Химический состав. По подсчетам ученых, возраст шунгита почти 2 миллиарда лет

По подсчетам ученых, возраст шунгита почти 2 миллиарда лет. Внешне эта порода похожа на каменный уголь, но залегает в очень древних пластах земной коры, сформировавшихся тогда, когда на Земле не было ничего живого. Откуда же взялся этот странный камень? Ведь в то время на нашей планете не было еще лесов, из которых могли бы образоваться углеродистые соединения: камни, уголь и т. д. Существовали, как считают специалисты, только протобактерии, находящиеся в бескислородной атмосфере. Существует несколько теорий, объясняющих происхождение шунгита.

Во‑первых, есть предположение, что в мелководных заливах древнего моря жили примитивные микроскопические организмы. Морские отложения, насыщенные этими органическими остатками, послужили тем основным материалом, из которого образовался шунгит. Во вторых, существует версия, довольно экзотическая, что шунгит – часть гигантского метеорита, принесшего на Землю кусок распавшейся планеты Фаэтон, планеты, на которой существовала когда‑то кислородная форма жизни. Вот ее‑то и принес с собой гигантский осколок, образовав при этом в месте своего падения шунгитовое месторождение.

Некоторые исследователи утверждают, что форма и структура шунгитовых тел имеют признаки и особенности вулканических веществ. Возможно, вулканический выброс шунгитового вещества в атмосферу сыграл ту же роль, что и гипотетический обломок планеты Фаэтон. Подобная точка зрения нашла отражение и в Большой советской энциклопедии, в которой шунгиту посвящено всего несколько строчек, которые хотелось бы процитировать полностью:

«Шунгиты (от назв. с. Шуньга Карельской АССР), докембрийские горные породы, насыщенные углеродным (шунгитовым) веществом в некристаллическом состоянии. При метаморфозе переходят в графитоиды – скрытокристаллические графиты. Нестратифицированные (миграционные) Ш. содержат до 99 % углерода и встречаются в виде пластовых и секущих жил, гнезд, миндалин. Цвет черный с сильным полуметаллическим блеском, излом раковистый; твердость по минералогической шкале 3–3,5, плотность 1840–1980 кг/м³. В золе содержат V, Ni, Mo, Cu, Ce, As, W и др. Стратифицированные Ш. образуют пласты различной мощности в составе вулканогенно‑осадочных толщ среднего протерозоя. Различаются по составу минеральной основы (алюмосиликатной, кремнистой, карбонатной) и количеству шунгитового вещества. Шунгитовые породы с силикатной минеральной основой подразделяются на малоуглеродистые шунгитсодержащие (до 5 % С), среднеуглеродистые шунгитистые (5–25 % С) и высокоуглеродистые шунгитовые (25–80 % С). Ш. – ценное сырье для строительства и промышленности. Благодаря способности некоторых Ш. вспучиваться при термообработке они используются в качестве легкого заполнителя бетона (так называемый шунгизит). Высокие реакционные свойства Ш. (сильный восстановитель) могут быть использованы в процессе производства желтого фосфора, ферросплавов и др. На основе Ш. изготавливают противопригарные краски. Отдельные разновидности Ш. – декоративно‑строительный материал. Промышленные месторождения Ш. известны в районе Онежского о. в Карельской АССР».

Какая бы из предложенных теорий ни оказалась правильной, нельзя отрицать тот факт, что порода, о которой пойдет речь, является поистине уникальной как с точки зрения своей структуры и химического состава, так и по своему целебному воздествию.

Шунгит Зажогинского месторождения – уникальное природное образование, на 30 % состоящее из шунгитового углерода и на 70 % из силикатов (в массе кремнезема их 80 %).

Шунгитовый углерод обладает аморфной структурой, устойчивой против графитации, характеризуется высокой реакционной способностью в термических процессах, высокими сорбционными и каталитическими свойствами, электропроводностью и химической стойкостью.

Необычна структура шунгита. Порода представляет собой композит, матрицу которого образует углерод. В углеродной матрице равномерно распределены высокодисперсные (менее 10 мкм) частицы силикатов. Контактная поверхность силикатов с углеродом более 10 м²/г.

Помимо уникальных фуллеренов (о которых еще будет речь впереди) шунгит содержит элементы практически всей таблицы Менделеева. Особенность этой горной породы заключается в ее избирательном действии. При взаимодействии с человеком шунгит поглощает и убивает все ненужное, а также «добавляет» и восстанавливает те элементы, в которых человек нуждается. В основе этого явления лежат ионообменные свойства шунгита, которые позволяют избирательно извлекать определенные загрязнители из организма. Кроме этого, шунгиты умеют еще и подпитывать нас необходимыми макро‑и микроэлементами, и тоже избирательно: из множества элементов, содержащихся в этих минералах, организм выбирает именно то, что ему нужно. Таким образом, организм постепенно приходит к восстановлению минерального баланса, который помогает излечить многие хронические болезни, восстановить энергетический статус.

Интересно, что впервые о воздействии минералов на живые организмы ученые заговорили после наблюдения за животными. Сибирский геолог Драверт в 1922 г. ввел в науку такое понятие, как литофагия – поедание камней. Он обратил внимание на то, что время от времени волки, олени, лоси, куланы подходят к камням и лижут их. Раньше считалось, что таким образом животные находят в природе соль и компенсируют дефицит натрия, которого не хватает в их рационе.

Потом оказалось, что камни, которые они «поедают», зачастую никакого отношения к соли не имеют. В ходе более детального исследования и были обнаружены те самые ионообменные процессы, которые происходят между камнями и живым организмом, который в результате освобождается от ненужных элементов и получает недостающие.

Химический состав:

SiO₂

TiO₂

Al₂O₃

FeO

MgO

CaO

Na₂O

K₂O

S

C

H2Oкрис

57,0

0,2

4,0

2,5

1,2

0,3

0,2

1,5

1,2

29,0

4,2

H₂O_крис. – входит в состав хлорита, слюд.

Свойства шунгита:

1) плотность – 2,1–2,4 г/см³;

2) пористость – до 5 %;

3) прочность на сжатие – 1000–1200 ктс/см³;

4) электропроводность – 1500 сим/м;

5) коэффициент теплопроводности – 5 Вт/м^{2 o}К;

6) развитая внутренняя поверхность – до 20 м²/г;

7) адсорбционная активность:

• по фенолу – 14 мг/г;

• по термолизным смолам – 20 мг/г;

• по нефтепродуктам – более 40 мг/г.

Адсорбционно активен по отношению к бактериальным клеткам, фагам, патогенным сапрофитам и др.

Частицы шунгита, независимо от их размерности, обладает биполярными свойствами. Следствием этого является высокая адгезия и способность шунгита смешиваться без исключения со всеми веществами.

В конце ХХ в. ученые отчасти объяснили причины целебного действия шунгита. Как выяснилось, этот минерал в основном состоит из углерода, значительная часть которого представлена молекулами сферической формы – фуллеренами.

Фуллерены – особая форма углерода, которая вначале была открыта в научных лабораториях при попытке моделировать процессы, происходящие в космосе, а позднее обнаружена в земной коре. О значении открытия говорит тот факт, что ученые, занятые разработкой этой темы, получили в 1997 г. Нобелевскую премию. Чтобы понять природу чудесного действия шунгита, необходимо немного более подробно рассмотреть свойства фуллеренов. До недавнего времени считалось, что углерод имеет только три формы существования – алмаз, графит и карбин (причем карбин получен исключительно в лабораторных условиях и, строго говоря, считаться природным минералом не может). Эти вещества отличаются своим строением.

Каждый атом углерода в структуре алмаза расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре ближайших атома. Такая структура определяет свойства алмаза как самого твердого вещества, известного на Земле. Атомы углерода в кристаллической структуре графита формируют шестиугольные кольца, образующие, в свою очередь, прочную и стабильную сетку, похожую на пчелиные соты. Сетки располагаются друг над другом слоями, которые слабо связаны между собой. Такая структура определяет специфические свойства графита: низкую твердость и способность легко расслаиваться на мельчайшие чешуйки. А вот молекула фуллерена представляет сферическую поверхность, которая образована из шестиугольников и пятиугольников. Природой задана четкая последовательность этого соединения – каждый шестиугольник граничит с тремя шестиугольниками и тремя пятиугольниками, а каждый пятиугольник граничит только с шестиугольниками. Атомы углерода, образующие сферу, связаны между собой сильной связью.

Благодаря своему шарообразному строению фуллерены оказались идеальной смазкой. Они катаются, словно шарики размером с молекулу, между трущимися поверхностями. Комбинируя внутри углеродных шаров разные атомы и молекулы, можно создавать самые фантастические материалы. Фуллерены могут использоваться в медицине, ракетном строительстве, в военных целях, электронике, оптико‑электронике, машинном производстве, в производстве технической продукции, компьютеров и другом, и во всех случаях рабочие параметры оборудования значительно улучшаются, качество повышается, технологии становятся более эффективными и простыми.

Например, американские исследователи разработали технологию, которая позволяет на любую поверхность нанести тончайшие элементы солнечных батарей – они представляют собой многослойную полимерную пленку, содержащую все те же фуллерены. Такие элементы обладают пока примерно в четыре раза более низким коэффициентом полезного действия, чем традиционные батареи на основе кремния, но они значительно проще и дешевле в производстве. Возможно, уже в ближайшем будущем промышленность начнет выпускать солнечные батареи рулонами – как обои.

А в одном из университетов Швеции в ходе опытов с фуллеренами неожиданно для самих ученых был получен слоеный материал, напоминающий фольгу, проложенную тонкими слоями бумаги. Прозрачный и гибкий материал оказался магнитом и сохранял свои свойства даже при температуре свыше 200 °C. Его вполне возможно использовать для создания плат компьютерной памяти с помощью записи лазерным лучом. Благодаря этому достигается очень высокая плотность носителя информации. Российские ученые Ростовского госуниверситета полагают, что, возможно, углеродные сверхминиатюрные процессоры можно будет совмещать с человеческим организмом, например, подключать их к нервной системе, чтобы заучивать иностранные языки или держать в памяти Большую британскую энциклопедию.

Большие надежды связаны с применением фуллеренов в медицине. Почти идеальная сферическая структура молекулы фуллерена и микроскопический размер (диаметр 0,7 нм), позволяют ученым рассчитывать на то, что эти молекулы смогут создать механическое препятствие для проникновения вирусов в клетки зараженного организма. Обсуждается также и идея создания противораковых препаратов на основе водорастворимых соединений фуллеренов с внедренными внутрь радиоактивными изотопами. Введение такого лекарства в ткань позволит избирательно воздействовать на пораженные опухолью клетки, препятствуя их дальнейшему размножению. Пока основное препятствие на пути разработок связано с нерастворимостью молекул фуллеренов в воде, затрудняющей их прямое введение в организм. Другое препятствие – высокая цена искусственных изотопов. Стоимость фуллеренов высшего сорта составляет около 900 долларов США за грамм, более низкого качества – около 40 долларов за грамм в зависимости от степени чистоты фуллеренов. Эти «недостатки» искусственных фуллеренов искупают фуллерены природные, которые были обнаружены в земной коре после открытия уникального вещества в научных лабораториях.

Впервые о земном существовании уникального вещества научный мир узнал после того, как один из бывших советских ученых исследовал в Аризонском университете (США) образцы карельских шунгитов, и, к удивлению, обнаружил там углеродные глобулы с фуллеренами. После этого и начался интенсивный поиск других пород, содержащих фуллерены, возникли вопросы об их происхождении на Земле.

Позднее земные фуллерены были найдены в Канаде, Австралии и в Мексике – и в каждой из этих стран они были обнаружены на местах падения метеоритов. При этом некоторые фуллерены были заполнены: внутри оболочек находились атомы гелия. Странным оказался тот факт, что фуллерены хранили не гелий‑4 – изотоп, который обычно присутствует в земных породах, – а редкий для Земли изотоп гелий‑3.

По мнению ученых, такие фуллерены могли образоваться только в космических условиях, в так называемых углеродных звездах или в ближайшем их окружении. Удалось определить время появления исследованных фуллеренов на Земле. Кратер от падения канадского метеорита образовался около двух миллиардов лет назад, в архейскую эру, когда Земля еще была безжизненна. Другие фуллерены были обнаружены на границе отложений пермского и триасового периодов, их возраст оценивается в 250 млн лет. Именно тогда в Землю врезался гигантский астероид, вызвавший катастрофические разрушения.

А что касается шунгитовых пород, то логично предположить, что именно наличием фуллеренов в шунгите стали объяснять целебное действие открытых в 1714 г. Марциальных вод и «Царевниного источника». Возникло предположение, что к молекулам фуллеренов в шунгитах присоединены органические радикалы, которые позволяют фуллеренам образовывать водные растворы, над созданием которых пока бьются ученые.

Дата добавления: 2015-05-06