Минералогическое изучение месторождений Арктической зоны России с целью их комплексного освоенияНИР

Mineralogical study of deposits in the Arctic zone of Russia for the purpose of their integrated development

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Минералогическое изучение месторождений Арктической зоны России с целью их комплексного освоения
Результаты этапа: Открыт и детально изучен ранее неизвестный геохимически значимый тип титановой минерализации в высокощелочных породах Ловозерского и Хибинского массивов (Кольский полуостров) – натиситовый. Установлено, что натисит Na2TiO(SiO4), считавшийся ранее редчайшим минералом, широко распространен в относительно низкотемпературных (до 350 град. C) высокоагпаитовых образованиях как Ловозера, так и Хибин. Его количество в породе участками достигает 30 об.%, то есть натисит оказывается породообразующим минералом, главным концентратором титана. Показано, что в Ловозерском массиве это первичный минерал, а в Хибинском – в основном вторичный, развивающийся по ранним минералам Ti: титаниту, ильмениту, лампрофиллиту, энигматиту, ринкиту-(Ce). Изучен кристаллохимический механизм замещения титанита натиситом, показано, что наследования Ti-Si-O-мотива в ходе этого процесса не происходит: при относительно малых химических изменениях (лишь в части крупных катионов) переход от титанита к натиситу характеризуется существенной, в т.ч. с изменением координационного числа Ti4+, топологической перестройкой титаносиликатной части структуры. Выполнена обобщающая работа по минералогии выдающихся в части части разнообразия поздней, в т.ч. редкометальной минерализации карбонатитов. Центральное место в этой работе занимают данные по минералогии карбонатитов, связанных с щелочно-ультраосновными и фоидолитовыми массивами Кольской щелочной провинции (Ковдор, Вуориярви, Африканда, Себльявр, Хибины). Завершено комплексное физико-химическое исследование обогащенных титаном гранатов изоморфной системы шорломит-моримотоит-андрадит из щелочно-ультраосновных массивов Маймеча-Котуйской щелочной провинции в Полярной Сибири. Исследован представительный материал из массивов Одихинча и Гули на Таймыре (север Красноярского края). Методом мёссбауэровской спектроскопии определена степень окисления железа и распределение катионов Fe по трем позициям в структуре изученных гранатов, проведено рентгенографическое, ИК- и КР-спектроскопическое и термическое изучение. На основе полученных термодинамических констант смоделированы поля устойчивости минеральных ассоциаций, содержащих титановые гранаты реального состава, и получены соответствующие теоретические значения для систем с гипотетическими конечными членами изоморфных серий. В щелочно-ультраосновном массиве Одихинча (Таймыр, Полярная Сибирь) установлен и детально изучен, включая определение кристаллической структуры, новый минерал группы эвдиалита – одихинчаит Na10Sr3Ca6Mn3Zr3NbSi25O73(OH)3(CO3)*3H2O. Для другого потенциально нового минерала группы эвдиалита, обогащенного сульфидной серой, который происходит из Ловозерского щелочного массива (Кольский полуостров), изучена кристаллохимия. Открыты и детально исследованы в минералогическом и химико-структурном аспектах три новых изоструктурных редкоземельных минерала из щелочных метасоматитов – алекскузнецовит-(La) La2Mn(CO3)(Si2O7), алекскузнецовит-(Ce) Ce2Mn(CO3)(Si2O7) и бираит-(La) La2Fe2+(CO3)(Si2O7). Эти открытия позволили ввести в минералогическую номенклатуру новую группу минералов – группу бираита; ранее был известен только один представитель структурного типа бираита – бираит-(Ce) Ce2Fe2+(CO3)(Si2O7). Детально исследована в ключе генетической минералогии ранее неизвестная максимально декатионированная и гидратированная разновидность эльпидита из Хибинского щелочного массива (Кольский полуостров), расшифрован кристаллохимический механизм ее возникновения за счет полнокатионного эльпидита. Проведено комплексное изучение ряда сульфатов и фосфатов групп алунита, эттрингита, копиапита, фосфосидерита. В частности, выполнено рентгенографическое, ИК- и КР-спектроскопическое, термическое и термохимическое исследования и получены новые данные по энтальпии образования алунита KAl3(SO4)2(OH)6 (-5164 +/–13 кДж/моль), натроалунита NaAl3(SO4)2(OH)6 (-5127 +/– 13 кДж/моль), эттрингита Ca6Al2(SO4)3(OH)12∙26H2O (-17525 +/– 40 кДж/моль) и Fe3+-доминантного аналога эттрингита Ca6Fe2(SO4)3(OH)12∙26H2O (-16649 +/– 59 кДж/моль), методами рентгеновской дифрактометрии и спектроскопии охарактеризованы стурманит, бразилианит, As-содержащий фосфосидерит. Впервые исследован природный цинкит эксгаляционного генезиса. Изучены алмазы месторождений Анабарского алмазоносного района (Полярная Якутия) методами ИК-спектроскопии и спектроскопии ЭПР, проведен их морфологический анализ. Для россыпных месторождений р. Эбелях в этом районе выделены группы алмазов, принадлежащих разным источникам сноса, предложен новый метод для выделения географических ареалов распространения россыпей с учетом палеогеографических обстановок. Для алмазов из кимберлитовых трубок Мир и Обнаженная (Якутия) выявлены признаки влияния метасоматических процессов на характер поверхности кристалла. Изучены крупные и уникальные по размеру алмазы Архангельского алмазоносного региона: проведено минералогическое описание с установлением степени сохранности и природных и техногенных нарушений. Корреляционный анализ крупности кристалла и степени его повреждения, позволил установить преобладание сростков и целых кристаллов в месторождении им. М.В. Ломоносова и монокристаллов со сколами различной природы среди алмазов Верхотинского поля среди алмазов +10.8 карат. Получены данные о дефектно-примесном составе методом ИК-спектроскопии, которые показывают единую направленность образования алмазов крупных и средних размеров в месторождении им. М.В. Ломоносова. Опубликована монография «Diamonds from the Arkhangelsk Province, NW Russia» в издательстве Springer International Publishing, обобщающая результаты ранее проведенных исследований и новые данные по морфологии, дефектно-примесному составу, оптико-спектроскопическим и геммологическим характеристикам алмазов и закономерностям их формирования в месторождениях им. М.В. Ломоносова и В. Гриба и в слабоалмазоносных кимберлитовых телах Архангельской области. В Минералогическом музее им. А.Е. Ферсмана РАН подготовлена и открыта новая тематическая экспозиция "Замечательные минералы Хибинского и Ловозерского щелочных массивов (Кольский полуостров)", посвященная столетию первых систематических минералогических исследований Российской Академии наук в Арктике.
2 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Минералогическое изучение месторождений Арктической зоны России с целью их комплексного освоения
Результаты этапа: - Продолжено комплексное изучение кристаллохимии и свойств минералов группы эвдиалита (МГЭ) из щелочных массивов Кольского полуострова (Ловозерский, Хибинский и Ковдорский комплексы). Эти цирконосиликаты являются в агпаитовых породах важнейшими концентраторами Zr, Hf, Y, HREE и существенными – LREE, Sr, Nb; в Ловозерском массиве это потенциальные рудные минералы супергигантских комплексных редкометальных месторождений. В отчетном году важнейшим фундаментальным научным результатом явилось обнаружение и убедительное доказательство присутствия в МГЭ крупных гидратных комплексов протона – катионов Цунделя (H5O2)+ и Айгена (H9O4)+. Разработана и апробирована экспрессная методика выявления этих гидратных комплексов, а также иона оксония (H3O)+, основанная на использовании данных КР-спектроскопии. Для минералогии это является принципиально новым: в природных объектах выявлено впервые. Показано, что гидратные комплексы протона входят в МГЭ при их изменении в позднегидротермальных или даже гипергенных условиях, заменяя катионы Na+ в крупных цеолитных полостях. Это представляется важным не только с точки зрения реконструкции посткристаллизационных изменений МГЭ в природе, но и для разработки научных основ гидрометаллургической переработки эвдиалитовых руд. Подробно изучен существенно декатионированный и гидратированный аквалитоподобный МГЭ из Ковдорского массива. Рассмотрены в деталях вопросы изоморфизма в Mn-содержащем МГЭ из Ловозерского массива, где в позицию структуры, обычно занимаемую атомами Fe и/или Mn, входит существенное количество Na. Еще более необычная схема изоморфизма выявлена в «гипернатриевом» МГЭ: 2Na+ + Zr4+ => 3Fe2+, причем Na входит здесь в структурную позицию M(1), занимаемую в «обычных» МГЭ высоковалентными катионами, в первую очередь Zr4+. Эти данные существенно расширяют представления о механизмах катионных замещений в МГЭ и позволяют понять, какими способами эти минералы «приспосабливаются» к существенным вариациям химизма среды. - В высокоагпаитовых породах Ловозерского массива открыт новый минерал группы содалита сапожниковит Na8[Al6Si6O24](HS)2 – второе природное соединение, содержащее гидросульфидный анион (HS)-. В отличие от ранее известного сульфгидрилбыстрита – HS-содержащего члена группы канкринита, являющегося экстремально редким минералом, сапожниковит – один из главных породообразующих минералов пойкилитовых фельдшпатоидных сиенитов северной части Ловозерской интрузии. Он является ярким индикатором резко восстановительных условий при формировании высокощелочных пород, сопровождающих богатое лопаритовое оруденение на восточном фланге разрабатываемого редкометального месторождения Карнасурт. Открытие сапожниковита, в котором дополнительный S-содержащий анион одновалентен, дает ключ к пониманию еще одного механизма вхождения аномально большого (относительно обычных значений) количества серы в фельдшпатоиды. - Важным в аспекте разработки новых кристаллических материалов с полезными свойствами результатом явилось открытие нового микропористого минерала паратоберморита Ca4(Al0.5Si0.5)2Si4O16(OH)*2H2O*Ca(H2O)3. Его структура демонстрирует новый топологический тип тоберморитоподобных Ca-гидросиликатов – важнейших цементных минералов, который позволяет предположить наличие у таких кристаллов ионообменных свойств. - В Норильском рудом поле детально изучен новый промышленный тип богатых Ni-Cu руд, сложенных путоранитом с обильными пластинчатыми ламеллями распада моихукита. В низкоградно метаморфизованных норильских рудах установлен новый метаморфогенно-гидротермальный генетический тип интерметаллида палладия - звягинцевита Pd3Pb и карбонат-хлорида свинца – фосгенита. - В вулканогенно-плутоногенном гидротермальном месторождении золота Дарасун в участках развития золото-висмутовой минерализации с самородным висмутом и икунолитом, на которую наложена сурьмяная минерализация с самородной сурьмой, установлено необычное разнообразие минералов золота: члены ряда золото-серебро (от беспримесного самородного золота до электрума), мальдонит, джонасонит и различный по составу ауростибит, в том числе богатый висмутом. Мальдонит и ауростибит – минералы, наличие которых заставляет менять технологию переработки золотых руд, иначе неизбежны существенные потери золота. - Охарактеризован минеральный состав россыпной («шлиховой») платины Баимского россыпного золотоносного узла на Чукотке. Установлен абсолютный возраст платиновых минералов. На основании полученных результатов предположено существование двух разновозрастных коренных источников, сходных по своему генетическому типу. - Закончена разработка методики разделения россыпных алмазов по первоисточникам по комплексу признаков, главнейшие из которых: статистика распределения по концентрации А-центров (два атома азота в соседних углеродных позициях), характер люминесценции, степень проявления пластической деформации и включений графита. Изменения характеристик алмазов трубки Удачная, установленные при увеличении глубины их нахождения – такие как уменьшение доли октаэдров, увеличение интенсивности процессов растворения, травления, пластической деформации кристаллов, а также процессов агрегации структурных примесей азота – интерпретированы как свидетельство достаточно длительной фазы нахождения алмазов в промежуточном магматическом очаге. Эта фаза следовала после образования алмаза в мантийных условиях, но перед внедрением кимберлита в породы земной коры. - Подведены итоги многолетних исследований по ЭПР-датированию вулканических пород по породообразующему кварцу. Оценены перспективы использования как метода ЭПР – датирования в классическом варианте, так и разработанной методики датирования с промежуточным отжигом, а также подтверждена возможность ЭПР-датирования обедненных кварцем лавовых потоков по термическим изменениям, производимым ими на контактах с более древними породами, в т.ч. их ксенолитами. - Показано, что турмалины бедных Li гранитных пегматитов могут быть обогащены Al. Состав турмалинов эволюционирует от дравита к шерлу и далее к фойтиту и оксифойтиту до необычного обогащенного Fe и Mn даррелгенриита. Химический состав турмалинов дает возможность ранжировать пегматиты различных объектов по степени дифференциации, а также выявлять пегматиты, контаминированные веществом вмещающих серпентинитов. - Проведены комплексные физико-химические исследования пектолита H1.00Na0.96Ca2.00 Si3.00O9 из щелочных массивов двух арктических регионов - Мурманской области (карбонатитовые массивы Карело-Кольской провинции) и Полярной Сибири (щелочные комплексы Маймеча-Котуйской провинции) методами порошковой рентгенографии, ИК, КР, ЭПР и мёссбауэровской спектроскопии, электронно-зондового и термического анализов. Продолжено исследование минералов, относящихся к химическим классам фосфатов и арсенатов. Методом порошковой рентгенографии определены параметры моноклинной ячейки As-содержащего фосфосидерита (9 мас.% As2O5) : a = 5.3258(6) Å, b = 9.8003(11) Å, c = 8.7116(9) Å, β= 90.64(1) град., значения которых увеличены по сравнению с безарсенатным фосфосидеритом. Методом йодометрического титрования впервые проведено определение степени окисления марганца и установлено соотношение Mn4+/Mn3+ (54/46 %) в составе высокомарганцевого стурманита. Методом порошковой рентгенографии определены параметры его гексагональной ячейки: a = 11.148(3) Å, c = 21.830(9) Å, V = 2349(2) Å3. Показано, что параметры элементарной ячейки у минералов серии стурманит – журавскит линейно уменьшаются с увеличением мольной доли журавскитового минала. Предполагается, что изученный минерал может являться промежуточным членом серии стурманит – журавскит с гетеровалентным изоморфным замещением по схемам: в катионной октаэдрической позиции Mn3+ и Mn4+→ Fe3+, в анионной позиции [CO3]2−→ [B(OH)4]− и [SO4]2−. Методом ЭПР установлено, что особенностью исследованного образца бразилианита является присутствие структурной примеси ванадия. В cпектре исследованного образца был обнаружен многокомпонентный сигнал, не фиксировавшийся ранее; вероятной причиной его появления может быть присутствие примеси 51V4+, и образование комплексаVO2+ в бразилианите. - Методом высокотемпературной калориметрии растворения в расплаве бората свинца 2PbO∙B2O3 на микрокалориметре Кальве «Setaram» (Франция) определены энтальпии образования из элементов бразилианита NaAl3(PO4)2(OH)4 и пектолита HNaCa2Si3O9 ( −5322.3 ± 5.1 и −4651.0 ± 4.3 кДж/моль соответственно). Оценена энтальпия образования марганцевого конечного члена изоморфной серии пектолит – серандит HNaMn2Si3O9 ∆fH0(298.15 K) = −4052.6 ± 4.4 кДж/моль, рассчитаны значения абсолютных энтропий и энергий Гиббса бразилианита, пектолита и серандита.
3 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Минералогическое изучение месторождений Арктической зоны России с целью их комплексного освоения
Результаты этапа:
4 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Минералогическое изучение месторождений Арктической зоны России с целью их комплексного освоения
Результаты этапа:
5 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Минералогическое изучение месторождений Арктической зоны России с целью их комплексного освоения
Результаты этапа:
6 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. Минералогическое изучение месторождений Арктической зоны России с целью их комплексного освоения
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".