CC BY
88
Территория науки
ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ КНЦ РАН: ИЗ ВЕКА В ВЕК
Ю.Л. Войтеховский, д.г.-м.н.; Ю.Н. Нерадовский, к.г.-м.н.; В.А. Припачкин, к.г.-м.н.
Г еологический институт КНЦ РАН
Аннотация
Изложены сведения об образовании и становлении Геологического института Кольского научного центра РАН как одного из ведущих академических подразделений геологического профиля на Кольском Севере. Показаны достижения научного коллектива в области открытия крупных месторождений полезных ископаемых, изучения глубинного строения региона, петрологических, минералогических, геофизических и геохимических исследований, базировавшихся на идеях и разработках академиков А.Е. Ферсмана, А.В. Сидоренко, Д.С.Белянкина и других крупных ученых-геологов, в разное время работавших в Геологическом институте. Определены приоритетные задачи исследований в последние годы.
Ключевые слова:
Кольский п-ов, геология, геохимия, геохронология, минералогия, петрология, минерагения, геофизика, месторождения, глубинное строение, нетрадиционные полезные ископаемые, поисковые критерии.
Abstract
The review on the creation and development of the Geological Institute of the Kola Science Centre RAS as one of the key academic geological departments on the Kola North is given. Achievement of the scientific staff in discovering of major mineral deposits, studying of deep structure of the region, providing petrological, mineralogical, geophysical and geochemical analyses is snown. The latter are based on ideas and elaborations of academicians A.E. Fersman, A.V. Sidorenko, D.S. Belyankin and other outstanding geologists worked at the Institute during various periods of time. The prior aims of the Institute are defined.
Keywords:
Kola Peninsula, geology, geochemistry, geochronology, mineralogy, petrology, minerageny, geophysics, deposits, deep structure, untraditional minerals, prospecting criteria.
Г еологический институт КНЦ РАН (ГИ КНЦ РАН) входит в число крупнейших институтов. Образованный в 1951 г., он стал первым научно-исследовательским институтом в составе Кольского филиала АН СССР. История Геологического института неразрывно связана со становлением в Хибинских горах Кольской базы АН СССР, у истоков организации которой в 1930 г. стоял выдающийся ученый акад. А.Е.Ферсман.
В 1935 году в составе Кольской базы был образован Геологический отдел. Ранний период развития геологических исследований Кольского п-ова связан с именами крупных отечественных ученых, работавших непосредственно в составе Кольской базы: С.М.Курбатовым, Н.А.Елисеевым, Б.М.Куплетским, О.А.Воробьевой, И.Д.Борнеман, А.А.Чумаковым, Б.И.Коганом, Н.Д.Соболевым, И.Д.Батиевой, Д.Д.Мирской и др. Значительным итогом работ в период деятельности Кольской базы АН СССР стало открытие месторождений кианита в Кейвах, редкометалльных руд в Ловозерских тундрах, титаномагнетита в Африкандском массиве, железных руд в районе Ковдора и ст.Оленья.
Распоряжением № 23506-р от 8 декабря 1951 г. Совет Министров СССР разрешил Президиуму АН СССР «организовать в Кольском филиале АН СССР Г еологический институт на базе геологических секторов филиала и обязал принять меры к укреплению Кольского филиала научными кадрами, оборудованием и средствами для проведения экспедиционных исследований». Соответствующее распоряжение Президиума АН СССР № 2327 было подписано уже 22 декабря 1951 г. Геологический институт был создан на основе существовавших к тому времени секторов Геологии и петрографии (рук. Е.К.Козлов) и Минералогии и геохимии (рук. И.В.Бельков). Кроме того, в состав ГИ КНЦ РАН были включены Химико-технологический сектор, Химико-аналитическая лаборатория, шлифовальная мастерская и новый Горнорудный сектор. Первый штат ГИ КНЦ РАН состоял из 57 человек, первым директором был назначен Е.К.Козлов (1918-1974). Главной целью исследований ГИ КНЦ РАН было всестороннее комплексное изучение геологического, геофизического и геохимического строения региона, разработка теоретических закономерностей размещения полезных ископаемых, научное обоснование их поисков и рационального использования.
Большое внимание и постоянную поддержку Геологическому институту оказывал председатель Президиума КФАН акад. А.В.Сидоренко (1917-1984), который с 1955 по 1959 гг. был также его директором. Под его влиянием формировался состав и многие научные направления. Институт пополнился новыми
талантливыми учеными: А.И.Морозовым, Т.Н.Ивановой, И.В.Гинзбург, Б.А.Юдиным, М.Д.Дорфманом, А.Ф.Соседко, которые внесли большой вклад в исследование Кольского п-ова.
Е.К.Козлов, д.г.-м.н. А.В.Сидоренко, акад. И.В.Бельков, д.г.-м.н. Г.И.Горбунов, чл.-корр.
Продолжая петрографо-минералогическое и геохимическое направления исследований, заложенные акад. А.Е.Ферсманом и другими создателями Кольской базы в 1930-е годы, ГИ КНЦ РАН стал активно развивать новые направления исследований под влиянием идей А.В.Сидоренко: комплексное изучение осадочной геологии докембрия, истории формирования рельефа Кольского п-ова и континентальных образований фанерозоя, изучение геохимии природных газов, геофизическое изучение глубинного строения региона и др. В сферу исследований ГИ КНЦ РАН вовлекаются новые объекты полуострова: Ковдор, Имандра-Варзуга, Колмозеро-Воронья и др. В исследования включаются новые талантливые ученые: М.К.Граве, А.Д.Арманд, А.А.Никонов, А.П.Афанасьев, И.А.Петерсилье, Г.Д.Панасенко, А.С.Сахаров, И.В.Буссен, Н.А.Корнилов, Г.А.Кавардин, В.Г.Загородный, В.А.Токарев, Э.Н.Елисеев, М.С.Точилин. Расширению научных исследований способствовало совершенствование аналитической базы ГИ КНЦ РАН, в развитие которой вложили значительный вклад Н.А.Елина и Р.А.Кравченко-Бережной.
К 1961 году Геологический институт превратился в крупное региональное подразделение Академии наук, имеющее в своем составе 9 лабораторий и ряд вспомогательных подразделений. В 1961-1986 гг. ГИ КНЦ РАН возглавлял д.г.-м.н. И.В.Бельков (1917-1989). За это время его штат вырос до 410 человек, а число лабораторий - до 13. Ученые перешли от методических разработок к внедрению в практику геологоразведочных работ, прогнозных оценок и критериев поисков месторождений, углубленному анализу комплексного использования сырья и крупным обобщениям. В ГИ КНЦ РАН создаются новые лаборатории: геологии рудных месторождений, геохронологии и геохимии изотопов, региональной геофизики, экспериментальной петрографии, гидрогеологии и гидрогеохимии, геохимии.
В это время Геологический институт принимает участие в крупных фундаментальных научных проектах, связанных с исследованием глубинного строения Земли: сверхглубоком бурении земной коры, проекте «Хибины» (МГД-генератор) с целью изучения электронной проводимости пород, определении сейсмической опасности, изучении физических свойств коры и мантии, в том числе с помощью промышленных взрывов, и др. В ГИ КНЦ РАН постоянно совершенствуется аналитическая база, он занимает лидирующее положение в развитии и внедрении целого ряда методов анализа вещества: атомно-абсорбционного, физико-химического, рентгено-спектрального и спектрального, «мокрой» химии и др. Благодаря поддержке акад. А.В.Сидоренко, который долгие годы был министром геологии СССР, а потом - вице-президентом АН СССР, здесь впервые освоен лазерный микроанализ минералов, что позволило проникнуть в мир микрочастиц.
Ведущая линия научно-прикладных исследований базировалась на научно обоснованных поисковых критериях различных видов минерального сырья Мурманской обл. По всем видам полезных ископаемых работали научные группы, которые вели целенаправленные исследования с производственными организациями: Мурманской ГРЭ, СЗТГУ, «Апатитом», «Североникелем», «Печенганикелем», Оленегорским и Ковдорским ГОКами и др. Проводился оперативный контроль за отрабатываемыми месторождениями.
Благодаря усилиям большого числа ученых и геологов-разведчиков Мурманская обл. превратилась в крупную и хорошо изученную сырьевую базу для черной и цветной металлургии, химической, редкометалльной, слюдяной и керамической промышленности, а в фондах ГИ КНЦ РАН была собрана уникальная информация о геологии месторождений Кольского п-ова. В ГИ КНЦ РАН сложилось несколько научных школ по основным направлениям геологической науки.
Большое влияние на развитие Геологического института оказал чл.-корр. Г.И.Горбунов, который с 1949 г. работал на Кольской базе АН СССР ученым секретарем, затем - заместителем председателя Президиума, а с 1971 по 1985 гг. - председателем Президиума КФАН. Он вложил много сил в строительство главного корпуса Геологического института, был инициатором заложения СГ-3 в Печенгском районе, осуществлял координацию строительства МГД-генератора на п-ове Рыбачем и обеспечил участие ГИ КНЦ РАН в изучении керна СГ-3 и эксперименте «Хибины». В 1964 году Г.И.Горбунов организовал в ГИ КНЦ РАН Лабораторию геологии
рудных месторождений. Наиболее сильное развитие в этот период получили исследования медно-никелевых месторождений региона.
Крупные теоретические разработки были сделаны в петролого-минералогическом и геохимическом направлениях, связанных с изучением вещественного состава и свойств горных пород, руд и минералов прежде всего апатитовых месторождений. Усилиями А.Е.Ферсмана, его сподвижников и продолжателей исследований были изучены уникальные щелочные массивы (Хибины, Ловозеро, Ковдорский, Вуориярви, Африканда, Себлъявр) и связанные с ними апатитонефелиновые и редкометалльные месторождения. Итогом этих работ стали крупные монографии: «Петрология Хибинского щелочного массива» (А.В.Галахов), «Апатитовые месторождения Хибинских тундр» (Т.Н. Иванова), «Г еология Ловозерских тундр» и «Петрология Ловозерского массива» (И.В.Буссен, А.С.Сахаров).
В ходе геологических съемок Кольского п-ова исследованы практически все комплексы пород, осмыслены петрологические связи магматизма и рудообразования, выполнены металлогенический и формационный анализы базит-гипербазитов и гранитоидов, щелочно-ультраосновных и агпаитовых щелочных пород, а также связанных с ними медно-никелевых, ильменит-титаномагнетитовых, апатитонефелиновых, редкометалльных и других месторождений. Результаты исследований отражены в работах А.А.Полканова, Н.А.Елисеева, И.С.Ожинского, Б.М.Куплетского, Д.С.Белянкина и др.
Под руководством В.Г.Загородного была разработана первая принципиальная схема стратиграфии докембрия северо-восточной части Балтийского щита на новой историко-геологической и радиогеохронологической основе. Петролого-металлогеническое изучение базит-гипербазитов в Мончегорском, Печенгском, Аллареченском и Ловноозерском районах, в Панских, Федоровых, Сальных, Чуна и Колвицких тундрах, в Кейвском, Имандра-Варзугском, Стрельнинском и других районах позволило установить их формационную принадлежность, раскрыть эволюционные связи с ними медно-никелевого и титаномагнетитового оруденения.
Геолого-петрологические и минералого-геохимические исследования гранитоидов, занимающих половину территории Кольского п-ова, привели к выявлению амазонитовых редкометалльных, слюдяных и керамических пегматитов. Одним из важнейших итогов исследований стала карта гранитоидных формаций Кольского п-ова М 1:500000 (И.Д.Батиева, И.В.Бельков, А.Н.Виноградов, В.Р.Ветрин, Г.В.Виноградова, М.И.Дубровский) и сводка «Гранитоидные формации докембрия северо-восточной части Балтийского щита».
Глубокие исследования минералогии различных месторождений Кольского п-ова обеспечили теоретическую основу промышленного освоения новых месторождений фосфора, медно-никелевых и титаномагнетитовых руд. На базе минералогических исследований в Геологическом институте, наряду с ВИМСом, зародилось и получило развитие новое научное направление - технологическая минералогия. Выполненные в русле этого направления исследования титаномагнетитовых месторождений Африканды (О.Б.Дудкин), Цагинского и Гремяха-Вырмесского массивов (Г.И.Кавардин, А.С.Осокин), Оленегорского железорудного месторождения (А.В.Барабанов), железо-апатитовых месторождений Ковдора и Вуориярви (Ю.М.Кирнарский, Л.А.Стрельникова, Г.С.Курбатова и др.) создали надежную основу для разработки эффективных технологий обогащения и комплексного использования руд.
Трудами многочисленных последователей А.Е.Ферсмана создан авторитет Кольской минералогической школы, на счету которой открытие более 100 новых и изучение более 500 минеральных видов. Выпущен ряд крупных обобщающих сводок: «Минералогия Хибинских и Ловозерских тундр» (ред. А.Е.Ферсман), «Минералогия апатитовых месторождений Хибинских тундр» (О.Б.Дудкин, Л.В.Козырева, Н.Г.Померанцева), «Минералогия пегматитов и зон выветривания в ийолит-уртитах горы Юкспор Хибинского массива» (М.Д.Дорфман), «Геохимия и закономерности концентрации фосфора в щелочных массивах Кольского полуострова» (О.Б.Дудкин), «Минералогия Хибинского массива» (О.Б.Дудкин, Л.В.Козырева совместно с ИГЕМ).
Выполнены минералогические исследования медно-никелевых месторождений Мончи и Печенги, определены их типизация, генезис, закономерности локализации руд, а также технологии их обогащения. Итог работ - ряд обобщающих монографий: «Геология и рудные месторождения Мончегорского плутона» (Н.А.Елисеев, Э.Н.Елисеев, Е.К.Козлов, П.В.Лялин, В.А.Маслеников), «Геология и генезис медно-никелевых месторождений Печенги» (Г.И.Горбунов), «Минералогия медно-никелевых месторождений Кольского полуострова» (Ю.Н.Яковлев и др.), «Медно-никелевые месторождения Печенги» (Г.И.Горбунов и др.) и др.
Под руководством чл.-корр. Г.И.Горбунова методами структурного картирования, сейсмометрии, магнитотеллурического и электрозондирования выполнены геолого-геофизические исследования никеленосных Печенгского, Мончегорского, Аллареченского и Ловноозерского районов. Установлены роль складчатых и разрывных нарушений в размещении рудных полей, месторождений и отдельных рудных тел, приуроченность важнейших полей к Печенгско-Варзугской структурно-фациальной зоне. Результаты опубликованы в серии монографий: «Рудные месторождения СССР», «Геология и генезис сульфидных медно-никелевых руд Печенги» (Г.И.Горбунов), «Структуры медно-никелевых рудных полей и месторождений Кольского полуострова» (Г.И.Горбунов, Ю.А.Астафьев, И.С.Бартенев, Ю.В.Гончаров, Ю.Н.Яковлев), «Медно-никелевые месторождения Балтийского щита» (Г.И.Горбунов, Х.Папунен), изданной в 1985 г. на русском и английском языках.
Важное значение для развития черной металлургии имело изучение железорудных месторождений Приимандровского района. В результате многолетних исследований М.С.Точилина, П.М.Горяинова и др. установлены главные черты строения железисто-кремнистых формаций, их вещественный состав и генетические особенности. Выполнена прогнозная оценка и районирование структурных зон Кольского региона на месторождениях железных руд.
Проведено комплексное исследование крупнейших в мире кианитовых месторождений Кейв. Исследованы геологическое строение, вещественный состав пород и руд и эволюция Кейвской зоны, что способствовало решению вопросов разведки месторождений, обогащения руд и разработки технологии переработки концентратов для производства алюминиевых сплавов и огнеупоров. Важнейшие результаты отражены в монографии «Кианитовые сланцы свиты Кейв» (И.В.Бельков).
В то же время изучены основные закономерности развития регионального метаморфизма на территории Кольского п-ова. Установлены главные периоды проявления регионального метаморфизма в докембрийской истории региона. Работами В.П.Петрова, О.А.Беляева и др. выявлены основные закономерности размещения метаморфических фаций и эволюции термодинамического режима метаморфизма. Составлена серия карт фаций регионального метаморфизма. Впервые для докембрия Кольского п-ова составлена карта метаморфических фаций М 1:500000, которая была включена в карты метаморфизма СССР и Европы М 1:2500000.
Комплексом геофизических методов изучено глубинное строение верхней части земной коры центральной части Кольского п-ова, выявлены мощность и строение рыхлых отложений погребенных долин, глубинное строение литосферы с помощью МГД-генератора, определены физические свойства пород восточной части Балтийского щита при нормальных и высоких термодинамических параметрах. Под руководством В.И.Павловского установлены слоисто-блоковое строение земной коры региона и перепады глубин поверхности Мохо, составлена карта петрофизической неоднородности восточной части Балтийского щита. Г.Д.Панасенко с коллегами изучен сейсмологический разрез земной коры по профилю Ковдор-Кировск, подготовлен Кольский геодинамический полигон, составлен каталог землетрясений Фенноскандии.
В области литологии Кольского п-ова, основы которой заложены А.В.Сидоренко, разработана концепция осадочной геологии докембрия. Определены основные черты и геохимические особенности процессов формирования вулканитов и метаосадков Печенгской, Имандра-Варзугской, Кейвской и Колмозеро-Воронинской зон, что позволило дать прогноз ряда метаморфических комплексов на золото, редкие металлы, железо и др. Установлено развитие на Балтийском щите кор выветривания. При их изучении впоследствии были выявлены месторождения вермикулита, флогопита, каолинита и др. При развитии концепций А.В.Сидоренко проведено детальное геоморфологическое изучение всей территории полуострова, составлена карта новейшей тектоники Балтийского щита М 1:1000000, дана классификация морфоструктур, раскрыта связь новейших блоковых структур с древними структурами кристаллического фундамента, рекомендованы направления поисков полезных ископаемых гипергенного типа. Результаты являются базовыми для поиска новых месторождений строительных материалов, а также россыпей благородных металлов и алмазов в рыхлом покрове региона.
Выполнен большой объем исследований, накоплен материал в области изучения геохимии газов и углеводородных соединений в изверженных и метаморфических горных породах. Изучены закономерности поведения углеводородных газов в Хибинском массиве, используемые для решения важных прикладных задач в связи с газовыделениями на рудниках. Выявлены предпосылки использования гелия и других газов для трассирования глубинных нарушений и рудоносных зон.
Первые результаты получены в геохронологии докембрийских образований. Начатые по инициативе И.В.Белькова в 1962 г., геохронологические и изотопно-геохимические исследования на Кольском п-ове получили широкое развитие.
Ретроспективно подводя итоги деятельности ГИ КНЦ РАН на доперестроечном этапе 1952-1986 гг., подчеркнем, что этот «золотой век» советской геологии был исключительно плодотворным и для кольской геологии. Тесная связь науки и производства, хорошие ассигнования на полевые экспедиционные работы и приобретение оборудования, кадровое пополнение молодыми специалистами, творческое и дисциплинированное отношение к нелегкому труду геолога и другие факторы позволили ГИ КНЦ РАН собрать огромный материал по геологии и полезным ископаемым региона, включая геологическое картирование. С этого времени Кольский п-ов по праву считается одним из наиболее изученных в геологическом отношении регионов страны. В Геологическом институте тогда успешно трудились около 400 сотрудников, в том числе более 10 докторов и 70 кандидатов наук.
За вклад в развитие науки и организацию научных исследований большая группа ученых ГИ КНЦ РАН награждена орденами и медалями СССР: 1966 г. - Г.И.Горбунов (орден Трудового Красного Знамени); 1967 г. -И.В.Бельков (орден «Знак Почета»); 1971 г. - И.В.Бельков (орден Ленина), Т.Н.Иванова (орден Трудового Красного Знамени), Г.И.Горбунов (орден «Знак Почета»); 1975 г. - А.В.Галахов (орден Трудового Красного Знамени), Г.И.Горбунов (орден Октябрьской Революции); 1976 г. - А.С.Сахаров (орден Октябрьской Революции); 1978 г. - Г.И.Горбунов (орден Ленина); 1980 г. - О.Б.Дудкин (орден Дружбы народов), И.Д.Батиева, В.Г.Загородный, В.П.Петров (орден «Знак Почета»).
Почетное звание «Заслуженный деятель науки РСФСР» получили Т.Н.Иванова (1982 г.) и И.В.Бельков (1987 г.).
За крупные научные разработки награждены государственными премиями: 1966 г. - А.В.Сидоренко (Ленинская премия); 1981 г. - Г.И.Горбунов, О.Б.Дудкин (премия Совета Министров СССР); 1983 г. -О.Б.Дудкин (премия им.А.Е.Ферсмана).
Трудные времена перестройки в ГИ КНЦ РАН, как и во всей стране, начались с 1986 г. Из-за недостаточного финансирования пришлось сокращать кадровый состав, особенно инженерно-технические кадры, и резко уменьшать ассигнования на полевые исследования. Возглавлявший в этот период институт д.г.-м.н. Ф.П.Митрофанов, сохраняя кадры высшей научной квалификации, переориентировал исследования на углубленное обобщение и теоретическое осмысление имеющихся данных, в том числе на составление прогнозно-поисковых карт на нетрадиционные для Кольского региона высоколиквидные полезные ископаемые.
Наряду с традиционными, в Геологическом институте получили развитие новые направления -геодинамика докембрийской литосферы, коромантийное взаимодействие и «плюмовая» металлогения, изотопно-геохимические индикаторы рудоносности, трехмерное геофизическое моделирование, геологическая синергетика, акустополярископия, тектонофизика, комбинаторно-геометрические исследования и компьютерное моделирование наноразмерных структур. Расширились и укрепились связи ГИ КНЦ РАН с другими геологическими организациями страны, региональными производственными и учебными организациями, международными коллективами и отдельными зарубежными учеными. Существенную поддержку ГИ КНЦ РАН получал от Секции наук о Земле и Отделения геологии, геофизики, геохимии и горных наук РАН, Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), а также администраций Мурманской обл. и Апатитского района.
Важную роль сыграли непосредственные контакты руководства и коллектива ГИ КНЦ РАН с руководителями Академии наук. В 1989 г. для поддержки поисково-разведочных работ на платинометалльное оруденение президент АН СССР акад. Г.И.Марчук целевым назначением выделил ГИ КНЦ РАН значительные ресурсы на буровое и аналитическое оборудование. В 1999 г. по немецкому кредиту ГИ КНЦ РАН получил новейшее масс-спектрометрическое оборудование (Finnigan-Mat, RPG). В настоящее время руководство РАН и РФФИ поддерживают создание, оснащение приборами и работу созданного при институте Кольского центра коллективного пользования прецизионных изотопно-геохимических исследований.
Новые условия благоприятствуют развитию международного научного сотрудничества, которое играет значительную роль в деятельности ГИ КНЦ РАН. Установлены взаимовыгодные международные связи с геологами ряда европейских стран, США, Канады, Индии и Китая. За последние пять лет ГИ КНЦ РАН принял участие в разработке и выполнении 28 международных проектов, в том числе 3 проектов под эгидой ЮНЕСКО и 9 - ИНТАС, 4 проектов по соглашениям с Финляндией, ряда проектов по соглашениям с университетами Швеции, Испании, Норвегии. Долгосрочные научные договоры связывают ГИ КНЦ РАН с Геологической службой и рядом университетов Финляндии и Швеции, Центром научных исследований Франции в Нанси. Научные связи поддерживаются с 33 зарубежными организациями и фирмами. Многие сотрудники получили финансовую поддержку по грантам из фондов Европы и США (Швейцарский национальный научный фонд, фонд ULIRS (Лондон), Академии Финляндии, Национального научного фонда США, NASA, НАТО, Европейского научного фонда и др.).
Большое значение для ГИ КНЦ РАН имели совместные работы по Проекту 408 МПГК-ЮНЕСКО, общие программы с Геологической службой Финляндии, Национальным центром научных исследований Франции (проект 01-05-22001 РФФИ/CNRS), Международной программой «Европроба», а также по ряду проектов INTAS. В 2007-2009 гг. интересные результаты получены в рамках российско-финско-шведского проекта КА 0197 Strategic Mineral Resources of Lapland - Base for the Sustainable Development of the North («Стратегические минеральные ресурсы Лапландии - основа устойчивого развития Севера») трансграничного сотрудничества ИНТЕРРЕГ-ТАСИС.
Благодаря активной работе ГИ КНЦ РАН Мурманская обл. получила ряд крупных финансовых инвестиций на исследование платинометалльных месторождений Федорово-Панского массива. Весомый вклад ГИ КНЦ РАН в развитие минерально-сырьевой базы России был отмечен в 2009 г. присуждением акад. Ф.П.Митрофанову и к.г.-м.н. А.У.Корчагину престижной премии имени акад. С.С.Смирнова за серию работ под общим названием «Научное обоснование, открытие и изучение ряда платино-палладиевых месторождений нового типа Кольской платинометалльной провинции».
Генеральные направления исследовательской и научно-организационной деятельности Геологического института на современном этапе определены тремя главными научными направлениями, ведущимися под научно-методическим руководством Отделения наук о Земле РАН (ОНЗ РАН):
• геология, геохронология, металлогения и глубинное строение докембрийских структур; их роль и место в формировании континентальной литосферы;
• закономерности размещения, формирования и прогнозирования полезных ископаемых древних щитов и шельфа северных морей;
• минералогия: состав и структура минералов и наноразмерных минеральных фаз уникальных геологических объектов Кольского региона.
Основной целью Геологического института является выполнение фундаментальных научных исследований и прикладных разработок в области геологии, геохронологии, геохимии, металлогении и
минералогии. Исследования ГИ КНЦ РАН охватывают территорию Кольского п-ова и прилегающие районы Фенноскандинавии.
Выбор научных целей и задач исследований ГИ КНЦ РАН основан на программах фундаментальных исследований Президиума РАН и ОНЗ РАН.
Последние результаты по этим направлениям исследований могут быть сформулированы следующим образом:
• установлено, что формирование основного объема литосферы континентального типа в Кольской структуре произошло в позднем архее (3100-2500 млн лет назад) и раннем протерозое (2500-1600 млн лет), но преобразования коры продолжались в рифее и палеозое;
• на основе геолого-геохронологических данных (более 600 современных датировок различными методами) определен возраст большинства реперных геологических объектов региона, что является необходимым условием для составления новой серии государственных геологических карт докембрийских регионов;
• установлена большая длительность формирования (50-100 млн лет) ряда рудоносных магматических комплексов, связанных с плюмовыми процессами: архейских щелочных гранитов, ультрабазит-базит-анортозитовых интрузий, палеозойских щелочных интрузий;
• на основе серии карт восточной части Балтийского щита, Кольской структуры и Баренцевоморского шельфа (геологической, металлогенической, тектонической, магматических и метаморфических комплексов и фаций, четвертичных образований), составленной в Геологическом институте с использованием ГИС-технологий с учетом трехмерных геофизических построений и тектонофизических расчетов, предложены новые геодинамические модели, необходимые для металлогенических прогнозов;
• с участием международных коллективов издан ряд карт Кольского региона и смежных территорий: 1989 г. -совместно с Геологической службой Канады издана «Циркумполярная геологическая карта Арктики» М 1:6000000; 1993 г. - в рамках российско-финского научного сотрудничества издана карта «Четвертичные отложения Финляндии и северо-запада Российской Федерации и их сырьевые ресурсы» М 1:1000000; 1996 г. - в рамках ИНТАС-проекта издана «Геологическая карта Кольского региона» М 1:500000 (в электронном и плакатном видах); 2001 г. - в рамках Фенноскандинавского проекта издана серия «Цифровые геологические и геофизические карты Фенноскандинавского/Балтийского шдга и прилегающей акватории» М 1:1000000 и 1:2000000. Составление этих карт, особенно с использованием ГИС-технологий, позволило совместить границы и согласовать данные по закартированным геологическим телам;
• большинство магматических
комплексов Кольского п-ова изучено современными геолого-геофизическими и петрологическими методами с
использованием изотопно-геохимических меток, которые позволяют судить о составе и разноглубинных уровнях очагов магмогенерации. На основе важнейшей характеристики плюмовых процессов -величины отношения Не3 к Не4 -
установлено, что в ряде массивов магматических пород можно оценить вклад в магмогенерацию мантийного и даже нижнемантийного вещества;
• на основе имеющихся геолого-
геохимических данных при использовании мирового опыта исследования
расслоенных гипербазит-базитовых
интрузий в 1989 г. сформулирован прогноз перспективности Кольской провинции на платино-палладиевое оруденение.
Поисковыми работами производственных организаций прогноз подтвердился, а отечественные и иностранные инвестиции позволили разведать в пределах Федорово-Панского массива несколько
месторождений, которые в настоящее время подготавливаются к эксплуатации (рис.1);
Рис.1. При реализации прогноза Геологического института КНЦ РАН производственными организациями региона завершены работы в Северном платиноносном рифе Федорово-Панского комплекса и поставлено на государственный баланс крупное месторождение Pd, Pt и Au
• при организационной и финансовой поддержке Мурманского комитета природных ресурсов и инновационного предприятия «Кольские минералы» ГИ КНЦ РАН проверяет собственный прогноз перспективности осадков морских террас и шельфа Белого моря на алмазные россыпи. Прогноз сформулирован в 1996 г. на основе петролого-геодинамических данных и результатов исследований четвертичной геологии региона. Пока обнаружено несколько зерен алмаза и все его минералы-спутники, оконтурено несколько перспективных площадей (рис.2);
Рис. 2. Пространственное распределение щелочных и щелочно-ультраосновных пород в Кольском регионе и его сегменты, наиболее перспективные на обнаружение алмазоносного кимберлитового магматизма
(вертикальная штриховка).
Районы опробования рыхлых отложений на ИМК (красные прямоугольники):
1 - нефелин-сиенитовые интрузии; 2 - щелочно-ультраосновные интрузии; 3 - дайки и трубки взрыва щелочно-ультраосновных пород (ErmK - Ермаковское кимберлитовое поле); 4 - направления перемещения обломочного материала Скандинавским ледником; 5 - находки алмазов в рыхлых отложениях региона
• обоснована перспективность позднедокембрийских отложений Мурманского прибрежья (Кильдинская площадь) на нефть и газ; представлены соответствующие рекомендации;
• предложен к использованию новый вид элитного естественного облицовочного материала - анортозит; совместно с Мурманским комитетом природных ресурсов проведена геолого-экономическая оценка ресурсов облицовочного и строительного камня области, ставшая основой специального торгово-экономического соглашения с правительством Москвы;
• учеными лаборатории синергетики минеральных систем подготовлены и изданы монографии, посвященные уникальным минерало-гическим объектам Кольского п-ова:
Иванюк Г.Ю., Яковенчук В.Н. Минералы Ковдора. Апатиты: Изд. Кольского научного центра РАН, 1997. - 116
с.
Яковенчук В.Н., Иванюк Г.Ю., Пахомовский Я.А., Меньшиков Ю.П. Минералы Хибинского массива. - М.: Оушен-пресс, 1999. - 328 с.
Иванюк Г.Ю., Яковенчук В.Н., Пахомовский Я.А. Ковдор / Kovdor. - Апатиты: Минералы Лапландии, 2002. -
326 с.
Yakovenchuk V.N., Ivanyuk G.Yu., Pakhomovsky Ya.A., Menshikov Yu.P. Khibiny / ed. by F.Wall. - Apatity: Laplandia Minerals, 2005. - 467 p.
На основе достигнутых ранее результатов в настоящее время сформулированы основные научные направления ГИ КНЦ РАН, которые аккумулируют широкий спектр планомерных фундаментальных исследований, ориентированных на изучение строения и эволюции архейской и протерозойской коры Земли и ее осадочной оболочки, петрологии, магматизма, метаморфизма и металлогении докембрийских структур.
Разработка основных фундаментальных научных направлений включает исследование геодинамических обстановок, состава и источников, условий образования рудоносных магм и магматических пород, исследование и синтез данных по магматическим и метаморфическим комплексам как индикаторам геодинамических обстановок. Достаточно хорошая геологическая, геохронологическая и геофизическая изученность территории, достигнутая в результате многолетних исследований ГИ КНЦ РАН и других научных и производственных геологических организаций, позволяет перейти от решения локальных задач к решению крупных фундаментальных и наиболее актуальных проблем Арктического региона. Комплексное решение междисциплинарных задач предусматривается в рамках тесного научного сотрудничества с другими институтами КНЦ РАН.
Кольская часть Балтийского щита по геологическому строению обладает всеми чертами, характерными для докембрийских щитов, но в то же время имеет уникальную специфику, которая отражает особенности его развития во времени, что во многом определяет научные цели и задачи ГИ КНЦ РАН на перспективу. Это в первую очередь многочисленные проявления протерозойского мафит-ультрамафитового магматизма и связанные с ними месторождения и рудопроявления №, Си, Pd, И, Сг. Еще одна особенность геологии Кольского п-ова - развитие провинции девонского щелочного и щелочно-ультраосновного магматизма, с наиболее крупными массивами которой - Хибинским и Ловозерским - связаны уникальные месторождения апатитового сырья и редких элементов. Своеобразной и не имеющей аналогов в мире архейской структурой является Кейвский террейн, вмещающий суперкрупные месторождения алюминиевого сырья. Кольский п-ов -удивительный «минералогический рай», где в разнообразных породных комплексах сосредоточено множество минеральных видов и ежегодно открываются новые и новые минералы, в то числе силами сотрудников ГИ КНЦ РАН.
Геологический институт КНЦ РАН является одним из лидеров в области развития и внедрения методов изотопной геохронологии для оценки и корреляции возраста геологических событий реперных геологических и металлогенических объектов в России и за рубежом. Значимые результаты получены в последние годы в области изотопной геохронологии как инструмента корреляции геологических объектов и событий и реконструкции истории Земли, на базе ГИ КНЦ РАН успешно развивается Кольский центр изотопных геохронологических и геохимических исследований, работающий на современной аппаратуре и-РЬ, Sm-Nd, Rb-Sг, К-Аг, Не-Не-методами. Продуктивная деятельность Кольского центра изотопных геохронологических и геохимических исследований позволит в дальнейшем проводить прецизионные работы по изучению изотопных и-РЬ, Sm-Nd, Rb-Sr систем - индикаторов возраста, продолжительности и источников эндогенных геологических процессов. Будут получены изотопные и-РЬ- и Sm-Nd-возрастные и генетические характеристики породных и рудных ассоциаций расслоенных Р-Рй-носных массивов Кольского п-ова и северной Финляндии. Проводится отработка новой методики и-РЬ с 205РЬ/235и-трассером датирования единичных зерен минералов-геохронометров на геологических объектах ранее изученных и-РЬ-методом с использованием трассера 208РЬ/235и, изучаются возможности датирования рудных процессов Sm-Nd-методом по рудным минералам. Планируется исследовать поведение изотопных систем (и-РЬ, Sm-Nd, Rb-Sr) минералов-геохронометров при полиметаморфизме при решении проблем реконструкции истории подвижных поясов, что предусматривает комплексное петрологическое,
геохимическое и геохронологическое изучение по разновозрастным эклогитовым и гранулитовым ассоциациям Кольского п-ова, изучение распределения РЗЭ в реперных типах циркона для интерпретации датируемых процессов, датирование метаморфических минералов Sm-Nd- и RbSr-методами, а также минералов с разными температурами закрытия изотопных систем для определения термальной истории пород.
Продолжится геохимическое и изотопногеохронологическое исследование мантийно-коровых процессов формирования архейского зеленокаменного пояса Колмозеро-Воронья и Мурманского домена, петролого-геохимическое и изотопно-геохронологическое изучение древнейших дифференцированных Патчемварекского и Северного габбро-анортозитовых массивов (рис.3).
Богатая и разнообразная металлогеническая специфика Кольского п-ова обусловила развитие в ГИ КНЦ РАН научного направления по изучению обстановок и процессов образования крупных и уникальных месторождений апатита, меди, никеля, платиноидов. В последние годы в ГИ КНЦ РАН началось изучение перспектив обнаружения и
Рис. 3. Диаграмма с конкордией для габбро-анортозитов массива Северный (2925+7 млн лет) одной из древнейших габбро-анортозитовых интрузий Кольского региона
закономерностей размещения золоторудных проявлений на территории Кольского п-ова, в том числе наночастиц золота в тектонических зонах. Предполагается расширение работ в области исследования Кольской минерагенической провинции, создание генетических моделей ее формирования и прогнозирование новых минеральных ресурсов. На основе проведенных ранее комплексных исследований продолжаются работы по прогнозированию потенциальной нефтегазоносности континентального склона Баренцевоморского бассейна и развитию ресурсной базы прибрежной зоны Кольского региона. В плане - изучение состава и условий залегания осадочных толщ нижнего уровня седиментосферы Карско-Баренцевоморского продуктивного бассейна, оценка прогнозирования глубинных разрывных структур и эндогенных факторов влияния магматических флюидных систем. Будут продолжены исследование геологии, геохронологии, металлогении и глубинного строения докембрийских структур и реперных образований северо-востока Балтийского щита, геохимической и геохронологической корреляции развития литосферы, мантийного и корового магматизма, разработка вертикальной и латеральной изотопно-геохимической зональности литосферы.
Новый объект исследования - рои мафических даек как индикаторы источников, условий формирования и эволюции крупных магматических провинций Балтийского щита. Задачей является определение возрастных интервалов развития дайкового магматизма, изотопная и геохимическая, а также палеомагнитная типизация роев мафических даек с целью использования их как индикаторов условий формирования и эволюции крупных магматических провинций. Важной составной частью планируемых работ являются изучение горизонтальной тектоники в раннем докембрии Кольского региона по геологическим, структурным и палеомагнитным данным, структурные, геологические и палеомагнитные исследования Кейвского террейна.
Будут проведены сравнительная характеристика, исследование геодинамики и рудоносности коматиитовых образований и их фанерозойских гомологов, изучение архейских зеленокаменных поясов различных регионов мира и состава метабазитов древнейших коллизионных поясов гренвильского типа по физико-химическим параметрам их формирования. Продолжится анализ свойств и структуры кристаллической коры на основе изучения глубинных ксенолитов и пород из сверхглубоких скважин, в том числе по материалам Кольской сверхглубокой скважины, изучение глубинных ксенолитов из образцов глубоких скважин.
Предполагается проведение тонких прецизионных исследований источников, места нахождения и миграции природных летучих компонентов в минералах и реконструкции процессов их захвата. Работы потребуют разработки, изготовления и подготовки к работе установки для непрерывного быстрого нагрева образцов минералов в вакууме.
Геологический институт КНЦ РАН продолжит пионерные работы по изучению наноразмерных частиц в природе, форм их нахождения и механизмов образования (рис.4).
В рамках исследований структурно-вещественной организации рудоносных систем предполагается завершение работ по изучению структурно-вещественной организации Ковдорского комплексного
месторождения магнетита, апатита и бадделеита, апатитонефелинового месторождения Коашва, лопаритового месторождения Кедыквырпахк,
золоторудных проявлений в месторождениях полосчатой
железорудной формации Балтийского щита, участков локализации микропористых титаносиликатов в щелочных массивах и роли процессов катионного обмена в природных минеральных системах.
Одним из важнейших направлений исследований ГИ КНЦ РАН является изучение чехла четвертичных отложений, перекрывающих докембрийские породы Балтийского щита, изучение динамики ледников на территории Хибинского массива щелочных пород, выявление фундаментальных закономерностей функционирования водных систем. Планируемые задачи в области геологии четвертичных отложений: изучение плейстоцен-голоценовых отложений и рельефа побережья Белого моря (неотектонические, геоэкологические, палеоклиматические факторы их образования и прогноз развития под влиянием быстрых глобальных и региональных изменений окружающей среды); изучение отложений в озерных котловинах, отделившихся от моря и расположенных на Карельском и Поморском берегах Белого моря, в сравнении с аналогичными осадками на Терском и Кандалакшском берегах; сравнительный анализ морских, озерных и ледниковых отложений на побережье Белого моря; полевое изучение осадков и рельефа в пределах Поморского и Карельского берегов для палеогеографических климатических реконструкций плейстоцена и голоцена; минерагения коры выветривания и перспективы обнаружения в ней новых месторождений.
В настоящее время особое внимание в ГИ КНЦ РАН уделяется совместным проектам, предусматривающим сотрудничество научных коллективов из нескольких институтов КНЦ РАН. В рамках
Рис. 4. 3D-модели гигантских фуллеренов:а - кубический; Ь - пирамидальный; с - икосаэдрический; d - шестиугольный; е - тубулен
такого сотрудничества с ИХТРЭМС КНЦ РАН проведен анализ физико-химических свойств микро- и наноразмерных минеральных частиц благородных и других металлов в рудах и техногенных продуктах Кольского региона, составлена сводка данных по формам присутствия, поведению и новообразованию тонких минеральных частиц в природных системах и технологических продуктах, проанализировано влияние тонких минеральных частиц на экосистемы.
Инновационные технологии переработки кианитового и ставролитового высокоглиноземистого сырья в настоящее время разрабатываются совместными исследованиями научных коллективов ИХТРЭМС КНЦ РАН, Г оИ КНЦ РАН и ГИ КНЦ РАН. Данный проект поддерживается Программой фундаментальных исследований Президиума РАН.
Еще один из совместных проектов - многолетнее плодотворное сотрудничество ГИ КНЦ РАН и ЦФТПЭС КНЦ РАН в области геоэлектрических исследований. В продолжение этих геофизических исследований в ближайшие годы планируется: построение квазитрехмерной модели электропроводности Балтийского щита по результатам зондирований с мощными контролируемыми источниками двойного назначения; комплексная обработка и интерпретация данных экспериментов FENICS-2007 и FENICS-2008; построение квазитрехмерной схемы электропроводности Карельского сегмента; глубинные МТ-АМТ зондирования на северо-западе Кольского п-ова; проведение эксперимента FENICS-2009 с применением промышленных ЛЭП и генератора «Энергия-2» мощностью до 200 кВт; мониторинг лунно-солнечных вариаций электропроводности на полигоне Имандра-Варзуга.
Геологический институт КНЦ РАН развивает инновационную деятельность. В 2008 году ГИ КНЦ РАН был отмечен дипломами и медалями на УШ Московском международном салоне инноваций и инвестиций. Диплома и золотой медали удостоена разработка «Кольская платинометалльная провинция: инновационный путь от прогноза до строительства рудника». Дипломы и бронзовые медали получили разработки: «Новые и нетрадиционные виды стратегического и остродифицитного минерального сырья (золото, алмазы и др.): прогнозы и первые результаты» и «Новые технологии и методы увеличения срока эксплуатации месторождений полезных ископаемых открытым способом: аспекты изучения и анализа структурных неоднородностей».
Институт принял участие в Конкурсе русских инноваций-2008. Авторы проекта «Технология прогноза и поисков месторождений полезных ископаемых, основанная на принципах теории самоорганизации» П.М.Горяинов, Г.Ю.Иванюк, Н.Г.Коноплева, А.О.Калашников, Я.А.Пахомовский, В.Н.Яковенчук отмечены дипломом за выход в финал.
В 2009 году разработки ГИ КНЦ РАН были удостоены золотых медалей и дипломов первой степени на конкурсе «Лучший инновационный проект и лучшая научно-техническая разработка года», проходившего в рамках ХУ Международной выставки-конгресса «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» (г.Санкт-Петербург, 10-13 марта 2009 г.). Разработка сотрудников ГИ КНЦ РАН «Кольская платинометалльная провинция: инновационный путь от прогноза до промышленного освоения» (Ф.П.Митрофанов, А.У.Корчагин, Д.В.Жиров, Т.Б.Баянова и др.) завоевала звание «Лучший инновационный проект и лучшая научно-техническая разработка года» в номинации «Новые высокотехнологичные разработки оборудования и наукоемкие технологии».
На IX Московском международном салоне инноваций и инвестиций (г.Москва, ВВЦ, 26-29 августа 2009 г.) награждена серебряной медалью разработка «База данных фуллеренов и фуллереноподобных структур (природных и теоретически возможных форм) как основа для фундаментальных и прикладных исследований наноматериалов и нанотехнологии» (Ю.Л.Войтеховский, Д.Г.Степенщиков).
Новым направлением деятельности Геологического института стало активное сотрудничество с высшей школой с целью подготовки молодых специалистов для области. На базе ГИ КНЦ РАН действуют кафедра геологии и полезных ископаемых апатитского филиала Мурманского гостехуниверситета (подготовка бакалавров - 4 года, магистров - 6 лет) и кафедра геофизики Кольского филиала Петрозаводского госуниверситета (подготовка специалистов - 5 лет). Все студенты проходят учебные практики на геологических полигонах, специально подготовленных ГИ КНЦ РАН для обучения геолого-съемочным работам. Многие студенты с 3 курса проходят стажировки в лабораториях ГИ КНЦ РАН. Более 30 сотрудников ГИ КНЦ РАН являются преподавателями-совместителями. Четверо выпускников первого выпуска кафедры геологии и полезных ископаемых стали кандидатами наук, один из них - А.В.Мокрушин - занял пост ученого секретаря ГИ КНЦ РАН. Более 80% выпускников кафедры работают по специальности в таких крупных геологических объединениях, как Кольская ГМК, ОАО «Морская арктическая геологоразведочная экспедиция», ФУГП «Арктикморнефтегазразведка», ОАО «Союзморгеофизика», ОАО «Апатит» и других организациях региона. Ежегодно ГИ КНЦ РАН пополняется несколькими выпускниками кафедр для прохождения аспирантуры.
Подводя итоги своей почти 60-летней деятельности в непростых социально-экономических условиях, Геологический институт КНЦ РАН оптимистично оценивает свой научный потенциал и считает себя готовым к новому этапу творческого роста, который в значительной мере связан с реализацией программ устойчивого развития Севера и стратегии освоения Арктики в XXI в., в которых немалая роль отводится и научным исследованиям, и практической реализации минерально-сырьевого потенциала региона, особенно его новых нетрадиционных видов, высоколиквидных на мировом рынке.
