Доктор технических наук Юрий КАЛИНИН, генеральный директор Научно-производственного комплекса "Карбон-Шунгит" (город Петрозаводск, Республика Карелия)

Шунгитовые породы (углеродсодержащие нерудные полезные ископаемые) привлекают внимание геологов на протяжении трех столетий. Их промышленные запасы обнаружены только на территории Карелии - в значительной части Заонежья - и по оценкам специалистов составляют 1,5 млрд. т. Однако до последнего времени минерал активно не использовали в хозяйственной деятельности. Лишь в XXI в. он приобретает жизнь как многоцелевое сырье для металлургии, химии, строительства, коммунального хозяйства и улучшения среды обитания человека. Сегодня шунгит может занять серьезное место на российском и мировом рынке, если им разумно и расчетливо распорядиться.

ЭКСКУРС В ГЕОЛОГИЮ

У шунгита сложная геология. Главная его составляющая - углерод - это окаменевшая древнейшая нефть, излившаяся на поверхность 2 млрд. лет тому назад в составе органо-силикатных комплексов и образовавшая в ряде случаев вулканические конусы с выраженными жерлами, заполненными породами, визуально похожими на диабазы.

За столь долгий период существования она претерпела серьезные химические превращения в мягких геологических условиях (без существенных воздействий температур и давлений), при которых органо-силикатные компоненты выкристаллизовались в частицы очень высокой дисперсности (порядка 1 - 10 мкм), а нефтяная часть разложилась с выделением органических газов и образованием твердого остатка - кок-

са, принявшего структуру современного шунгитового углерода. Последний выступает в качестве матрицы, разделяющей и цементирующей силикатные частицы. Очевидно, эта "экранирующая" роль органической части минерала по отношению к силикатам и послужила препятствием для их роста и обусловила формирование специфической высокодисперсной структуры.

История карельского камня начинается с 1785 - 1792 гг., когда появились первые отрывочные сведения о "черных землях" в Олонецком крае. В 1842 г. штабс-капитан корпуса горных инженеров Николай Комаров обнаружил в районе поселка Шуньга крупные скопления "смолистой горной породы". В 1879 г. профессор Александр Иностранцев определил минерал как "крайний член в ряду аморфного углерода" и по месту его первой находки назвал "шунгитом".

В пределах Южной Карелии эти полезные ископаемые входят в состав отложений заонежской и кондопожской свит (совокупность залегающих друг на друга горных пород) нижнего протерозоя, начавшегося 2,5 млрд. лет тому назад, и выделяются в "шунгит-карбонатно-сланцевую толщу". Их структура, в зависимости от глубины метаморфических преобразований, различна.

Аморфная форма углерода, собственно шунгит, распространена в породах, слагающих ядро Онежской мульды (корытообразная впадина земной коры) в районе поселений Спасская Губа, Марциальные Воды, Чеболакша, Шуньга, Толвуя, Фойма-губа, Великая Губа, Лебещино и ряда озер Медвежьегорского района. Это единственная в мире столь крупная структура раннепротерозойского возраста, распространенная на площади почти в 10 000 км при мощности отложений, содержащих минерал, около 1200 м.

Ранг месторождения имеют две залежи: Максовская и Зажогинская. Минеральные образования, содержащие до 70% углерода, и известная жила чистого углерода, залегающие вблизи поселка Шуньга, где расположена самая старая штольня, по современному законодательству попадают в охранную зону и не подлежат эксплуатации. Объект является геологическим памятником природы федерального значения.

Практическое освоение шунгитоносных пород начали в 1703 г. с разработок вблизи города Кондопога Медвежьегорского района. Здесь добывали черные сланцы, содержащие до 0,5% углерода, используемые при строительстве Санкт-Петербурга: из них изготавливали чаши для фонтанов Летнего сада*, декорировали фасады Казанского и Исаакиевского соборов. Но постоянную промышленную добычу организовали только в 1972 г. Рядом создали дробильно-сортировочное производство - Кондопожский шунгитовый завод, который обеспечивал сланцевым сырьем 12 предприятий северо-запада России и Прибалтики, выпускавших из него легкий пористый заполнитель для бетонов - шунгизит. Общий объем добываемой горной массы к концу 1980-х годов составлял около 300 000 м в год.

Сегодня в промышленных масштабах высокоуглеродистые шунгитовые породы добывают на одном месторождении - Зажогинском, находящемся на территории Заонежского полуострова недалеко от поселка Толвуя. Его запасы составляют 35 млн. т. Добычу породы с 1991 г. здесь ведет "Карбон-Шунгит" - предприятие, перерабатывающее 200 тыс. т минерала в год и поставляющее его для производства литейного чугуна, "лечения" доменных печей, получения тонких порошков, песков для водоочистки, наполнителя радиоэкранирующих строительных материалов.

ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ МИНЕРАЛА

Шунгит - необычный по составу и свойствам природный композит, состоящий в основном из аморфного, глобулярного (шарообразного), фуллереноподобного (т.е. содержащего определенные регулярные структуры) углерода, не способного к графитации. В зажогинской породе его 30%, остальная часть приходится на силикатные минералы (кварц, слюды), равномерно распределенные в углеродной матрице, и микроминеральные включения кремния, алюминия, железа, магния, калия, серы, кальция, фосфора.

Основой углеродной структуры является многослойная фуллереноподобная глобула размером 100 - 300А (10 - 30 нм), имеющая симметричную форму и способная в небольших пределах менять упорядоченность внутри слоев и расстояние между ними. Именно ее наличие, по мнению многих авторов, и следует считать главным признаком данного полез-

* См.: В. Коренцвит. Летний сад. - Наука в России, 2002, N 6 (прим. ред.).

ного ископаемого. Структура самих глобул устойчива против фазовых переходов шунгитового углерода в другие типы - графит и алмаз. Эти особенности придают минералу активность в окислительно-восстановительных реакциях, сорбционные (поглощающие), каталитические (меняющие скорость химических процессов) свойства, делают его пригодным для использования в промышленности, медицине, сельском хозяйстве, в быту.

ШУНГИТОВАЯ ТЕРАПИЯ

Впервые шунгит получил известность в конце XVI в. во времена знатной невольницы-монахини Марфы (в миру боярыня Ксения Ивановна Романова), матери Михаила Федоровича Романова, ставшего в 1613 г. основателем державной династии, царствовавшей на Руси 300 лет. Она лечилась от болезни водой из целебного источника у Толвуйского погоста (ныне поселок Толвуя). В память об инокине он получил название "Царевен ключ", а близлежащие деревни - Малое и Большое Царицыно.

В 1717 - 1719 гг. изучением состава целебных вод по поручению царя Петра I занимались лейб-медики Роберт Арескин и Лаврентий Блюментрост*, признавшие их действительно полезными для лечения ряда заболеваний. Государевым указом от 20 марта 1719 г. в здешних краях основали курорт "Марциальные воды". Историки полагают: свое название, посвященное богу войны Марсу, он получил потому, что здесь лечились раненые и больные солдаты русской армии.

Узнав об уникальных антисептических свойствах породы, Петр I велел каждому гренадеру держать в ранце черный, "аспидный камень" и опускать в котелок для обеззараживания воды - "дабы сохранить крепость живота своего". В 20-х годах XVIII в. он и сам неоднократно лечился тут. А для его семьи на курорте построили дворец, правда, после смерти императора в 1725 г. быстро пришедший в запустение. Прекратили свое существование и "Марциальные воды". И только в 1913 г. в честь празднования 300-летия Дома Романовых на месте "Царевена ключа" построили сруб. Новую жизнь курорт получил в 30-е годы XX в. благодаря деятельности врача физико-терапевтической лечебницы города Петрозаводска Сергея Вишневского, организовавшего экспедицию по изучению марциальной воды и подтвердившего ее целебные свойства. На территории Заонежского полуострова есть и другой древний источник "Три Ивана", чтимый не только местным населением. Несмотря на труднодоступность, лечиться его водами приезжают издалека.

В начале 1990-х годов сорбционный материал стали использовать в фильтрах для очистки воды. В Московском научно-исследовательском институте гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана, где их испытывали, выяснили: вода, пропущенная через шунгитовый сорбент, оказывает антигистаминный (противоаллергический) эффект на организм человека. При ее употреблении уровень гистамина в крови, играющий большую роль в развитии аллергических заболеваний, заметно снижается.

В детском санатории "Чайка" в Карелии в течение 1993 г. применяли шунгитовую воду для приготовления пищи, ингаляций и ванн. Процент выздоровевших ребят, прошедших лечение, оказался очень высоким. Через некоторое время улучшилось состояние малышей, страдающих бронхиальной астмой,

* См.: Ж. Алферов. Санкт-Петербург - российское "окно" в науку. -Наука в России, 2003, N 3 (прим. ред.).

Фуллерены в составе шунгита.

Структура шунгитовой породы.

пищевой аллергией, гастритами и энтероколитами. Впоследствии в этом санатории достигли стопроцентного излечения астмы у детей, употреблявших для ингаляций воду высокой концентрации. А отфильтрованная вода избавила их от инфекционных заболеваний и гепатитов. Следует отметить, что во всех случаях воду после фильтрации кипятили, при этом ее основные целебные свойства сохранялись.

Положительные отзывы о влиянии шунгитовой воды на кожные заболевания получили в тульском Научно-исследовательском институте "Новые медицинские технологии". Было показано: настои ускоряют обновление клеток и эпитализацию, обогащают их необходимыми питательными элементами, стимулируют циркуляцию крови и регенерацию кожных покровов, купируют раздражения.

Напомним: шунгит - плотный материал с низкой пористостью. Закономерен вопрос: сколько времени он может работать как сорбент? По данным Всероссийского научно-исследовательского института минерального сырья им. Н. М. Федоровского (Москва) и Московского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева, минерал проигрывает активированному углю на начальном этапе, в течение первых 250 ч, а дальше очищает раствор с возрастающей скоростью. Это объясняется его каталитическими свойствами. Как сильный восстановитель, он поглощает кислород из воды, образуя в процессе химического взаимодействия атомарный кислород, окисляющий сорбированные органические вещества до CO₂ и H₂O и освобождающий поверхность шунгита для новых актов сорбции. А длительное действие по отношению к растворенным металлам объясняется тем, что последние переходят в форму нерастворимых карбонатов.

Специалисты Всероссийского научно-исследовательского института минерального сырья изучали процессы разложения на поверхности шунгита сорбируемых нефтепродуктов при комнатной температуре. Как оказалось, их концентрация в течение четырех месяцев снизилась на 77 - 99,7% от исходной величины, что, по-видимому, явилось следствием каталитического окисления. Способность минерала очищать воду от нефтепродуктов используют в фильтрах, установленных, в частности, на Московской кольцевой автодороге при пересечении с рекой Яузой и других автотрассах.

Впрочем, высокие восстановительные, антиоксидантные свойства природного композита проявляются не только по отношению к кислороду. Исследования, выполненные в МГУ им. М. В. Ломоносова и Военно-медицинской академии им. СМ. Кирова (Санкт-Петербург), показали: он выводит из воды свободные радикалы, образующиеся при ее обработке хлором и оказывающие крайне негативное влияние на организм человека, вызывая сердечно-сосудистые, онкологические и другие серьезные заболевания, в 30 раз лучше, чем активированный уголь, причем почти полностью. Поэтому шунгит как природный антисептик рекомендован для использования в различных системах подготовки питьевых источников с целью улучшения их качественных характеристик.

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЛЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Электропроводные свойства шунгитовых пород позволили создать широкую гамму строительных материалов: красок, бетона, кирпича, отделочных растворов. Так, компания "Альфа-Пол" в Санкт-Петербурге стала первым российским предприятием, освоившим в 1990-х годах массовый выпуск подобных покрытий - штукатурки и напольной смеси, обладающих высокой прочностью, стойкостью к воздействию огня, поражению грибком-микромицетом, защитой от электромагнитного излучения, радона, неблагоприятных факторов геоактивных зон, статического электричества и рентгеновского излучения. Уникальность данной продукции определяют комбинации свойств входящих в их состав природных минералов: магнезита, шунгита, бишофита и натуральных заполнителей. Они не просто улучшают технологию, безопасность и качество строительства, а принципиально меняют стереотипное отношение

людей к экологической безопасности жилья и охране труда на рабочих местах.

Помещения, экранированные шунгитовыми материалами, создают условия для комфортного пребывания и восстановления здоровья человека. Например, в Военно-медицинской академии им. СМ. Кирова, где в отделке больничной палаты использовали данные композиции, продолжительность стационарного лечения пациентов с ишемической болезнью сердца и гипертонией сокращалась на 3 - 4 дня, и за более короткий срок удавалось купировать приступы стенокардии.

Сегодня антиэлектростатические составы на основе карельского минерала рекомендованы в России к применению не только в медицинских учреждениях, санаториях, домах отдыха, но и на предприятиях электронной, радиотехнической, атомной промышленности, в узлах связи, жилых зданиях, построенных на тектонических разломах, вблизи высоковольтных линий. По сути, создан новый класс строительных материалов, позволяющих защищать население от электромагнитных излучений без металлических экранов.

ШУНГИТ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

На основе шунгитовых пород предложены препараты, обладающие биологической активностью. Сотрудники Института биологии Карельского научного центра РАН изучили влияние минеральной добавки "Шунгистим", содержащей более 20 полезных веществ, в том числе кремний и глобулярный углерод в активной форме, на поголовье песцов. Питомцам зверохозяйства "Березовское" Кондопожского района добавляли в пищу соответствующий порошок и настой воды, что увеличило поголовье животных, улучшило качество их меха, способствовало сохранности щенков в помете. На основе этих научных данных специалисты разработали технологию получения минеральной добавки и ее применения в звероводстве.

Введение шунгита в рацион цыплят-бройлеров, как показали эксперименты Всероссийского научно-исследовательского и технологического института птицеводства (город Сергиев Посад Московской области), компенсирует негативное воздействие некачественных, зараженных токсинами кормов на рост животных. Поэтому он рекомендован в нашей стране в качестве минеральной добавки для профилактики хронических микотоксикозов и повышения продуктивности птицы.

На углеродсодержащее сырье обратили внимание и агрономы. Дело в том, что шунгит-доломитовая смесь понижает кислотность почвы и способствует сохранению ее влажности. А по влиянию на урожай не уступает полноценному минеральному удобрению. По данным Карельской государственной сельскохозяйственной опытной станции, использовавшей ее в качестве подкормки, продуктивность картофеля возросла на 70%.

Сегодня потенциальная потребность в карельском камне велика, но масштаб дальнейшего изучения его свойств, связанный главным образом с открытием в нем в 1992 г. природных фуллеренов, недопустимо мал. Наиболее продвинутые научно-исследовательские работы по теме ведут ученые МГУ им. М. В. Ломоносова, Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов (Москва), Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе (Санкт-Петербург), Института геологии Карельского научного центра РАН, а также в Республике Беларусь. Производство почти всех видов продукции из шунгита бытового назначения организовано в Москве, Саратове, Нижнем Новгороде, Туле, Минске, других городах.

Природа наделила Карелию уникальным месторождением целительного шунгита, и она по праву должна быть организующим научно-исследовательским, производственным, лечебно-оздоровительным и торговым шунгитовым центром в России.

Publisher:

Permanent link for scientific papers (for citations):

Comments: