Санкт-Петербургские ведомости: Петербургские ученые придумали, как прирастить запасы полезных ископаемых

Ольга, метод, который предложили вы?и?ваши коллеги, позволяет...

...определить возраст минералов: он?указывает, насколько место может быть перспективным в?смысле обнаружения месторождения. Важно?то, что?метод помогает сделать это?быстро и?дешево.

Еще сто с?небольшим лет?назад представления о?возрасте Земли были довольно смутными, но?сейчас есть понимание того, как?эволюционировала планета, в?какие?геологические эпохи и?где?появлялись те?или?иные залежи полезных ископаемых и?насколько они?богаты.

В?начале?ХХ века британский физик Резерфорд предложил определять возраст минералов по?концентрации в?них гелия: его?просто выделять, просто измерять. Но?потом выяснилось, что?в?масштабах миллионов?лет гелий легко из?минералов теряется: из?за вулканической активности и?других?геологических процессов породы нагреваются, гелий из?них уходит в?атмосферу, а?потом в?космическое пространство. И?в?1950?х метод ?похоронили?. В?1980?е американцы снова к?нему?обратились, но?для?других?задач: определять возраст гор и?других?крупных геологических структур.

А?мы?в?188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 выяснили, что?есть минералы, в?которых гелий держится хорошо. К?таким?относятся, например, самородные металлы: платина, золото и?пирит. Для?определения возраста платиновых самородков наш метод изотопной геохронологии вообще единственный, но?россыпи платины все?таки?редкость. А?пирит встречается практически во?всех?типах месторождений.

Вот геолог анализирует камень: он?содержит включения пирита и?других?минералов?— того?же золота или?серебра, меди или?цинка и?так?далее. Исходя?из?возраста пирита можно понять и?возраст руды и?предположить, насколько это?место может быть богато ценными металлами.

Допустим, мы?знаем, что?в?определенном районе залежи возрастом 140?млн?лет?— богатые, а?те, которым 120?млн?лет,?— гораздо беднее. В?этом?конкретном случае имеет смысл детально изучать тот объект, где?породы старше. Потому что?небольшую залежь, скажем, золоторудное месторождение в 1?тонну, разрабатывать невыгодно: не?оправдает вложений в?инфраструктуру?— рытье карьера, привлечение людей. Интересны месторождения, которые можно разрабатывать десятки?лет.

Этот?простой способ универсален? Или?другие?все?равно нужны?

Нужны, например, когда надо определить возраст с?точностью до?миллиона?лет. Но?в?большинстве случаев достаточно гораздо меньшей точности, а?существующие методы очень сложны и?дороги.

При?одном, например, нужно из?горной породы выделить минералы, богатые калием, облучить в?реакторе на?быстрых нейтронах, полгода ждать, чтобы?радиоактивность ушла, и?только потом в?лаборатории измерять. Другой?метод требует очень сложной химической подготовки и?большого количества материала. Но?чаще всего у?геологов в?руках есть только керн. Это?маленький столбик горной породы, полученный при?бурении,?— он?размером с?кружку, но?из?него?нужно извлечь 400?миллиграммов руды. Чтобы?получить столько, нужно, чтобы?вам?повезло попасть прямо в?жилу.

А?при?нашем?методе достаточно вещества объемом 1?кубический миллиметр. По?такой?крошке мы?через?день?два узнаем возраст. Сейчас работаем над тем, чтобы?повысить точность исследования. У?нас?в?определении возраста возможна погрешность в?районе 5?%, но, мне кажется, можно довести до?1,5?%.

Как?пришла мысль вернуться к?идее, которую все?похоронили?

Все?началось с?Эрмитажа. Еще в?1990?х. Музейные эксперты столкнулись с?проблемой подделок древних золотых изделий. Если?мы, геологи, мыслим сотнями миллионов?лет, то?для?археологов не?было проблемы сохранности гелия: им?важны гораздо меньшие сроки, какие?то?тысячи?лет. За?это?время гелий потеряться из?минерала не?успевает.

Допустим, перед вами скифское золото, будто?бы найденное в?древнем кургане. Понятно, что?мощных геологических процессов в?обозримом прошлом там не?происходило, породы не?нагревались, гелий не?улетучивался, а?значит, по?его?концентрации можно определить возраст золота.

По?ряду причин этот?подход для?историков и?археологов не?получил широкого применения, но?они?опубликовали несколько работ. Спустя?годы мой научный руководитель Юрий Александрович Шуколюков обратил на?них внимание и?предложил мне заняться этой?тематикой в?рамках моей магистерской диссертационной работы в?188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入. По?нашему техзаданию в?одном из?городских?КБ разработали прибор. Мы?попробовали исследовать природные объекты, и?стало понятно: есть и?другие?минералы, в?которых гелий держится хорошо.

Если способ прост, его?и?будут все?применять. Во?всяком?случае если точности в?десяток миллионов?лет достаточно. Или?есть какой?то??секрет фирмы??

Применять можно, пожалуйста: это?фундаментальные исследования, они?поддержаны Российским научным фондом. Но?есть ноу?хау: отечественный прибор, приспособленный для?решения этой?задачи. Подобный прибор в?России даже заказывали немцы и?швейцарцы. Это?необычная история: обычно ведь это?мы?у?них покупали оборудование.

Насколько быстро метод приняли практики?недропользователи?

Довольно быстро. Первые научно?коммерческие заказы мы?получили еще?лет?двенадцать?назад, они?были от?иностранных недропользователей. Наши намного консервативнее, а?западных методика устраивала, хотя была еще довольно сырой. Но?и?наши подключились на?удивление быстро, так?что?в??188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 мы?сейчас сотрудничаем только с?российскими частными и?государственными организациями, в?частности, с?ЦНИГРИ. Это?центральный институт, который занимается геологоразведкой, там очень заинтересованы в?применении результатов наших фундаментальных исследований. Потому?что?это?экономия ресурсов и?времени. И?вообще шаг вперед.

А?сколько можно сэкономить?

Вопрос сложный. Считается, что?научный подход в?целом позволяет экономить на?геологоразведке 2?— 3?%. Конкретно наша часть сэкономит, наверное, полпроцента. Кажется,?что?это?совсем мало, но?геологоразведка?— безумно дорогая история, миллиарды рублей, так?что?даже эти?полпроцента оборачиваются миллионами.

По?запасам платины Россия ведь на?одном из?первых мест...

Мы?первые в?мире по?запасам палладия, драгоценного металла платиновой группы. Он?нужен в?автомобильной промышленности?— в?катализаторах дожигания выхлопных газов.

По?платине вторые, уступаем только Южной Африке. Есть еще крупное месторождение в?Канаде, необычное: в?кратере, который образовался от?упавшего около 2?млрд?лет назад метеорита. Но?ЮАР и?Россия держат, наверное, 90?% мирового рынка по?платиноидам. Платина чрезвычайно редкий металл: знаете, что?считается удачным месторождением? Это?если из?горной породы объемом, скажем, с?классную комнату можно извлечь платины хотя?бы на?полколечка.

В?Африке платина сконцентрирована в?небольшом горизонте слое?— толщиной 15?см, который тянется на?десятки километров. В?России картина другая. Были знаменитые уральские россыпи: ничего дешевле в?добыче быть просто не?могло, бери лопату и?сгребай самородки. На?Урале платину начали добывать в?XIX?веке, и?до?1920?х?годов, до?открытия южноафриканских месторождений, мы?были мировыми лидерами по?ее?поставке на?мировой рынок.

Но?сейчас россыпи практически все?отработаны. Приходится добывать из?коренных месторождений. Это?гораздо дороже: если в?россыпных тебе природа все?раздробила, то?тут надо породу самим взрывать, дробить, дифференцировать и?извлекать нужное. Так?делают, например, в?Норильске, где?платина содержится в?сульфидах?— это?такие?большие блестящие тела, из?которых в?основном добывают медь и?никель, а?попутно?— платину и?палладий. Норильской платины хватит еще надолго, но?промышленность развивается, а?значит, спрос на?платиноиды будет только расти: это?основа для?разнообразных катализаторов множества химических реакций, в?том?числе практически значимых. Понадобятся новые объекты.

Запасами считается?то, что?в?принципе есть в?недрах, или?только?то, что?можно в?случае надобности быстро добыть?

Запасом считается?то, до?чего?можно добраться. Другое?дело, что?не?всегда эти?ископаемые выгодно добывать.

Вот сейчас в?мире бум лития. У?нас?на?Кольском очень крупные его?месторождения. Но?все?страны, и?мы?в?том?числе, покупают литий у?Чили. Там запасы удобные?— рассол: черпаешь водичку, выпариваешь, получаешь чистый литий. А?что?такое?выколупывать литий из?каменной породы Кольского полуострова? Надо взять камень, раздробить его,?потратив на?это?энергию, выделить, растворить... Или?уран: его?в?России очень много, но?он?тоже находится в?твердой породе?— кристаллическом фундаменте.

В?общем, дешевле купить. Но?если понадобится ?любой ценой?, мы?сможем добывать свой.

Кстати, я?совсем не?исключаю, что?в?ближайшем будущем серьезными игроками на?рынке могут становиться страны, которые раньше с?точки зрения полезных ископаемых были ?неинтересны?. Статус ресурсов меняется: например, галлий и?индий теперь необходимы в?полупроводниковой технике и?микроэлектронике и?стали стратегическими, а?раньше они?были настолько не?нужны, что?галлий далеко не?всегда указывали в?отчетах. Разбурили месторождение, написали, сколько в?нем алюминия, меди, цинка, а?индий или?галлий как?бы ?не?считались?.

Может меняться потребность и?в?более?привычных минералах. К?примеру, вся?ветровая энергетика сейчас завязана на?медь, она?нужна для?кабелей. Требуется огромное количество медной руды. Но?доступные месторождения уже?все?найдены. Остаются регионы далекие, лесные, болотистые. И?если в?них удается найти многообещающий камень, то?из?него?надо получить максимум информации. Здесь нужны методы дешевые, простые и?быстрые. Наш?— как?раз такой.

То?же самое с?редкоземельными элементами. Они?не?были востребованы, а?теперь нужны для?высоких технологий, военной промышленности. Главный поставщик ?редких земель? на?мировой рынок?— Китай. Если, условно, он?завтра скажет: ?Мы?перестаем продавать редкоземельные элементы?,?— то?весь мир будет сидеть и?думать: что?делать?

А?правда: что?делать?

Даже иностранные специалисты отмечают, что?в?России в?этом?смысле очень неплохая, грамотная политика. Составляется список стратегических полезных ископаемых. Еще со?времен Советского Союза следят за?тем, чтобы?по?всему?необходимому у?нас?были свои объекты: разведанные, посчитанные. Даже того,?что?извлекать пока убыточно.

Грубо говоря, если вдруг Чили перестанет продавать нам литий или?Китай?— редкоземельные элементы, без них мы?не?останемся: есть свое сырье, хоть?и?более?дорогое в?добыче.

Россия богата на?полезные ископаемые просто потому, что?территория огромная, или?нам?в?чем?то еще повезло? Скажем, как?Канаде с?ее?метеоритом.

Первая причина?— большая территория. И?очень разнообразная: где?то?горы, где?то?древний фундамент. Но?вторая причина в?том, что?в?советское время было сделано очень многое для?того, чтобы?эти?богатства были найдены. Геологам выдавали бумагу: ?оказывать всяческое содействие?, и?они?в?своих экспедициях могли попросить ?на?месте? транспорт, бензин, рабочих. Всю?страну перепахали. Нынешний неплохой баланс держится на?плечах тех?людей, которые с?молоточком протопали тысячи километров.

В?наше время, конечно, таких?благоприятствующих условий уже?нет. И?никто не?будет добывать элемент, который некому продавать. Если у?нас?сейчас нет?своего?потребителя, то?перед добычей надо интересоваться, кто?намерен у?нас?его?покупать. Но?это?уже?сложная геологическая экономика. Все?таки?задача геологов?— обеспечить саму возможность прирастить запасы с?наименьшими вложениями. Чтобы?жить не?только заслугами прежних поколений.

Часто говорят о?добыче полезных ископаемых вне Земли. Насколько это?реально?

Наиболее?известны три?мировых проекта.

Первый?— поиск полезных ископаемых на?Марсе. Они?понадобятся, чтобы?строить там?станцию на?случай колонизации, чтобы?не?везти все?с?Земли. Но?вопрос: способны?ли нынешние методы дистанционного зондирования достоверно сообщить, что?ставить базу надо, допустим, в?кратере Игл, потому что?там?много железа? Да?и?не?факт, что?к?моменту колонизации будет нужно именно железо?— может, появятся совсем другие?технологии.

Второй проект немного курьезный: добыча платиноидов с?астероидов. Большинство метеоритов летает между Марсом и?Юпитером, но?некоторые куда только не?заносит. Поэтому они,?с?одной стороны, представляют угрозу для?Земли, но?с?другой?— кажутся многообещающим источником полезных ископаемых. Например, железо?никелевый метеорит?— это?железо, никель и?очень много платиноидов. Конечно,?заманчиво взять кусок и?доставить на?Землю— но?тут и?риски велики: если что?то?пойдет не?так,?крупный осколок может полететь и?к?Земле.

Третий проект?— добыча гелия?3?на Луне. Этот?редкий химический элемент нужен для?промышленности, в?перспективе понадобится для?термоядерных процессов. На?Луне его?много. Но?целесообразно?ли его?доставлять?— тоже вопрос. Нужны технологии. Нет?технологий?— нет?месторождений.

А?у?вас, как?геолога, есть любимый камень?

Лабрадорит. Но?он?просто красивый очень. Светится как?будто изнутри.