eng
Выпуск #4/2012
Ю.Ларионова
5-я российская конференция "Геохронометрические изотопные системы, методы их изучения, хронология геологических процессов"
5-я российская конференция "Геохронометрические изотопные системы, методы их изучения, хронология геологических процессов"
Просмотры: 2463
С 4 по 6 июня в Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН проходила 5-я российская конференция по изотопной геохронологии. Она была посвящена главным образом методической стороне геохронологических исследований.
Теги: continental crust isotopic geochronology zircon изотопная геохронология континентальная кора цирконы
В конференции традиционно приняли участие ведущие специалисты в области изотопной геохимии и геохронологии, представив соответствующие научные центры РФ, созданные в 11 институтах Российской академии наук: в Москве, Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Новосибирске, Иркутске, Магадане, Владивостоке, Апатитах, а также ВСЕГЕИ (С.-Петербург) Минприроды, университетов Москвы, С.-Петербурга и Новосибирска. Всего в работе конференции участвовали 120 человек. Председателем Оргкомитета был вице-президент РАН академик Н.П.Лаверов, всегда активно поддерживающий работы в области изотопной геохронологии и геохимии.
Открывая 5-ю Российскую конференцию по изотопной геохронологии, заместитель председателя Оргкомитета, заведующий лабораторией изотопной геохимии и геохронологии ИГЕМ РАН, академик И.В.Чернышев отметил особенности данной конференции и кратко рассказал о двух выдающихся специалистах в области изотопной геохронологии Л.Л.Шанине и В.В.Чердынцеве, 100-летия со дня рождения которых отмечается в этом году. Л.Л.Шанин – основатель изотопной лаборатории ИГЕМ РАН, он внес большой вклад в современную масс-спектрометрию, в частности в развитие методов определения особо малых количеств радиогенного аргона. В.В.Чердынцев – советский физик и геохимик, ученик В.И.Вернадского, один из основателей изотопной лаборатории ГИНа, открыл совместно с П.И.Чаловым эффект естественного разделения изотопов урана (эффект Чердынцева-Чалова). Во вступительном слове И.В.Чернышев отметил основные заслуги этих выдающихся людей, которые внесли неоценимый вклад в развитие отечественной изотопной геологии.
На пленарной сессии первого дня конференции выступали ведущие российские специалисты в области геохронологии. Доклад доктора геолого-минералогических наук Е.В.Бибиковой (ГЕОХИ РАН), стоявшей у истоков метода U-Pb-геохронологии по цирконам, был посвящен современным подходам к установлению времени формирования и изотопно-геохимической природы ранней коры Земли. Благодаря изотопным методам, возраст Земли довольно надежно установлен и составляет 4,56 млрд. лет, но при этом геологическая наука до сих пор не знает точного ответа на вопрос, какой по составу и структуре была наша планета на ранней стадии развития, что представляла собой первичная кора Земли, и как она эволюционировала. "Сиаль или сима?" – один из старейших вопросов геологии. Метеоритные бомбардировки в раннем докембрии, процессы выветривания и рециклинг земного вещества в ходе движения тектонических плит не оставили в руках исследователей земных пород с возрастом древнее 3,9 млрд. лет. Единственным ключом к расшифровке самой ранней стадии в истории Земли остаются уникальные древние зерна цирконов с возрастами около 4 млрд. лет (есть одно определение 4,4 млрд. лет). Протолита этих минералов уже не сохранилось, цирконы выделены из терригенных осадочных толщ, однако только исследования этих древнейших зерен с помощью всего доступного на сегодняшний день спектра изотопно-геохимических методов позволяют ответить на фундаментальные вопросы геологии. Анализ имеющихся на сегодняшний день данных свидетельствует, что первичная кора Земли имела базальтовой состав, ее рост проходил на протяжении всего существования Земли путем разрастания первичных ядер за счет поступления новых порций мантийного вещества и рециклинга уже образовавшихся. К концу архея было сформировано до 40% всего объема континентальной коры.
Последним достижениям в области урановой изотопной систематики был посвящен доклад академика И.В.Чернышева. В 1977 году Подкомиссией по геохронологии Международного союза геологических наук на 25 Международном конгрессе в Сиднее были приняты константы распада долгоживущих изотопов U и Th. Подкомиссия также приняла для атомного отношения 235U/238U значение 137,88. Эта величина вошла во все формулы расчета U-Pb-изотопных возрастов и долгое время отношение считалось постоянным для урансодержащих пород и минералов различного генезиса. Однако стремительное развитие технических возможностей приборов для изотопных исследований в конце 20 – начале 21 века позволило провести систематические высокоточные измерения отношения 235U/238U в различных породах и минералах, которые показали, что принятая величина изотопного отношения вовсе не является константой. Наблюдаемые сдвиги не велики, они достигают всего 0,1%, но современная техника позволяет их достоверно фиксировать. В нашей стране такие исследования проводятся коллективом ученых из ИГЕМ РАН под руководством академика И.В.Чернышева, который в своем докладе показал последние результаты изучения изотопного состава урана в минералах урановых месторождений и отметил, что в данной области российская изотопная геохимия идет в ногу с мировыми научными центрами.
Доктор химических наук, профессор Ю.А.Шуколюков представил доклад о новом методе изотопной геохронологии – 190Pt–4He. Платина в своем составе имеет шесть природных изотопов, два из которых 190Pt и 192Pt – радиоактивны. Период полураспада альфа-радиоактивного изотопа 190Pt 4,69⋅10-11 лет, и его изотопная распространенность такова, что обеспечивает накопление достаточного для измерения количества радиогенного 4Не даже при малых возрастах – вплоть до миллионов лет. Зная период полураспада и измерив концентрации радиогенного гелия, можно определить возраст самородной платины. Идея измерять количество накопленного радиогенного Не в породах и минералах не нова, по сути это один из первых методов изотопной геохронологии, с которой началась эта наука. Однако исследователям быстро стало понятно, что Не плохо удерживается в кристаллической решетке минералов, а любые, даже частичные, потери радиогенного изотопа приводят к искаженным возрастам и недостоверным интерпретациям, поэтому методы, основанные на измерениях количеств накопленного радиогенного гелия на многие десятилетия ушли из геохронологической практики. Инновацией в этой области стала идея использовать для датирования самородные металлы. Их кристаллические структуры обладают уникальной способностью прочно удерживать радиогенный гелий. Наиболее прочно газ в металлах связан с вакансионными порами. В них 4Не собирается в гелиевые пузырьки-кластеры, которые являются ловушками для них, и чтобы извлечь из них 4Не, необходимо разрушить сами пузырьки. Это возможно только при температуре, близкой к точке плавления металла (1770оС), что делает маловероятным потери 4Не из Pt в реальных геологических условиях. Прибор, на котором ведет свои исследования Ю.А.Шуколюков и его коллеги, – новейшая разработка санкт-петербургских конструкторов. Приятно отметить, что впервые российским масс-спектрометром заинтересовались специалисты из Германии и собираются его приобрести. Спонсорами конференции – фирмами МС-Аналитика и ТехноИнфо – представлены доклады о последних технологических достижениях в области оборудования для изучения как радиогенных, так и стабильных изотопных систем.
Второй день конференции был целиком посвящен проблемам U-Th-Pb-датирования времени геологических процессов по цирконам. Анализируя российскую научную литературу по изотопной геохронологии, можно отметить, что более 70% всех публикуемых работ основаны на результатах, полученных данным методом, при этом на протяжении последних 10 лет ситуация не меняется. Такой интерес к этой проблеме понятен. Циркон – минерал, крайне устойчивый к наложенным процессам, он кристаллизуется в широком диапазоне химических составов горных пород и в различных геологических обстановках. Константы распада U и Th таковы, что позволяют охватить датированием практически весь спектр геологических возрастов от самых древних до молодых. Кроме того, локальные методы исследования, такие как лазерная абляция и вторично-ионная масс-спектрометрия, упростили процесс пробоподготовки вещества для анализа, сделав возможным не проводить предварительного разложения циркона с выделением из него U и Pb, что само по себе является трудоемким и затратным процессом. Однако представления о цирконе многих специалистов-геологов, не имеющих собственных практических навыков работы с изотопными методами, как о панацее в области изотопной геохронологии, ошибочно. Зачастую они не принимают в расчет коварные особенности метода датирования по цирконам и выводы, которые делают на основании полученных данных, хотя и носят порой сенсационный характер, могут не иметь реального геологического смысла.
Заслушав разносторонние доклады, посвященные U-Th-Pb-датированию по цирконам, участники перешли к обсуждению проблем цирконометрии за круглым столом. Круглый стол в рамках геохронологической конференции проводился впервые, его цель – обсудить специалистами в менее официальной обстановке те проблемы, которые обычно обсуждаются в кулуарах конференций. Камерная обстановка круглого стола позволила коллегам свободно поделиться теми проблемами, с которыми они часто сталкиваются в своей работе на стадиях пробоподготовки вещества для изотопных исследований и в аналитической практике, дать оценку некоторым полученным результатам и самое главное – обсудить корректность интерпретации данных. Идею проведения круглого стола в рамках конференции следует признать успешной, о чем говорит тот факт, что дискуссия не прерывалась ни на минуту и вышла за рамки отведенного для нее времени. Результатом работы круглого стола стало решение посвятить один из выпусков научного журнала "Геохимия" работе конференции, собрав в одном номере все основные достижения в области цирконометрии, и включить в него рекомендации для специалистов, работающих в различных областях геологии, как наиболее корректно подходить к датированию геологических событий с помощью данного метода.
Не менее интересно и продуктивно прошли стендовые сессии. Особенность проводимой конференции в том, что в ней принимало участие большое количество молодых специалистов (кандидатов наук, аспирантов и студентов) не только из Москвы и Санкт-Петербурга, но и из Новосибирска, Екатеринбурга и Апатитов. При этом стоит отметить, что научный уровень представленных молодыми специалистами докладов зачастую не уступал докладам признанных мэтров в области изотопной геохронологии. Доклады молодых специалистов отличались разнообразием тематик и включали не только результаты региональных исследований, но и датирование времени таких событий, как горение кузбасских углей, установление возраста подземных вод. Целая серия работ посвящена актуальнейшим методическим разработкам в области масс-спектрометрии. Специально организованная комиссия выбрала лучшие доклады, представленные молодыми специалистами, и на закрытии конференции авторы лучших семи были награждены дипломами и памятными призами от генерального спонсора конференции фирмы "МС-Аналитика".
По традиции, завершала конференцию общая дискуссия, на которой участники поделились своими впечатлениями о представленных научных результатах и отметили нерешенные проблемы.
Открывая 5-ю Российскую конференцию по изотопной геохронологии, заместитель председателя Оргкомитета, заведующий лабораторией изотопной геохимии и геохронологии ИГЕМ РАН, академик И.В.Чернышев отметил особенности данной конференции и кратко рассказал о двух выдающихся специалистах в области изотопной геохронологии Л.Л.Шанине и В.В.Чердынцеве, 100-летия со дня рождения которых отмечается в этом году. Л.Л.Шанин – основатель изотопной лаборатории ИГЕМ РАН, он внес большой вклад в современную масс-спектрометрию, в частности в развитие методов определения особо малых количеств радиогенного аргона. В.В.Чердынцев – советский физик и геохимик, ученик В.И.Вернадского, один из основателей изотопной лаборатории ГИНа, открыл совместно с П.И.Чаловым эффект естественного разделения изотопов урана (эффект Чердынцева-Чалова). Во вступительном слове И.В.Чернышев отметил основные заслуги этих выдающихся людей, которые внесли неоценимый вклад в развитие отечественной изотопной геологии.
На пленарной сессии первого дня конференции выступали ведущие российские специалисты в области геохронологии. Доклад доктора геолого-минералогических наук Е.В.Бибиковой (ГЕОХИ РАН), стоявшей у истоков метода U-Pb-геохронологии по цирконам, был посвящен современным подходам к установлению времени формирования и изотопно-геохимической природы ранней коры Земли. Благодаря изотопным методам, возраст Земли довольно надежно установлен и составляет 4,56 млрд. лет, но при этом геологическая наука до сих пор не знает точного ответа на вопрос, какой по составу и структуре была наша планета на ранней стадии развития, что представляла собой первичная кора Земли, и как она эволюционировала. "Сиаль или сима?" – один из старейших вопросов геологии. Метеоритные бомбардировки в раннем докембрии, процессы выветривания и рециклинг земного вещества в ходе движения тектонических плит не оставили в руках исследователей земных пород с возрастом древнее 3,9 млрд. лет. Единственным ключом к расшифровке самой ранней стадии в истории Земли остаются уникальные древние зерна цирконов с возрастами около 4 млрд. лет (есть одно определение 4,4 млрд. лет). Протолита этих минералов уже не сохранилось, цирконы выделены из терригенных осадочных толщ, однако только исследования этих древнейших зерен с помощью всего доступного на сегодняшний день спектра изотопно-геохимических методов позволяют ответить на фундаментальные вопросы геологии. Анализ имеющихся на сегодняшний день данных свидетельствует, что первичная кора Земли имела базальтовой состав, ее рост проходил на протяжении всего существования Земли путем разрастания первичных ядер за счет поступления новых порций мантийного вещества и рециклинга уже образовавшихся. К концу архея было сформировано до 40% всего объема континентальной коры.
Последним достижениям в области урановой изотопной систематики был посвящен доклад академика И.В.Чернышева. В 1977 году Подкомиссией по геохронологии Международного союза геологических наук на 25 Международном конгрессе в Сиднее были приняты константы распада долгоживущих изотопов U и Th. Подкомиссия также приняла для атомного отношения 235U/238U значение 137,88. Эта величина вошла во все формулы расчета U-Pb-изотопных возрастов и долгое время отношение считалось постоянным для урансодержащих пород и минералов различного генезиса. Однако стремительное развитие технических возможностей приборов для изотопных исследований в конце 20 – начале 21 века позволило провести систематические высокоточные измерения отношения 235U/238U в различных породах и минералах, которые показали, что принятая величина изотопного отношения вовсе не является константой. Наблюдаемые сдвиги не велики, они достигают всего 0,1%, но современная техника позволяет их достоверно фиксировать. В нашей стране такие исследования проводятся коллективом ученых из ИГЕМ РАН под руководством академика И.В.Чернышева, который в своем докладе показал последние результаты изучения изотопного состава урана в минералах урановых месторождений и отметил, что в данной области российская изотопная геохимия идет в ногу с мировыми научными центрами.
Доктор химических наук, профессор Ю.А.Шуколюков представил доклад о новом методе изотопной геохронологии – 190Pt–4He. Платина в своем составе имеет шесть природных изотопов, два из которых 190Pt и 192Pt – радиоактивны. Период полураспада альфа-радиоактивного изотопа 190Pt 4,69⋅10-11 лет, и его изотопная распространенность такова, что обеспечивает накопление достаточного для измерения количества радиогенного 4Не даже при малых возрастах – вплоть до миллионов лет. Зная период полураспада и измерив концентрации радиогенного гелия, можно определить возраст самородной платины. Идея измерять количество накопленного радиогенного Не в породах и минералах не нова, по сути это один из первых методов изотопной геохронологии, с которой началась эта наука. Однако исследователям быстро стало понятно, что Не плохо удерживается в кристаллической решетке минералов, а любые, даже частичные, потери радиогенного изотопа приводят к искаженным возрастам и недостоверным интерпретациям, поэтому методы, основанные на измерениях количеств накопленного радиогенного гелия на многие десятилетия ушли из геохронологической практики. Инновацией в этой области стала идея использовать для датирования самородные металлы. Их кристаллические структуры обладают уникальной способностью прочно удерживать радиогенный гелий. Наиболее прочно газ в металлах связан с вакансионными порами. В них 4Не собирается в гелиевые пузырьки-кластеры, которые являются ловушками для них, и чтобы извлечь из них 4Не, необходимо разрушить сами пузырьки. Это возможно только при температуре, близкой к точке плавления металла (1770оС), что делает маловероятным потери 4Не из Pt в реальных геологических условиях. Прибор, на котором ведет свои исследования Ю.А.Шуколюков и его коллеги, – новейшая разработка санкт-петербургских конструкторов. Приятно отметить, что впервые российским масс-спектрометром заинтересовались специалисты из Германии и собираются его приобрести. Спонсорами конференции – фирмами МС-Аналитика и ТехноИнфо – представлены доклады о последних технологических достижениях в области оборудования для изучения как радиогенных, так и стабильных изотопных систем.
Второй день конференции был целиком посвящен проблемам U-Th-Pb-датирования времени геологических процессов по цирконам. Анализируя российскую научную литературу по изотопной геохронологии, можно отметить, что более 70% всех публикуемых работ основаны на результатах, полученных данным методом, при этом на протяжении последних 10 лет ситуация не меняется. Такой интерес к этой проблеме понятен. Циркон – минерал, крайне устойчивый к наложенным процессам, он кристаллизуется в широком диапазоне химических составов горных пород и в различных геологических обстановках. Константы распада U и Th таковы, что позволяют охватить датированием практически весь спектр геологических возрастов от самых древних до молодых. Кроме того, локальные методы исследования, такие как лазерная абляция и вторично-ионная масс-спектрометрия, упростили процесс пробоподготовки вещества для анализа, сделав возможным не проводить предварительного разложения циркона с выделением из него U и Pb, что само по себе является трудоемким и затратным процессом. Однако представления о цирконе многих специалистов-геологов, не имеющих собственных практических навыков работы с изотопными методами, как о панацее в области изотопной геохронологии, ошибочно. Зачастую они не принимают в расчет коварные особенности метода датирования по цирконам и выводы, которые делают на основании полученных данных, хотя и носят порой сенсационный характер, могут не иметь реального геологического смысла.
Заслушав разносторонние доклады, посвященные U-Th-Pb-датированию по цирконам, участники перешли к обсуждению проблем цирконометрии за круглым столом. Круглый стол в рамках геохронологической конференции проводился впервые, его цель – обсудить специалистами в менее официальной обстановке те проблемы, которые обычно обсуждаются в кулуарах конференций. Камерная обстановка круглого стола позволила коллегам свободно поделиться теми проблемами, с которыми они часто сталкиваются в своей работе на стадиях пробоподготовки вещества для изотопных исследований и в аналитической практике, дать оценку некоторым полученным результатам и самое главное – обсудить корректность интерпретации данных. Идею проведения круглого стола в рамках конференции следует признать успешной, о чем говорит тот факт, что дискуссия не прерывалась ни на минуту и вышла за рамки отведенного для нее времени. Результатом работы круглого стола стало решение посвятить один из выпусков научного журнала "Геохимия" работе конференции, собрав в одном номере все основные достижения в области цирконометрии, и включить в него рекомендации для специалистов, работающих в различных областях геологии, как наиболее корректно подходить к датированию геологических событий с помощью данного метода.
Не менее интересно и продуктивно прошли стендовые сессии. Особенность проводимой конференции в том, что в ней принимало участие большое количество молодых специалистов (кандидатов наук, аспирантов и студентов) не только из Москвы и Санкт-Петербурга, но и из Новосибирска, Екатеринбурга и Апатитов. При этом стоит отметить, что научный уровень представленных молодыми специалистами докладов зачастую не уступал докладам признанных мэтров в области изотопной геохронологии. Доклады молодых специалистов отличались разнообразием тематик и включали не только результаты региональных исследований, но и датирование времени таких событий, как горение кузбасских углей, установление возраста подземных вод. Целая серия работ посвящена актуальнейшим методическим разработкам в области масс-спектрометрии. Специально организованная комиссия выбрала лучшие доклады, представленные молодыми специалистами, и на закрытии конференции авторы лучших семи были награждены дипломами и памятными призами от генерального спонсора конференции фирмы "МС-Аналитика".
По традиции, завершала конференцию общая дискуссия, на которой участники поделились своими впечатлениями о представленных научных результатах и отметили нерешенные проблемы.
Отзывы читателей
