Кейсы
Геологоразведка
Геохимия
профессор СПбГУ (кафедра геохимии), доктор геолого-минералогических наук
Елена Геннадьевна Панова
НЬЮСМЕЙКЕР
12.12.24
Геохимики Университета создали инновационный способ поиска благородных металлов. Разработка позволит быстро и точно определять расположение глубоко залегающих месторождений полезных ископаемых, в том числе золота.
Ученые СПбГУ помогут найти полезные ископаемые на большой глубине
Поиск золота
Науки о Земле
Отыскать ценные ресурсы
Исследователи СПбГУ придумали, как достоверно и легко выявлять залежи руды, спрятанные в глубоких слоях Земли. С помощью их разработки удастся обнаружить ранее не известные месторождения стратегически важных для России металлов. В том числе тех, которые, согласно Стратегии развития минерально-сырьевой базы страны до 2050 года, включены в число дефицитных или могут ими стать, если в ближайшие 10 лет снизятся объемы добычи. В частности, предложение геохимиков Университета будет полезно для нахождения золота.
Собрать почву
Выявление месторождений по методу геохимиков СПбГУ предполагает несколько этапов. Вначале требуется взять пробы почвы из иллювиального горизонта — слоя, удаленного на 30–50 сантиметров от поверхности. В него через поры и микротрещины горных пород мигрируют различные химические элементы от объектов, расположенных глубоко под землей.

Если внизу находятся месторождения полезных ископаемых, то иллювиальный горизонт обязательно фиксирует их «сигнал» снизу. Все потому, что под воздействием кислорода, воды и других факторов среды залежи руды постепенно разлагаются, а их элементы мигрируют, в том числе на очень далекие расстояния вверх. Таким образом вокруг залежей благородного металла образуется особый ореол (ореол рассеяния), который и является маркером наличия под землей ценного ресурса.

«Ореол может быть небольшим, особенно если мы имеем дело со средними и мелкими месторождениями. Чтобы их не пропустить, мы предложили брать не менее 1000 проб на один квадратный километр», — отмечает Елена Геннадьевна Панова, профессор СПбГУ (кафедра геохимии), один из авторов разработки. По словам исследователя, два специалиста (маршрутная пара) могут выполнить такой объем работ за пять дней, так как стандартная дневная норма пробоотбора — 200 проб. Если же увеличить число маршрутных пар до пяти, пробоотбор удастся осуществить за сутки. Это будет возможным благодаря тому, что вес отбираемых проб составляет всего 50–60 граммов почвы.
Разрез почвы. Юго-восточная Финляндия. Изображение предоставлено Е. Г. Пановой
Уловить золотой сигнал
Следующий этап пробоподготовки — приготовление водной суспензии путем смешения проб почвы с водой и выделение тонкодисперсной фракции: части пробы, состоящей из мельчайших частиц размером от 2 до 35 микрон (1 микрон = 10−6 м). Геохимики экспериментально установили, что частицы такого размера оседают на дно стакана в течение одной минуты.
  • Елена Панова
    профессор СПбГУ (кафедра геохимии), доктор геолого-минералогических наук:
    «Выделение тонкодисперсной фракции — самая важная часть нашей разработки. Дело в том, что почва является неоднородной средой: она содержит частички разного размера. Вместе с крупными обломками пород и минералов в ней присутствуют тонкие выделения благородных металлов, в частности золота. Если мы будем анализировать пробу почвы целиком, то можем пропустить месторождение. Получение же тонкодисперсной фракции позволяет нам избавиться от крупных обломков, за счет чего „золотой сигнал“ становится значительным и очевидным. Это обеспечивает надежность и точность результатов».
При этом, как выяснили исследователи, качество воды, применяемой на этом этапе, не влияет на выявление благородных металлов. Поэтому для выделения фракций можно использовать самую простую воду из водопровода и тем самым исключить затраты на фильтрацию и очистку.

Этот этап также отличается повышенной простотой и оперативностью, за счет чего его можно проводить в полевых условиях и сразу же снижать вес каждой пробы в 20–25 раз: с изначально взятых 50–60 граммов почвы до 2–3 грамм порошка из мелких частиц. Это сделает транспортировку до лаборатории максимально удобной, в особенности при исследовании удаленных районов.
Исследовать лазером
Разработка геохимиков Университета предполагает, что тонкодисперсная фракция должна пройти просушку в течение 24 часов. После этого ее можно наносить на стеклянные палетки и исследовать на наличие редких химических элементов методом лазерной абляции.

Это происходит следующим образом: лазер выжигает в пробе кратер и забирает из него вещество. «Полученный материал далее анализируется по методу масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС), — добавляет Елена Панова. — Это современный и самый высокочувствительный метод из широко доступных и предназначенных для количественного определения содержания элементов в пробах.
Суть ИСП-МС состоит в том, что анализируемый образец (в нашем случае то, что получено с помощью лазерной абляции) превращают в аэрозоль. Он подается в аргоновую индуктивно-связанную плазму. Под воздействием высокой температуры все содержащиеся в аэрозоле вещества распадаются на атомы и ионизируются». Масс-спектрометр идентифицирует образовавшиеся ионы, сопоставляя их массу и заряд, а также определяет долю этих частиц в общем объеме.
Способом, разработанным учеными СПбГУ, можно анализировать пробу на наличие более чем 30 благородных металлов одновременно. При этом ИСП-МС дает возможность достоверно выявлять их даже при низком или ультранизком уровне содержания.
Объединить данные
Завершающий этап, предлагаемый геохимиками Университета, — визуализация распределения химических элементов на исследуемой территории. Это можно сделать в любой программе построения карт. Она поможет сопоставить данные о содержании химических элементов в пробах с информацией о местах их отбора.

Таким образом в изучаемом районе будут выявлены ореолы рассеяния с аномальными содержаниями химических элементов. На основе этих данных обычно делается вывод о целесообразности дальнейшей разведки участка методом бурения.
Достоверный, дешевый, экологичный
Разработка ученых СПбГУ, помимо повышенной точности и мобильности, отличается дешевизной. В работе используются недорогие материалы, для выделения тонкодисперсной фракции не требуется специальное оборудование, анализ образцов ведется с небольшими затратами.

Еще одно преимущество способа — его экологичность и безопасность. При работе с пробами персоналу не требуется применять агрессивные реагенты, например сильные кислоты. Также отсутствует необходимость организовывать утилизацию опасных отходов.
Доказано на практике
Геохимики Университета успешно опробовали свой способ поиска совместно с разведочной компанией Mineral Exploration Network (Finland) Ltd в разных ландшафтно-климатических зонах на территории Финляндии и Испании. Разработка позволила выявить в пределах испанского района Логросан и в Юго-Восточной Финляндии участки, перспективные для обнаружения золота. Результаты разведки подтвердили, что способ ученых СПбГУ эффективен и готов к внедрению геологоразведочными компаниями.
Евгения Орлова
Автор статьи
Слушать подкаст
Ученые СПбГУ отвечают на важные вопросы
Научно-популярные новости СПбГУ, исследования, видеолекции, интервью с учёными Университета
Ландау позвонит
Оставить заявку
Укажите контактную информацию, мы вам перезвоним и ответим на интересующие вопросы
Наши эксперты готовы ответить на ваши вопросы
Получить консультацию
Полезные статьи, инструкции и подборки для вашего бизнеса
Интересное — у вас в почте
Подпишитесь на соцсети СПбГУ, чтобы быть в курсе актуальных новостей
Подписывайтесь на наши соцсети