Поиск - новости науки и техники

Как ископаемые стали полезными. Процессы формирования залежей ценного сырья начались миллионы лет назад.

Попробуйте представить, что происходило на Земле сотни миллионов лет. Нелегко? Конечно! Сколько воды утекло за это время. И в прямом, и в переносном смысле. Там, где была суша, теперь – водная поверхность, и наоборот: на месте океанов – пустыни. Многовековое господство воды оставило здесь немало следов. В основном, в виде осадочных отложений, или осадочных пород, которые содержат большое количество ценных природных ресурсов. Но не только этим они интересны науке. Изучая их, можно получить немало ценных сведений о процессах, происходивших на планете миллионы лет назад. Именно этим занимается старший научный сотрудник Института геологии и минералогии им. В.С.Соболева СО РАН кандидат геолого-минералогических наук Ирина ВИШНЕВСКАЯ. Собирая материалы для своих исследований, ей приходится преодолевать десятки километров под иссушающим солнцем пустынь или пробираться по тайге в накомарнике.
Работа молодого ученого признана перспективной и получила государственную поддержку. Нашему корреспонденту удалось узнать, что скрывает сухая формулировка темы ее проекта: “Геохимия и хемостратиграфия позднедокембрийских карбонатных отложений Центрально-Азиатского складчатого пояса”.

– Центрально-Азиатский складчатый пояс – это, по сути, огромный шов, тянущийся между Сибирью, с одной стороны, и Казахстаном и Китаем – с другой, – рассказывает Ирина Андреевна. – Швом в этом контексте геологи называют более молодые тектонические зоны, “сшивающие” воедино фрагменты древних континентов. Северная часть этих зон перекрыта относительно молодыми осадочными породами Западно-Сибирской плиты. Южная, напротив, обнажена и выходит на поверхность на территории Алтайских гор, Саянского хребта и прилегающих к ним нагорий. Эта огромная структура образовалась на месте древнего Палеоазиатского океана. Как и в современных океанах, в нем были острова и архипелаги. Он был окружен береговой линией: где-то волны омывали мелководный шельф, а где-то разбивались о скалистый берег. Появился или, правильнее сказать, раскрылся Палеоазиатский океан, по разным оценкам, 800-700 миллионов лет назад и существовал достаточно долго – почти 300 миллионов лет. Для сравнения, самому древнему современному океану – Тихому – 167 миллионов лет. Когда в силу разных геологических причин 520-500 миллионов лет назад океану пришло время закрываться, острова и континенты стали сближаться. Произошло их столкновение, в результате чего образовался Центрально-Азиатский складчатый пояс.
Изначально это было горно-складчатое сооружение, но со временем горы постепенно выветривались, пониженные участки рельефа заполнялись осадочными породами, состоящими из обломков этих же гор. В течение последних 40-50 миллионов лет происходит, как говорят специалисты, “воздымание” его южной части (в современных координатах). Этот процесс начался после так называемой коллизии Индийской и Евразийской плит, одновременно с ростом Гималаев. Именно благодаря росту гор породы шва не перекрыты молодыми отложениями, и мы можем изучать их в естественных обнажениях, а не только с помощью скважин.
– Что представляют собой позднедокембрийские карбонатные отложения? Где они находятся?
– Осадочные породы, которые мы изучаем, образовались в окраинных морях (подобных современным Баренцеву или Карскому). Окраинными они были по отношению к Сибирской платформе и к небольшим островам, существовавшим в пределах Палеоазиатского океана. Так как в докембрии (более 540 миллионов лет назад) этот океан находился в основном в тропическом и экваториальном поясах, то в неглубоких теплых морях шло интенсивное отложение карбонатных осадков, то есть накапливались толщи известняков. Кроме того, формировались залежи фосфоритов – из карбонатно-фосфатных осадков. А в тех местах, где проходила вулканическая деятельность или на поверхность пробивались струи горячих минерализованных растворов, образовывались железо-марганцевые корки, подобные тем, что формируются сейчас в акватории Японского моря. Это, конечно, не карбонаты, но породы, тесно связанные с ними и нередко образующие значительные скопления, достигающие уровня месторождений.
– Что позволяют узнать методы хемостратиграфии, которые вы используете в своих исследованиях?
– При накоплении осадочных хемогенных пород, например карбонатов, фосфоритов или сульфатов, в кристаллической решетке сохраняется информация о химическом и изотопном составе воды, из которой происходит осаждение минералов. Спустя много миллионов лет мы проводим обратную работу: растворяем минералы и реконструируем состав древней воды, из которой они образовались. Исследуя распределение конкретных химических элементов, можно получить немало важных сведений. Например, узнать соленость, температуру, глубину древнего моря, было оно внутриконтинентальным или окраинным. Также можно выяснить, какие породы размывались на континенте. При выветривании горных пород их обломки и растворимые компоненты поступают с речным потоком в моря и изменяют химический и изотопный состав воды. Набор горных пород области размыва очень сильно влияет на состав поступающего вещества. Если размывается кора древнего континента, то в обломках будут преобладать такие минералы, как кварц, полевой шпат, глины и элементы-примеси, характерные для этих минералов: бериллий, олово, титан, цирконий. Если же разрушаются вулканические постройки молодых островных дуг (цепочка островов вулканического происхождения, таких, например, как Алеутский архипелаг), то будут преобладать пироксены, роговая обманка, хлорит, вода будет обогащаться примесями кобальта, меди, никеля, скандия, рубидия.
Метод изотопной хемостратиграфии позволяет на основе изотопных характеристик осадочных хемогенных пород установить их абсолютный возраст. Этот метод широко используют за границей. В нашей же стране с осадочными карбонатами работают только ученые Санкт-Петербурга и наша группа в Новосибирске. Исследователями установлено, что изотопный состав стронция воды в определенный момент во всем объеме Мирового океана одинаков. Но с течением времени он меняется. Поэтому, если сравнить изотопный состав стронция, измеренный в изу­чаемых карбонатах, с кривой колебаний этого параметра во времени, то можно определить, сколько миллионов лет назад образовались эти породы. То есть узнать, когда существовало море, где накапливались изучаемые породы.
– В чем проблема, которую вы собираетесь решить? Что уже сделали в этом направлении? Что предстоит?
– Во время закрытия Палеоазиатского океана все его составные части перемешались, как если бы взяли большую картину, разрезали на мелкие кусочки и сложили в большой мешок. Потом стали вытаскивать по одному и думать, что это у нас: берег моря или континент? По сути дела, мы как раз занимаемся тем, что складываем эту очень древнюю мозаику. Определяем, когда на месте Алтайских и Саянских гор было море. Сколько было морских котловин и где они располагались? Какие это были моря: внутриконтинентальные, окраинные, с уходящим до горизонта мелководным шельфом или обрывистым берегом? Были ли они в пределах береговой линии одного континентального блока (наподобие арктического шельфа России), или располагались в удалении друг от друга и принадлежали отдельным островам, как небольшие котловины Зондского архипелага?
Сейчас мы очень сильно продвинулись в плане аналитических исследований. Большую часть анализов делаем сами, в Новосибирске. Остальные необходимые нам исследования проводим совместно с Институтом геологии и геохимии УрО РАН в Екатеринбурге, Институтом геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского РАН в Москве, Институтом геохимии им. А.П.Виноградова СО РАН в Иркутске, с Университетом Гонконга в Китае. Мы полностью подготавливаем пробы, а на базе других институтов проводим только измерения. Такой подход значительно удешевляет и ускоряет работы. Практически полностью исключается фактор “аналитической ошибки”, так как все образцы наши собственные и мы проделали с ними всё – от начала (отбор в поле) и до конца (получение шифра на бланке).
– Чем интересны для вас экспедиции?
– Экспедиционные работы для геолога – особая ежегодная веха. Не побоюсь быть неоригинальной: поле – это маленькая жизнь. Мы проводим на природе в среднем по три месяца в году: уезжаем в июне и возвращаемся в сентябре. И это не увеселительное мероприятие с шашлыками и купанием, хотя и такое бывает. Это серьезная работа, каждый день маршруты или переезды, опасность встречи с дикими животными и ядовитыми насекомыми, ответственность за жизнь товарища. За эти три месяца надо изучить десятки обнажений, отобрать каменный материал, сделать гигабайты фотоснимков, пройти пешком многие километры без троп и дорог. И все только для того, чтобы зимой не сидеть без дела. Порой идешь по жаркой монгольской степи или казахской полупустыне, пот льется ручьем, воды осталось два глотка, а маршрут еще не закончен. И совсем не верится, что когда-то здесь было море, плескались волны, теплый бриз нес влажный, пахнущий солью воздух. А каково в тайге? Комары, мошки… Жить можно только в накомарнике. К нему, правда, привыкаешь уже на второй день. Жаль только, что, не снимая его, нельзя поесть! Пробираешься по густой чаще, цепляешься за ветки, затихаешь, если почувствовал, что кто-то ползет по тебе: не клещ ли? И крутится в голове мысль: всего 600 миллионов лет назад ничего этого не было, было тихо и спокойно!
– Есть ли практическая польза от такой “романтики”?
– В осадочных породах нередко содержатся промышленные количества фосфоритов, а это ценное сырье для производства фосфатных удобрений. Древние карбонатные отложения часто богаты залежами бокситов, из которых получают алюминий. Определение времени и условий формирования этих пород служит одним из поисковых признаков. То есть если где-то обнаружатся породы с нужными характеристиками, можно начинать поиски фосфоритов или бокситов с большой долей вероятности на успех. Также не надо забывать, что поздний докембрий – золотая пора планктона. После окончания жизненного цикла этих животных их останки опускаются на дно морского бассейна и увековечиваются под слоем осадочных пород. Так происходит миллионы лет. И приводит к тому, что некоторые толщи земли становятся, как говорят специалисты, – нефтематеринскими. Спустя время нефть по порам и трещинам мигрирует в коллекторы, откуда ее сейчас и добывают. Следовательно, наши исследования затрагивают вопросы образования и перемещения нефти. Когда я впервые работала на обнажении богатых органикой пород на Енисейском кряже, то была возмущена до глубины души: до какой степени люди могут загрязнить окружающую среду машинным маслом! Кругом были лужицы с тонкой радужной пленкой, в реку стекал мутный зловонный ручеек. Оказалось, люди здесь ни при чем, все природное. Хоть нефть и мигрировала из этих пород в район Ботуобинского месторождения, следы ее были очень заметными. Мы выяснили, что нефть эта образовалась более 850 миллионов лет назад на шельфе Сибирской платформы.

Фирюза ЯНЧИЛИНА
Фото предоставлено И.Вишневской

Нет комментариев