Новый минерал германия позволит больше узнать о формировании космических тел
Ученые обнаружили в горных породах Норильского рудного поля новый минерал, названный ими ольгафранкит и состоящий из никеля и германия. Эта же фаза ранее была найдена в метеорите Румурути. Открытие позволило авторам предположить, что описанный минерал может быть концентратором германия в бескислородных геологических системах, в том числе железных метеоритах. Знания о новом минерале помогут понять условия, в которых формируются космические тела, и улучшат наше представление о том, из чего может состоять ядро Земли, так как считается, что железные метеориты — осколки ядер планет. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале American Mineralogist.
Открытие новых минералов позволяет лучше понимать процессы, происходящие в природе, и часто служит основой для создания новых классов химических соединений. В этом плане много информации чаще всего дают редкие и экзотические минералы, потому что для их формирования необходимы необычные условия. Например, германиды — соединения германия с другими металлами — формируются только в очень бедных кислородом средах, нетипичных для Земли.
Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург) с коллегами обнаружили новый минерал — германид никеля, — в породах Норильского рудного района в Красноярском крае. Около сорока лет эти образцы хранились в качестве музейных экспонатов, и сейчас ученые исследовали их с помощью оптической и электронной микроскопии, изучили химический состав и установили их кристаллические структуры. В результате авторы описали новый минерал, который они назвали ольгафранкитом в честь российского геолога Ольги Франк-Каменецкой.
Ранее фазу такого состава обнаружили в метеорите Румурути — прототипе редкого класса хондритов. Однако ученые, обнаружившие ольгафранкит в метеорите, не смогли исследовать его кристаллическую структуру, поэтому фаза не была описана как новый минерал. Важно отметить, что содержание никеля и германия лежит в основе классификации железных метеоритов, а для многих метеоритов известны прямые связи между содержанием никеля и германия. Это означает, что обнаруженный в земных породах минерал может присутствовать не только в Румурути, но и в других метеоритах.
Обычно железные и железокаменные метеориты считаются частями ядер астероидов или нижней мантии космических тел, то есть пород, сформированных в условиях высоких температур и давлений. Однако ольгафранкит был найден в породах, сформировавшихся в земной коре (то есть в области низких давлений). Это может изменить представление об образовании некоторых космических тел, так как именно минеральный состав чаще всего служит основой для реконструкции условий формирования геологических объектов.
Ученые определили, что для формирования ольгафранкита в природе должна сформироваться редкая комбинация условий: необходимы высокие температуры и обилие восстановителя (вещества, которое отдает электроны, например, углерода в виде углей). Помимо этого, породы должны обогатиться никелем и германием. Изучив условия формирования ольгафранкита на Земле, авторы показали, что природные германиды могут образовываться без участия высоких давлений, то есть близко к поверхности. Ранее ученые исследовали состав земных пород с самородным железом и выявили еще ряд типичных для железных метеоритов минералов, считающихся на Земле экзотическими. Таким образом, можно предположить, что как минимум часть железных метеоритов могла сформироваться в условиях низких давлений.
«В дальнейшем мы попробуем сравнить земное и внеземное (найденное в метеорите) вещество, чтобы понять, чем различаются условия формирования различных бескислородных минералов в космосе и на Земле. Что касается использования минерала, то германиды известны как компоненты сталей и материалы с необычными физическими свойствами. Мы смогли получить синтетический аналог минерала и дополнить наше описание природного объекта сведениями о его рукотворном „двойнике“ (антропотипе). Благодаря нему мы смогли изучить оптические свойства минерала — цвет, показатель отражения, — оценить его твердость, устойчивость к растворению кислотами. Нам пока не удалось установить возраст исследуемого минерала, однако мы надеемся в будущем с помощью изотопного анализа найти ответ и на этот вопрос», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Олег Верещагин, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры минералогии Санкт-Петербургского государственного университета.
В исследовании также принимали участие ученые из Института геологии алмаза и благородных металлов Сибирского отделения РАН (Якутск), Томского государственного архитектурно-строительного университета (Томск) и Минералогического музея имени А.Е. Ферсмана РАН (Москва).
Информация и фото предоставлены пресс-службой Российского научного фонда
Разместила: Ирина Усик