Новые минералы открывают перспективы для инновационных материалов

Геологи МГУ за год открыли 19 новых минералов, в том числе «новый старый минерал», который москвичи видят в облицовке станции метро «Маяковская».

Всего по числу впервые открытых минералов геологический факультет МГУ занимает сегодня первое место в мире. Каждый 25-й минерал, известный мировой науке, открыт научной группой кафедры минералогии геологического факультета МГУ совместно с коллегами из других российских и зарубежных университетов

Новые минералы открывают перспективы для разработки инновационных материалов, помогают исследовать условия образования горных пород.

Работы опубликованы в журналах Physics and Chemistry of Minerals, Scientific Reports и Mineralogical Magazine.

Общее число известных науке минералов (минеральных видов) сегодня составляет чуть менее шести тысяч. Это число постоянно растет - около сотни новых минералов в год регистрируется Комиссией по новым минералам, номенклатуре и классификации Международной минералогической ассоциации (КНМНК ММА). Новые минералы несут новое знание – расширяют представления о формах концентрации в природе химических элементов, демонстрируют ранее неизвестные типы кристаллических структур, выступают индикаторами условий образования горных пород и руд.

Нередко новые минералы оказываются носителями полезных свойств – электрических, магнитных, оптических, сорбционных, ионообменных и других, а также выступают природными прототипами новых технологически важных материалов.

Исследование новых минералов, их конституции, свойств и генезиса – научное направление, активно разрабатываемое на кафедре минералогии геологического факультета МГУ исследовательской группой под руководством Игоря Пекова, совместно с коллегами из других российских и зарубежных исследовательских организаций. Только за последние два десятилетия в результате этих работ открыто и изучено более 250 новых минералов, что составляет около 4% от всего видового разнообразия минерального мира. Другими словами, каждый двадцать пятый минерал, известный сегодня мировой науке, открыт и изучен этой научной группой или при творческом участии ее членов в период с 2001 по 2020 год. В целом же, по числу впервые открытых минералов геологический факультет МГУ занимает сегодня первое место в мире.

«Стоит отметить, что «погоня» за новыми минеральными видами не является в нашей научной деятельности самоцелью, – рассказывает главный научный сотрудник геологического факультета МГУ, доктор геолого-минералогических наук, профессор, член-корреспондент РАН Игорь Пеков. – Неизвестные науке минералы обнаруживаются в ходе комплексного геолого-минералогического изучения не вполне обычных в геохимическом и генетическом отношениях природных объектов, на которых мы работаем. Недавно завершившийся 2020 год не стал исключением: на его протяжении нами было охарактеризовано 19 новых минеральных видов. К сожалению, карантинные ограничения не позволили провести полевых работ в истекшем году, однако было успешно завершено начатое до этого исследование целого ряда новых минералов».

Наиболее яркие результаты работы геологов МГУ за прошедший год связаны с изучением минералогии активных фумарол на вулкане Толбачик (Камчатка). Статья с данными исследований этих интереснейших геологических объектов вышла в журнале Геология и Геофизика. Здесь учеными открыт первый природный арсенат олова. Он получил название юргенсонит в честь российского минералога, геохимика и геолога профессора Георгия Александровича Юргенсона. Этот минерал, имеющий формулу K2SnTiO2(AsO4)2, принадлежит к хорошо известному у синтетических фосфатов и арсенатов структурному типу KTP (KTiOPO4), представители которого обладают ярко выраженными нелинейно-оптическими свойствами и являются важнейшими лазерными материалами.

Здесь же открыт рабдоборит-(Mo) Mg12Mo6+1⅓O6(BO3)6F2, образующий вместе со своими аналогами, в которых место молибдена занимают вольфрам или ванадий, уникальное в кристаллохимическом отношении семейство природных фторборатов. Новая группа описана в журнале Physics and Chemistry of Minerals.

Еще один уникальный в структурном отношении новый минерал из фумарол Толбачика – леманнит Na18Cu12TiO8(AsO4)8FCl5. Он назван в честь немецко-российского минералога и геолога Иоганна Готтлоба Леманна (1719–1767), описавшего в 1766 году первый в России новый минерал – крокоит. В леманните, изучение которого выполнено в сотрудничестве с коллегами-кристаллохимиками из СПбГУ и КНЦ РАН проф. С.Н. Бритвиным и чл.-корр. РАН С.В. Кривовичевым, найдены удивительные титаново-медно-арсенатные нанокластеры, ядро которых составляет катион Ti4+ в уникальной для минералов кубической координации. Статья опубликована в журнале Scientific Reports – Nature.

Из новых минералов, обнаруженных на других геологических объектах, интересен первый природный фторхлорборат с формулой Ca3[B5O6(OH)6]FCl2×8H2O из кимберлитовой трубки Интернациональной в Якутии. Он был открыт и изучен в содружестве с коллегами из Горного института УрО РАН д.г.-м.н. И.И. Чайковским и Е.П. Чирковой и получил название попугаеваит в честь одного из первооткрывателей якутских алмазных месторождений – геолога Ларисы Анатольевны Попугаевой (1923–1977).

Спустя более чем полтора века после своего обнаружения, обрел свое место в современной системе минеральных видов «старый новый минерал», хорошо знакомый москвичам. Он был впервые описан в 1863 году из железных рудников Виттинге (ныне – Виттинки) в Финляндии как родонит и до прошлого года просуществовал под этим названием. Для того чтобы разобраться в проблемах кристаллохимии родонитов – важных породообразующих минералов силикатных марганцевых месторождений, потребовалась не только большая и кропотливая работа по изучению материала из множества таких объектов во всем мире, но и специальный труд по разработке номенклатуры группы родонита.

Эту работу возглавила аспирантка кафедры минералогии МГУ Надежда Щипалкина, а ее результаты опубликовал журнал Mineralogical Magazine. «Новый старый минерал» с формулой Mn5[Si5O15] получил по месту первой находки название виттинкиит и «официально» занял с этим именем свое законное место в группе родонита. Минерал этот очень красивый, обладающий яркой розово-красной окраской, и зачастую весьма чистого тона.

Исследования позволили установить, что он является породообразующим в целом ряде родонитовых месторождений, включая среднеуральские. Опираясь на данные минералога из СПбГУ проф. А.И. Брусницына, можно уверенно сказать, что значительная часть знаменитой поделочной родонитовой породы, в том числе той, которой был облицован зал одной из красивейших станций московского метро – Маяковской, сложена именно виттинкиитом.