Уникальный образец горного 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.