Способен многое рассказать об истории Земли: в России найден эталон апатита

В России найден кристалл апатита, который поможет раскрыть тайны эволюции

Уникальный образец минерала апатита, который может стать эталоном для элементного анализа других образцов, обнаружили сотрудники Института земной коры Сибирского отделения РАН недалеко от города Слюдянка Иркутской области. О деталях работы, опубликованной в журнале Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscop, нам рассказал директор Института геологии и геохронологии докембрия РАН (где также проводилось исследование найденного образца) Антон Кузнецов.

Найденный апатит SlyudAP. Фото: ИЗК СО РАН

тестовый баннер под заглавное изображение

– Антон Борисович, расскажите, чем уникален найденный апатит?

– Мы знаем, что природный апатит (или фосфат кальция) – это минерал биогенного происхождения. Скопления мелкого апатита образует горную породу, которую добывают как источник фосфора, необходимого в качестве удобрения для сельского хозяйства. В данном случае речь идет о крупном кристаллическом апатите, в который превратился обычный биогенный апатит много миллионов лет назад в глубинах Земли в результате метаморфизма. К этому метаморфизму привели высокая температура (около 700-800 градусов Цельсия) и сверхвысокое давление. Подобные камни находят в специально вырытых шахтах в разных уголках мира, но не все они являются в высшей степени однородными, каким оказался апатит из Слюдянки.

– Почему его искали именно там?

– Потому что ученым известно, что именно на юге Байкала находится точка пересечения, так называемой сдвижки Сибирской платформы и Центрально-Азиатского складчатого пояса. Те самые высокие температуры и давления как раз и возникли в результате гранулитового метаморфизма, в ответ на тектоническое сжатие при закрытии древнего Палеоазиатского океана около 400 миллионов лет назад. Под действием высоких температур произошла переплавка всех имеющихся там пород, которые сначала растворялись, а потом кристаллизировались заново.

– Получается, что многие минералы получились таким образом из первозданного вещества?

– Конечно! К примеру, таким же образом в недрах Земли появляются мраморы. Однако они очень неоднородны по составу, поэтому подбор такого минерала для стандарта представляется крайне сложной задачей. Найдены пока несколько однородных кристаллов циркона, например Тремора из Австралии и Плешовица из метаморфических пород Чехии, с возрастом примерно 416 и 337 миллионов лет. Именно по этим стандартам циркона калибруют приборы для определения возраста других цирконов. Подобные эталоны апатита, конечно, существовали, к примеру, мексиканский Durango. Но у Durango, по данным исследователей из ИЗК СО РАН, часто встречается зональность, неоднородность по содержанию редких элементов. Новый образец – SlyudAP оказался на удивление однороден. В нем составляющие его компоненты – стронций, торий, мышьяк, свинец, а также ряд редкоземельных элементов смешаны в наиболее равновесных пропорциях.

– Эту однородность глазом можно определить?

– Измерение однородности на глаз – ненаучный метод. К тому же в историях с метаморфизованным апатитом нам важна не его ювелирная ценность (хотя он относится к поделочным камням высокой категории), а время его образования. Поэтому ученые прежде всего исследовали его для уточнения возраста лазерным методом. То есть навели на него луч, он испарил имеющиеся в нем элементы, а спектрометр быстро их зафиксировал и подсчитал количество изотопов каждого элемента, соответствующее возрасту камня. Для контроля химического состава в этом лазерном исследовании был сделан «мокрый» способ определения состава (его как раз проводили в нашей лаборатории, в ИГГД РАН), который показал удовлетворительную схожесть. Однако при «мокром» способе частью кристалла пришлось пожертвовать: она исчезла при растворении минерала.

Таким образом, обоими методами исследования было показано, что возраст найденного в Слюдянке апатита соответствует 467 миллионам лет. Это именно то время, когда периферия Сибирской платформы переживала гранулитовый метаморфизм – период метаморфизма с очень высокими давлением и температурами.

– Теперь наш, иркутский апатит будет мировым эталоном апатита?

– Для этого его идеальность должны подтвердить ученые в разных точках мира, куда мы должны разослать образцы Slyud UP. Первыми анализ минерала сделали, как мне известно, израильтяне. Они подтвердили возраст и состав нашего апатита, исследовав его разными приборами.

–​ А после дополнительных подтверждений он войдет в какой-то мировой каталог эталонов?

– Для начала – в списки Geostards, а далее, будем надеяться, признан и USGS (Американской службой геостандартов).

– Для чего важно знать возраст минералов?

– Благодаря им мы изучаем историю Земли. К примеру, на момент создания нашего института считалось, что самым древним породам по полтора миллиарда лет, максимум – 2 миллиарда. Но по мере того, как продвигалась наука, совершенствовались методы определения возраста новых минералов, выяснилось, что максимальный возраст земной тверди составляет 4,5 миллиарда лет. Кстати, возраст определен по циркону.

– Но апатиту – 467 миллионов. Этот период уже давно изучен…

– Да, но не во всех районах планеты. Нам же важно изучить картину эволюции в каждом регионе земного шара.

– И какой же протяженностью был тот метаморфизм почти полмиллиарда лет назад?

– Возраст 467 миллионов лет – это возраст закрытия (исчезновения. – Авт.) древнего Палеоазиатского океана, который существовал на периферии Сибирской платформы и включал множество островов, остатки которых сейчас расположены на территории Бурятии, Монголии и Восточных Саян.

– Насколько ценны ювелирные изделия из кристаллического апатита?

– У ювелиров свои сложные критерии оценки. Ценность обычных камней можно квалифицировать в зависимости от их твердости. К примеру, у алмаза твердость – 10 (по шкале Мооса), у сапфира – 9, у кварца и аметиста – 7. Ну а апатит настолько мягкий, что не дотягивает даже до кварца… Вот и судите. Кстати, сейчас мы определили возраст пород, которые вмещают этот древний метаморфизованный апатит. Но имейте в виду, что его предшественнику – биогенному морскому апатиту (протолиту) – гораздо больше лет – около 800 миллионов.

Источник: www.mk.ru