НАУКИ О ЗЕМЛЕ. Общая и региональная геология, петрология и вулканология
The Khangalas orogenic gold deposit is located in the central part of the Yana–Kolyma gold belt, Northeastern Russia. Gold occurs in the native form in quartz veins, and in the so-called invisible form in pyrite and arsenopyrite of quartz-carbonate-sericite metasomatites. Pyrite and arsenopyrite are the most common ore minerals of the deposit. For the vein-veinlet and veinlet-disseminated types of mineralization of the Khangalas deposit, four generations of pyrite and two generations of arsenopyrite were identified. Despite the widespread occurrence of disseminated pyrite-arsenopyrite mineralization of metasomatites, its mineralogical-geochemical features, isotope-geochemical characteristics and mechanisms of location remain insufficiently studied, and its origin is debatable. The article presents the first results obtained in the studies of the geochemistry of the most common and industrially significant gold-bearing pyrite (Py3) from metasomatites. The elementary composition and morphology of crystals were studied with a JEOL JSM6480LV electron scanning microscope equipped with an Energy 350 Oxford energy dispersion spectrometer. Trace elements in pyrites were determined using a New Wave Research UP-213 laser ablation system (USA), coupled with an Agilent 7700x quadrupole mass spectrometer (Agilent Technologies, USA). The total amount of impurities in pyrite-3 is 0.48–2.12 %, with an average of 1.11 %. The content of Au in a Py3 gross sample determined by the atomic absorption method is up to 39.2 ppm, silver up to 17.38 ppm. Typomorphic trace elements according to LA-ICP-MS analysis are As (4530–18790 ppm), Ni (8.2–1298 ppm), Co (0.23– 505 ppm), Cu (0.5–19 ppm), Zn (3.5–6.4 ppm), Pb (0.5–860 ppm), Sb (0.3–407 ppm), Ag (0.008–1.01 ppm) and Au (0.1–15.9 ppm). Au is closely correlated with As (r = 0.9). Of ~ 100 grains of pyrite-3 examined, ~ 20 % contain microinclusions of galena and sphalerite in defects and crystal growth zones; tetrahedrite and freibergite are recorded in single samples. A microinclusion of native gold Au0 was found only in one sample; it has a size of about 15 μm, fineness of 827 ‰. On the Au – As (mol %) diagram, the data points for Py3 samples from the Khangalas deposit fall below the solubility limit of Au in a solid. This indicates the form of “invisible” gold found in Py3 mainly as structurally bound Au+. The presence of gold-bearing pyrite in metasomatites is of great practical importance and makes it possible to significantly expand the raw material potential of the Khangalas ore cluster
Апатит – распространенный минерал магматических систем. Этот кальциевый фосфат выступает в роли минерала-концентратора галогенов и стронция, что делает его индикатором эволюции расплава на позднемагматическом этапе. Кимберлиты являются одними из немногих пород, где апатит изучен в ограниченном числе объектов. В настоящей работе обсуждаются результаты исследования зерен апатита кимберлитовых пород, слагающих среднепалеозойскую кимберлитовую трубку Манчары (Хомпу-Майское поле, Центральная Якутия). Рассматриваются химический состав и зональность апатита из кимберлитовых пород трубки Манчары, а также проводится сравнительная характеристика с апатитами кимберлитовых пород (Канада, ЮАР), карбонатитов (ЮАР), ксенолитов перидотитов из базальтов (Китай) и ксенолитов эклогитов из кимберлитов (Канада). Установлено, что минерал из кимберлитовой трубки Манчары является стронциевым фторапатитом. Изучение зонального строения отдельных кристаллов позволило отразить характер поведения SrO в процессе формирования кимберлитовых пород трубки Манчары. Определена позднемагматическая природа исследуемого апатита, состав которого связан с влиянием флюидов, обогащенных F и Sr. Различия апатита из трубки Манчары и алмазоносных кимберлитовых тел, карбонатитов, ксенолитов перидотитов и эклогитов ЮАР, Канады и Китая указывают на наличие типоморфных особенностей минерала для конкретных магматических систем, флюиды которых обогащены летучими компонентами и стронцием, что позволяет использовать примесный состав апатита в сравнительном изучении кимберлитовых и других пород.
Рассматривается специфика составов позднемеловых гранитов Право-Кыринского массива щелочно-полевошпатовых гранитов, локализованного на границе Селенняхского синклинория и Тас-Хаяхтахского антиклинория Верхояно-Колымской орогенной области и сопровождающегося редкоземельной минерализацией. Изотопный возраст гранитов 85–94 млн лет. Показано, что граниты принадлежат к А-типу посторогенной геодинамической обстановки. Материнский расплав генерировался в глубоко метаморфизованных субстратах нижней коры под воздействием тепла и флюидов, продуцируемых глубинными мантийными магмами. Граниты характеризуются высокой степенью дифференциации, повышенной щелочностью, сочетанием в составе высокотемпературных, характерных для основных пород, и низкотемпературных, «гранитных», породообразующих и акцессорных минералов; высокой ролью хлора при кристаллизации. По этим признакам и присутствию даек трахидолеритов в контуре массива и его экзоконтактов предполагается наличие в пределах территории погребенного очага основных расплавов, активизация которых в позднем мелу обусловила повторное плавление коровых субстратов.
Описан череп шерстистого носорога (C. antiquitatis) найденный в 2018 г. на берегу р. Кожевена, на севере о. Котельный (архипелаг Новосибирские острова) во время экспедиции Отдела изучения мамонтовой фауны Академии наук Республики Саха (Якутия) и Палеонтологического института им. А.А. Борисяка РАН (Москва). Проведен сравнительный анализ краниологических признаков черепа в сравнении с тремя черепами C. antiquitatis из континентальной части Якутии (Мегино-Кангалассский, Нижнеколымский и Абыйский районы). Шерстистый носорог отличается от других современных и вымерших видов носорогов полностью окостеневающей носовой перегородкой. Окостенение этой перегородки у данного вида происходит по мере взросления и, кроме того, определяется интенсивностью использования рогов при добыче подножного корма. Носовая перегородка исследуемого образца окостенела не полностью (около 80 %). Видимо, данная особь, будучи половозрелой, не была старой. Развитие экзостозов показывает, что это молодой самец. На настоящий момент это самая северная находка останков данного вида. В конце верхнего плейстоцена острова Новосибирского архипелага являлись частью материка. По-видимому, распространение C. antiquitatis достигало северных границ Берингийской суши.
НАУКИ О ЗЕМЛЕ. Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение
Толща дисперсных многолетнемерзлых четвертичных отложений мощностью около 100 м вскрыта скважиной в центральной части Лено-Амгинской равнины. По литогенетическим и криолитологическим особенностям в разрезе выделены шесть пачек: I – сезонного промерзания-протаивания (инт. 0–1,1 м); II – покровных суглинков (1,1–2,65 м); III – ледового комплекса (2,65–26,15 м); IV – озерных (26,15–63,45 м); V – озерно-аллювиальных (63,45–78,9 м); VI – аллювиальных (78,9–94,5 м) отложений. Две верхние пачки (I и II) относятся к криогенному элювию. Пачка III характеризуется низкой плотностью, высокими показателями весовой влажности, содержания органического вещества и минерализации, наличием повторно-жильных льдов и разнообразием криотекстур. Эти особенности отложений указывают на отсутствие диагенетических преобразований осадков. Состав стабильных изотопов повторно-жильных льдов свидетельствует об их происхождении, в основном, за счет снеговой влаги. Пачки IV–VI характеризуются ненарушенной слоистостью, отсутствием ледяных шлиров, повсеместным присутствием массивной криогенной текстуры, более высокой плотностью, низкими показателями минерализации и содержания органического вещества. Перечисленные особенности пачек IV–VI свидетельствуют о более глубоких преобразованиях осадков, соответствующих окончанию начальной стадии диагенеза. По степени диагенетических преобразований осадков, предшествующих промерзанию, пачка III отнесена к синкриогенным, а пачки IV–VI – к эпикриогенным отложениям. Изменения режима накопления и промерзания осадков на Лено-Амгинской равнине связаны с климатическими колебаниями и оледенениями. Промерзание основного объема эпикриогенной толщи происходило в каргинскосартанское время позднего неоплейстоцена.
НАУКИ О ЗЕМЛЕ. Обогащение полезных ископаемых
Приведены результаты экспериментальных исследований процессов измельчения в новом центробежном вертикальном измельчителе (ЦВИ) конструкции ИГДС СО РАН. Наиболее важными конструктивными факторами для нового типа оборудования, влияющими на эффективность измельчения геоматериалов с учетом их исходной максимальной крупности, являются зазор между рабочими органами и расположение узла разгрузки измельченного геоматериала (относительно центральной оси корпуса измельчителя). Модельными испытаниями на лабораторном образце установлены рациональные рабочие параметры вертикального центробежного измельчителя (угол разгрузки –150°, зазор между рабочими дисками – 3 мм). Изменения параметров данных факторов в заданных пределах позволяют управлять процессом измельчения, в комбинированном режиме многократных динамических и истирающих воздействий. Управление процессом измельчения заключается в возможности ограничения выхода недоизмельченных частиц из рабочей зоны измельчения, а также задавать степень сокращения продуктов дезинтеграции. Разработаны проект и рабочая документация на опытно-промышленный образец центробежного вертикального измельчителя ЦВИ-12 с производительностью до 12 т/ч.
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ. Экология
Активная экспансия горно-добывающей промышленности на территорию Арктической зоны диктует необходимость получения объективных данных об исходном состоянии экосистем, прогноза последствий освоения и разработки мер по минимизации негативных процессов. На основе полевых и дистанционных методов исследований дана полная характеристика населения млекопитающих в районе разработки нового месторождения алмазов в Арктической зоне Западной Якутии, который ранее не изучался. Установлено, что териофауна района исследований включает 28 видов млекопитающих. Выявлена численность охотничьих видов, параметры сообщества мелких млекопитающих.Основное хозяйственное значение имеют дикий северный олень и соболь. Прогнозируется, что основное воздействие от нового объекта будет оказано на лено-оленекскую популяцию дикого северного оленя, которой использует район исследований в период осенней миграции и нажировки. Разработаны рекомендации по минимизации негативного воздействия на охотничьи виды, которые внедрены в практику и дали положительный результат.
Изучено влияние измельчения надземной биомассы Atriplex patula L. до размеров частиц 1,0 – 1,5 мм (грубый помол), 0,8–0,9 мм (средний помол) и 0,5–0,6 мм (мелкий помол) с обработкой в механоактивационной мельнице на общее содержание флавоноидов (спектрофотометрический метод определения), количество рутина, дигидрокверцетина и лютеолин-7-О-глюкозида (метод ВЭЖХ) в растительной муке. Установлено повышение в 1,2 раза экстрактивности общего количества флавоноидов при измельчении до размеров частиц 0,5–0,6 мм относительно изученных вариантов помола. Механоактивационная (МА) обработка в течение 1 мин приводила к снижению общего количества флавоноидов во всех вариантах помола. Измельчение до размеров частиц 0,8– 0,9 мм (средний помол) способствовало снижению содержания рутина в растительной муке в 1,6– 2,0 раза относительно контрольных значений исследованных вариантов измельчения. МА-воздействие на муку грубого помола способствовало увеличению выхода рутина, за исключением двухминутной МА-обработки. Измельчение до размеров частиц 0,5–0,6 мм приводило к повышению экстрагирования ДКВ, при МА-обработке его уровень не изменялся, за исключением одноминутного МА-воздействия, когда содержание флавоноида снижалось. Измельчение сырья до размеров 1,0–1,5 и 0,5–0,6 мм способствовало повышению содержания лютеолин-7-О-глюкозида, при этом процесс МА-обработки приводил к снижению его количества, за исключением МА муки среднего помола, где наблюдалось увеличение на 33,3 % содержания лютеолин-7-О-глюкозида относительно контроля по группе. Установлен наиболее оптимальный режим МА воздействия со скоростью вращения ротора 1500 об./мин в атмосфере воздуха с предмеханоактивационным измельчением биомассы A. patula до размеров частиц 0,5–0,6 мм, который не влияет на изменение количества исследованных физиологически активных веществ в сырье.
Центральная Якутия расположена в среднем течении реки Лена, для всей территории типичны спокойный рельеф и незначительные абсолютные высоты. Климат резко-континентальный, район расположен в области распространения криолитозоны. Для Центральной Якутии характерны лиственничные (Larix cajanderi Mayr) и сосновые (Pinus sylvestris L.) леса. Ельники (Picea obovata Ledeb.) приурочены к долинам рек и аласам. На лугово-лесостепных участках встречаются березовые (Betula platyphylla Sukacz.) колки с обильным разнотравьем. Фрагменты степных участков представлены луговыми и злаковыми или злаково-полынными степями. Лихенобиота Центральной Якутии изучалась с 40-х годов прошлого века и к настоящему времени насчитывает 273 вида из 90 родов отдела сумчатых лишайников (Ascomycota). В статье приводится список 48 видов лишайников, найденных в ходе комплексных экспедиционных исследований ИБПК СО РАН разных лет. Приведенные в статье виды лишайников дополняют данные о лихенобиоте Центральной Якутии, особенно накипных эпиксильных, а также эпифитных видов; лишайников остепненных сообществ. Список лишайников Центральной Якутии пополнился 13 новыми видами, для Якутии найдено 3 новых вида лихенобиоты (Calicium notarisii, Carbonicola anthracophila, Hertelidea botryosa). Редкими в Якутии и на смежных территориях являются 10 видов лишайников.
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ. Биологические ресурсы
Район исследований находится в пределах Олекмо-Чарского нагорья, южная часть Олекминского улуса (района) Республики Саха (Якутия). Рассмотрены кедровостланиковые насаждения из Pinus pumila (Pall.) Regel, как коренные типы, так и серийные, возникающие в результате антропогенных и природных нарушений. Кедровостланиковые сообщества в комплексе с каменистыми горными тундрами занимают склоны, привершинные участки, ровные вершины невысоких гор на высотах 1100–1400 м над у.м. При отсутствии катастрофических нарушений – воздействия огня или антропогенного воздействия, кедровостланиковый покров равномерен и образует самостоятельный сомкнутый подгольцовый растительный пояс.
Даны обобщенные характеристики господствующих коренных кедровостланиковых сообществ, приведены геоботанические описания серийных типов, возникших в результате антропогенного воздействия и лесных пожаров. Сделаны выводы о фитоценологической и типологической близости к кедровостланиковым сообществам Алданского нагорья. Отмечено участие Vaccinium myrtillus в травяно-кустарничковом ярусе подгольцовых кедровостлаников, проникновение на высокогорные участки Alnus hirsuta. При прохождении слабоинтенсивным лесным пожаром, на фоне дефицита семенного материала есть вероятность развития лесовосстановительного процесса по пути образования стабильных ерниковых ценозов из Betula divaricata. При развитии сукцессионного процесса через смену пород отмечено формирование сукцессионной кустарниковой стадии из Duschekia fruticosa при схожем общем направлении самого процесса с лесовосстановительными процессами у других хвойных видов. В травяно-кустарничковом покрове в первые годы после нарушения формирование растительного покрова идет по пути открытого травяного сообщества.
Проведено исследование химического состава липидно-белковой фракции, выделяемой при производстве биопрепарата «Эпсорин». Препарат на основе пантов северного оленя «Эпсорин» применяется в качестве эффективного лекарственного средства в отношении астенических состояний различного происхождения, при неврастении, неврозе, в послеоперационных периодах, при слабости сердечной мышцы, при гипотонии, обладает иммуномодулирующим и радиопротекторным действием, стимулирующим и придающим силы свойствами, повышает физическую и умственную работоспособность. Выделены путем последовательной экстракции фракции липидов, водорастворимых веществ и продуктов гидролиза из липидно-белковой массы из остатков производства биопрепарата «Эпсорин». Все полученные фракции переводили в триметилсилильные (ТМС) производные. Анализировали полученные ТМС-производные методом ГХ-МС на приборе «МАЭСТРО» 7820/5975 (Россия), построенном на базе газового хроматографа Agilent 7820 (США) и масс-спектрометрического детектора Agilent 5975. Показано, что выход исследуемых веществ был выше при лиофильном высушивании относительно термической обработки. Установлено высокое содержание заменимых и незаменимых аминокислот, полиолов, органических, неорганических и жирных кислот в липиднобелковом остатке «Эпсорин», который таким образом может использоваться как биологически активная добавка в косметические средства.
Рассмотрен тип аномалии «ветвистость» – разделение цветоложа пестичной части соцветия Typha grossheimii гидрофильного рода Typha (Typhaceae). На основании анализа пестичных цветков установлено, что в нарушенных местообитаниях р. Кагальник (Ростовская область, Азовский р-н) отмечается спонтанное расширение ареала T. pontica в связи с интенсификацией антропогенного фактора. Это представляет интересное проявление процесса трансформации, т. е. выборочного уничтожения или замещения «древних» (сарматских) видов новыми техногенными структурами.
МЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. Материаловедение
В работе представлены исследования свойств и структуры полимер-полимерных композитов (ППК) на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (н-СВМПЭ), наполненного радиационно-модифицированным сверхвысокомолекулярным полиэтиленом (х-СВМПЭ). Для обеспечения радиационной сшивки макромолекул полиэтилена использовали γ-излучение (источник 60Со). Смеси получали по стандартной технологии переработки СВМПЭ. Были исследованы физикомеханические и трибологические характеристики полученных полимер-полимерных композитов, установлено снижение скорости изнашивания в 12 раз относительно ненаполненного н-СВМПЭ. При этом деформационно-прочностные показатели полимер-полимерного композита, при содержании до 20 масс.% х-СВМПЭ, существенно не изменяются и остаются на уровне исходной полимерной матрицы. Методом сканирующей электронной микроскопии показано, что х-СВМПЭ распределен в объеме исходного полимера неравномерно. Поскольку порошок х-СВМПЭ не плавится при температуре переработки н-СВМПЭ, он находится в объеме матрицы в виде несвязанных отдельных частиц, что приводит к «структурной фрагментации» композиционного материала. Методом ИК-спектроскопии зарегистрировано наличие полос поглощения, относящихся к валентным колебаниям кислородных групп (С-О и С=О), что свидетельствует о протекании окислительных процессов в х-СВМПЭ при переработке. Для повышения физико-механических свойств ППК использовали армирующий волокнистый наполнитель (волластонит), что обеспечивает повышение прочности при растяжении на 15 % и модуля упругости на 50 % ППК.
В работе произведен анализ режима работы трубы поддува угольного котла КВм-2.5ЛБ котельной, эксплуатируемой в одном из арктических поселков Республики Саха (Якутия), а также методами оптической и электронной растровой микроскопии исследованы образцы разрушенного участка трубы. Определен состав металла, с помощью метода измерения микротвердости оценены его механические характеристики. Хотя вначале микроструктурный анализ указывал на то, что материал трубы подвергнут сильному перегреву, однако более чем двукратное утонение стенки трубы и наличие свищей, которые в дальнейшем неоднократно заваривались, доказывало коррозионный характер разрушения. Расчет показал гарантированное достижение точки росы и конденсацию влаги на трубе вследствие специфического низкотемпературного режима в большом диапазоне влажности воздуха при эксплуатации котла. Конструкция котла, или материал труб, таким образом, должны быть изменены вследствие того, что не удовлетворяют экстремальным условиям эксплуатации, поскольку низкие температуры окружающей среды вызывают интенсификацию теплообмена, понижение температуры выходных газов, конденсацию влаги и коррозию металла трубы.
В 2012 г. учеными материаловедами была определена целесообразность внесения изменений и предложена четырехзвенная формула парадигмы материаловедения «состав – структура – технология – свойства». При этом основной вектор ориентирования направлен на комплексный подход к изучению и созданию материалов с обязательным учетом влияния технологии получения материалов на формирование заданных свойств при конкретно выбранных составе и структуре материалов. В данной работе отражена возможность внесения изменений в общепризнанную парадигму материаловедения «состав – структура – технология – свойства». Предложено введение пятого звена – надежности, которая определяет требования к свойствам материалов и технологиям их получения, что также оказывает воздействие на выбор их состава и структуры. Кроме того, надежность является одним из критериев качества материалов и позволяет сформировать единый научный подход к его оценке. На практическом примере показаны функционально-математические зависимости единичных показателей надежности и их сопоставление со служебными характеристиками высокомарганцовистых сталей, а также применимость разработанного методологического подхода для оценки надежности и качества материала и технологий с учетом экономической целесообразности использования различных технологий. Так, с помощью предложенного методологического подхода оценки надежности деталей на примере изготовления била тонкого помола угля определено, что при изготовлении била наиболее выгодно использовать менее легированный материал, при этом существует возможность увеличения экономического эффекта, если предусмотрена возможность упрочнения рабочей поверхности.
ISSN 2686-9683 (Online)