Сергей Иванович Коноваленко, заведующий кафедрой минералогии и геохимии, рассказал об истории открытия, о поиске, исследовании и применении новых минералов.
– История давняя, особенно по первому минералу. Он был найден примерно в шестидесятых годах прошлого века. Наши геологи сначала определили его как хольмквистит, затем он был переопределен как клинохольмквистит. В конце ХХ века в Испании проводились исследования в провинции Педроса, и там нашли литиевые амфиболы, которые получили название по провинции. Когда зарубежные исследователи запросили образец, который хранился в минералогическом музее АН СССР, оказалось, что наши литиевые амфиболы из Тувы относятся к группе педрисита.
После появления публикаций в минералогических журналах мы решили обратиться к образцам тувинского проявления, которые у нас были. Они фигурировали под первоначальным названием, и это были не наши определения: мы опирались на то, что сделала ранее Академия наук. Мы пересмотрели образцы на основе тех материалов, которые появились за рубежом, и установили, что наши минералы, являясь педриситами, не совсем совпадают с итальянскими по химическому составу. У них и геологическое положение было несколько другое. И тогда мы поняли, что открыли самостоятельный минеральный вид, который итальянцы не могли установить, потому что у них был образец из другого места. У них – чисто магнезиальный, а у нас – существенно железистый.
Дальше была техническая задача: изучить физические свойства, исследовать структуру, показать, что это действительно железистая разновидность того самого минерала. Поскольку уже была принята международная номенклатура минералов группы педрисита, мы привязались к ней, давая название и добавили приставку ферро-.
Второй минерал, россовскиит, назван в честь Льва Николаевича Россовского – исследователя редкометальных месторождений Азии. Он много работал и в Монголии, и в Туве, и на Памире, и в Тянь-Шане, и в Афганистане. Мы назвали в его честь новый минерал, это дань уважения к этому исследователю.
Россовскиит тоже был найден достаточно давно, в 2004 году, но тогда выполненные анализы не показали чёткого отличия его от минералов, которые были уже известны. Мы вернулись к исследованию
минерала на новой аналитической базе, которую университет создал после того, как выиграл национальный конкурс, получил деньги и оборудование, и появились возможности для более широкого круга анализов. Когда они были проведены, возникло интуитивное предположение, что это новый минерал. Тогда мы привлекли возможно более широкий круг ученых, которые, прежде всего, выполняли те исследования, которые у нас в университете осуществить нельзя в связи с отсутствием соответствующей аппаратуры и специалистов. Каждый минерал определяется двумя основными параметрами, химическим составом и кристаллической структурой. Состав мы можем изучить в университете, а для изучения структуры уже нужно специальное оборудование и специалисты-кристаллографы, которые занимаются структурными исследованиями. Когда эти исследования были проведены, оказалось, что действительно открыт новый минерал, и Международная Минералогическая Ассоциация это подтвердила.
Это достаточно редкое событие, когда в течение года в одной и той же организации или группе открывают сразу два новых минерала. В растительном мире пятьсот тысяч видов, видов живых организмов – полтора миллиона, а химических соединений, которые синтезированы в лаборатории, миллионы. Число минералов, напротив, достаточно ограничено: всего известно примерно четыре с половиной тысячи видов. Всплеск в открытии минералов произошел во второй половине XX века, когда были сконструированы приборы для того, чтобы анализировать вещество в очень малом объёме. Когда появились эти так называемые микрозонды, стали открывать мелкие новые минералы. Они в ряде случаев оказались механическими примесями к широко известным минералам, которые изучаются в университете.Большинство новых минералов сегодня открывается в виде зерен размером в доли миллиметра, а иногда и еще меньше. Но наши два слагают крупные выделения, размером в сантиметр или даже несколько. Это неординарная находка.
Россия на протяжении последних сорока лет является лидером по числу вновь открываемых минералов. У нас работают наиболее дотошные минералоги. Есть люди, которые целенаправленно занимаются поиском новых минералов, и количество открытых минералов у них исчисляется десятками. У рекордсменов доходит до сотни открытых новых видов. Но каждая находка – это довольно существенный прирост минеральных видов: четыре с половиной тысячи – это не такое большое число. Если сложить все минералы, которые открыты с моим участием, то это одна десятая процента от всех известных минералов, и это большой процент, почётный.
– Как проходит поиск минералов?
– Люди, нацеленные на поиск новых минералов, анализируют геологическую ситуацию, ездят на объекты, где потенциально можно что-то открыть. У нас другая ситуация. Мы занимаемся определенным кругом объектов. Наша группа изучает редкометальные месторождения разного происхождения. Это месторождения редких элементов тантала, ниобия, лития, бериллия, цезия, рубидия. Как правило, эти исследования всегда сопровождаются изучением вещественного состава. В процессе его мы стараемся определить все, что есть в объекте, который содержит редкие металлы. Иногда попадаются и новые минеральные виды.
Круг наших объектов, с одной стороны, сужен, а с другой стороны, таких месторождений достаточно много. Один минерал мы нашли в Монголии, другой на Сангилене, третий на юго-западном Памире, четвертый в Горной Шории – совершенно разные регионы. Но объекты примерно одни и те же, редкометальные, чаще пегматитовые. Ферро-педрисит изначально тувинский, а россовскиит найден в Западной Монголии, в пегматитах Монгольского Алтая. Он не был известен как самостоятельный минеральный вид, когда изучались эти пегматиты. Это было примерно в шестидесятые годы прошлого века. Мы достаточно давно занимаемся Монгольским Алтаем, начиная с 1997 года. Объектов там много, вещественный состав их мы постоянно изучаем, и вот это вылилось в открытие нового минерала. Это четвертый минерал, открытый на территории Монголии, причем два из них открыты именно в Западной Монголии. По числу открытых минералов Монголия пока еще не в группе лидеров, и мы внесли свой посильный вклад в изучение ее минерального кадастра.
Россовскиит – это потенциально промышленный рудный минерал. Скорее всего, он распространен гораздо шире, поскольку в Монгольском Алтае существует целый пояс такого рода объектов, которые имеют примерно одинаковую специализацию на одни и те же химические элементы: ниобий, титан, редкие земли, уран, в меньшей степени тантал.
Я думаю, что это не последняя находка в Монголии, поскольку минералогия этих пегматитов изучена не лучшим образом: их много, они разные, и требуется еще какое-то время для сбора материалов.
– Как исследуются минералы?
– Каждый минерал, как я уже говорил, характеризует два основных параметра: химический состав и кристаллическая структура. Они определяют все остальные свойства. Мы начинаем с изучения состава, потом определяем структуру, когда это в нашей компетенции. Потом по мировой информационной базе выясняем, насколько по этим двум параметрам найденный минерал соответствует тому, что известно. Если не соответствует, то начинается кооперация, которая иногда выходит за пределы российской территории, потому что для того, чтобы утвердить новый минерал, есть жесткие требования. Надо определить очень много физических параметров, и очень часто это невозможно сделать при тех аппаратурных возможностях, которые у нас есть. Поэтому мы обращаемся в Казань, Черноголовку, Москву, Питер, Иркутск, Красноярск и за границу. Утверждение нового минерала – это труд очень большого коллектива исследователей. Первоначальный интуитивный толчок дает тот, кто нашел, а дальше это все, как круги, расходится, и требует привлечения гораздо более широкого круга специалистов. Поэтому людей в списках первооткрывателей довольно-таки много.Сейчас невозможно уже в одиночку узаконить новый минерал, потому что ни один из исследователей не владеет такой лабораторной базой и такой профессиональной подготовкой, чтобы всесторонне исследовать вновь открытые соединения.
Это требует усилий достаточно большого коллектива. Если посмотреть публикации по новым минералам, то число соавторов обычно достаточно большое, от пяти до десяти человек, иногда больше.
– Как делается химический анализ и анализ структуры?
– Химический анализ сейчас, в основном, инструментальный. У нас он проводится на базе центра коллективного пользования, который организован после того, как университет выиграл гранты и были закуплены соответствующие приборы. Это, в основном, инструментальный анализ, основанный на физических процессах, которые происходят при взаимодействии вещества с электромагнитным изучением. На этом микрозондовом уровне обычно изучается химический состав, дальше исследуется структура при помощи рентгеновских дифрактометров. У нас сейчас современный, достаточно мощный такой аппарат. Есть база данных, и полученные рентгенограммы сравниваются с базой данных, и сразу становится ясно, есть аналоги, нет аналогов, особенно когда это соотносится с составом. Дальше начинается изучение физических констант, показателей преломления, плотности, твердости, магнитных свойств, термических, инфракрасных спектров – всех тех физических параметров, которые характеризуют минерал и требуются со стороны Международной Минералогической Ассоциации при утверждении нового минерального вида.
– В мире есть аналоги этих новых минералов?
– Естественно. Это группа литиевых амфиболов. Она была достаточно короткой, когда был найден в Туве первый литиевый амфибол. Сейчас в этой группе 12-14 минеральных видов, которые отличаются нюансами химического состава, поскольку структура у них одинаковая. Это группа минералов. Россовкиит тоже относится к группе, но не такой широкой, как у амфиболов, но там примерно пять минеральных видов, которые отличаются нюансами химического состава. Очень редко сравнительно с этим открывают совершенно новый по структуре и принадлежности минеральный вид. Один такой у нас был, ташелгит, который мы нашли в Горной Шории. У него и структура никуда не подходит, и состав специфический. Но это редкость. Большинство минералов сейчас открывают в пределах групп, изучая вариации химического состава, поскольку большинство природных минералов имеет переменный состав. И когда одного компонента больше, чем другого, можно говорить о том, что это новый минеральный вид.
– Где эти минералы могут использоваться?
- Россовскиит – это потенциально рудный минерал. Если его найдут в других объектах в достаточно больших количествах, он может извлекаться и служить источником ниобия и тантала. Ферро-педрисит не является промышленным минералом, но это минерал-индикатор: по нему можно искать литиевые, в первую очередь, месторождения редких металлов, поскольку он образуется в пределах этих месторождений, на их флангах и отличается достаточно броской фиолетово-серой окраской.