Центр коллективного пользования (ЦКП) был создан в лаборатории геохронологии и изотопной геохимии Геологического института КНЦ РАН в 2000 году на базе полученного по немецкому кредиту дорогостоящего масс-спектрометра Finnigan-MAT-262 в 1999 году. Семиканальный масс-спектрометр с умножителем и квадрупольной приставкой позволяет проводить измерения концентраций Pb, U, Nd, Sm, Rb, Sr и изотопного состава Pb, Nd и Sr с высокой точностью и воспроизводимостью на малых навесках вещества, достигающих десятых долей микрограммов. В совокупности имеющихся на базе Геологического института уникальных лабораторий сепарации вещества, оснащенных щековыми дробилками, электромагнитами разной мощности и тяжелыми жидкостями, минералогических лабораторий с детальным изучением акцессорных минералов, включающих исследования зерен рентгеноструктурными методами на приборах Дрон-5 и микрозондовых исследований – Cameca MS-46, наличие двух твердофазных и одного газового масс-спектрометров украинского производства, чистых химико-аналитических лабораторий для хроматографического выделения радиоактивных и радиогенных изотопов, а также нового немецкого масс-спектрометра позволили проводить все изотопные исследования на мировом уровне.
Задачами Центра является как прецизионное измерение возраста геологических объектов от архейского до палеозойского времени, так и датирование крупных месторождений – горнорудного потенциала региона и всей страны. Фундаментальными исследованиями ЦКП являются U-Pb, Sm-Nd и Rb-Sr изотопные измерения, а также возрастное датирование реперных объектов Кольского региона на основе выделенных минералов, отражающих первично-магматические и вторично-метаморфические процессы для создания региональных схем расчленения и последовательности геологических образований Кольского региона, а также легенд для геологических карт. Результатом многолетних исследований U-Pb и Sm-Nd методами возрастов пород явилось создание геологической карты Кольского региона 500 000 масштаба на базе детальной геохронологии, а также Каталога геохронологических данных по северо-восточной части Балтийского щита (Баянова и др., 2002), включающем более 1000 определений.
Практическая значимость ЦКП определяется тем, что новые изотопные определения возрастов магматических комплексов позволили существенно уточнить геохронологическую шкалу, являющуюся основой для региональных легенд геологических карт нового поколения Кольского региона.
Полученные результаты использованы при подготовке и выпуске новой Государственной геологической карты РФ масштаба 1: 200 000, лист Q-36 III, IV (2000 г.), а также при издании Мурманским комитетом по природным ресурсам сводки «Геология рудных районов Мурманской области» (2002 г.). Изотопное датирование рудоносных расслоенных интрузивов оказалось также важным для выбора направлений проведения современных поисковых и разведочных работ на Pt-Pd, Co-Cu-Ni и Cr оруденения. Кроме того, определение длительности геологических процессов, особенно при их большой продолжительности, помогает созданию моделей формирования месторождений гигантов (Сахарйокское, Мончегорское, Печенгское, Ковдорское, Хибинское, Кировогорское и др.) полезных ископаемых, столь характерных для Кольского региона – платиноидов, апатита, бадделеита, редкометалльного и редкоземельного сырья. Именно тесное научно-производственное сотрудничество с ОАО «Апатит», Кольской ГМК, Ловозерской ГКМ, Ковдозерским ГОКом позволили получить детально охарактеризованные и привязанные к геологическим разрезам значимые пробы исходных пород и руд для целей детального геохронологического обоснования их возраста. Так Rb-Sr возраст породообразующих минералов крупнейшего в мире апатит-нефелинового месторождения Кукисвумчорр равен 371±6 млн. лет, а время формирования месторождения бадделеита, фоскоритовых руд Ковдора имеет U-Pb возраст, равный 382±3 млн. лет (Каталог, 2002).
Расслоенные интрузии протерозоя г.Генеральская, Мончегорский, Федорово-Панский и Имандровский лополит – крупнейшие месторождения Co-Cu-Ni, Pt-Pd и Cr руд детально и последовательно от главных до поздних фаз изучены U-Pb и Sm-Nd методами. Время формирования главной фазы массивов с вышеперечисленными рудами продатировано прецизионной U-Pb систематикой по циркону и бадделеиту (впервые в России). Так U-Pb возраст циркона из платинометалльного рифа Федорово-Панского массива равен 2491±1.5 млн. лет. Руды Co-Cu-Ni состава Мончегорского плутона имеют U-Pb возраст по циркону и бадделеиту, равный 2507±9 и 2506±10 млн. лет. Всего получено более 10 новых определений U-Pb возраста разных частей Мончегорского плутона, а для всех интрузий региона более 50 точнейших U-Pb возрастов, вошедших в мировой банк данных (Каталог, 2002).
Все исследования ЦКП находятся как в тесной кооперации с вышеперечисленными горно-металлургическими компаниями, так и с сотрудниками многих институтов КНЦ РАН. Хочется привести следующие примеры такого сотрудничества. Для прецизионных изотопных исследований необходимы Re и Ta ленты для ионизации радиоактивных и радиогенных изотопов при масс-спектрометрических исследованиях. Такие ленты производятся только двумя компаниями в мире: Finnigan-MAT-262 (Германия) и H.Cross Company (США). Стоимость этих лент, производимых методом спекания, очень высокая. На базе ИХТРЭМС КНЦ РАН в 2000 году был специально создан творческий коллектив научно-инженерного состава для задач получения Re и Ta лент новым методом - электролиза. Спустя полгода исследований Ta лента была получена в ИХТРЭМС КНЦ РАН методом электролиза. Создана лента на медной и стеклоуглеродной подложке, толщиной в 30 микрон. Проведенное в ГИ КНЦ РАН тестирование лент на стандартах Sr NBS SRM-987 показало прекрасные результаты анализов в изотопии Sr, сходные со всеми предыдущими анализами на лентах, созданных методом спекания порошка, производимых немецкой фирмой Finnigan-MAT. Создание Re ленты очень трудоемкое по сравнению с Ta лентой, и производство такого тугоплавкого материала проводится при 1800о в потоке водорода. Такие эксперименты продолжаются в ИХТРЭМС КНЦ РАН.
Также очень важное значение для прецизионных масс-спектрометрических U-Pb исследований является детальное изучение свойств минералов-геохронометров этой систематики. Главными и определяющими минералами U-Pb системы являются циркон, бадделеит, монацит, сфен и рутил. После детального выбора геологических участков для реперного датирования отбираются очень большие пробы по 100 кг – базитов, ультрабазитов и даек; по 20 кг – карбонатитов, гранулитов и ТТГ комплексов. Выделение циркона, бадделеита и других минералов включает процедуры многостадийного дробления пробы в щековой дробилке до фракций 5-8 мм с последующим отсевом фракции >0.5 мм для выделения крупных минералов. Затем используют роликовый электромагнит для разделения на электромагнитную и неэлектромагнитную фракции. На U-Pb датирование необходимо 3-5 фракций акцессорных минералов навесками до 1 миллиграмма каждая, и они отбираются вручную под бинокулярным микроскопом из тяжелой фракции. Затем минералы необходимо изучить в иммерсионной жидкости для того, чтобы по форме внутренней структуры идентифицировать цирконы разной природы: магматические, метаморфические, ксеногенные, метасоматические и др. Для понимания генезиса изучается внутренние строение минералов, где используется стереомикроскоп с фото и видеокамерой Aksioplan-2 (немецкой, Цейсовской фирмы), установленной в Горном Институте КНЦ РАН. На этом микроскопе с системой имидж-анализа изучаются и фотографируются все акцессорные минералы, которые используются для прецизионных U-Pb исследований возраста горных пород.
Можно отметить, что кроме работ как с академическими институтами КНЦ РАН, горно-металлургическими и ОАО предприятиями и компаниями региона, ЦКП Кольского научного центра РАН осуществляет работы по датированию пород и руд Воронежского и Сибирского кристаллических щитов, русской платформы и Урала, обрамляющих кратоны зеленокаменных поясов Сибири и Дальнего Востока. Коллектив Центра имеет большое количество совместных статей и тезисов в отечественной и зарубежной печати (около 50-70 публикаций в год), активно участвует в международных совещаниях и конференциях с докладами и является одним из ведущих в стране.
