнены по гранту РНФ 21-77-00069 «In situ исследование механизмов термической эволюции продуктов эксгаляционной деятельности вулкана Толбачик (полуостров Камчатка, Россия) на примере новых и редких минералов, прежде всего сульфатов, а также их синтетических аналогов».