Хитрый иттрий: ценный минерал с редкоземельным металлом нашли на Урале
На Урале при работе с геологическими коллекциями ученые обнаружили редкий минерал — петерсит иттрия. Идентифицировать его помогли современные методы исследования с использованием высокоточного оборудования. В России он найден впервые. В мире известно только о двух подобных событиях. Специалисты отрасли считают, что для практического использования нового минерала требуется подтверждение промышленно значимых запасов, но подчеркивают фундаментальное значение исследований.
Каменный цветок
Специалисты из Уральского государственного горного университета (УГГУ) подготовили к публикации исследование, в котором описали обнаруженный ими редкий минерал, который раньше в России не встречался. Он называется петерсит иттрия. Прежде его находили только два раза: один раз в Японии и один — в США.
Камень обладает необычной структурой и образует тонкие игольчатые кристаллы с шестиугольным сечением. Они собраны в пучки и веерообразные сростки. Цвет кристаллов варьируется от бледно-голубого с шелковистым отливом до яркого бирюзово-голубого, иногда с зеленоватым оттенком. Скученные в одном месте кристаллы по внешнему виду напоминают каменные цветки или колонию крохотных мотыльков.
Минерал нашли во время камеральных работ с коллекцией малахитов из Меднорудянского месторождения на Среднем Урале. Их выполнял доцент кафедры минералогии, петрографии и геохимии УГГУ Сергей Суставов. Он и стал автором открытия.
— Новый минерал был обнаружен, можно сказать, случайно. Я работал с образцами и увидел не похожий ни на какой другой камень. Визуально диагностировать его не удалось, пришлось делать серию анализов. В результате мы пришли к выводу, что это медно-иттриевый минерал, который состоит из иттрия, меди, фосфора и воды. Такое сочетание в природе встречается крайне редко, — рассказал «Известиям» ученый.
Найденный камень соседствовал с хризоколлой, опалом и малахитом — полудрагоценными горными породами.
Сокровища Урала
Камень был найден на Меднорудянском месторождении, этот рудник был известен с 1762 года. Здесь добывали медь и железо, а в первой половине открыли крупные запасы высококачественного малахита. Он и прославил месторождение. В частности, меднорудянский малахит использовали для облицовки колонн Исаакиевского собора, а также для изготовления многих предметов интерьера, которые сейчас находятся в основной экспозиции Эрмитажа.
— В начале 1990-х годов на месторождении велась работа по проходке штолен (горизонтальных выработок. — «Известия»). Одна из них вышла к известнякам, где было встречено гнездо плисового малахита. Геологи отобрали эффектные образцы, в одном из которых и был впоследствии обнаружен петерсит иттрия, — объяснил Сергей Суставов.
Уральские специалисты отправили образец на рентгенографию и электронную микроскопию. Эти методы позволяют изучить строение и структуру материалов на атомарном уровне. Исследования проводились в лабораториях УГГУ, Московского и Санкт-Петербургского государственных университетов. Анализы подтвердили, что это петерсит иттрия.
Практическая польза
Уральские ученые считают, что камень относится к полудрагоценным и может использоваться в ювелирной промышленности, для чего нужно тщательно изучить его свойства.
— Добыча, разработка и использование минерала в качестве ювелирного материала зависят от экономической целесообразности. Она возникнет в том случае, если подтвердятся его запасы в относительно крупных объемах, — объяснил Сергей Суставов.
Также минерал может представлять интерес в связи с повышенным содержанием иттрия — металла, который относится к классу редкоземельных. Эти элементы обладают рядом свойств, которые в настоящее время востребованы в наиболее передовых и инновационных отраслях промышленности.
В частности, редкоземы используют при производстве смартфонов, компьютеров, высокоточных приборов и других интеллектуальных устройств. В будущем, как считают экономисты, по мере развития технологий их значение и стоимость будут только возрастать. По некоторым оценкам, до 97% этих полезных элементов добывается в Китае. На Россию приходится около 1%.
— Для развития промышленности редкоземельные элементы остро необходимы. Поэтому любое открытие, связанное с ними, вызывает повышенный интерес, — пояснил руководитель отдела информационно-аналитического обеспечения работ по воспроизводству минерально-сырьевой базы редкоземельных металлов Института минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов Дмитрий Ключерев.
Иттрий — ценный редкоземельный металл. Одна из сфер его применения (в сочетании с европием) — красные люминофоры — соединения, которые преобразуют энергию в свечение. В цветных телевизионных электронно-лучевых трубках они начали использоваться с 1960-х годов. Позже нашли свое применение в люминесцентных лампах. Иттрий востребован в рецептурах стекла и керамики. Он придает конечному продукту термостойкость, ударопрочность и устойчивость к расширению. Это важно для объективов фотокамер, огнеупорных форсунок, покрытий реактивных двигателей, инструментов, подшипников и других изделий. Синтетические иттриево-железные гранаты — отличные микроволновые фильтры, применяются в радарах и прочем оборудовании высокочастотной связи. Изотоп иттрий-90 успешно опробован для лечения рака печени. Использование иттрия в катодах литий-железо-фосфатных батарей увеличивает их емкость и долговечность.
Эксперт отметил, что Меднорудянское месторождение, отрабатывавшееся с XVIII века, довольно хорошо изучено, и не является собственно редкоземельным, так что иттрий в промышленных масштабах оставшихся рудах там искать не стоит. В России в настоящее время ведутся работы на собственно редкоземельных месторождениях. Например, отрабатывается Ловозерское, готовится к запуску Томторское. Тем не менее, накопление знаний о минералах-носителях редкоземельных металлов важно и для производства. Возможно, находка уральцев подскажет, как найти их в других местах.
— Сейчас появилось много новых средств и способов диагностики минералов. Они дают исследователям колоссальные возможности. С их помощью заново изучают старые коллекции, собранные в XIX и XX веках. Иногда случаются ценные находки, — объяснил доцент кафедры минералогии МГУ Евгений Власов.
Он уверен, что исследование уральцев имеет значение для развития знаний о нашей планете, это еще один шаг, который приближает нас к познанию вселенной.
Стоит отметить, что петерсит иттрия — не первое открытие Сергея Суставова. На его счету полтора десятка новых минералов, которые были выявлены в течение профессиональной деятельности. В настоящий момент ученый продолжает исследование уральских коллекций.
