Новости
Слева направо: участники проекта – сотрудники лаборатории геологии и геодинамики докембрия Института геологии КарНЦ РАН Олег Максимов, Наталья Нестерова, Александр Слабунов в одном из карьеров Костомукшского месторождения
27 октября 2023
Находка и анализ циркона в железной руде в Карелии сможет помочь при поиске наиболее ценного сырья

Карельские ученые обнаружили в составе костомукшской железной руды циркон – минерал, позволяющий определить возраст и условия формирования горной породы. Анализ этой находки помог специалистам Института геологии КарНЦ РАН узнать больше о истории формирования железной руды одного из крупнейших месторождений в России. На практике эти данные могут помочь прогнозировать зоны с рудой наилучшего качества.
В международном журнале International Geology Review вышла научная статья сотрудников Института геологии Карельского научного центра РАН. В ней представлены результаты изучения циркона, который был обнаружен в полосчатых железистых кварцитах (banded iron formation, сокр. BIF). Последние составляют основу одного из крупнейших в России месторождений железа – Костомукшского. Уже сама находка – необычный факт. Циркон имеет преимущественно магматическое происхождение и, как правило, встречается либо в породах, образовавшихся в процессе застывания магмы, либо в осадках после разрушения магматических пород. Костомукшское железо образовалось в результате осаждения в воде выбросов из древних «черных курильщиков» - спутников вулканической активности. А она в тот период развития Земли была очень значительной.

– В железистых кварцитах цирконов быть не должно, но его зерна могли попасть в них из других вмещающих пород. Наши карельские кварциты оказались необычными: в них циркона достаточно много. В мире в подобных породах он встречается в гораздо меньших масштабах, – рассказал Александр Слабунов, руководитель лаборатории геологии и геодинамики докембрия Института геологии КарНЦ РАН.

Продольный срез кристалла циркона в катодных лучах
Продольный срез кристалла циркона в катодных лучах.
Его размер около 150 мкм (1 мкм = 0,001 мм, человеческий волос – около 50 мкм).
Возраст этого зерна циркона – 2,73 млрд лет


Циркон (ZrSiO4) – минерал, который благодаря своим свойствам служит уникальным источником данных о возрасте и условиях формирования горной породы, его содержащей.

Ранее карельские геологи выделили три типа железистых кварцитов в Костомукшском месторождении. Сегодня новые технологии и методы позволили исследователям уточнить возраст и условия их формирования. Самый древний пласт с BIF-1 появился 2,87–2,84 млрд лет назад. Пока он наименее интересен для экономики, так как содержит меньше всего железа, однако представляет большой интерес для фундаментальной науки, позволяя узнать больше об истории ранней Земли.

Три миллиарда лет назад атмосфера Земли состояла из углекислого газа и практически не содержала кислорода, а значит его не было и в водах океана. В то же время в воды океана в изобилии поступало железо из гидротермальных источников – «чёрных курильщиков». Это железо из-за отсутствия кислорода было растворено в воде. Однако в некоторых местах в океане оно все-таки окислялось, такие районы называют «кислородными оазисами», и выпадало на дно в виде слойков похожих на ржавчину. Ученые предполагают, что источником кислорода в этих оазисах были цианобактерии.

– Железистые кварциты – стопроцентный продукт необычности нашей планеты на ранних этапах своей истории. Еще нет привычной для нас атмосферы, а в воде уже есть живые существа, которые вырабатывают кислород, – отметил руководитель исследования.

Железистые кварциты представляют собой красивые горные породы с тонкой полосчатой структурой. Слои многократно чередуются: в одних преобладает белый кварц, в других – серебристо-серый магнетит. Вероятно, цианобактерии накапливали кислород, и как только его концентрация достигала определённого значения, железо связывалось и выпадало в осадок в виде ржавчины, из которой позднее и образовался магнетит. Далее опять осаждался гель кремнезема, из которого позднее образовался кварц. Таким образом, эти породы уникальны не только тем, что позволяют использовать железо в промышленности, но и тем, что фиксируют своеобразную эпоху развития планеты.

Второму типу руды (BIF-2) – 2,8 млрд лет, а самому молодому – типу BIF-3 – 2,76–2,74 млрд лет.

– В этот период наша Карелия была больше похожа на Камчатку, где происходит субдукция – погружение океанической плиты под край сформировавшегося континента. Через Костомукшу 2.8 млрд лет назад проходила цепь вулканов, рядом с которой находился морской бассейн, в нем бурлили «черные курильщики», жили цианобактерии и происходило накопление железа. В это время сформировались самые богатые руды (BIF-3), – рассказал Александр Слабунов.

Изогнутые в складки – деформированные – полосчатые железистые кварциты BIF-3 Костомукшского месторождения. Они состоят из чередующихся белых прослоев, обогащенных кварцем, и серых – обогащенных магнетитом. В левом верхнем углу – горный компас, который, однако, неправильно показывает направление на север в местах, где есть железная руда
Изогнутые в складки – деформированные – полосчатые железистые кварциты BIF-3 Костомукшского месторождения.
Они состоят из чередующихся белых прослоев, обогащенных кварцем, и серых – обогащенных магнетитом.
В левом верхнем углу – горный компас, который, однако, неправильно показывает направление на север в местах, где есть железная руда


Анализ цирконов позволил установить не только возраст отложения всех типов железистых кварцитов, но и расшифровать историю их дальнейших преобразований. Для промышленности факт преобразования руды является крайне важным: по мнению геологов-практиков, метаморфизованные руды лучше обогащаются, то есть более ценны.

Опыт, компетенции и имеющееся в КарНЦ РАН оборудование позволяют ученым находить нужные образцы в полевых условиях и уже в лабораториях определять их химический и минеральный состав, а также оценивать возраст пород.

– Если подтвердится наша гипотеза о том, что многочисленные преобразования приводят к улучшению качества руды, мы сможем предложить методику, как выделять зоны с наиболее ценной рудой, – рассказал о практическом применении полученных данных эксперт.

Исследование ведется в рамках научного проекта по гранту РНФ № 22-17-00026, руководителем которого является Александр Слабунов. По итогам будут получены новые сведения о строении и составе главной железорудной толщи крупнейшего месторождения железа Северо-Запада России и новые знания о геодинамических процессах на ранней Земле. Результаты проекта пополнят копилку знаний мировой науки о том, какой была планета миллиарды лет назад.

– От того насколько правильно мы понимаем раннюю историю нашей планеты, зависит наша возможность предсказывать ее будущее, – резюмировал ученый.


Учёные благодарят руководство и сотрудников рудоуправления АО «Карельский окатыш» (г. Костомукша) за всестороннее содействие при проведении научных геологических исследований на их карьерах.
Александр Слабунов, руководитель научного проекта, руководитель лаборатории геологии и геодинамики докембрия Института геологии КарНЦ РАН Один из карьеров Костомукшского железорудного месторождения со смотровой площадки

Смотрите также:

Лед весной в устье реки Нижний Выг
26 июня 2025
Период ледяных явлений на реках, впадающих в Белое море, стал короче на три недели за последние 60 лет

На северных реках лед стал образовываться позднее, а сходить, наоборот, раньше. Это подтвердили карельские ученые, проанализировав данные морских и метеорологических наблюдений за 64 года в устьях рек, впадающих в Белое море в районе западного побережья. Из-за изменения климата период, когда реки покрыты льдом, стал короче на три недели. При этом наиболее резкие сокращения произошли за последние 30 лет, что соответствует тенденциям глобального потепления для водоёмов арктической зоны.
Anthocomus rufus – вид жуков, принадлежащих к семейству Мелериды – впервые обнаружен в Карелии с помощью пользователей iNaturalist
23 июня 2025
Гражданская наука и интернет-технологии помогают исследователям изучать насекомых Карелии

Более 30 ранее не встречавшихся в Карелии видов насекомых обнаружили энтомологи КарНЦ РАН по итогам своих экспедиций, а также с привлечением данных активных участников портала iNaturalist - открытой платформы для сбора данных о биоразнообразии.
Карельский научный центр РАН
20 июня 2025
В КарНЦ РАН стартовал прием в аспирантуру на 2025/2026 учебный год

20 июня в Карельском научном центре РАН начался прием документов от поступающих в аспирантуру. В этом году выпускники вузов смогут выбрать одну из десяти научных специальностей в области точных, естественных, гуманитарных и общественных наук.
Объявление результатов выборов в конференц-зале КарНЦ РАН 17 июня
17 июня 2025
Прошел важный этап по выборам генерального директора КарНЦ РАН

Избирательная комиссия подвела итоги голосования работников КарНЦ РАН по выборам кандидатуры на должность генерального директора КарНЦ РАН. Явка составила более 80%. Наибольшее число голосов – 391 получил директор Института леса Александр Крышень, и.о. генерального директора КарНЦ РАН Ольгу Бахмет поддержали 252 избирателя, заместитель генерального директора КарНЦ РАН Юрий Заика получил 17 голосов. Избирательная комиссия зафиксировала эти результаты своим протоколом, который будет отправлен в Департамент кадровой политики Министерства науки и высшего образования РФ. Теперь кандидатам предстоит пройти согласования в федеральных ведомствах и с победителем конкурса будет заключен трудовой договор.
НИС "Посейдон", фото из архива. Автор фото – Игорь Георгиевский
11 июня 2025
Научно-исследовательское судно "Посейдон" вернулось из первой в этом сезоне комплексной экспедиции

Сотрудники Института водных проблем Севера КарНЦ РАН совершили экспедицию по Онежскому озеру на научно-исследовательском судне "Посейдон". Комплексная экспедиция охватила 19 станций в заливах, Центральном Онего и Кижских шхерах. Ученые отобрали пробы воды для химических и биологических анализов.