Совет научной молодежи Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН провел конкурс Science Slam для студентов, магистрантов и аспирантов. В рамках формата необходимо было кратко и структурировано рассказать о своих исследованиях: на выступление одного участника отводилось всего три минуты и один слайд. В жюри присутствовали не только геологи, но и представители других научных дисциплин — так что выступающему следовало учитывать и доступность изложения материала.
Первое место среди студентов ГГФ НГУ до пятого курса включительно заняла Мария Черданцева, рассказавшая о форме нахождения элементов примесей в магматогенных сульфидах. На первый взгляд, тема звучит малопонятно для непосвященных людей. Однако стоит немного напрячься, и в голове выстраивается достаточно внятная картина генезиса таких месторождений, как, например, Норильское. «Природно-магматические расплавы, которые образуются при извержении вулканов, обычно имеют силикатный состав, но в них всегда присутствует некоторое количество растворенной серы. При снижении температуры ее растворимость падает, и, вследствие этого, из силикатной субстанции образуется сульфидная, где как раз содержатся благородные металлы: в частности, золото и платина», — начала свой доклад Мария Черданцева. При дальнейшем охлаждении сульфидный расплав выделяется в виде каплевидных образований, а в них формируется два твердых раствора. В первый из них входят железо, никель, кобальт и тугоплавкие платиноиды, а во второй — медь и опять же платиноиды, но на этот раз легкоплавкие. Температура снижается еще больше — и происходит распад твердого раствора с образованием четырех основных сульфидных минералов: пирротина, пентландита, халькопирита, кубанита. «В результате всех этих катаклизмов, присутствующие элементы примесей могут вести себя по-разному», — отметила Мария Черданцева. Собственно, при большом содержании такого сульфидного расплава с растворенными платиноидами и могут образовываться месторождения типа Норильского. Студентка занимается другим подобным объектом, который располагается в Монголии и сформировался 350 миллионов лет назад. «В нем было обнаружено два рудных горизонта, которые отличаются друг от друга, в том числе, и по характеру минерализации. Изучив ее, можно установить особенности распределения и трансформации сульфидных промежуточных растворов», — сообщила Мария Черданцева. Иными словами, в ее докладе за три минуты прослеживаются все этапы образования таких месторождений: внедрение магмы в земную кору, охлаждение и длительная кристаллизация.
Аспирант второго года обучения ИГМ СО РАН Сергей Ращенко, получивший главный приз в своей «весовой» категории, рассказал, зачем ученым нужны бриллианты. Он занимается экспериментами на устройстве, которое называется «ячейка с алмазными наковальнями». Собственно, в своем докладе молодой специалист и объяснил, для чего это нужно и как реализовано. «Даже для не-геологов не секрет, что «внутренности» нашей планеты нагреты до высоких температур и сжаты до соответствующих давлений. Кроме того, можно заглянуть в учебник геологии и узнать: внутреннее ядро Земли состоит из твердого железа, внешнее — из того же железа, но в жидком состоянии. Нелюбопытный человек на этом остановится, а вот любопытный подумает: каким образом геологи это установили?» — такой «зачин» сделал Сергей Ращенко. Вопрос, по его словам, непраздный, потому что образцы можно собирать только с поверхности нашей планеты: самая глубокая скважина не пробурила даже земную кору, не говоря уже о верхней мантии. Соответственно, способ узнать, в каком состоянии находится вещество, и что оно из себя представляет — проводить так называемые петрологические эксперименты. «Что необходимо для получения данных о поведении какого-либо, например, минерала при высоких температурах и давлениях? Естественно, необходимо его очень сильно сжать. Чтобы сделать это, есть два подхода: либо мы увеличиваем силу, либо уменьшаем площадь. Второй подход более изящен и во всех смыслах миниатюрен», — прокомментировал Сергей Ращенко. По его словам, если на площадь диаметром менее десятой доли миллиметра оказывать давление, достижимое с помощью рычагов и пружин, можно вполне достичь показателей в сотни гигапаскаль. Вот тут и возникает вопрос: а из какого материала нужно изготовить поршень такого пресса, чтобы он выдержал и не сломался? «Как известно, самое твердое вещество в мире — алмаз. Так что возьмем два бриллианта, сточим на них небольшие площадки, чтобы их диаметр составлял доли миллиметра, и с помощью такого достаточно нехитрого устройства сможем создать необходимые давления», — заключил Сергей Ращенко.
Наконец, последний победитель — аспирант третьего года ИГМ СО РАН Татьяна Набеева, чей круг научных интересов — рост кристаллов. Конкретно ее работа связана с получением сложных боратов, в составе которых встречаются редкоземельные, щелочноземельные и щелочные катионы одновременно. «Когда в тигель загружено особым образом рассчитанное количество химических реактивов, и он помещен в печь, идет нагрев до расплавления всей этой смеси. Затем температура снижается постепенно, по пять градусов, пока не начнется процесс кристаллизации. Тут нужно опустить затравку: например, платиновый стержень для начала роста кристаллов», — рассказала Татьяна Набеева. Она использует систему «основное вещество + растворитель». Последний играет крайне важную роль, поскольку позволяет снизить вязкость расплава, а также температуру и увеличить срок работы установки. «После того, как кристалл выращен, можно изучать его свойства: оптические, физические, спектроскопические, включая структурные и морфологические особенности», — отметила Татьяна.
Екатерина Пустолякова
Фото: слайды — предоставлены организаторами Science Slam
