В России открыли чудесный минерал: он был найден прямо под ногами многочисленных туристов

В России открыли минерал с уникальными свойствами

Евгений АРСЮХИН

Та самая группа студентов, что нашла новый минерал (но еще не знала об этом)

На Кольском полуострове открыли новый минерал. У него уникальная структура: такого раньше не видели ни у минералов, ни у неорганических соединений. Образцы нового минерала, с которых удалось расшифровать структуру, были отобраны еще в 2023 году - рассказал KP.RU первооткрыватель, заведующий Лабораторией природоподобных технологий и техносферной безопасности Арктики ФИЦ КНЦ РАН Тарас Паникоровский. Удивительно, но в те места постоянно приезжают как профессионалы, так и любители геологии; минерал отчётливо выделяется в горной породе – но исследовать его не могли примерно 50 лет! Сколько ещё сокровищ таят Хибины! Геологи всего мира называют это место минералогическим Клондайком. Не шутка ли, здесь открыто целых 130 новых минералов. А по минеральному разнообразию – Хибины занимают первое место в мире. Об этом и о том, чем интересен новый минерал, говорим с его первооткрывателем.

ЧТО У ВАС, РЕБЯТА, В РЮКЗАКАХ

Весна, и многие нет-нет, да остановятся возле ручья, где освобожденная от льда вода полирует красивые камешки. Иные интересуются камнями всерьез, и могут отличить гранит от известняка. Но всем интересно: как так – открыть новый минерал? Наверное, он прятался в глубокой пещере? Ведь на поверхности все хожено-перехожено.

Здесь есть тонкость, которая часто ускользает от непрофессионалов. Сначала образец надо подобрать. То есть понять, следует ли искать здесь что-то интересное. Но затем наступает время для работы в лаборатории. Только там можно разобраться, что именно принесли, и является ли находка чем-то новым или не очень.

Именно так было с бруновскитом (почему его так назвали – см. Справку).

Итак, дано: Хибины, отвалы молибденитового рудника. 2023 год, студенты едут на полевую экскурсию – это своего рода практическое занятие. Сохранилось фото: люди, среди которых даже ребенок, груженые рюкзаками, счастливые и довольные, еще не знают, что у одного из них в рюкзаке новый минерал.

Не сразу это открылось и в лаборатории, рассказывает Тарас Паникоровский.

- Ранее мы открыли другой новый минерал, чирвинскиит, и я проверял его минеральную ассоциацию. Заметил порошковатые агрегаты белового цвета. Неужели новый минерал? Структуру удалось расшифровать на сложном приборе, монокристальном дифрактометре, в Кольском научном центре, - говорит он.

ТАИНСТВЕННЫЕ ЛУЧИ

Что такое вообще структура? Как ее изучают? В лупу смотрят? На просвет?

Само собой, и в лупу, и на просвет, и стеклом царапают. Первое определение камня – еще в поле, на глаз. Цвет, облик кристаллов, спайность, минеральная ассоциация (что за минералы-соседи есть в породе). Твердость, конечно же: что царапает он, что царапает его.

Но более детальное исследование проводят, облучая минерал, например, рентгеновскими лучами. Рентгеновское излучение, как и солнечный свет, обладает волновой природой, поэтому также может испытывать дифракцию. Поэтому – дифрактометр. Помните физику в 8 классе? Напротив щели размещён источник света, и вместо одной светлой полосы за щелью на экране мы наблюдаем серию полос различной интенсивности. Именно благодаря этому физическому явлению мы можем понять внутреннюю структуру минерала. И да, это вообще не похоже на «рентгеновский снимок». Другой принцип, другое оборудование. Здесь смотрят, как свет искажается (испытывает дифракцию), встречая препятствие.

Метод развивается уже скоро столетие как (и Россия исторически в передовиках), и понятно, что исследователи накопили тысячи, если не миллионы, «портретов» минералов, так что сразу распознать новичка в лоб – сложно.

А с брунсковитом все было совсем непросто.

ИСТОРИЯ ДАВНЯЯ

Все началось в далеком 1962 году, когда там же, на Кольском полуострове, геолог Василий Герасимовский открыл и описал минерал келдышит, названный, как нетрудно догадаться, в честь академика Мстислава Келдыша. Впоследствии оказалось, что образец, исследованный Василием Герасимовским, представляет собой сросток (соединение) двух фаз, которые назвали келдышит и паракелдышит. Их химические формулы и структуры несколько различаются.

Открытие сделали на заброшенном (работал в 1930-е годы) молибденовом руднике – там же, где, как уже говорилось, обнаружили и бруновскит. Вот что писал по этому поводу геолог Александр Хомяков:

- Рудник располагался в живописной местности недалеко от Ботанического сада и научной станции «Тиетта», возведенной на берегу оз. Малый Вудъявр по инициативе А.Е. Ферсмана, благодаря чему на протяжении многих лет этот район Хибин служил местом паломничества профессиональных минералогов и любителей. С учетом этого приходится удивляться, что неизвестные науке минералы, резко выделявшиеся своей снежно-белой окраской на темно-сером фоне включающей их породы, так долго оставались незамеченными. Скорее всего, они многократно попадали в поле зрения исследователей, но из-за сложности строения полиминеральных агрегатов не привлекали к себе большого внимания.

Такие минералы называют микропористыми цирконосиликатами. Звучит сложно, но все понятно: мелкие поры, поэтому микропористый. Цирконосиликат – потому что в химической формуле мы видим как кремний, так и редкий цирконий.

Еще в 1970-е годы, обследуя оба минерала, исследователи поняли, что присутствует и ещё одна, третья фаза, которой тогда дали условное название М34 (не путать с Т-34!), говорит Тарас Паникоровский:

- В образцах паракелдышита из Хибинского массива на Кольском полуострове Александром Хомяковым была обнаружена фаза, получившая условное название М34 и формулу NaHZr2(Si2O7)·H2O. Недавно мы детально исследовали келдышит и паракелдышит и в результате экспериментов обнаружили образование фазы М34, которая соответствовала по своей рентгенограмме обнаруженному нами минералу.

Таким образом, новый минерал, бруновскит, и есть та самая загадочная фаза М34, которую прежде не удалось детально описать.

- А мы это сделали! – рад Тарас Паникоровский.

А вот и герой пьесы, новый минерал среди товарищей. 1. Бруновскит, тот самый, только что открытый. 2. паракельдышит, 3.основная порода 4. энигматит, 5. эвдиалит.

БОЛЬШИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ

Минералами люди интересуются не просто так. Всякий раз встает вопрос, чем это может быть полезно промышленности.

Микропористые цирконосиликаты обладают интересными и уникальными свойствами, рассказывает Тарас Паникоровский:

- Интерес к микропористым цирконосиликатам как к ионным проводникам, молекулярным ситам и ионообменникам в значительной степени связан с открытием минералов группы келдышита и исследованием их свойств. Исследование свойств бруновскита продемонстрировало возможность использования подобных материалов для очистки газов от диоксида серы при производстве серной кислоты и для извлечения тяжелых цветных металлов из сульфидных руд.

Несколько пояснений. Что такое ионные проводники? Это соединения, которые используются в аккумуляторах. И они бывают твердотельными. В отличие от обычных проводников, которые проводят электрический ток за счет движения электронов, ионные проводники проводят ток благодаря движению ионов. Такие материалы часто используются в аккумуляторах, топливных элементах и других устройствах, где необходимо передавать заряд с помощью ионов. Минерал, проводящий ток – как вам такое?

Конечно, такие вещества привлекают особое внимание учёных. С их помощью можно, например, заниматься сепарацией газов, то есть использовать их в качестве молекулярных сит, когда небольшие по размеру молекулы газа, например кислорода, будут проходить сквозь вещество, а более крупные -будут задерживаться. На чем, собственно, и основан способ сорбции диоксида серы, о чем упоминал Тарас Паникоровский.

ЧТО ВПЕРЕДИ, НИКТО НЕ ЗНАЕТ

Несмотря на то, что кажется – минералов «много» (и названия такие, часто сложные), на самом деле их всего около 6 тысяч, так что открытие нового – большое событие, говорит Тарас Паникоровский.

А сколько еще минералов не открыто? Спрашивать об этом геолога – все равно, что терзать астронома, а сколько еще не открыто звезд. Вопрос покажется некорректным, да и что гадать:

- Мы продолжаем сами удивляться, что такие крупные выделения нового минерала могут оставаться неисследованными. Прогнозировать число новых минералов – дело неблагодарное, и мы от таких оценок отказываемся - говорит Тарас Паникоровский.

Кольский полуостров – настоящая кладовая. Интересная геология, выходы на дневную поверхность очень древних пород. Но и в Средней полосе всякое случается. Пусть не на уровне серьезных открытий, и тем не менее. Сколько раз, будучи в мини-экспедиции с профессиональным геологом где-нибудь в подмосковном карьере видел такую картину. Геолог рассказывает: был ледник, были мощные реки, вот их остатки, и распускает группу пособирать образцы.

Непременно кто-нибудь придет и спросит, а что это? А в самом деле, что это? Геолог сам немного озадачен. Можно, я возьму, посмотрю на работе? Конечно. Тайн много вокруг.

СПРАВКА КП

Почему минерал назвали бруновскит

Минералы часто называют в честь известных людей. Бруновскит носит имя Бруно Бруновского, советского геолога и геохимика. Еще в 1921 году он познакомился с великим Владимиром Вернадским, и это определило область профессиональных интересов. Именно он стал пионером рентгеноструктурного анализа (про него мы рассказали в этом тексте) в СССР. Он первым в мире расшифровал кристаллическую структуру хибинского минерала - катаплеита. Поскольку катаплеит также относится к группе цирконосиликатов, название нового минерала напрашивалось само собой.

СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ

Жизнь в космосе: физик рассказал, как зарождается жизнь во Вселенной, как космические льды можно создать в земных условиях и как звучат кометы (подробнее)