Przystanek nauka - portal Uniwesytetu Śląskiego w Katowicach

Od pięciu lat prowadzą Państwo prace badawcze na Bliskim Wschodzie. Jakiego typu są to badania?

Evgeny Galuskin: Zajmujemy się skałami pirometamorficznymi, to znaczy skałami, które powstają przy bardzo wysokich temperaturach, tj. powyżej 1000 stopni Celsjusza, i przy bardzo niskich ciśnieniach, praktycznie na poziomie ciśnień atmosferycznych. Przygoda ze skałami pirometamorficznymi zaczęła się od ksenolitów w skałach wulkanicznych na Kaukazie, asocjacje mineralne w tych ksenolitach są bardzo podobne do asocjacji w skałach pirometamorficznych formacji Hatrurim w Izraelu i Jordanii. Pierwsze prace terenowe przeprowadziliśmy tam w roku 2011 we współpracy z dr. Evgenym Vapnikiem z Uniwersytetu Ben-Guriona w Beer-Szewie. Mieliśmy bardzo udany wyjazd, znaleźliśmy wiele nowych minerałów i okazało się, że to było nasze drugie „Klondike”. Pierwsze „Klondike” było na Kaukazie – kaldera wulkaniczna Wierchnie-Czegemska, z której mamy około 20 opisanych nowych minerałów. W 2010 roku tak się złożyło, że dość dużo nowych minerałów zostało przez nas opisanych i Polska awansowała na czwarte miejsce wśród państw odkrywców nowych minerałów. Przykładowo Czechy mają znacznie większe tradycje mineralogiczne ze względu na większą liczbę obiektów oraz ich różnorodność i dlatego Czesi niemalże co roku odkrywają kilka nowych minerałów. Z Polaków kilka minerałów odkrył Ignacy Domeyko. Pracował jednak nie w Polsce, był rektorem Universidad de Chile w stolicy kraju – Santiago, dlatego w afiliacji nie posiadał polskiej uczelni. Dziś my reprezentujemy w świecie polską uczelnię, tj. Uniwersytet Śląski.

Prace terenowe to zaledwie wstęp do odkrycia i opisania nowego minerału. Najpierw pobierane są próbki i dopiero na drodze żmudnych poszukiwań jest wykazywane, że może w nim być coś, co Państwa zainteresuje.

E.G.: Wstępna obróbka laboratoryjna próbek odgrywa dużą rolę. Pracując w terenie, trzeba jednak wiedzieć, co wziąć, jakie próbki mogą zawierać coś nowego albo ciekawego. Jak to rozpoznać? To dosyć trudne, ale może w tym pomóc doświadczenie.

Irina Galuskina: W jednej lokalizacji bywamy zazwyczaj kilkakrotnie. Po prostu jedziemy w to samo miejsce, zbieramy ponownie próbki, żeby mieć dodatkowy materiał do opracowania stwierdzonych wcześniej nowych minerałów. Jeśli przebadaliśmy zebrany wcześniej materiał i wiemy, że skały zawierają na przykład larnit – minerał o składzie Ca2SiO4 – to w tej próbce czerwone ziarenka mogą być nowym minerałem. I już w następnym roku naszą uwagę podczas prac terenowych kierujemy konkretnie na zbieranie takich próbek.

I potem kluczowe jest opisanie struktury?

E.G.: Jest ważne, ale nie tylko ono. Żeby nowy minerał mógł być zatwierdzony, trzeba wykazać, że różni się składem chemicznym i strukturą od innych. Ale przez pojęcie struktury nie rozumiemy jej udokładnienia poprzez zaprezentowanie modelu. Wystarczy tylko zrobić podstawowe badania proszkowe dyfrakcyjne, które pokażą nam symetrię kryształu i parametry komórki elementarnej. To minimum, a także skład mineralny pozwalają nam dalej pracować. Zdarzało się, że wydzielaliśmy minerały o rozmiarach 15–18 mikronów i dało się z nich uzyskać dane strukturalne, a to dzięki przyrządowi do badania monokryształów o wdzięcznej nazwie „SuperNova”, którym dysponuje prof. Joachim Kusz z Zakładu Fizyki Kryształów Uniwersytetu Śląskiego.

I.G.: Tak wygląda tzw. checklist [prof. Galuskina pokazuje formularz w komputerze], który wysyłamy do Komisji ds. Nowych Minerałów, Nomenklatury i Klasyfikacji (CNMNC) przy Międzynarodowej Asocjacji Mineralogicznej (IMA). Zawarte muszą w nim być: numer porządkowy zgłoszenia, podstawowe informacje, czyli: skład zespołu badawczego wraz z jednostkami naukowymi, które reprezentują jego członkowie, występowanie minerału, jego wygląd (cechy fizyczne), inne cechy, np. optyczne, dane chemiczne. Ponadto w zgłoszeniu musi znaleźć się opis badań krystalograficznych: albo struktura zrobiona na ziarnie pojedynczym, albo dyfrakcja proszkowa, albo EBSD (metoda dyfrakcji elektronów wstecznie rozproszonych), z której to metody korzystamy u nas na Wydziale Informatyki i Nauki o Materiałach UŚ, gdzie dysponujemy mikroskopem skaningowym ze specjalną przystawką. Należy ponadto wytłumaczyć, dlaczego nadajemy minerałowi taką nazwę, a nie inną, oraz poinformować, gdzie jest zdeponowany materiał typowy, który może być później powtórnie zbadany przez innych.

Widzę na dole adnotację Confidential Information…

I.G.: Tak, to informacje tajne, dopóki minerał nie zostanie przegłosowany przez CNMNC-IMA. Pomiędzy zgłoszeniem a głosowaniem upływa zazwyczaj około dwóch, trzech miesięcy. Co ciekawe, są dwa głosowania: jedno dotyczy zatwierdzenia minerału, drugie – jego nazwy. Mieliśmy taką sytuację, że większość zagłosowała na nie w przypadku nazwy irassit – była zbyt podobna do nazwy irarsit. Zaproponowano więc, aby zmienić ją na rassit, na cześć Iriny Rass – badaczki zajmującej się skałami metasomatycznymi, w których odnalazła między innymi granat tytanowy. Gdy napisałam do niej w tej sprawie (od osoby żyjącej potrzebujemy bowiem zgody), nie udzieliła nam jej, ponieważ zdaniem badaczki nazwa brzmiała zbyt podobnie do słowa rasizm. Nazwaliśmy więc minerał irinarassit.

Ile dokładnie minerałów Państwo zarejestrowali?

E.G.: Około czterdziestu. 36 spośród nich odkryliśmy sami, a przy reszcie mamy współautorstwo.

Pani profesor zajmuje się granatami.

I.G.: Granaty to supergrupa minerałów. Te znalezione przez nas na Kaukazie nie były granatami krzemianowymi. Pierwszy z nich był tlenkiem, ale Komisja Nowych Minerałów IMA ze względu na podobieństwo strukturalne i inne cechy – tworzenie szeregów izomorficznych z krzemianami – sama zaliczyła nasze minerały do grupy granatów. Kiedy jednak pojawiło się więcej granatów tlenkowych, powstał problem, jak je sklasyfikować. Międzynarodowy zespół, któremu przewodniczył nasz amerykański kolega Edward Grew, pracował na tym przez dwa lata. W skład zespołu, oprócz nas, weszli koledzy z USA, Australii, Kanady i Szwecji. Nowa klasyfikacja, z granatami jako supergrupą, została opublikowana w 2013 roku. Wraz z kolegami z Rosji i ze Szwajcarii opracowaliśmy także klasyfikację supergrupy mayenitu.

Szczególnie ważnym miejscem jest dla nas Jakucja, dokładnie okolice rzeki Wiluj, dopływu Leny, bardzo blisko miasta Mirnyj, które jest centrum wydobycia diamentów w Rosji. Tam został odkryty pod koniec XVIII stulecia jeden z najpopularniejszych granatów – przypominający kolorem agrest grossular. Po 200 latach odnaleźliśmy tam nowy granat. Różną się tylko tym, że grossular ma wzór Ca₃Al₂(SiO₄)₃, a mój granat zamiast glinu ma skand. Trzeba zaznaczyć, że obecność granatu skandowego to coś nadzwyczajnego, ponieważ bardzo niewiele minerałów zawiera duże ilości skandu.

Czy można powiedzieć, że wśród Państwa odkryć i znalezisk niektóre są szczególnie ważne?

E.G.: Oczywiście, że są lubiane bardziej i lubiane mniej. Najbliższy jest mi vorlanit – znaleziony na Kaukazie minerał, tworzący czarne płytkowe kryształy. Po badaniach przeprowadzonych wspólnie z naszym kolegą ze Szwajcarii, profesorem Thomasem Armbrusterem, okazało się, że ten minerał powstał w skutek rozpadu promieniotwórczego. Jego pierwotnie uporządkowana struktura trygonalna przekształciła się w regularną nieuporządkowaną typu fluorytowego. To jest jedyny minerał, który ma strukturę typu radiacyjnego. Co prawda wiele minerałów zawiera uran, ale kiedy jest go dużo, to w ogóle traci on strukturę, przechodzi do stanu amorficznego, metamiktycznego. A vorlanit przeszedł w stan struktury fluorytowej. Później znaleźliśmy vorlanit w dużej ilości w Izraelu. Dla porównania: kaukaskie odsłonięcie vorlanlitu wynosiło ok. 7 metrów, a w Izraelu są dziesiątki kilometrów kwadratowych skał, w których znajduje się vorlanit.

I.G.: Mój może nie ulubiony, ale najbardziej bliski, to wspomniany już skandowy granat. Do jego opisania prowadziła bardzo długa droga. Już w 2006 roku prezentowałam wyniki badań na kongresie mineralogicznym w Japonii, nazywałam go wtedy skandradit. Po czterech latach zarejestrowano go jako nowy minerał, ale już pod nazwą eringait – od nazwy dopływu rzeki Wiluj. Warto dodać, że próbki w Jakucji zostały zebrane na początku lat 90. Ostatni raz byliśmy tam w 2001 roku. Mamy stamtąd jeszcze jeden minerał, tytanian manganu, ale nie jesteśmy w stanie go opisać, ponieważ ziarna są za małe.

Gdzie chcieliby się Państwo udać po zbadaniu Bliskiego Wschodu? Jakie są perspektywy dla mineralogii?

E.G.: Bardzo chętnie wrócilibyśmy na Kaukaz. W 2012 roku w ostatnim dniu prac jeden z kolegów znalazł zupełnie nowy ksenolit, ale nazajutrz musieliśmy już wyjeżdżać. Wszystko wskazuje na to, że tam będzie kilka nowych minerałów. Poszukiwania w tym rejonie zostały zaledwie zapoczątkowane, więc gdyby się poświęcić tylko temu, nowych minerałów mogłoby być znacznie więcej. Nam nie starczy czasu, żeby przeszukać wszystkie interesujące nas lokalizacje. Podobne obiekty mamy w USA, Anglii, Szkocji, Irlandii, Niemczech. W Izraelu zbadaliśmy malutką cząstkę skał, które są tam dostępne.

I.G.: Śmiejemy się z mężem, że Izrael to idealne miejsce do pracy dla mineraloga na emeryturze ze względu na łagodny charakter terenu. Jest jeszcze Osetia Południowa, tereny piękne pod względem przyrodniczym i z powodu obiektów mineralogicznych. W stosunkowo młodych wulkanach, liczących sobie między 25 a 300 tysięcy lat, występują przeróżne ksenolity. Ale po konflikcie gruzińsko-rosyjskim są to tereny podwyższonego ryzyka.