МАРИИНСКИТ: АКАДЕМИЧЕСКИЕ ГРАНИ

На самом деле мариинскит открыли достаточно давно. Он был рассмотрен Комиссией по новым минералам Всероссийского минералогического общества и утвержден Международной комиссией по новым минералам 1 сентября 2011 года. Возникает вопрос: почему же широкой общественности о нем стало известно только сейчас? По словам Юрия Ерохина, в сегодняшнем научном мире, где царит жесткая конкуренция, опасно объявлять о своем открытии до выхода публикации в солидном международном издании. Теперь это свершившийся факт. Статья по мариинскиту с описанием его состава и физико-химических свойств опубликована в журнале «Записки Российского минералогического общества» в конце 2012 года, а в декабре 2013 вышла его англоязычная версия. В начале апреля этого года выйдет еще одна публикация в журнале «Доклады Академии наук», также имеющем англоязычную версию, о второй находке мариинскита в мире.

Об увлекательной истории открытия нового минерала, его свойствах и перспективах использования я узнала от его уральских первооткрывателей кандидатов геолого-минералогических наук Михаила Попова, Юрия Ерохина и Веры Хиллер (на фото они слева направо в этом порядке).

Еще в 2001 году Юрий Ерохин обратил внимание на интересные образцы слюдитизированных хромититов из Баженовского месторождения хризотил-асбеста, хранившиеся в Уральском геологическом музее. Исследования позволили предварительно определить вещество как тетрагональный гидроокисел хрома с примесью алюминия. В природе на тот момент не были известны подобные соединения, и это говорило о том, что обнаружен новый минерал. Изучение вещества под ИК-микроскопом показало, что в нем нет воды, а в гидроокисле хрома ее должно быть не менее 9–10%. Таким образом исследование зашло в тупик. Позднее на основании высокой твердости, безводности и цветовых характеристик было высказано предположение, что это эсколаит. Но уже весной 2010 года с появлением в ИГГ УрО РАН нового ультрасовременного микрозонда изучение минерала продолжилось, и был сделан вывод, что это точно не эсколаит, а какой-то необычный минерал. 

Параллельно развивался другой сюжет. В 2003 году в руки Михаила Попова, одновременно сотрудника ИГГ и доцента кафедры минералогии, петрографии и геохимии Уральского государственного горного университета, попали образцы хромитита из Мариинского месторождения, принесенные его дипломником Максимом Выдриным. Отец Максима Валерий Выдрин, известный уральский коллекционер, проработал шахтером на этом месторождении более 35 лет и лично отобрал образцы. Никто не обратил внимания на вкрапления темно-зеленого мариинскита ни во время написания дипломной работы, ни в ходе изучения образцов на кафедре минералогии МГУ. Много времени спустя, в 2010 году Михаил Попов привез хромититы в Минералогический музей им. А.Е. Ферсмана РАН и показал материал известному российскому минералогу Леониду Паутову, открывшему на тот момент более 50 минералов. Именно тогда ученые обратили внимание на округлые зерна высокорельефного минерала, имеющего темно-зеленый цвет в проходящем свете. Определив химический состав этого минерала, коллеги немного опешили, потому что прибор показывал сумму анализа около 84%, т.е. какого-то химического элемента в нем явно не хватало. Повторили анализ пять раз, проверили настройку прибора и состав минералов из стандартов. Но результат получился тем же. Перекурив и «обмозговав» ситуацию, Леонид Паутов предположил, что микрозонд просто не улавливает ультралегкие элементы от водорода до бора, в том числе и бериллий. Рентгеноструктурный анализ показал, что минерал по своим параметрам похож на хризоберилл, но отличается от него размером элементарной ячейки, т.е. принадлежит ромбической сингонии. По данным международных баз было установлено, что подобных природных аналогов нет, а в базе синтезированных материалов присутствует вещество с идеализированной формулой BeCr2O4. Ученые поняли, что им удалось установить ранее неизвестный член минералогического ряда BeAl2O4 – BeCr2O4, к которому относится и драгоценный камень александрит — хромсодержащий хризоберилл. (Кстати, александрит был впервые обнаружен также на Урале в 1839 году.) Позже Леонид Паутов с удивлением говорил, что давно не находили новый минерал с такой простой химической формулой.

Вернувшись в Екатеринбург, Михаил Попов первым делом поделился новостью с Юрием Ерохиным. Момент, когда Юрий увидел образцы хромитита с новым минералом, запомнился обоим надолго — ведь мариинские образцы оказались очень похожими на слюдитизированные хромититы из Баженовского месторождения. Коллеги приняли решение совместно изучать новый минерал.

Всестороннее исследование его химического состава, структуры, оптических характеристик, различных спектров заняло почти полгода. Большую помощь в этом оказал еще один сотрудник Минералогического музея им. А.Е. Ферсмана РАН Владимир Карпенко. Самым трудным оказалось определение содержания бериллия, а это было необходимо для доказательства того, что обнаружен действительно новый минерал. Методику рентгеноспектрального электронно-зондового микроанализа содержания столь легкого (по атомному весу) и в то же время сложно диагностируемого элемента разработала Вера Хиллер.

Выяснились также различия по минеральному и химическому составу хромититов из Мариинского и Баженовского месторождений. Вещество из Мариинского рудника оказалось более однородным, поэтому минералу и дали название мариинскит. Сначала ученые хотели назвать вещество в честь поселка им. Малышева, на территории которого находится Мариинское изумрудно-берилловое месторождение. Но оказалось, что минерал с названием «малышевит» уже есть. А Мариинское месторождение, известное на весь мир с 1839 года, давно заслужило.

Благодаря огромным усилиям Леонида Паутова минерал удалось довести «до комиссии», т.е. подать заявку в Международную комиссию по новым минералам, где признанные эксперты детально изучают их свойства. В начале сентября 2011 года ученые получили долгожданное письмо с сообщением о том, что минерал мариинскит комиссией утвержден и ему присвоен номер IMA № 2011-057. 

Так Л.А. Паутов, М.П. Попов, Ю.В. Ерохин, В.В. Хиллер, В.Ю. Карпенко стали первооткрывателями мариинскита.

Я спросила Юрия Ерохина, как часто сегодня обнаруживают новые минералы. 

— В среднем открывают 80–100 минералов в год. Всего сейчас известно около 4700 минералов — не так уж много по сравнению с разнообразием животного и растительного мира. Сильный всплеск открытий пришелся на 1980-1990-е годы, когда появилось новое оборудование для определения химического состава веществ — микроанализаторы. Большая часть минералов, открываемых сейчас в мире, имеют микронные размеры, и количество таких открытий постепенно снижается. Новый всплеск может случиться, если мы будем изучать материалы с Луны, Марса, других космических тел, где иные, чем на Земле, физико-химические условия и соответственно могли кристаллизоваться иные соединения.

— Это еще один штрих к созданию геологической картины мира. Невозможно исследовать устройство горных пород, не зная, из каких кирпичиков (т.е. минералов) они сложены.

К примеру, в процессе открытия мариинскита (ведь в науке открытие — почти всегда процесс, а не единовременный акт) мы случайно вышли победителями в одном теоретическом споре. Наши московские коллеги  на основе физико-химических моделирований обосновали невозможность образования в природных условиях минеральных фаз типа BeCr2O4. Однако природа доказала обратное, и москвичам пришлось признать наши результаты.

Открытие нового — хромового — члена минералогического ряда BeAl2O4 — BeCr2O4 свидетельствует о том, что в этой группе минералов имеется полный изоморфизм между элементами. А это значит, что в природе можно найти и другие члены ряда, например, ванадиевый, титановый и железный. Так, в отдельных участках зерен баженовского мариинскита мы обнаружили до 3–4% титана.

— Камень должен быть твердым, прозрачным, иметь красивый цвет и в ограненном виде — яркий блеск. А еще он должен быть редким. Мариинскит всем этим требованиям удовлетворяет.

— Не так все просто. Пока мы обнаружили зерна мариинскита размером не более 1 миллиметра, а для огранки нужны камни размером хотя бы не менее 5 миллиметров. Однако раз нашлись мелкие зерна, найдутся и крупнее, надо только искать. К тому же, поскольку состав минерала очень простой, его нетрудно синтезировать. Искусственно выращенные кристаллы будут ювелирного качества, хотя, конечно, они гораздо дешевле, чем найденные в природе.

Уже сегодня мариинскит можно использовать для изготовления абразивных порошков, ведь его твердость 8,5 по шкале Мооса — достаточно высокая, хотя и чуть ниже, чем у алмаза.