Srauto kamera Afrikoje

Srauto kamera Afrikoje

Aleksejus Oskolsky,
Dr. Biol. mokslai, ved. mokslinis Sotr. Botanikos institutas. V. L. Komarova, RAS (Sankt Peterburgas), Johanesburgo universiteto Botanikos ir augalų biotechnologijos katedros vyresnysis lektorius (Pietų Afrika)
"Trejybės pasirinkimas" №6 (250), 2018 m. Kovo 27 d

Kaip buvo suformuotas didžiausias chromito rūdų dengimas Žemėje

Aleksejus Oskolsky

Rūdos mineralinis chromitas yra svarbiausias chromo šaltinis. Šis metalas yra būtinas legiruoto plieno ir kitų lydinių gamybai, taigi ir šiuolaikinės pramonės plėtrai. Tačiau chromito nuosėdų formavimo mechanizmas jau ilgą laiką tebėra geologų paslaptis. Profesorius sugebėjo priartėti prie sprendimo. Raisa Latypova ir jo kolegos iš Witwatersrand universiteto Geologijos mokslų mokyklos Johanesburge (Pietų Afrika). Straipsnis apie jų atradimą neseniai buvo paskelbtas žurnale. Gamtos komunikacijos [1].

Afrikos lobis

Didžiausias pasaulyje chromito telkinys yra Pietų Afrikoje, vadinamo "Bushveld" komplekse, kuris yra į šiaurę nuo Pretorijos. Šis kompleksas yra didžiausia įkvepianti mūsų planetos masyvas, panašus į Islandijos dydį. Jis susideda iš senovinių magminių uolų, kristalizuotų žemės drebėjimu į prekembriją, apie 2 milijardus metų.Chromitas yra sluoksnių pavidalu, kurių ilgis siekia kelis metrus, kurie tęsiasi šimtus kilometrų. Be chromo, šie sluoksniai yra daug turtingi platinos ir kitų platinos grupės elementų. Bushveldo komplekso turto gavyba ir perdirbimas yra Pietų Afrikos ekonomikos pagrindas.

Kitose šalyse yra chromito nuosėdos. Rusijoje didžiausi chromito rūdos telkiniai yra Uralo (Sarany) ir Kolos pusiasalyje (Mončehorskas). Nepaisant to, Bushveldo kompleksas, unikalus savo masto ir geologinės struktūros, ypač traukia geologų dėmesį iš viso pasaulio. Raisa'ui Latypovui ir jo kolegoms jis dirbo kaip darbo modelis, padėjęs jiems išsiaiškinti chromito nuosėdų formavimo mechanizmą.

Krumplio sluoksnių paslaptis

Chromito sluoksnių formavimo magma kameroje schema

Taigi, kaip chromitas galėtų atsiskirti nuo mantijos bazalto magmų, kurie išaugo iš didžių gelmių ir sukietėja gerai apibrėžtų sluoksnių pavidalu? Šis klausimas nerado atsakymo ilgą laiką. Faktas yra tas, kad mantijos magma yra daug magnio ir geležies, kurio silikatas yra mineralinis olivinas.Manoma, kad šis mineralas (galbūt su mažais chromito priedais), kuris turėtų būti suformuotas jų kristalizacijos metu.

Tačiau chromito sluoksnių egzistavimas reikalavo paaiškinimo. Daugelis geologų sutiko, kad mantijos magma prisotina chromitu po jų atvykimo į vagystę kameroje santykinai mažu gyliu (keli kilometrai). Išreikštos įvairios hipotezės apie jų prisotinimo mechanizmus: jie buvo apie maišymą skirtingos kompozicijos magnio, apie magnezės užteršimą silicio uolomis, apie tai, kad padidėjo jo kiekis ar jo deguonies kiekis ir tt Tačiau nė viena iš šių prielaidų nepakankamai paaiškina visas chromito savybes sluoksniai, žinomi geologams. Kai kur paaiškėjo, kad problemos sprendimo ieškojimas buvo sustabdytas.

Idėja, kurią pasiūlė Raisas Latypovas, leido išeiti iš jos. Jei chrometų formuojančios maggos negalėjo pasirodyti sekliose magnetinėse kamerose, tada jie suformavo kelią į jį. Bet kas gali atsitikti magnei nuo kelio nuo apvalkalo iki paviršiaus? Atsakymas yra gana akivaizdus: visi magmai, kilę iš Žemės gelmių neišvengiamai patiria dekompresiją, t. Y.reikšmingas litostatinio slėgio sumažėjimas. Todėl, norint išspręsti šią problemą, reikėjo ištirti slėgio poveikį bazaltinių magma kristalizacijai.

Petrologai darbe

Raisas Latypovas ir jo kolegos taikė magnetinėje petrologijoje naudojamą standartinį metodų rinkinį. Visų pirma, jie kreipėsi į lydalo būklės, sudarytos iš magnio silikato, aliuminio silikato ir kalcio, silicio dioksido ir magnio dichromato, t. Y. Panašios į bazalto magmetą, būklę. Toje diagramoje parodyta, kokie mineralai kristalizuojasi iš skysčio lydalo, esant skirtingoms sudedamosioms dalims, temperatūrai ir slėgiui.

Raisas Latypovas (ekstremalios dešinės pusės) ir jo kolegos – Steve Barnes iš Australijos, Samer Mashaur iš Irano ir Richard Hornsey iš Pietų Afrikos – ištirti chromatinių tekstūrų ypatybes

Mokslininkai atkreipė dėmesį į specialią juose esančių linijų konfigūraciją, kurią jie vadino "chromito skarda": tai rodo, kad tam tikromis sąlygomis slėgio sumažėjimas iš tikrųjų gali sukelti chromito iš lydalo kristalizaciją. Nors šio mišinio fazinės diagramos eksperimentas buvo gautas jau seniai, niekas anksčiau nebuvo atkreipęs dėmesio į šią esminę funkciją.

Norėdami patikrinti spėjamą nuomonę, Raisas Latypovas ir jo kolegos kreipėsi į eksperimentinius duomenis apie sudėtingesnes sistemas – natūralius bazaltus. Pasirodo, kad skirtingais slėgio ir temperatūros deriniais jie elgiasi tiksliai taip pat, kaip ir dirbtiniai mišiniai, panašūs į jų sudėtį. Tai buvo dar vienas patvirtinimas, kad dekompresija iš tikrųjų prisideda prie magmų prisotinimo chromitu.

Galiausiai, mokslininkai taikė termodinaminį modeliavimą, kad teoriškai apskaičiuotų sąlygas chromito išdėstymui iš bazaltinės maggos skirtingu slėgiu. Kompiuterinė programa MELTs, kuri remiasi šiuo metodu, plačiai naudojama magnetinėje petrologijoje. Tai leidžia jums kurti skirtingos sudėties magnio fazių diagramas, nenaudojant daug laiko reikalaujančių ir brangių eksperimentų. Termodinaminio modeliavimo rezultatai taip pat parodė, kad chromito iš bazalto lydalo kristalizacija yra susijusi su slėgio sumažėjimu.

Nuo ugnies iki ugnies

Taigi, trys nepriklausomi metodai leido tą pačią išvadą: kai kurie (ne visi) bazaltiniai magmai jų dekompresijos metu, t. Y. Jie pakyla nuo mantijos iki Žemės paviršiaus, yra prisotinti chromitu.Jokių papildomų procesų, pavyzdžiui, maišymo magma ar jų užteršimo nereikia. Ši išvada yra svarbi ir labai netikėta, tačiau kol kas nepakanka aiškinti chrometų išplėstinių sluoksnių formavimo mechanizmą.

Fazių diagrama, apibūdinanti chromite formuojančių magmų sudėtį

Faktas yra tai, kad chromo turinys net bazalticinėje magne, prisotintoje chromitu, neviršija 0,1-0,2 masės procentų. Todėl chromitai turėjo kažkaip išsiskirti ir susikoncentruoti iš labai daug tokios magmos. Bet kaip tai galėtų atsitikti?

Modelio, kuris paaiškino chrometų kaupimą Bushveldo komplekse, pasiūlė Kanados Toronto universiteto Tonis Naldrettas. Pagal šį modelį Bushveldo kompleksas dirbo kaip srauto kamera. Iš apvalkalo ar gilios kameros į ją įleidžiama magma, prisotinta chromitu. Iš jo kristalizuotas chromas, deponuotas kameros dugne kieto sluoksnio pavidale; magma skystoji fazė paliko kamerą, išpylėdavo ant Žemės paviršiaus per ugnikalnius bazalto lavų pavidalu. Tada per daugelį milijonų metų erozija sunaikino paviršinius lavos, o rūdos sluoksniai atėjo į paviršių.Taigi jie tapo prieinami geologams ir kalnakasybėms.

Pasak Raiso Latypovo, litostatinio slėgio mažinimas yra pagrindas suprasti chromito sluoksnių susidarymą ne tik Bushveldo komplekse, bet ir kitose šio tipo invazyvose. Jo ir jo kolegos rezultatai duoda geologams pagrindą kilm ÷ s problemai spręsti ir kai kurioms kitoms grzyb ÷ ms. Matavimų, susijusių su litostatinio slėgio sumažėjimu, magma, atrodo, yra perspektyvi kuro rūdos ir akmens anglies inžinerija, perspektyvi daugybė įdomių ir netikėtų atradimų.

Žvelgdamas iš Uralo

Rais Latypov netoli chromito sluoksnio Bushveld komplekse

Raisas Latypovas kaip vaikas atsirado susidomėjimas chromito kilmės, kuriame rasta platinos grynuoliai. Jis gimė 1966 m. Permėje, iš kur šeima persikėlė gyventi mažame Kylasovo kaime Kungursky rajone Permės srityje. Kaip moksleivis, Rais aktyviai įsitraukė į jaunųjų geologų ratą, vadovaujamą pagarbos mokytojos Valentinos Vladimirovnos Novoselovos, ir vyko į geologines kampanijas Urals.Tada Sarany deponėje jis pirmą kartą pamatė juodojo mineralo sluoksnius, vadinamus chromitu. Ir Uralo geologijos muziejuje Sverdlovske Raisa buvo užstrigusi platinos grynuoliai, kurie buvo rasta kartu su chromatais. Reikia pasakyti, kad šimtas metų (1824-1925 m.) Uralas buvo pagrindinis pasaulinis vietinių platinos gavybos centras ir prarado vadovybę tik atradęs Bushveldo komplekso indus.

1991 m. Baigęs Leningrado valstybinio universiteto mineralų departamentą, Raisas Latypovas išvyko dirbti Kolos pusiasalyje. Ten jis bandė išspręsti platinos laidojimo paslėptą Panskio sluoksniuotą masyvą, taip pat Monchegorsko masyvo chromitus. Raisas toliau susidūrė su tokiomis pačiomis problemomis Suomijos platinos ir chromito laidose Penicato, Kemi ir Koitelainen masyvuose po to, kai 2004 m. Gavo poziciją Oulu universitete. Tai buvo Suomijoje, kad jis sugalvojo idėją apie spaudimą įterpiant chromito nuosėdas, tačiau iš pradžių jis buvo suvokiamas kaip siaubingas.

Chromito pavyzdys (juodas) ir anortozitas (pilka)

Raisas Latypovas galėtų patikrinti savo hipotezes tik Pietų Afrikoje. 2013 m. Johanesburgo universiteto Witwatersrand universitete įgijo magminės ir rūdos petrologijos profesorių. Penkerius metus dirbęs su Bushveld chrometais, jis leido surinkti turtingą medžiagą, kuri įtikinamai patvirtina litostatinio slėgio pokyčius chromito nuosėdų formavime. Bushveldo bent jau.

Tačiau šioje srityje vis dar yra daug paslapčių. Vienas iš jų yra dar neatrastų mechanizmų formavimui chromito ir platinos nuosėdų Uralo ir Aliaskos. Dabar Raisas Latypovas, ginkluotas naujomis žiniomis ir patirtimi, planuoja dirbti jo gimtame Uralyje, norėdamas sužinoti, kokie gamtiniai procesai užtikrino pasaulio platinimo platinimo centro šlovę.


1. Raisas Latypovas, Gelu Costinas, Sofija Chistyakova, Emma J. Hunt, Ria Mukherjee ir Tony Naldrett. Platininius chromito sluoksnius sukelia slėgio sumažėjimas per magmos pakilimą // Gamtos komunikacijos, 9 tomas, 2018 m. DOI: 10.1038 / s41467-017-02773-w.


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: