Костомукшское месторождение железа – одно из крупнейших на северо-западе России. Его руда представляет собой полосчатые железистые кварциты (banded iron formation, сокр. BIF). Породы имеют тонкую полосчатую структуру: в одних слоях преобладает белый кварц, в других – серебристо-серый магнетит. Эти породы уникальны – они формировались только на древней Земле – с 4.0 до 0.5 млрд лет назад.
– Образование железистых кварцитов происходило преимущественно при окислении растворенного в морской воде двухвалентного железа (Fe2+), которое поступало в воду из гидротермальных источников, так называемых «черных курильщиков». На ранней Земле кислорода в атмосфере планеты практически не было, соответственно, его не было и в водах океана, поэтому железо не окислялось, а накапливалось в океанической воде в растворенной форме, как наша марциальная вода, например. Однако в отдельных зонах океана, где обитали древние колонии цианобактерий, появлялся кислород, который вырабатывался в процессе жизнедеятельности этих организмов. Здесь возникали «кислородные оазисы», где и происходило окисление небольшого количества железа, за счет которого формировались отдельные слойки будущих железистых кварцитов. Когда кислород заканчивался, осаждался только кремнезём, из которого образовались светлые (кварцевые) прослои BIF, – объяснила Наталья Нестерова, старший научный сотрудник лаборатории геологии и геодинамики докембрия Института геологии КарНЦ РАН.
Ученые Института геологии изучают железистые кварциты со времен открытия месторождения и внесли большой вклад в его освоение. Они выделяли три типа железистых кварцитов в породах Костомукшского пояса, которые отличались по составу и по положению в разрезе. Однако аналитические возможности и общие знания о нашей планете в прошлом веке не позволяли выяснить истинные причины установленных закономерностей.
Всестороннему исследованию современными прецизионными методами условий образования костомукшских железистых кварцитов посвящена новая работа ученых института. Они убеждены, что детальное изучение химического состава этих горных пород позволит получить новые научные знания о геологии и геодинамике ранней Земли. В этом году коллектив завершает исследование железистых кварцитов по гранту Российского научного фонда № 22-17-00026.
Как ранее пояснял автор исследования, руководитель лаборатории геологии и геодинамики докембрия Института геологии КарНЦ РАН Александр Слабунов, данный пласт железистых кварцитов наименее интересен для экономики, так как содержит меньше всего железа, однако представляет большой интерес для фундаментальной науки.
– В настоящее время остается нерешенным кардинальный вопрос геологии: какие геодинамические процессы обеспечивали формирование древней (архейской) зрелой континентальной коры, были ли они сходны с современными или существенно отличались, какова роль биологических систем. Изучение железистых кварцитов имеет важнейшее значение для понимания того, какой была обстановка в ту далекую геологическую эпоху, – рассказал Александр Слабунов.
В новой статье, опубликованной в научном журнале «Геохимия» (англоязычная версия – «Geochemistry International»), исследователи подробно описали самые древние из железистых кварцитов Костомукшского месторождения, образовавшиеся 2.87-2,83 млрд лет назад (BIF 1).
Отбор каменного материала алмазной дисковой пилой Олегом Максимовым, научным сотрудником лаборатории геологии и геодинамики докембрия ИГ КарНЦ РАН. Фото Сергей Мудрук / Геологический институт КНЦ РАН
Химический состав этих пород указывает на то, что в морской воде, где они накапливались отсутствовал кислород, однако окисление железа всё же происходило, что позволяет предположить, что иногда в бассейне повышалась концентрация кислорода, то есть возникал «кислородный оазис», вероятно, благодаря деятельности цианобактерий.
– Наши исследования также позволили установить, что BIF 1 образовывались в небольших рифтовых долинах внутри подводного океанического вулканического плато. Эта структура сформировалось под влиянием мантийного плюма – горячего потока магмы из глубины Земли, подобно современным Гавайским островам, – подытожила Наталья Нестерова.
Новости
15 ноября 2024
Исследованы самые древние железистые кварциты Костомукши
Ученые Института геологии КарНЦ РАН детально изучили строение, химический и минеральный состав железистых кварцитов Костомукшского месторождения и сделали выводы об условиях образования этих уникальных горных пород. Установлено, что самые древние железные руды района образовывались около 2,83 млрд лет назад в рифтовых долинах в пределах подводного океанического вулканического плато. Данные имеют важнейшее значение для реконструкции облика ранней Земли.
Ученые Института геологии КарНЦ РАН детально изучили строение, химический и минеральный состав железистых кварцитов Костомукшского месторождения и сделали выводы об условиях образования этих уникальных горных пород. Установлено, что самые древние железные руды района образовывались около 2,83 млрд лет назад в рифтовых долинах в пределах подводного океанического вулканического плато. Данные имеют важнейшее значение для реконструкции облика ранней Земли.
Смотрите также:
19 декабря 2024
Малые водоемы Заонежья помогают ученым раскрывать загадки Онежского приледнекового озера
Около 13 тысяч лет назад Онежское озеро было больше современного почти в три раза. Оно формировалось у края ледника, наполняясь талыми водами с севера и речными потоками с юга. Постепенно, в процессе таяния льдов и переформирования рельефа, его размеры уменьшались и достигли современных очертаний около 2,5 тысячи лет назад. За это время на планете происходили изменения климатических условий, о причинах которых ведутся дискуссии. Помочь восстановить эти события призвано изучение древних отложений, которые сохранились не только в Онежском озере, но и в малых водоемах, отделившихся от него. Одна из главных загадок для ученых – «розовый горизонт», четко выделяющийся в толще донных осадков.
Около 13 тысяч лет назад Онежское озеро было больше современного почти в три раза. Оно формировалось у края ледника, наполняясь талыми водами с севера и речными потоками с юга. Постепенно, в процессе таяния льдов и переформирования рельефа, его размеры уменьшались и достигли современных очертаний около 2,5 тысячи лет назад. За это время на планете происходили изменения климатических условий, о причинах которых ведутся дискуссии. Помочь восстановить эти события призвано изучение древних отложений, которые сохранились не только в Онежском озере, но и в малых водоемах, отделившихся от него. Одна из главных загадок для ученых – «розовый горизонт», четко выделяющийся в толще донных осадков.
16 декабря 2024
«Смотрел вперед и видел, куда идти»: ученые почтили память выдающегося лесовода Николая Казимирова
Накануне исполнилось сто лет со дня рождения выдающегося исследователя-лесовода Николая Казимирова, большая часть жизни которого связана с Карелией. В преддверии даты ученые КарНЦ РАН почтили память Николая Ивановича, возложив цветы к мемориальной доске на доме, где он жил, и поделились своими воспоминаниями на совместном заседании Ученых советов Института леса и Института биологии.
Накануне исполнилось сто лет со дня рождения выдающегося исследователя-лесовода Николая Казимирова, большая часть жизни которого связана с Карелией. В преддверии даты ученые КарНЦ РАН почтили память Николая Ивановича, возложив цветы к мемориальной доске на доме, где он жил, и поделились своими воспоминаниями на совместном заседании Ученых советов Института леса и Института биологии.
13 декабря 2024
Водородная энергетика и добыча железной руды: ученые рассказали об исследованиях в стратегически важных отраслях
Эксперты в области физико-математических и геологических наук представили результаты своих исследований на заседании Ученого совета КарНЦ РАН. Старший научный сотрудник ИПМИ КарНЦ РАН Екатерина Костикова рассказала, как построение математических моделей применяется в разработке и использовании материалов для водородной энергетики. Доклад главного научного сотрудника Института геологии КарНЦ РАН Александра Слабунова был посвящен полосчатым железистым кварцитам Костомукшского месторождения – важным для экономики и уникальным для науки горным породам.
Эксперты в области физико-математических и геологических наук представили результаты своих исследований на заседании Ученого совета КарНЦ РАН. Старший научный сотрудник ИПМИ КарНЦ РАН Екатерина Костикова рассказала, как построение математических моделей применяется в разработке и использовании материалов для водородной энергетики. Доклад главного научного сотрудника Института геологии КарНЦ РАН Александра Слабунова был посвящен полосчатым железистым кварцитам Костомукшского месторождения – важным для экономики и уникальным для науки горным породам.
9 декабря 2024
Ученые исследуют эффективность способов борьбы с борщевиком и степень их нагрузки на почву
Влияние борщевика Cосновского на сообщества почвенных нематод изучают в лаборатории паразитологии животных и растений ИБ КарНЦ РАН в рамках нового исследования. С точки зрения фундаментальной науки, его результаты расширят понимание характера расселения почвенных организмов и их взаимоотношения с растениями. Прикладной аспект заключается в тестировании различных способов борьбы с борщевиком, оценке их эффективности и воздействия на почвенные экосистемы. Эксперименты на Агробиологической станции КарНЦ РАН дали первые результаты.
Влияние борщевика Cосновского на сообщества почвенных нематод изучают в лаборатории паразитологии животных и растений ИБ КарНЦ РАН в рамках нового исследования. С точки зрения фундаментальной науки, его результаты расширят понимание характера расселения почвенных организмов и их взаимоотношения с растениями. Прикладной аспект заключается в тестировании различных способов борьбы с борщевиком, оценке их эффективности и воздействия на почвенные экосистемы. Эксперименты на Агробиологической станции КарНЦ РАН дали первые результаты.
6 декабря 2024
Результаты исследований почв карельских ученых пополняют общероссийские и мировые базы данных
Карельская школа почвоведения играет заметную роль в изучении почв в России. В КарНЦ РАН им занимаются специалисты трех научных подразделений: Института леса, Института биологии и Отдела комплексных научных исследований. Во Всемирный день почв ученые рассказали о своей работе в научно-популярном формате. Мониторинг загрязнения, оценка запасов углерода, исследование торфяных почв и изучение почвенных организмов – об этом и многом другом узнали 5 декабря посетители Экомузея КарНЦ РАН.
Карельская школа почвоведения играет заметную роль в изучении почв в России. В КарНЦ РАН им занимаются специалисты трех научных подразделений: Института леса, Института биологии и Отдела комплексных научных исследований. Во Всемирный день почв ученые рассказали о своей работе в научно-популярном формате. Мониторинг загрязнения, оценка запасов углерода, исследование торфяных почв и изучение почвенных организмов – об этом и многом другом узнали 5 декабря посетители Экомузея КарНЦ РАН.