Ученые знают, что в различные этапы эволюции Земли образуются разнообразные по масштабам и типам залежи полезных ископаемых. На Дальнем Востоке, например, крупные месторождения золота образовались 140 млн лет назад. Следующий же этап, в 120 млн лет, оказался гораздо менее плодотворным. Это означает, что для оценки шансов превращения небольшого рудопроявления в полноценное месторождение, нужно учитывать возраст минерализации.
История метода
На самом деле определять возраст минералов по концентрации гелия (продукта радиоактивного распада урана и тория) предложил еще в начале XX века британский физик Эрнест Резерфорд. Этот метод применяли для минералов, богатых ураном. Однако позже ученые выяснили, что метод неэффективен, ведь гелий теряется в течение геологического времени. Из-за этого значения возраста оказались некорректными — минералы признали существенно моложе, чем они были на самом деле.
Тем не менее, в 80-е годы в США метод Резерфорда снова стали применять. Но уже не для определения не возраста породы, а для времени, когда она остыла до незначительных температур (70−200°C). Так геологи снова стали использовать метод с гелием, но уже для решения принципиально других задач: определения времени образования гор и скорости их разрушения. А уже в XXI веке ученые снова обратились к этому методу для прямого определения возраста минералообразования.
Применение метода
«Мы первыми в мире доказали, что этот метод применим для определения времени образования платины, золота и пирита. Принципиальная важность открытия высокой сохранности гелия в пирите, спутнике золоторудной минерализации, состоит в том, что он встречается во всех типах месторождений, и благодаря гелию можно быстро и недорого определить перспективность объекта на обнаружение крупной залежи ценного металла», — рассказала доцент кафедры геохимии СПбГУ Ольга Якубович.
Метод, созданный учеными СПбГУ, протестировали на месторождениях Урала и Дальнего Востока. Сегодня погрешность определения возраста не превышает 5%, что вполне допустимо для рутинного поиска месторождений. Необходимо взять небольшой образец минерала из рудопроявления и с помощью масс-спектрометра измерить концентрацию гелия, урана и тория. Именно так исследователи определили возраст минерала. Теперь его можно сопоставить с эпохами эволюции Земли и сделать вывод о возможности наличия тех или иных полезных ископаемых. В первую очередь золотой руды. Для реализации этого метода ученые разработали масс-спектрометрический комплекс — он позволяет проводить измерения элементов в единичных, даже миллиграммовых зернах.
Преимущества метода
Другие методы датирования минералов, которые сейчас чаще всего применяются в мире, обходятся существенно дороже. Кроме того, они более сложные. Например, аргон-аргоновый метод требует поиска определенных калиевых минералов. После чего такой минерал облучается потоком нейтронов и остывает — только тогда можно определить возраст данного минерала. Вся процедура проведения такого датирования занимает до полугода, а вот определение возраста по гелию — менее недели.
Результаты исследования ученые СПбГУ представили на международной конференции по термохронологии International Conference on Thermochronology. Исследование «Развитие методов U-Th-He датирования рудообразующих процессов» под руководством Ольги Якубович поддержано грантом Российского научного фонда.