Познание глубин минерального наномира (по материалам международного минералогического семинара "Минералогическая интервенция в микро- и наномир")

Института геологии Коми научного центра УрО РАН

Научно-информационное издание Издается с января 1995 г. Выходит 12 раз в год

В этом номере:

Наноминералогические успехи и перспективы .................................. 5

Минералы-индикаторы алмазоносного магматизма из шлиховых потоков нижнего течения реки Оленёк (северо-восток Якутии) .. 7

Минеральная биоморфоза по фрагменту конечности плезиозавра  14

Инновации и изобретения в институте геологии  16

Девятый выпуск студентов-геологов  20

Врастаю в регион (часть III,

Вот-вот и появится название)  22

Золотые руки, отзывчивая душа и умное сердце (к юбилею Зои

Ивановны Сухановой)  26

Экономика минерального сырья  28

В зеркале прессы  29

Презентация новых изданий  31

Главный редактор академик Н. П. Юшкин

Зам. главного редактора д. г.-м. н. О. Б. Котова

Ответственный секретарь д. г.-м. н. Т. М. Безносова

Редколлегия чл.-кор. РАН А. М. Асхабов, к. г.-м. н. И. Н. Бурцев, к. г.-м. н. И. В. Козырева, к. г.-м. н. В. Ю. Лукин, к. г.-м. н. Н. Н. Рябинкина, к. г.-м. н. В. С. Цыганко, П. П. Юхтанов

Международный минералогический семинар «Минералогическая интервенция в микро- и наномир» был организован Институтом геологии Коми НЦ УрО РАН и Российским минералогическим обществом при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и проходил 9-11 июня 2009 года в г. Сыктывкаре. В Институте геологии Коми НЦ проводится широкий комплекс теоретических, экспериментальных и технологических исследований, направленных на решение как фундаментальных проблем, так и прикладных задач, связанных с изучением и освоением минерально-сырьевых ресурсов. Изучение ультра-дисперсного состояния вещества на микро- и наноуровнях в нашем институте является одним из приоритетных. Этим объясняется интерес к семинару исследователей наномира из многих регионов России и стран ближнего зарубежья. К нам приехали ученые из Москвы, Апатит, Благовещенска, Владивостока, Екате ринбурга, Иркутска, Казани, Петрозаводска, Миасса, Новосибирска, Санкт-Петербурга, Саратова, Челябинска, Якутска, а также Алма-Аты и Ташкента. Многие из них были в Сыктывкаре впервые, особенно же приятными были встречи с постоянными участниками ежегодных семинаров в Сыктывкаре. Всего в работе семинара приняли участие 103 специалиста, в том числе 51 научный сотрудник из нашего института. С научными докладами выступили 3 академика РАН, 1 член-корреспондент РАН, 24 доктора наук, 53 кандидата наук, а также студенты и аспиранты из 28 организаций и 19 городов. Наиболее представительная делегация (9 человек) приехала из научных организаций и учреждений города Москвы. Из-за большого количества заявленных докладов (а это 75 пленарных и секционных, а также 125 стендовых) программу семинара пришлось разделить на две параллельные секции. Практически все заявленные доклады состоялись. К началу семи-

X Р О Н И К А И Ю Н Я

3 июня — 50-летний юбилей старшего научного сотрудника Надежды Витальевны Конановой

9—11 июня проведен Международный минералогический семинар «Минералогическая интервенция в микро-и наномир»

11—12 июня защитили дипломы 13 студентов кафедры геологии Сыктывкарского госуниверситета

21 июня — 70-летний юбилей Зои Ивановны Сухановой, работавшей с 1957 по 2001 г. технологом III категории

нара тиражом 250 экземпляров был выпущен объемистый сборник докладов «Минералогическая интервенция в микро- и наномир: материалы международного минералогического семинара». (Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2009. 548 с.), в который вошли 200 докладов более чем 380 авторов и соавторов.

Семинар был посвящен наиболее актуальным в настоящее время вопросам современной нано- и микроминералогии, кристаллохимии, кристаллографии и материаловедения. На нем широко обсуждались вопросы, связанные с изучением микро- и нано-размерных объектов, их свойств, кон

ного наномира только начинается и основные открытия на этом пути еще впереди. Небывалый интерес к наноразмер-ным объектам, свидетелями которого мы являемся в последние годы, он назвал новым этапом вторжения в «мир обойденных величин». Минералогия обеспечивает

А что на стендах?

ституционной специфики на примере природных и синтезированных соединений. Существенное внимание в докладах было уделено процессам и механизмам формирования и эволю- ции ультрадисперсных минеральных систем, а также методам исследования ультрадисперсного состояния минерального вещества. Были рассмотрены актуальные вопросы прикладной наноминералогии, нанотехнологии в минералогии и нанофазной кристаллизации. Весь спектр проблем, кото- рые так или иначе волнуют минералогов и кристаллографов в отношении изучения и синтеза микро- и на-норазмерного состояния минерального вещества, получил свое отражение в представленных докладах.

В день открытия с приветствен- ным словом к участникам конферен- ции обратился директор Института номинералогии.

Академики В. Г. Моисеенко (Благовещенск) и Н. П. Юшкин (Сыктывкар), член-корр. А. М. Асхабов (Сыктывкар)

геологии Коми НЦ УрО РАН, член-корр. РАН А. М. Асхабов. Он поблагодарил всех участников, которые, не- смотря на непростое время, нашли возможность приехать в Сыктывкар. В своем докладе Асхаб Магомедович отметил, что исследование минераль- уникальный плацдарм для демонстрации конституционной специфики объектов наномира. По его мнению, ожидается открытие необычных многофазных минеральных наноиндиви- дов, в которых одновременно могут существовать области, принадлежащие разным фазам, и области с различными кристаллическими структурами. Исследование минеральных наноструктур, природных кластеров, кластерной самоорганизации вещества на наноуровне, наноструктури- рованных природных материалов, нанокомпозитов, органо-минеральных нанообъектов, нанодисперсных фаз в рудах, развитие новых технологий их извлечения, модифицирова- ния минеральных наночастиц — вот далеко не полный перечень ближай- ших задач общей и прикладной на

Вообще темы заявленных пленарных докладов очень точно отражают то, что больше всего волнует исследователей в такой молодой, но уже прочно стоящей на ногах области междисциплинарных исследований — наноминералогии. Академик Николай Павлович Юшкин в своем докладе «Микроминерало гия и наноминералогия: становление, развитие, перспективы, переход через нанобум» отмечает, что структурный наноуровень — не просто один из уровней размерности дисперсных систем, это уровень особой структурной организации вещества, его перехода в принципиально новое качество с новыми свойствами. Именно на наноуровне в полной мере происходит переход вещества из неконденсированно-го в конденсированное состояние. Здесь зарождается и реализуется фундаментальная его особенность — дискретность, т. е. индивидуализация. В наноуровне скрыта вечная тайна абиогенеза — образования живого из неживого, создания биологических структур на небиологическом структурном субстрате. Николай Павлович считает, что остается открытым давний вопрос: какие минералы существую только в микро- или нанофазах? Пока число претендентов на нанофазность очень ограничено — ферригидрит с предельным размером 6 нм и некоторые другие. Нанобум, по его мнению, вызвал и ряд «потерь», например, ослабление внимания к взаимодействию твердого вещества и флюидной среды, к миграции вещества в ультрадиспер-сном состоянии и др.

Д. г.-м. н. Р. И. Конеев (Ташкент, Узбекистан)

Коллектив авторов под руководством С. М. Жмодика (Институт геологии и минералогии СО РАН, г. Новосибирск) считают, что наночастицы в природных системах широко распространены и играют очень важную роль в рассеянии и концентрации благородных металлов. Возникновение и существование наночастиц благородных металлов фиксируется ими в различных образованиях, формирование которых происходило начиная с обстановок мантии и ядра (железные метеориты) вплоть до низкотемпературных условий выветривания и осадконакопления, а также взаимодействия с микроорганизмами. Они считают, что нахождение благородных металлов в горных породах и рудах в виде наночастиц требует разработки инструментальных аналитических методов анализа, исключающих подготовительные химические процедуры. Особенно этот вывод касается гор-

Д. г.-м. н. А Э. Гликин (Санкт-Петербург)

ных пород и руд, имеющих в своем составе дисперсные формы некарбонатного углерода, сульфиды, оксиды и гидроксиды, слоистые силикаты и алюмосиликаты.

В докладе академика В. Г. Моисеенко «Нанозолото в природе и эксперименте» приводятся данные по самородному золоту в минералах и результаты экспериментов, схематично определяющих зависимость температуры плавления золота от размеров его частиц. Частицы нанозолота, особенно размером менее 10 нм, теряют благородные качества компактного золота. Они становятся химически сильно активными, растворяются в воде, расплавляются при температурах близких к комнатным, из диамагнетиков переходят в ферромагнетики. В результате исследований академика В. Г. Моисеенко установлено, что золото размером 600 нм в разных матрицах расплавляется при температуре 300 °С. Поэтому приставку «нано» геологи могут применять к частицам золота в интервале размеров от 0.6 до 600 нм. В докладе показано также, что в рудах месторождений Дальнего Востока доля наноразмерного и макрозолота от общего количества золота примерно равны, а в измененных горных породах доля нанозолота больше доли макрозолота.

Изучение наночастиц в Мировом океане было начато академиком А. П. Лисицыным с сотрудниками около 50 лет назад. Оказалось, что это особый мир частиц с особым составом и свойствами, отличный от того, который описан седиментологами и геохимиками. В своем докладе А. П. Лисицын рассказал, что за последние десятилетия Институтом океанологии проведено более 300 рейсов крупных научно-исследовательских судов. Удалось установить, что микро- и на-

Академик А. П. Лисицын (Москва)

ночастицы постоянно присутствуют не только в морской воде, но и в пресных водах суши, в атмосфере, в льдах и снеге, т. е. во всех природных оболочках Земли, что это естественное состояние этих оболочек.

Следующий пленарный доклад Ю. Л. Войтеховского (Геологический институт Кольского НЦ РАН, г. Апатиты) был посвящен созданию общей наноминералогической концепции и понятийной базе наноминералогии. Юрий Леонидович считает, что платой за экспансию минералогии в фи зику и химию будет утрата определённости в ее базовых понятиях, принципах и целях. Он сторонник сохранения классических определений минералогии и теорем кристаллографии, обеспечивающих максимальную строгость и ясность фундаментальных понятий минерального индивида и вида. Но автор не исключает того, что вызов времени и состоит в том, чтобы пересмотреть базовые принципы, окунувшись в фантастический мир наноструктур.

В своем докладе «Естественные нанотехнологии минерально-геохимических систем: роль и значение в процессах рудообразования» Р. И. Конеев (Национальный университет Узбекистана, г. Ташкент) утверждает, что все минералы так или иначе проходят этап наносостояния, но не всегда признаки его можно «засечь» и наблюдать. И только по мере увеличения размера, с величины порядка 1 — 100 мкм начинается рост кристаллов минералов в рамках традиционной кристаллохимии и кристаллографии.

Автор оригинальной концепции полиминерально-метасоматического кристаллогенеза А. Э. Гликин (С.-Петербургский государственный университет) представил результаты исследований группы авторов нано-микро-гетерогенности кристалличес-

Д. г.-м. н. В. И. Ракин (Сыктывкар)

кого вещества, охватывающие широкий спектр материалов различной природы, состава и строения.

Вопросам размерности индивидов в минералогии был посвящен также пленарный доклад В. И. Силаева с соавторами (Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар).

В своем докладе они представили результаты исследований, позволяющих продвинуться на пути к ответам на вопросы о том, где именно находится граница между телесно-фазовой и атомно-кластерной организацией минералообразующего вещества, существуют ли в действительности «наноминералы» и до каких пределов диспергирования минералы сохраняют свои фундаментальные свойства — дискретность, телесность, анатомич-ность и онтогеничность. Авторами были изучены микроминеральные включения в уральских алмазах, гетерофазные зерна корунда, наноразмер-ные включения в индивидах алмазной фазы карбонадо, индиевая микроминерализация в сульфидно-марганце-вых рудах, природные минеральные краски гипергенного происхождения, кобальтсодержащие квалузиты Полярного Урала. Полученные ими результаты со всей очевидностью свидетельствуют о реальном существовании в природе так называемых наноминералов, вероятно, обладающих всей совокупностью фундаментальных свойств минералов вообще.

Результаты многолетних и зачастую пионерских исследований были представлены участниками семинара на дальнейших секционных заседаниях. Доклады были объединены следующими крупными темами:

• -    Микро- и наноуровни, история минералогической интервенции в микро- и наномир.

• -    Микро- и наноминералогичес-кие объекты, их свойства. Конституционная специфика наноструктур и наноиндивидов.

• -    Процессы и механизмы формирования и эволюции ультрадиспер-сных минеральных систем.

• -    Микро- и наноминеральные ассоциации и парагенезисы. Нановключения в минералах.

• -    Методы исследования ультра-дисперсного состояния минерального вещества.

• -    Прикладная наноминералогия. Нанотехнологии в минералогии. На-нофазная кристаллизация.

Активными участниками устных и стендовых сессий были сотрудники Института геологии Коми НЦ. Доклады В. И. Ракина, В. П. Люто-ева, Т. Г. Шумиловой, О. Б. Котовой, В. И. Катковой, В. Д. Игнатьева, А. Е. Сухарева, Е. А Голубева, Н. Н. Ря-бинкиной, Ю. В. Глухова, В. А. Петровского, С. К. Кузнецова содержали обилие новой информации, определя- ющей перспективные направления исследований, и вызвали глубокий интерес. Доклады и их обсуждение продолжались два дня, вечером второго дня состоялось подведение итогов, а также были заслушаны мнения и предложения по итогам прошедшего се- минара. Общее мнение было одно- значным — семинар удался и прошел очень вовремя, поскольку острых вопросов накопилось более чем достаточно. Было принято решение, что следующий семинар по проблемам микро- и наноминералогии пройдет через пять лет, когда количество вопросов, требующих всестороннего изучения, достигнет очередного критического значения.

В четверг 11 июня состоялась выездная сессия для всех участников международного минералогического семинара в местечко Алешино близ Сыктывкара. Была заранее назначена

Размышления у костра

группа ответственных лиц, а также заказан транспорт и погода. Транспорт не подкачал, а погода, как и заказывали, выдалась подходящая для проведения научных изысканий, то есть дождливая, но теплая. Из-за дождя часть гостей пришлось приодеть в полевое снаряжение, и ровно в 10 утра от крыльца института колонна тронулась в путь.

Проскочив нужный поворот, часть экскурсантов произвела спонтанный осмотр из окна автобуса коренных выходов четвертичных аллювиальных отложений крутого берега Вычегды. Заблудшие быстро верну

Полевой семинар в Алешино лись, и следующая часть пути преодо-

левалась уже пешком ввиду непроходимости наших лесов и дорог для колесного транспорта. При этом непродолжительном, но увлекательном переходе состоялось тесное знакомство с древесно-хвойной растительностью восточных окрестностей Сыктывкара. Далее было проведено подробное изучение местной фауны. Накрапывающий дождик загнал почти всех ее представителей в укрытия, нимало не помешав, однако, комарам. Надо сказать, что в нашей местности обитают более 50 видов комаров семейства кулецид. Участники полевой эк- скурсии вынесли общее решение, что в данный момент и в данном месте представлены все 50 видов. Хорошо, что группа, отвечавшая за выездную экскурсию под руководством Б. А. Макеева в первую очередь озадачилась покупкой репеллентов. Это позволи- ло не состояться также весьма неприятному знакомству с клещами иксо-довыми. К приезду основных групп организаторы успели установить три больших комфортабельных шатра, накрыть стол с простым, но обильным угощением и с интеллигентным количеством напитков. На этом изыскательская часть экскурсии закончилась. Николай Павлович Юшкин произнес короткую напутственную речь, и за большим столом загудели разговоры. Участники выездной сессии в полной мере восполнили дефицит неформального общения, накопившийся за прошедший год. Об-

Зее^А«к , июнь, 2009 г.,   6

суждались новости, текли воспоминания, горели жесткие научные споры. Все это время над поляной летал мяч, гулко шлепая по рукам мокрых, но довольных волейболистов. На ближайшем озерце желающие катались на лодочке. Затем пришло время традиционного для наших выез дов на природу футбола. Вскоре разгоряченных беготней и свежим влажным воздухом футболистов угостили душистым чаем, приготовленным на костре. Прибрав за собой, участники семинара дружно двинулись через лес к автобусам, продолжая свои вполне мирные споры.

Большое спасибо всем, кто участвовал в подготовке и проведении семинара. До встречи на следующем семинаре по проблемам микро- и наноминералогии через пять лет!

К. г.-м. н. Н. Пискунова, к. г.-м. н. Д. Камашев