Основные достижения лаборатории
В 1949 г. А.В.Трофимов впервые в СССР построил масс-спектрометр, на котором он показал, что морской сульфат обогащён изотопом 34S (не менее 1%) по сравнению с метеоритной серой.
А.В.Трофимов первым в СССР сконструировал установку для счёта 14С и показал, изучив органические остатки болот и озёр, что оледенение на территории СССР окончилось 10 000 лет назад. С помощью этой установки А.Л.Девирц определил возраст многих археологических останков, а также установил период выведения из атмосферы радиоактивного 14С, образовавшегося в результате атомных испытаний.
В середине 50-х годов в лаборатории геохимии изотопов по инициативе академика А.П.Виноградова впервые в стране был поставлен U-Pb изотопный метода датирования акцессорных цирконов. Лаборатория сразу приступила к геохронологическим исследованиям на докембрийских щитах на территории Советского Союза. До этого подобные исследования проводились главным образом K-Ar методом и в редких случаях Rb-Sr изотопным методом, что не давало для раннего докембрия удовлетворительных результатов. Исследованиями руководил чл.-корр. А.И.Тугаринов. Первые же результаты исследования в корне перевернули устоявшиеся представления о последовательности геологических процессов в раннем докембрии. Так, зеленокаменные пояса Балтийского щита, относимые ранее к протерозою, оказались архейскими образованиями, а гранулиты Алданского щита (Тимптон и Джелтула), рассматривавшиеся в качестве наиболее древних пород на Земле, оказались протерозойскими. Много было сделано и для геологии Украинского щита, в частности датированы Криворожская железорудная серия и урановые месторождения.
В 60-ые годы под руководством академика А.П.Виноградова были выполнены пионерские работы по геохимии стабильных изотопов:
Установлены закономерности распределения величин δ34S в различных соединениях серы в осадках Черного моря, послужившие основой геохимии изотопов серы осадочных рород. (Виноградов А.П., Гриненко В.А., Устинов В.И. Изотопный состав соединений серы в Чёрном море. Геохимия. 1962, № 10, с. 851.)
Получены первые данные по изотопному составу углерода алмазов. (Виноградов А.П., Кропотова О.И., Устинов В.И. Возможные источники углерода природных алмазов по данным С12/С 13. Геохимия. 1965. №6. Виноградов А.П., Кропотова О.И., Орлов Ю.Л., Гриненко В.А. Изотопный состав кристаллов алмаза и карбонадо. Геохимия. 1966, №12. Виногорадов А.П. Кропотова О.И.)
Получены данные по количественному распределению аммиака в метеоритах и изверженных горных породах, а также по изотопному составу азота в различных объектах Земной коры. (Виноградов А.П., Флоренский К.П., Волынец В.Ф. Аммиак в метеоритах и изверженных горных породах. Геохимия. 1963, №10. Волынец В.Ф., Задорожный И.К., Флоренский К.П. Об изотопном составе азота в земной коре. Геохимия. 1967, №7).
В 1975 году в лаборатории была впервые в стране освоена классическая методика изотопного датирования цирконов.
С конца семидесятых годов в лаборатории развивается метод самарий-неодимовой изотопной геохронологии – в частности, впервые в нашей стране был определён возраст эвкрита Помоздино, оказавшийся равным 4.54±0.15 млрд.лет (С.Ф.Карпенко, О.Г.Богдановский).
К достижениям последних лет можно отнести постановку метода локального исследования циркона и других акцессорных минералов для U-Pb геохронологии. Эта работа в нашей стране была выполнена впервые. Она позволила, в частности, определить возраст предельно молодых пород дна Атлантического океана и вулканитов Камчатки, возраст которых составляет первые миллионы лет.
Ю.А.Костицын, сопоставив результаты исследования короткоживущей 182Hf-182W изотопной системы с данными по долгоживущей U-Pb изотопной системы для метеоритов и земного вещества, пришёл к выводу, что формирование ядра Земли могло быть длительным, продолжаться сотни миллионов лет.
Е.В.Бибикова провела анализ результатов исследований как собственных для Украинского и Балтийского щитов, так и заимствованных из литературных источников, и показала, что в архее существовали, по крайней мере, три типа кратонов с различными возрастными рубежами в архейской истории. Согласно этим данным, Украинский щит аналогичен в своем развитии кратону Пилбара и Каапвальскому, в то время как Балтийский щит близок в эволюции к Провинции Супериор (Канада).
Ю.А.Костицын на основе обобщения большого количества изотопных данных (143Nd/144Nd, 87Sr/86Sr, 176Hf/177Hf) для мантийных пород установил, что состав примитивного (первичного) земного вещества отличался от состава хондритов. Также Ю.А.Костицын обнаружил, что изотопная гетерогенность пород мантийного происхождения в Rb-Sr, Sm-Nd, Lu-Hf, U-Th-Pb системах статистически согласуется с их химической гетерогенностью, которая в свою очередь обусловлена магматическими процессами в мантии.
А.И.Буйкин и Ю.А.Невинный создали оригинальную высоковакуумную установку для выделения газов из флюидных включений в геологических образцах методом ступенчатого дробления ("Установка для пробоподготовки газов из флюидных включений в породах и минералах", патент на изобретение №2449270 от 27 апреля 2012). Установка опробована в ГЕОХИ РАН и Открытом Университете (Милтон Кинс, Великобритания). С помощью созданной установки впервые получена изотопно-геохимическая информация об источниках и эволюции флюидной фазы ряда геологических объектов (мантийные ксенолиты – Восточная Антарктида, щелочно-ультраосновные породы с карбонатитами – Гулинский массив, Маймеча-Котуйская провинция и Себльявр, Кольский полуостров). В частности, получены свидетельства попадания в доминирующем количестве в мантийный источник азота, имеющего коровую природу; кроме того, получено подтверждение о гидротермальных растворов в образовании карбонатитов поздних этапов.
В.А.Гриненко на основании изотопно-геохимического (O, C, S) исследования газово-жидких включений в сингенетичных с золотом минералах на крупнейших месторождениях (Советское, Сухой Лог, Березовское, Зод и др.) пришёл к выводу об извлечении золота из вмещающих пород в результате циркуляции гидротермальных растворов при повышенных температурах. Главным критерием формирования руд является наличие крупного очага тепла и долговременная циркуляция гидротермальных растворов.
В.А.Гриненко провёл сравнительный анализ имеющихся данных по изотопному составу серы и меди в мантийных породах и рудах Норильского региона и показал, что он неоспоримо свидетельствует о коровом происхождении серы сульфидных месторождений. Наблюдаемый тренд фракционирования изотопов меди в рудах Норильска, Талнаха и Хаералаха свидетельствует о кинетическом изотопном эффекте, который может быть объяснён переносом меди в виде комплексов в высокотемпературном флюиде, а не в расплаве. Весьма вероятно, что месторождения Au и Pt могли образоваться по такому же механизму.
