Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
Р. Найт
«Смотри, что у тебя внутри». Глава из книги


К. Циммер
«Микрокосм». Глава из книги


Н. Резник
Как черепахи нарыли себе панцирь


Интервью с Б. Янишем
Наследники Поппера


А. Гуков
Крупные животные Арктики: сколько их осталось?


А. Огнёв
Откуда жизнь? Еще теплее!


Р. Докинз
«Эгоистичный ген». Глава из книги


А. Бердников
Вдоль по лунной дорожке


В. Бабицкая, С. Горбунов
Как и зачем птицы общаются с охотниками за медом


Е. Чернова
Хаос и порядок: фрактальный мир







Главная / Новости науки версия для печати

Образование рудных залежей шло в сто раз быстрее?


Типичное гидротермальное минералообразование: полупрозрачные кристаллы кальцита и призматические кристаллы кварца растут на сростке кристаллов сфалерита (сернистого цинка) и халькопирита (медного колчедана). Как выяснилось, рудные залежи цинка и свинца образовались очень быстро в результате осаждения солей из гидротермальных растворов. Фото с сайта geo.web.ru
Типичное гидротермальное минералообразование: полупрозрачные кристаллы кальцита и призматические кристаллы кварца растут на сростке кристаллов сфалерита (сернистого цинка) и халькопирита (медного колчедана). Как выяснилось, рудные залежи цинка и свинца образовались очень быстро в результате осаждения солей из гидротермальных растворов. Фото с сайта geo.web.ru

Группа английских и американских ученых с помощью новой методики изучила состав газово-жидких включений в цинковых и свинцовых рудах. Они обнаружили, что содержание металлов в материнском соленосном растворе было на два-три порядка выше, чем предполагалось раньше. Эти расчеты дали основание для новых оценок длительности формирования промышленных рудных залежей — не миллионы лет, как представлялось прежде, а «всего» несколько тысяч лет. В связи с этим открытием существенно изменилась и концепция генезиса рудных залежей.

Открытия в современной науке совершаются двумя путями. Первый — выдвинуть неожиданную гипотезу и придумать способ, как ее проверить. Способ проверки должен быть прост и нагляден. Второй путь — найти новый объект исследований или изобрести новую методику исследований. Как это ни странно, большинство открытий в естественных науках следуют за обнаружением новых объектов или разработкой новых методов исследований. Именно по этому пути в мир открытий отправилась команда английских и американских геологов и геохимиков, представляющая отделение наук о Земле Имперского колледжа в Лондоне, отделение минералогии Музея естественной истории в Лондоне и отделение геологии Университета Миссури (Колумбия, США). Эти ученые занимались исследованием флюидных (газово-жидких) включений в твердые минералы.

Кстати, отмечу, что бывают включения и твердые, и с газовыми пузырьками. Последние представляют собой реликты ушедших в прошлое атмосфер. Ученые их тоже не оставляют без внимания, особенно в связи с нынешними проблемами изменения климата. Но исследование, опубликованное в последнем номере журнала Science, касалось только флюидных включений. Микропузырьки флюидной жидкости могут оказаться в твердой минеральной ловушке, когда минералообразующий расплав остывает или минерал кристаллизуется из насыщенных соленосных растворов. Ясно, что состав этих пузырьков будет так или иначе характеризовать материнский раствор, который послужил основой для создания минерала. По нему судят о температуре, давлении, химическом составе материнских растворов. Исследование подобных включений является важнейшим блоком информации для понимания происхождения минералов, а также — что существенно для экономики и промышленности — для понимания происхождения рудных месторождений. Если имеется адекватная модель формирования рудных залежей, то методы поиска новых месторождений существенно оптимизируются.

Включения флюидных растворов в кварце: слева — микроскопические, а справа — макроскопические. Фото с сайтов staffnet.kingston.ac.uk и www.mineralatlas.com
Включения флюидных растворов в кварце: слева — микроскопические, а справа — макроскопические. Фото с сайтов staffnet.kingston.ac.uk и www.mineralatlas.com

Изучение микровключений ведется с помощью спектроскопии и хроматографии разных типов, но для этого исследования ученые применили объединенную лазерную и плазменную спектрометрию (подробнее о технике исследований можно посмотреть здесь). Новая методика позволила подвергнуть анализу отдельные микровключения в непрозрачных рудных минералах. Применявшиеся ранее методики могли дать информацию о включениях только в прозрачных вмещающих породах, таких как кварц, и только усредненную по большому числу включений из образца массой 1-5 грамм. Таким образом, здесь использовали точечный анализ образцов именно в самих рудах, а не в сопутствующих породах.

Выяснилось, что состав этих включений отличается от состава включений вмещающего кварцита и известняка. Пузырьки жидкости в рудах содержат на порядок больше свинца и цинка, чем в кварцитах. Раньше предполагалось, что включения в рудных и вмещающих породах приблизительно одинаковы по составу, а отличаются только механизмы осаждения солей из растворов. Но теперь, видимо, эту концепцию придется изменить. Расчеты показывают, что кварциты формировались из бедных солями растворов и достаточно долго, а руды, содержащие цинк и свинец (сфалерит — сернистый цинк, а галенит — сульфид свинца) — из обогащенных растворов. Судя по содержанию цинка во включениях, огромные промышленные месторождения свинцово-цинковых руд формировались за время порядка 10 тысяч лет или даже меньше (прежние оценки составляли около нескольких миллионов лет).

Джейми Уилкинсон и его коллеги в этой работе выдвинули предположение, что рудные залежи формировались за счет гидротермальных потоков с аномально высоким содержанием металлов. Такие гидротермы функционировали в течение короткого периода времени (в геологических масштабах, конечно). Вмещающие породы, напротив, формировались долго и за счет обедненных металлами гидротерм. Необходимым условием для образования рудных залежей является, очевидно, не только сам металлоносный поток, но и способ задержания и осаждения соединений металлов. Но механизм осаждения руд, как отмечают авторы, не столь важен, он вторичен и может сильно различаться в зависимости от условий накопления руд. Первично именно образование металлоносного гидротермального потока с высоким содержанием рудных элементов.

Многие гидротермы с различными характеристиками и разного происхождения зачастую имеют высокую концентрацию рудных элементов. Поэтому источники и причины насыщенности гидротермальных вод металлами могут, по-видимому, быть разной. Исходя из новых данных, дальнейшая дискуссия о происхождении руд будет вестись вокруг двух проблем. Первая — это путь (или пути) насыщения гидротермальных вод рудными элементами, а вторая — способы осаждения рудных металлов в различных условиях. Первый вопрос породит особенно яростные споры, потому что в большой мере это область теоретизирования и косвенных доказательств.

Источники:
1) Jamie J. Wilkinson, Barry Stoffell, Clara C. Wilkinson, Teresa E. Jeffries, Martin S. Appold. Anomalously Metal-Rich Fluids Form Hydrothermal Ore Deposits // Science. V. 323. P. 764–767. 6 February 2009.
2) Robert J. Bodnar. Heavy Metals or Punk Rocks? // Science. V. 323. P. 724–725. 6 February 2009.
3) B. Stoffel, J. J. Wilkinson T. E. Jeffries. Metal transport and deposition in hydrothermal veins revealed by 213nm UV laser ablation microanalysis of single fluid inclusions // American Journal of Science (2004). V. 304. P. 533–557.

Елена Наймарк


Комментарии (4)



Последние новости: МинералогияНауки о ЗемлеГеологияЕлена Наймарк

29.09
Сосны и ели приспособились к холоду за счет сходных генов
26.09
Муравьи-листорезы при уходе за потомством используют противогрибковый препарат
21.09
В условиях антропогенного шума летучие мыши перестают полагаться на слух
13.09
Эволюционный эксперимент показал, где и как появляются наиболее приспособленные особи
05.09
Найдены строматолиты возрастом 3,7 млрд лет — древнейшие следы жизни на Земле
12.07
Антропогенные факторы стали причиной исчезновения двух видов австралийских грызунов
06.07
Метанокисляющие микроорганизмы донных осадков оказались неожиданно разнообразными
22.06
Рыбки-брызгуны хорошо различают человеческие лица
16.06
В Старом и Новом Свете птицы сходно реагируют на глобальное потепление
15.06
Получение генов пектиназ от протеобактерий резко ускорило видообразование палочников

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Дмитрий Сутормин, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия