По вполне понятным причинам количество научных новостей в последнее время весьма сократилось, и найти что-либо интересное стало заметно сложнее. Поэтому сегодня мы решили отступить от своего обыкновения давать обзоры новостей по определенным направлениям геологической науки и рассказать о некоторых опубликованных за последний месяц исследованиях наших коллег из СПбГУ.
15 мая 2020 года на странице Института наук о Земле появилось 2 рассказа, об исследованиях, выполненных при участии сотрудников СПбГУ. В первом из них рассказывается об открытии в камчатских фумаролах двух новых минералов из группы полиоксометаллатов — арсмирандита и леманнита. Такие соединения содержат наноразмерные кластеры, состоящие из атомов металла и кислорода. Ранее подобные минералы получали исключительно искусственным путем в лабораторных условиях, и об их роли в реальных геохимических процессах было практически ничего неизвестно.
«В лаборатории полиоксометаллаты синтезируются, как правило, из водных растворов, хотя их можно получить из других жидких сред, в частности из ионных жидкостей. Образование полиоксометаллатов из газовой фазы — достаточно необычный процесс. Именно поэтому открытие минералов арсмирандита и леманнита имеет особое значение», – рассказал участник исследования, заведующий кафедрой кристаллографии СПбГУ профессор Сергей Кривовичев.
Арсмирандит. Источник: https://www.nature.com/articles/s41598-020-63109-1/figures/1
Оба минерала являются эксгаляционными, т.е. образовавшимися при осаждении из вулканических газов при достижении ими земной поверхности. Они имеют изумрудно-зеленый цвет и внешне очень похожи друг на друга. Минералы состоят из полиоксометаллатных кластеров, в центре которых находится атом железа (в арсмирандите) или титана (в леманните), которые окружены восемью атомами кислорода, которые, в свою очередь, окружены двенадцатью атомами меди, расположенными по вершинам кубооктаэдра. В названии арсмирандита отражены его химический состав (ars — сокращение от латинского названия мышьяка) и особенности его свойств (mirandus — по-латыни «поразительный»). Леманнит же назван в честь академика Санкт-Петербургской Императорской академии наук Иоганна Голиба Леманна, изучавшего соединения мышьяка.
Подробнее со свойствами этих удивительных минералов можно познакомиться в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.
Второе касается гидрохимического и изотопного анализа минеральных вод бальнеологического курорта Старая Русса. В течении нескольких лет доцент кафедры гидрогеологии СПбГУ Наталия Виноград и гидрогеолог-исследователь Института геологии Польской академии наук доктор Адам Поровски (Adam Porowski) изучали уже имеющиеся материалы и проводили новые исследования. В частности, впервые был проанализирован изотопный состав вод источников, что позволило разрешить некоторые загадки. Источники Старой Руссы принадлежат двум водоносным комплексам: средне-верхнедевонскому арукюласко-швентойскому (используются для принятия ванн) и верхнедевонскому даугавско-саргаевскому (питьевые). Изотопный состав серы (δ34S) и кислорода (δ18O) сульфатов показал, что солоноватые даугавско-саргаевские воды являются смесью инфильтрационных вод и более глубоких арукюласко-швентойских вод.
Схема опробования источников курорта. Источник: https://link.springer.com/article/10.1007/s12665-020-08923-6/figures/1
«Было установлено, что средне-верхнедевонский арукюласко-швентойский водоносный комплекс содержит примерно в равных количествах древние захороненные морские воды и инфильтрационные воды, предположительно, холодных периодов. Вышележащий верхнедевонский даугавско-саргаевский водоносный комплекс состоит примерно на 20–40% из вод арукюласко-швентойского комплекса (эта доля зависит от глубины залегания), а остальная часть — инфильтрационные воды. Это согласовывается с гидрохимическими данными и позволило прояснить вопрос о происхождении лечебных вод курорта», — отметила доцент кафедры гидрогеологии СПбГУ Наталия Виноград.
С деталями исследований и использованными методами анализа можно познакомиться в журнале Environmental Earth Sciences.
10 июня на странице Института наук о земле опубликован рассказ об открытии еще одного уникального камчатского минерала — докучаевита, названного в честь известного ученого-почвоведа Василия Васильевича Докучаева. Природных и синтетических аналогов найденный минерал не имеет ни по своему составу (Cu8O2(VO4)3Cl3), ни по строению кристаллической решетки (в его структуре атомы меди окружены кислородом и хлором). И что интересно, «родиной» этого минерала также стали фумаролы камчатского вулкана Толбачик.
Докучаевит. Источник: http://earth.spbu.ru/news-events/news_1923.html
«Фумаролы на шлаковых конусах, образовавшихся в результате прошлых извержений вулкана Толбачик, обладают уникальным минералогическим разнообразием. На сегодня здесь найдено более 400 из 5 500 известных минералов. Можно сказать, что фумаролы вулкана Толбачик — это своего рода леса Амазонии неорганического мира, здесь сосредоточено около 15% всех минералов планеты!» — пояснил Олег Сийдра, руководитель научной группы с 2014 года изучающей камчатские фумаролы.
Уникальные состав и строение были воспроизведены в лабораторных условиях, что позволит детальнее изучить свойства чистого беспримесного минерала, проверить возможности применения его в промышленности и материаловедении. Именно такая стратегия «От минералов к материалам» является своеобразной «визитной карточкой» коллектива. Результатами своих исследований ученые поделились в журналах Mineralogical Magazine и Inorganic Chemistry.
Если три предыдущие публикации касались химического состава минералов или вод, то последнее, опубликованное на сайте СПбГУ 5 июня, касается палеонтологических исследований. На основе впервые созданной в России трехмерной компьютерной модели ученые смогли изучить строение мозга и сосудов головы травоядного анкилозавра Bissektipelta archibaldi. Результаты работы показали, что несмотря относительно небольшой размер мозга эти анкилозавры обладали хорошим обонянием, слышали низкие частоты и умели охлаждать свой мозг.
Интересно, что три фрагмента черепов Bissektipelta archibaldi были найдены еще в конце 1990-х–начале 2000-х годов в ходе нескольких международных экспедиций URBAC (Uzbek / Russian / British / American / Canadian Joint Paleontological Expeditions) на местонахождении Джаракудук в пустыне Кызылкум (Узбекистан). Местонахождение Джаракудук уникально само по себе: здесь уже обнаружено более 100 видов древних позвоночных, что кончено же произошло благодаря усилиям ученых из этих стран.
Реконструкция черепа анкилозавра Bissektipelta archibaldi. Источник: https://spbu.ru/news-events/novosti/dumat-kak-dinozavr-paleontologi-spbgu-sozdali-samuyu-podrobnuyu-...
После трех лет кропотливой работы палеонтологи выяснили, что около 60% объема мозга занимали обонятельные луковицы, а исследование внутреннего уха рассказали о том, что диапазон их слуха составлял 300-3 000 Гц. Сложная система вен и артерий позволяла анкилозавру перераспределять ток крови и поддерживать оптимальную температуру мозга.
«Для современных видов животных характерна определенная связь между массой тела и мозга, — объяснил ведущий автор статьи, аспирант кафедры зоологии позвоночных СПбГУ Иван Кузьмин. — Если посмотреть на динозавров, то анкилозавры и их ближайшие родственники (стегозавры) были практически аутсайдерами: масса их мозга оказалась как минимум наполовину меньше того, что мы бы ожидали увидеть исходя из сравнения с современными животными, — около 26,5 грамма для трехметровой особи биссектипельты. Объем мозга можно сравнить с двумя грецкими орехами. Тем не менее анкилозавры просуществовали на планете 100 миллионов лет, были вполне успешными с точки зрения эволюции. Но, судя по размеру обонятельных луковиц, нюхали они все же чуть быстрее, чем думали».
Познакомиться с результатами работ палеонтологов можно в свежем номере журнала Biological Communications.
Информационная служба ВСЕГЕИ
Источники: https://www.nature.com/articles/s41598-020-63109-1,
http://earth.spbu.ru/news-events/news_1910.html,
https://link.springer.com/article/10.1007/s12665-020-08923-6,
http://earth.spbu.ru/news-events/news_1909.html,
https://www.cambridge.org/core/journals/mineralogical-magazine/article/dokuchaevite-cu8o2vo43cl3-a-n...,
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.inorgchem.9b02565#,
http://earth.spbu.ru/news-events/news_1923.html,
https://biocomm.spbu.ru/article/view/6151
и https://spbu.ru/news-events/novosti/dumat-kak-dinozavr-paleontologi-spbgu-sozdali-samuyu-podrobnuyu-...
