Погода во Владивостоке:
18°C, 8 м/с
Погода во Владивостоке сейчас
$ 57.57 68.56 Ұ 8.7 5.09 ¥ 51.31

16+

Владимир Иванов: «Уголь под микроскопом очень красивый: в красных, бордовых, оранжевых тонах»

Ко Дню геолога ученый рассказал об угле, редкоземельных элементах и методах их изучения
2 Апреля, 16:04
Ксения Сухих

Фото: Александр Потоцкий
Фото: Александр Потоцкий | Владимир Иванов: «Уголь под микроскопом очень красивый: в красных, бордовых, оранжевых тонах»

Сегодня, 2 апреля, геологи и другие люди, чья профессия связана с геологическими науками, отмечают профессиональный праздник. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 31 марта 1966 года в ознаменование заслуг советских геологов в создании минерально-сырьевой базы страны было утверждено празднование Дня геолога. Ежегодно праздник приходится на первое воскресенье апреля. Дата приурочена к началу сборов в экспедиции и летним полевым работам. Праздник отмечают геологи России и некоторых стран бывшего СССР.

Те, кто к геологии никакого отношения не имеет, с трудом представляют себе, чем же занимаются целые институты. PRIMPRESS побеседовал с Владимиром Ивановым, кандидатом геолого-минералогических наук, ведущим научным сотрудником, руководителем лаборатории микро- и наноисследований Дальневосточного геологического института ДВО РАН.

- Как вы решили стать геологом?

- Благодаря геологии я увидел мир. Я был на Чукотке, Камчатке,  Курилах, в Америке на месторождениях, в Китае,  Корее,  Забайкалье. Это то, что дала мне работа в ДВО РАН. Участковый же геолог может ходить всю жизнь в одну шахту.

Вообще, я собирался быть химиком, а эти специальности смежные. В геологии нужно многое знать из разных областей. В молодости мы в экспедициях на лошадях передвигались, на вездеходах,  вертолетах, сплавлялись по рекам. Были и морские экспедиции. На самом деле интересная профессия.

- Расскажите, как складывалась ваша научная карьера?

— Все постепенно: сначала я работал на Колыме, на знаменитых месторождениях золота. Работал и на практике, документировал канавы. Когда ищут золото, рудные тела нужно вскрыть горными выработками, просто с поверхности руду золота трудно увидеть.

- С чем связана ваша работа и какое практическое применение она приносит людям?

- В настоящее время мы занимаемся изучением накопления редкоземельных элементов в залежах угля. Эти исследования скорее относятся к фундаментальной науке, но они имеют и практическое значение. Сейчас мы участвуем в международном проекте при финансовой поддержке РФФИ (Российский фонд фундаментальных исследований. - Прим. ред.). С российской стороны проект выполняется ДВГИ ДВО РАН и Томским политехническим университетом, а с китайской стороны работают преподаватели и научные сотрудники Хэбэйского инженерного университета.

Наши исследования необходимы для определения механизмов накопления ценных элементов в залежах угля. Разновозрастные осадочные бассейны угля располагаются на территории Южной Сибири, южной части Дальнего Востока и Северо-Западного Китая. Специалисты изучают разновозрастные бассейны угля, чтобы определить геохимический фон и металлоносность угля из разных источников. Необходимо понимать, что разные месторождения формировались при разных условиях, что отразилось на химическом составе ресурсов.

Интерес исследований заключается в том, что редкоземельные элементы содержатся в залежах угля в очень небольших дозах. Прежде чем осваивать месторождение на предмет ценных редкоземельных элементов, нужно понять, в каком количестве они там содержатся, имеется ли практический смысл в добыче. Основное внимание направлено на изучение потенциально промышленных типов рудной минерализации редкоземельных элементов, тантала-1, лития и галлия. Эти элементы были выявлены в последние годы в угольных бассейнах России и Китая.

- Для чего же необходимы эти исследования? В чем ценность редкоземельных элементов, которые в небольшом количестве встречаются в угле?

- Редкоземельные элементы используются для ракетно-космической промышленности, для высокотехнологичной техники. Обычный человек может и не знать, что каждый день он носит с собой немного редкоземельных элементов, которые входят в детали мобильного телефона. Для России очень важно наладить собственные каналы добычи ценных элементов, потому что на сегодняшний день Китай является монополистом в данной области. Более 90% редкоземельных элементов добывают именно в КНР.

Редкоземельными называются 17 элементов таблице Менделеева, все они серебристо-белого цвета, имеют сходные химические свойства (наиболее характерна степень окисления +3).

- Как проходит исследование угля на предмет ценных примесей?

- Сначала угольный пласт поднимают на поверхность. Затем руда попадает в дробилку, там уголь режут и перетирают - так делают заготовки для препарата, которые попадают на прибор. Конечно, все зависит от того, какое исследование мы проводим.

Есть методы, когда изучается химический состав угля или включений в него, а есть методы, когда сразу известно, какое вещество перед вами. Например, сахар и спирт состоят из одних элементов, нужен дополнительный анализ, чтобы понять, что это за вещество, каких компонентов содержится больше, а каких меньше. Даже если в веществе содержится десятитысячная, миллионная доля процента, это очень информативно.

На плазменном масс-спектрометре можно определить очень низкие концентраты практически всех элементов, которые есть в таблице Менделеева.

Прежде чем измерять на приборе, уголь сжигают, потом эту золу обрабатывают и переводят в раствор с помощью кислот. Затем раствор вводится в прибор, в котором при высокой температуре подается плазма, вещество атомизируется и уходит в пламени, а система регистрации фиксирует показатели. Прибор настолько чувствителен, что после каждого опыта приходится менять посуду на новую. Даже если очень хорошо вымыть ее, химическая память о прошлом веществе остается, и прибор даст результат с этим учетом.

Важно не только определить количество, но и форму вещества. Например, олово может быть в сульфидной форме и в оксидной. В одном случае его можно легко извлечь, в другом - нет. Нужно определить, в виде какого соединения вещество представлено. Для определения формы существуют всевозможные микроскопы.

Раньше микроскопы только увеличивали и визуализировали, а сейчас они оснащены еще и спектрометрами, которые сразу определяют состав. На экране можно увидеть, из каких элементов состоит включение в породу. Электронные микроскопы увеличивают в миллион раз. Даже во включении меньше одного микрона мы определяем состав. Кроме того, у нас есть устройство, которое при взаимодействии с веществом заставляет его излучать энергию, а видеорегистратор это фиксирует. По характеру взаимодействия мы определяем и морфологию, и состав породы. Аппарат может резать ионный пучок, мы можем смотреть вещество в разрезе. Это только один из множества методов, которые используются в Аналитическом центре ДВГИ ДВО РАН.

Световые микроскопы считаются классическими, а современные могут исследовать породу в отраженном, проходящем свете и люминесценции. Если взять уголь, то он непрозрачный, но если его сошлифовать, то получается прозрачный шлиф. Его помещают на предметный столик. Свет проходит через кристалл и преломляется. Получается очень красивая картинка. Уголь под микроскопом очень красивый: в красных, бордовых, оранжевых тонах.

У нас есть приборы, которые могут работать в автоматическом режиме, даже круглосуточно. Для них мы вещество спрессовываем в такие «таблетки», которые помещаются в специальные держатели, компьютер управляет и производит многокомпонентный анализ. Так определяются те компоненты, которых в угле мало. Здесь можно не только золу изучать, но и сам уголь. Золу мы используем потому, что ее можно разложить и убрать органику. Это зависит от того, какой компонент мы хотим получить.

Есть у нас прибор для определения тонких включений, зональности кристаллов, которые внешне кажутся однородными. Главное - правильно ввести препарат, который внутри аппарата находится под вакуумом. На этом оборудовании мы проводим судебные экспертизы, если об этом просят. Сейчас нам из Находки привезли две пробы угля, чтобы мы определили, было ли хищение из вагона. Кто-то выгрузил и отвез к себе на участок уголь, а следователь взял пробы из кучи, от которой похитили часть, и из угля, который нашли у подозреваемого. Мы определяем, похожи ли по составу два этих образца.

Есть спектрометры, для которых достаточно двух миллиграммов препарата, чтобы определить вещество. Эти приборы аналогичны тем, которые определяют наличие допинга: есть эталоны, которые загружены в библиотеку спектрометра. Прибор определяет по спектру и сверяет образец с эталоном. Если спирт и сахар имеют один набор элементов, то этот аппарат сразу определяет, что есть что.

Бывают изотопы активные, а бывают стабильные. У нас занимаются стабильными - теми, которые не облучают. Это очень высокотехнологичное оборудование по определению изотопов. Тут в виде пара разгоняют вещества с разной скоростью, это долгий процесс. Когда нас хорошо финансировали, мы закупили это оборудование. Тут не только серийные аппараты, но и те, которые мы сами усовершенствовали и дополняли. По соотношению изотопов древних ракушек можно определять температуру моря, которая была несколько миллионов лет назад. От температуры зависит соотношение изотопов в твердом веществе.

- Как вы считаете, сейчас молодым геологам легче начинать заниматься классической наукой?

- Нам было легче. Геолог прежде всего должен работать в поле, на объекте. Это не кабинетная работа. А сейчас сложно с финансированием, поэтому редко молодежь бывает на реальных объектах. Когда я начинал, бурно развивалась горная промышленность. Государство это финансировало. Все, что открыто, было сделано при советской власти.

Молодым сейчас предоставляют гранты на исследования, это несомненный плюс. Геолог уже сильно отличается от того, который был 50 лет назад. Появились GPS и фототехника. Даже фотоаппараты с привязкой к геолокации. В прошлые годы мы могли какой-то интересный объект отснять, вернуться в город, а пленка неверно отразила цветопередачу. Сейчас все можно смотреть сразу, очень удобно.

- В представлении многих людей геолог – это мужчина с бородой, в свитере и с молотком. Верны ли эти представления?

- Сейчас геолог уже не только с бородой и в свитере, сейчас необходимы новые технологии. Анализируются космические снимки, по ним выделяются перспективные участки. На полевых работах геологи, конечно, ходят с бородой, а вот с молотком - уже нет. Все начинается с науки. Если есть научные обоснования, соответствие месторождения критериям. В поле никто никогда и не выходил просто копать. Только на заре геологии ходили с лотком, промывали песок, видели золотинку и шли вверх по руслу реки к коренным проявлениям руды. В полевых условиях в лучшую  сторону меняется быт. Сейчас идет переоценка, но молодым тяжело, практики у них нет. Но у молодых геологов  появились колоссальные возможности  углубленного изучения вещества с применением передового современного оборудования, о котором ранее мы и не могли мечтать.

- А правда, что геолог – профессия семейная, когда все члены семьи связаны с наукой?

- Все как везде: есть и династии, но это не носит массовый характер. Мои сын и дочь тоже работают в сфере наук о Земле, и мой внук сильно заинтересовался геологией. В детском садике кто-то рассказал про алмазы, он пришел меня расспрашивать. Сейчас изучаем с  ним строение Земли - ядро, мантия, земная кора.

- Считается ли профессия геолога востребованной в современном мире?

- Все пользуются нефтью, газом. Страна в определенном смысле сырьевая, за счет прежних открытий геологов , а на День геолога толком и не поздравляют. День каких-то спецслужб - концерты, оркестры, про геологов никто и не заговаривает. А геология – это и градообразующая отрасль. Именно благодаря ей есть Дальнегорск. В Кавалерово нашли руды - расцвел поселок, а потом гремела слава и комбината. Это древнейшая профессия. По идее, когда отрабатывается месторождение, должны выделяться деньги на воспроизводство, но тут кризис. В этом году я был в Кавалерово, там стоят разрушенные комбинаты. А ведь шахта - живой организм, там нужно откачивать воду. Вот в Партизанске сейчас начинаются обвалы, загазованность. Геологию и геохимию важно знать народу. Вот пример: во время войны в отдельных местах люди самостоятельно добывали уголь в сопках и топили им, не зная, что там повышенное содержание урана. А потом дорожки золой посыпали. Конечно, это привело к онкологии. От знания геохимии угля зависит и экология. 

Вы отвечаете

Комментариев к этой статье нет

Интервью