Платиноносный пояс Урала - 
арена международного сотрудничества

Название «Платиноносный пояс Урала» хорошо знакомо большинству геологов, оно прочно вошло в российскую и международную геологическую литературу. Да и для многих обывателей, не связанных с геологией, эти места хорошо знакомы. Одним — по туристским походам на высочайшие и красивейшие горы Северного и Среднего Урала: Денежкин Камень, Конжаковский Камень, Серебрянка, Качканар, другим — по знаменитым романам Д.Н. Мамина-Сибиряка: «Приваловские миллионы», «Горное гнездо», «Дикое счастье». Наконец, для кого-то — это просто место жизни и работы. Так что же такое —платиноносный пояс Урала и почему уже почти два века он привлекает к себе внимание ученых и промышленников?

С точки зрения географического положения — это граница двух континентов: Европы и Азии. Именно здесь проходит эта виртуальная линия, разделяющая и соединяющая народы и культуры. С геологической точки зрения платиноносный пояс Урала представляет собой крупную структуру планетарного масштаба, протянувшуюся от широты Екатеринбурга на север вдоль 60 меридиана почти на 1000 км. В ее состав входят 14 крупных габбро-ультрамафитовых комплексов, зарождение которых ученые связывают с процессами, происходящими в верхней мантии Земли. Площадь выхода таких геологических тел на поверхность изменяется от нескольких десятков до сотен квадратных километров. Например, Кытлымский массив, центром которого и является знаменитый Конжаковский Камень, высотой 1565 метра, занимает площадь около 725 кв. км.

А известность эти места получили почти двести лет назад, когда в 1824 году немного севернее Нижнего Тагила на реке Орулиха были открыты первые платиновые россыпи в России. С этого момента на протяжении почти 100 лет Урал был мировым лидером по добыче платины, а в конце XIX века на Нижнетагильском массиве, рядом с поселком Уралец были открыты первые коренные месторождения платины, являющиеся по сей день мировым эталоном данного типа месторождений. В поисках и разведке месторождений платины на Урале принимали участие такие выдающиеся ученые-геологи, как Н.К. Высоцкий, академики А.Н. Заварицкий и А.Г. Бетехтин. А.Г. Бетехтин, например, начинал свою карьеру в качестве участкового геолога на знаменитом платиновом месторождении «Господская Шахта» на Нижнетагильском массиве. Добыча платины из россыпей, хотя и не в таком масштабе как раньше, продолжается и сегодня.

В середине XX столетия большая часть платиноносного пояса Урала была покрыта крупномасштабными геологическими съемками, разведаны и вовлечены в эксплуатацию гигантское Качканарское месторождение титаномагнетитовых руд и комплексное Волковское медно-сульфидное месторождение. В этот период геологи впервые обратили внимание на сложное внутреннее строение многих массивов, на концентрический характер высокотемпературных пластических деформаций, которые испытывали во время своего становления горные породы, на несоответствие высоких Р-Т параметров этих событий условиям, характерным для вмещающих пород. На геологических схемах того времени многие из ультраосновных массивов уходили своими корнями прямо в мантию. Впрочем, и сейчас, когда работаешь на платиноносном поясе Урала, в памяти нередко всплывают слова из когда-то прочитанного в детстве фантастического романа А.Н. Толстого «Гиперболоид инженера Гарина», где обезумевший геолог Манцев рассказывал о существовании в недрах Земли оливинового пояса с неисчерпаемыми запасами золота, ртути и других металлов. Не такой уж оторванной от действительности была фантазия писателя. Вот он, этот пояс, только название у него другое — «платиноносный». И хотя многие события того времени сегодня окрашены романтическим ореолом, это был период активного изучения Урала, серьезных научных дискуссий, рождения новых идей, часть из которых в измененном виде продолжает существовать сегодня, являясь основой для дальнейшего научного поиска. Однако многие вопросы геологии и петрологии платиноносного пояса Урала до сих пор остались нерешенными. Некоторые спорные проблемы, не выдержав натиска новых парадигм, исчезли как бы сами собой, оставив после себя идейный вакуум. Но, как известно, «природа не терпит пустоты».

Сегодня платиноносный пояс Урала — это не только туристическая «Мекка» и зона активной эксплуатации природных ресурсов, но и арена постоянно расширяющегося международного научного сотрудничества. Оно и понятно. Помимо уральского, второй такой пояс, сходный по строению, набору пород и металлогении, расположен в Юго-Восточной Аляске. Но по общему признанию исследователей, он значительно уступает уральскому по размерам и представительности глубинных комплексов, да и существенно моложе. Его возраст всего 110–120 миллионов лет, а нашему — около 400. Недаром профессор Т.Н. Ирвин (США), опубликовавший более полувека тому назад ставшие теперь классическими работы по геологии габбро-ультрамафитовых комплексов Юго-Восточной Аляски, предлагал называть их Урало-Аляскинскими, отдавая приоритет Уралу. Но, как это часто бывает, в международной литературе закрепилось название «комплексы аляскинского типа». Немой укор отечественным геологам, чрезвычайно мало публиковавшимся в те времена (да и сейчас) в западных журналах.

Чем же сегодня привлекает исследователей платиноносный пояс Урала? Нерешенных научных проблем очень много, но среди них есть несколько наиболее актуальных и интересных. Во-первых, это глобальная геохимическая и металлогеническая специализация всех ультраосновных пород на платину. Загадка, до сих пор не получившая достойного объяснения. Во-вторых, это чрезвычайно сложная и многоэтапная история становления комплексов, породы которых, зародившись в верхней мантии, прошли длительную эволюцию с множеством преобразований, прежде чем были выведены на дневную поверхность в виде изумительных по красоте горных массивов Среднего и Северного Урала.  

Проблема возраста геологических комплексов является неотъемлемой частью этого вопроса и в последнее время активно изучается и дискутируется. И, наконец, проблема мантийного источника. Здесь необходимо сделать краткое пояснение. Как считается, большая часть ультраосновных и основных магматических пород земного происхождения произошли из первичной пиролитовой мантии, сопоставимой по соотношению большинства элементов с углистыми хондритами (один из типов метеоритов). Сегодня это считается геохимической и петрологической аксиомой. Так вот, средневзвешенный состав габбро-ультрамафитовых комплексов Урало-Аляскинского типа отличается от пиролитового или хондритового составов резкой обогащенностью кальцием. Данное обстоятельство не позволяет считать пиролитовую мантию источником этих пород. Так каким же был состав этой мантии? На этот вопрос пытаются дать ответ современные исследователи платиноносного пояса. И без привлечения дорогих современных петрологических и изотопно-геохимических методов здесь не обойтись. Самым разумным было бы скооперироваться со специалистами из западных университетов и научных центров. Это позволит, с одной стороны, получить доступ к самым передовым аналитическим методам и приборам, которые, чего греха таить, все еще являются предметом зависти и мечтаний для большинства российских геологов, а с другой — интегрировать достижения отечественной геологии в мировую науку.               

За последнее десятилетие на Урале были реализованы и продолжают действовать несколько международных геологических проектов. Изучение платиноносного пояса — часть некоторых из них. Перечислить же иностранных ученых, работавших на Урале совместно с российскими геологами в этот период, просто не представляется возможным. Вот и в этом году по приглашению академика В.А. Коротеева, уже вторично на Урал приезжал руководитель лаборатории рений-осмиевой изотопии Института химии Макса-Планка в Майнце (Германия), профессор Герхард Бругман. На этот раз вместе со своим аспирантом Иоахимом Краузе. В мире насчитывается всего несколько лабораторий, способных анализировать концентрации изотопов рения и осмия со столь же высокой точностью, как в институте Макса-Планка. Рений-осмиевая изотопия — один из новых, активно развивающихся методов геохимического исследования горных пород и минералов, в особенности тех, которые практически невозможно изучать с помощью ставших уже традиционными K-Ar, Rb-Sr и Sm-Nd методов. Он позволяет определять возраст ультраосновных пород, моделировать состав мантийного субстрата, изучать процессы контаминации и др.

В задачу зарубежных исследователей входило совместно со специалистами лаборатории петрологии магматических формаций Института геологии и геохимии УрО РАН провести полевые работы на некоторых наиболее известных и важных в геологическом отношении массивах платиноносного пояса: Нижнетагильском, Светлоборском, Качканарском и других для сбора представительной коллекции горных пород. В дальнейшем планируется определить в пробах отношения изотопов осмия и рения и на этой основе дать заключение о возрасте ультраосновных пород и о составе мантийного источника, что является одной из ключевых проблем геологии ультраосновных массивов. Это тем более интересно, что первый положительный опыт такого исследования на Урале уже имеется. Три года тому назад автор этих строк, получив грант Немецкого общества академических обменов (ДААД), провел в Институте химии Макса-Планка под руководством профессора Герхарда Бругмана изучение изотопной системы рения и осмия в ультраосновных породах Уктусского дунит-клинопироксенит-габбрового массива, расположенного на известных всем горожанам Уктусских горах на южной окраине Екатеринбурга. Результаты, полученные тогда, были настолько интересными, что не оставили сомнений в необходимости продолжения этих работ, но уже на новых объектах.

В июле этого года такая экспедиция состоялась. Помимо немецких коллег и автора этих строк, в ней приняли участие аспирантка Института геологии и геохимии УрО РАН Анна Бирюзова и студентка второго курса геологического факультета Санкт-Петербургского государственного Университета Евгения Назимова. Для молодых девушек это была хорошая школа реальной геологической работы, возможность сравнить подходы и методы полевых исследований, которыми владеем мы и наши зарубежные коллеги, наконец, это был отличный практикум по английскому языку, без знания которого современная наука практически немыслима. Мы надеемся, что две недели, проведенные в поле, пошли на пользу всем участникам нашей команды, и полученные результаты в ближайшем будущем станут достоянием не только отечественной, но и мировой науки.

Е. Пушкарев,
старший научный сотрудник
Института геологии и геохимии УрО РАН,
кандидат геолого-минералогических наук.
На снимках:
профессор Герхард Бругман и аспирант Йоахим Краузе;
отряд у обелиска на границе Европы и Азии у пос. Уралец.