Увидеть золото сквозь камень: на СКИФ запустили уникальную станцию «Микрофокус»

Президент России Владимир Путин в ходе торжественного открытия Сибирского кольцевого источника фотонов СКИФ осмотрел экспериментальную станцию «Микрофокус». Установка первой очереди нового научного комплекса предназначена для детального изучения горных пород и других материалов. С ее помощью ученые смогут исследовать месторождения золота, платины и редкоземельных элементов, а также искать следы космического вещества в земных породах. Главная особенность станции заключается в возможности увидеть то, что практически невозможно обнаружить обычными методами. «Микрофокус» использует синхротронное излучение, то есть чрезвычайно яркий поток рентгеновского излучения, который создается при движении электронов с очень высокой скоростью.

На станции будет применяться рентгенофлуоресцентный анализ. Это метод, позволяющий определить химический состав вещества по характерному излучению его элементов. Исследование является неразрушающим, поэтому образец после анализа сохраняется. Чувствительность метода позволяет обнаруживать даже микроскопические количества ценных элементов. Ученые смогут фиксировать концентрации отдельных веществ менее одного миллиграмма на тонну породы, определять, где именно находятся полезные компоненты, и создавать трехмерные карты их распределения внутри образца.

Одна из первых задач станции связана с исследованием золоторудных месторождений. Для современной геологии это особенно актуально: легкодоступные запасы россыпного золота постепенно сокращаются, а содержание металла в руде становится все ниже. В некоторых месторождениях оно составляет всего около 1 или 0,7 грамма на тонну. В таких условиях становится недостаточно просто установить наличие золота. Необходимо понять, в какой форме оно находится в породе и с какими минералами связано. От этого зависит выбор технологии добычи и последующего обогащения руды.

Одним из первых крупных исследований на «Микрофокусе» станет анализ кернов месторождения Сухой Лог, одного из крупнейших золоторудных объектов мира. Балансовые запасы золота здесь превышают 2,5 тысячи тонн. Месторождение отличается сложным строением. Золото содержится в черносланцевой толще, которая включает разные типы руд и различные формы нахождения металла. Из за этого пока сложно подобрать оптимальную технологию обогащения. Высокоточные исследования на станции позволят определить формы, в которых золото присутствует в породе, изучить роль органического вещества в его концентрации и перераспределении и на этой основе предложить более эффективные способы переработки руды.

Возможности «Микрофокуса» будут использоваться не только для поиска золота. Ученые планируют исследовать руды Норильского региона, содержащие металлы платиновой группы. Эти элементы широко применяются в промышленности, в том числе при производстве катализаторов, электроники и других высокотехнологичных материалов. Еще одно направление связано с редкоземельными элементами. Исследователи будут изучать образцы руд Чуктуконского карбонатитового месторождения. Карбонатиты это редкие магматические породы, которые могут содержать значительные концентрации ценных элементов. Специалисты рассчитывают определить, в каких минералах находятся полезные компоненты и как они распределены внутри руды. Эти данные необходимы для разработки технологий обогащения и комплексной переработки сырья.

Ученые попробуют найти следы Тунгусского космического тела

Одна из самых необычных задач станции связана не с земными ресурсами, а с космосом. Исследователи планируют изучать донные отложения озер Тунгусского природного заповедника. В кернах, то есть цилиндрических образцах грунта, извлеченных из дна озер, уже обнаружены необычные слои, относящиеся к 1908 и 1909 годам. Эти водоемы расположены примерно в 30 или 40 километрах от предполагаемого эпицентра Тунгусского события 30 июня 1908 года. Тогда над Сибирью произошел мощный взрыв космического тела, получивший название Тунгусского метеорита. Теперь ученые хотят проверить донные отложения на наличие микрочастиц внеземного происхождения. Благодаря высокой чувствительности оборудования они смогут искать вещества, которые могли сохраниться в осадках спустя более ста лет.

СКИФ объединяет российскую науку

Станция «Микрофокус» создавалась при участии большого числа российских научных и образовательных организаций. Интегратором разработки оборудования и защитных конструкций выступил Томский политехнический университет. В проекте также участвовали Институт геологии и минералогии имени В. С. Соболева СО РАН, Новосибирский государственный технический университет, Институт физики микроструктур РАН и другие организации. Томский политехнический университет привлек к работе более 150 партнеров, среди которых научные институты, университеты и высокотехнологичные компании из разных регионов России.

Таким образом, «Микрофокус» должен стать не просто инструментом для изучения отдельных образцов. Станция позволит исследовать природное сырье на принципиально другом уровне детализации, связывая микроскопические особенности пород с масштабными задачами геологии и промышленности. А заодно даст ученым возможность искать ответы на вопросы, которые связывают историю Земли и космоса: от того, где именно спрятано золото в сложной руде, до того, какие следы оставило над Сибирью космическое тело более века назад.