Методика и результаты комплексного исследования минерального состава и структуры уролитов

Исходя из вышеизложенного, можно сделать следующие выводы:

1. Преобладающее число осложнений, в скважинах пробуренных в соляных куполах, приходится на Айдикский и Сары-Сорский купола 22,9% и 20,8% соответственно.

2. В мульдовых скважинах основное число осложнений приходится на Ширяевскую мульду 72,1%. Окружающие ее купола имеют почти вертикальные склоны.

3. Наибольшим количеством осложнений в солевых отложениях (38,1%) сопровождалось бурение на глинистом растворе плотностью от 1,2 до 1,7 гр/см3, наименьшим при плотности более 1,9 гр/см3 - 26,8%.

4. Превалирующее число осложнений в солевых отложениях приходится на интервал глубин 3000 - 3850 м (75,9%).

5. Среди стратиграфических подразделений на иреньского горизонта кунгура приходится больше половины (55,8%) всех осложнений.

6. Основное число осложнений в солевых отложениях приурочено к склоновой части (71%).

7. В подсолевых отложениях, распложенных под сводами соляных куполов, наблюдается больше осложнений (P1k f -14,6%; P1s-ar - 17,1%; C2b - 13,4%), чем в мульдах (Р1к f - 4,9%; P1s-ar - 9,8%; C2b - 8,5%) и склонах (P1k f - 7,3%; P1s-ar - 13,4%; C2b - 11%).

8. Солевые отложения оказывают большое влияние на состояние пород нижележащих горизонтов.

Литература

1. Александров Б.Л. Аномально высокие пластовые давления в нефтегазоносных бассейнах. М.: Недра, 1987.

2. Дополнение к Проекту разработки Астраханского газоконденсатного месторождения с коррективами показателей разработки на период 2007-2019 гг., часть 3. Строительство скважин, Московск. обл., 2007.

3. Зорина А.П. Диссертация «Эколого-геологическое обоснование прогноза и предупреждения рапопроявлений в Прикаспийской впадине», Волгоград, 2001.

4. Методика контроля технического состояния эксплуатационных скважин. ОАО «Газпром», ООО «ВНИИГАЗ», 2000.

5. Проект по эксплуатации скважин с межколонными давлениями на Астраханском ГКМ. ООО «Астраханьгазпром». Астрахань 2005 г.

6. Ушивцева Л. Ф. Диссертация «Инженерно-геологические особенности соляных массивов и их влияние на процесс освоения недр юго-западной части прикаспийской впадины», Астрахань, 2004.

References

1. Aleksandrov B.L. Anomal'no vysokie plastovye davlenija v neftegazonosnyh bassejnah. M.: Nedra, 1987.

2. Dopolnenie k Proektu razrabotki Astrahanskogo gazokondensatnogo mestorozhdenija s korrektivami pokazatelej razrabotki na period 2007-2019 gg., chast' 3. Stroitel'stvo skvazhin, Moskovsk. obl., 2007.

3. Zorina A.P. Dissertacija «Jekologo-geologicheskoe obosnovanie prognoza i preduprezhdenija rapoprojavlenij v Prikaspijskoj vpadine», Volgograd, 2001.

4. Metodika kontrolja tehnicheskogo sostojanija jekspluatacionnyh skvazhin. OAO «Gazprom», OOO «VNIIGAZ», 2000.

5. Proekt po jekspluatacii skvazhin s mezhkolonnymi davlenijami na Astrahanskom GKM. OOO «Astrahan'gazprom». Astrahan' 2005 g.

6. Ushivceva L. F. Dissertacija «Inzhenerno-geologicheskie osobennosti soljanyh massivov i ih vlijanie na process osvoenija nedr jugo-zapadnoj chasti prikaspijskoj vpadiny», Astrahan', 2004.

Севостьянова О.А.1, Полиенко А.К.2

'Кандидат геолого-минералогических наук, старший преподаватель; ^Кандидат геолого-минералогических наук, доцент, Национальный исследовательский Томский политехнический университет

МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ КОМПЛЕКСНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА И СТРУКТУРЫ

УРОЛИТОВ

Аннотация

Описана методика комплексного исследования минерального состава и структуры уролитов. Рассмотрены особенности различных методов; приведены формулы расчета кларка концентрации и суммарного показателя содержания элементов в уролитах. Показаны результаты исследования минерального состава и структуры уролитов жителей Томского района.

Ключевые слова: уролиты, состав, структура, кларк концентрации.

Sevostyanova O.A.1, Poliyenko A.K.2

'Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, assistant Professor; 2Candidate of Geological and Mineralogical Sciences,

associate Professor,

National Research Tomsk Polytechnic University

METHODS AND RESULTS OF COMPLEX RESEARCH OF MINERAL COMPOSITION AND STRUCTURE UROLITHS

Abstract

The methods of the complex research of the mineral composition and of the urolith 's structure have been described. The peculiarities of the various methods have been considered; the formulas of the calculation of concentration Clark and the total indicator of the elements 's maintenance in the uroliths have been given. The results of the research in the mineral composition and the structure of the uroliths in an inhabitants of the Tomsk area have been given.

Keywords: uroliths, composition, structure, concentration's Clark.

Введение

Особенности образования биоминералов в организме человека долгое время оставались исключительно в сфере интересов медицины. Главное внимание уделялось диагностике и лечению заболеваний, ведущих к возникновению патогенных образований. В то же время совершенно очевидно, что важно иметь четкое представление о причинах появления патогенных образований, механизмах их дальнейшего формирования, составе и структуре. Сейчас эти вопросы широко изучаются во всем мире минералогами, биохимиками, геоэкологами с использованием минералогических методов исследований.

Значительную роль в развитии учения о биоминералогии и в исследовании конкретных органо-минеральных агрегатов (ОМА) в организме человека сыграли работы российских и зарубежных ученых: Н.П. Юшкина [1], А.А. Кораго [2], А.К. Полиенко [3], В.И. Катковой [4], Ф.В. Зузук [5] и других. Существуют различные теории формирования уролитов, но пока не выработан единый подход для объяснения механизма зарождения и роста уролитов. Механизмы образования и роста кристаллических фаз в организме человека, связанные со сложным взаимодействием живого и косного вещества, на данный момент изучены недостаточно, и представления о них являются дискуссионными.

В связи с этим представляет интерес исследование заболеваемости мочекаменной болезнью населения в медицинских округах Томского района Томской области, изучение минерального состава, морфологии и структуры уролитов. В статье приведено описание комплексной методики исследований уролитов жителей Томского района (по медицинским округам) и результаты, полученные с использованием этой методики.

83

Объект и методы исследований. Для диагностики мочекаменной болезни (МКБ), успешного лечения и профилактики заболевания необходимо комплексное исследование состава и строения уролитов, основанное на использовании современных методов анализа.

При исследовании морфологии, минерального состава и структуры уролитов использовались следующие методы: спектральный, рентгеноструктурный, инструментальный нейтронно-активационный (ИНАА), электронно-микроскопический, кристалломорфологический [6-10].

Изучение уролитов осуществлялось в три последовательных этапа:

Первый этап предусматривал проведение макроскопических исследований уролитов. На этом этапе определялся вес, размеры, цвет уролитов, механическая прочность (монолитность, рыхлость, трещиноватость, твёрдость, плотность). Производилась цифровая фотосъёмка уролитов, информативных в отношении изучения морфологии, и занесение информации в банк данных.

При извлечении индивида приходилось применять электрофизический метод разделения индивидов или метод термодробления. В конце первого этапа образец (уролит) можно было осторожно раскалывать на части для выполнения последующих исследований.

Второй этап связан с процедурой подготовки проб для исследований, в частности: изготовление шлифов и пришлифовок участков уролита; нанесение электропроводящего слоя на уролит; подготовка проб для спектрального, химического, рентгеноструктурного, нейтронно-активационного, люминесцентного, электронно-микроскопического и других видов анализов.

Шлифы являются основным препаратом для изучения минерального состава уролита, характера распределения минеральных зёрен в агрегате, характера межзерновых границ, особенностей распределения газовых и газово-жидких включений в индивидах и т.п.

Результаты микроскопического изучения текстурно-структурных особенностей уролитов систематизировались, выделялись наиболее характерные типы структур как уролита в целом, так и отдельных его частей. При этом уточнялся минеральный состав, выяснялись количественные соотношения различных минералов в образце. Определялся характер границ между зёрнами минералов, в том числе и между микросферолитами, намечалась последовательность выделения индивидов в процессе формирования агрегата.

Третий этап - микроскопические исследования уролитов:

1. Изучение морфологии агрегатов и индивидов под бинокулярным микроскопом с выявлением дефектов (несовершенств в структуре кристаллов), минерального состава, характера взаимоотношений между минеральными индивидами, отсутствия или наличия закономерных срастаний кристаллов.

При изучении несовершенств морфологии и дефектов индивидов главное внимание обращалось на неравенство граней одной простой формы, их количественное отклонение, скульптуру граней одной простой формы, поверхности соприкосновения кристаллов и прочие дефекты (следы растворения, деформации и т.п.). Выполнялись зарисовки отдельных кристаллов и их сростков, наиболее интересные участки уролита фотографировались.

2. Изучение минерального состава и текстурно-структурных особенностей уролитов в шлифах с использованием поляризационно-оптического микроскопа.

При этом уточнялся минеральный состав, определялся характер взаимоотношений минералов друг с другом, изучалась структура агрегата, отмечалось наличие следов растворения. Исследовались несовершенства в структуре индивидов (кристаллов): секториальность, зональность, мозаичность, двойники, поры, разнообразные включения, деформации и прочие дефекты (структурные, неоднородность состава и строения без чётких границ и т.п.).

3. Изучение уролитов электронно-микроскопическими методами, включающими: электронную микрорадиографию, позволяющую выявить локализацию рассеянных радиоактивных элементов; микрорадиографию - определение фазового состава микровключений в минералах, их ориентационных взаимоотношений с органической матрицей, степени окристаллизованности, дефектности и т.д.; качественный и количественный рентгеноспектральный микроанализ с изучением состава вещества по первичным рентгеновским спектрам; растровую электронную микроскопию с нанесением на поверхность образца или его скола электропроводящего слоя (при различных увеличениях выбирались наиболее интересные в морфологическом, текстурном и структурном отношениях участки поверхности образца) с последующим цифровым фотографированием.

По фотографиям, полученным со сканирующего (растрового) электронного микроскопа, выявлялись признаки роста и растворения кристаллов; эти признаки запечатлевались на отдельных гранях и рёбрах индивидов в виде ямок, штрихов и выражались в чередовании выступов и впадин. При рассмотрении названных элементов изучался их характер, глубина, высота и т.п. Кроме того, детально описывался характер индукционных поверхностей в местах совместного роста кристаллов и микросферолитов.

Для анализа использовались пробы уролитов, удаленных у жителей Томского района (по медицинским округам). Исследовалось 100 проб, приготовленных из уролитов различного минерального состава. Обработка аналитических данных проводилась на IBM PC/AT совместимых компьютерах с использованием программ «Statistika». При статистической обработке данных определялись: пределы значений параметра, математическое ожидание (среднее значение), стандарт и вариация.

Уролиты предварительно подвергались дроблению и истиранию в агатовой ступке. Затем полученный порошок запаковывался по 100-200 мг в фольгу и отправлялся на научно-исследовательский ядерный реактор для проведения анализа.

Для количественного анализа на радиоактивные, редкоземельные, благородные и другие элементы использовался современный высокочувствительный ядерно-физический метод ИНАА с облучением тепловыми нейтронами на исследовательском ядерном реакторе ИРТ-Т.

Показателем уровня аномальности содержания элементов является кларк концентрации (КК), который рассчитывался как отношение содержания элемента в уролитах (С) к его кларку (Кл. ноосф.):

Кларк концентрации рассчитывался по формуле:

Кк = С/Кл. ноосф.,

где С- среднее содержание по выборке;

Кл. ноосф.- кларк ноосферы.

Поскольку антропогенные аномалии чаще всего имеют полиэлементный состав, то для них рассчитывался суммарный показатель содержания элементов в уролитах (Zar?).

Суммарный показатель содержания элементов в уролитах рассчитывается по формуле:

Zra3 = Екл.к-(п-1),

где Екл.к - сумма кларка концентрации;

n - число проб.

Результаты исследований. С использованием комплексной методики были проведены исследования минерального состава и структуры уролитов жителей Томского района (по медицинским округам). Средние содержания элементов в уролитах (г/т) приведены в таблице 1; в таблице 2 показаны элементы, нормированные по кларкам концентрации.

84

Таблица 1 - Среднее содержание элементов в уролитах

Элементы I мед. округ (Томский) (38 проб) II мед. округ (Светленский) (19 проб) III мед. округ (Октябрьский) (29 проб) V мед. округ (Лоскутовский) (14 проб) Кларк ноосферы элемента, г/т

Au 0,062 0,025 0,151 0,012 0,0043

Ca 201000 177500 927000 85300 2,96-104

Na 5000 2300 7000 630 2,5-104

Rb * * * * 150

Cs * * * * 3,7

Fe 65 30 550 30 4,65-104

Sc 0,04 0,04 0,04 0,004 10

Co 0,05 0,03 0,11 0,03 18

Zn 373 237 162 247 38

Cr 0,14 0,1 4,4 0,01 83

Hf * * * * 1

Ta * * * * 2,5

Sr * * * * 340

As 0,04 0,04 0,04 0,04 1,7

Se 0,27 0,35 0,7 0,01 0,05

Ag 0,05 0,36 0,05 0,05 0,07

Sb * * * * 0,5

Ba * * * * 650

Hg 0,14 0,67 0,09 0,09 0,083

Br 14,9 9,1 8,1 3,37 2,1

Th 0,055 0,06 0,12 0,023 13

U 0,04 0,04 0,04 0,47 2,5

La 0,167 0,105 1,33 0,09 29

Ce 0,14 0,12 0,03 0,01 70

Sm 0,087 0,055 0,24 0,006 8

Eu * * * * 1,3

Tb 0,05 0,05 0,05 0,05 4,3

Yb 0,02 0,02 0,02 0,02 0,33

Lu 0,009 0,009 0,009 0,009 0,8

* ниже предела определения - элемент во всех пробах ниже предела определения: Hf, Ba, Cs, Ta, Eu - элементы во всех пробах ниже предела определения; Sr, Rb, Sb - индивидуальная особенность организма или ошибка при анализе уролитов. По IV-му Турунтаевскому медицинскому округу данные отсутствуют, т.к. не были получены пробы уролитов.

Таблица 2 - Нормированные по кларкам концентрации элементы

Элементы Концентрации элементов

I мед. округ

Ca 6,79 6 31,31 2,88

Lu 0,0113 0,0113 0,0113 0,0113

U 0,016 0,016 0,016 0,118

Yb 0,0606 0,0606 0,0606 0,0606

Au 14,42 5,81 35,12 2,79

As 0,024 0,024 0,024 0,024

Br 7,1 4,3 3,86 1,6

Na 0,2 0,09 0,28 0,02

La 0,0058 0,0036 0,0459 0,0031

Ce 0,002 0,0017 0,0004 0,0001

85

Se 5,4 7 14 0,2

Hg 1,69 8,07 1,08 1,08

Tb 0,0116 0,0116 0,0116 0,0116

Sm 0,0109 0,0069 0,003 0,0008

Th 0,0042 0,0046 0,0092 0,0018

Cr 0,0017 0,0012 0,053 0,0001

Ag 0,71 5,14 0,71 0,71

Fe 0,001 0,0006 0,011 0,0006

Zn 9,82 6,24 4,26 6,5

Co 0,0028 0,0017 0,0061 0,0017

Sc 0,004 0,004 0,004 0,0004

После расчета концентрации были сформированы геохимические ассоциативные ряды элементов:

I медицинский округ (Томский) - Au44j42, Zn982, Вг7д , Ca6,79, Se54, Hg4j69, Ag0,7i, Na, Yb, As, U, Tb, Lu, Sm, La, Th, Sc, Co, Ce, Cr, Fe.

II медицинский округ (Светленский) - HgSj07, Se7, Zn624, Ca6, Au5jSi, Br43, Ag5,i4, Na, Yb, As, U, Tb, Lu, Sm, Th, Sc, La, Co, Ce, Cr, Fe.

III медицинский округ (Октябрьский) - Аи35д2, Ca34j3i, Se44, Zn426, Br386 , Hgi,08, Ag0 71, Na0 28, Yb, Cr, La, As, U, Tb, Lu, Fe, Th,

Co, Sc, Sm, Ce.

V медицинский округ (Лоскутовский) - Zn65, Ca2jSS, Au2,79, Hgij0s, Br4j6, Ag071, Se, U, Yb, As, Na, Tb, Lu, La, Th, Co, Sm, Fe, Sc, Cr, Ce.

По особенностям морфологии агрегатов выделены:

Уролиты с друзовидной морфологией (рис.1а,б); с микросферолитовой (рис.1в); с неровной, пористой (рис.2а); «коралловидные» образования (рис.2 &)\ со гладкой поверхностью (рис.2 в).

а б в

Рис. 1. Морфология уролитов: друзовидная

а б

Рис.2. Морфология уролитов: пористая

в

а

в

Рис. 3. Комбинированная морфология

86

Структура уролитов очень разнообразна и определяется их минеральным составом, а также морфологией минеральных индивидов, образующих уролиты.

а "в

Рис. 4. Структура уролитов: кристаллически-зернистая

По структурным особенностям выделено три группы уролитов: кристаллически-зернистые, сферолитовые и комбинированные.

Кристаллически-зернистое строение имеют уролиты, состоящие из оксалатов и некоторых других минералов (струвит, ураты и др.). В их состав входят зерна в виде дендритовидных образований. Отдельные кристаллы уэвеллита, уэдделлита, струвита и других минералов отделены друг от друга тончайшими пленками органического вещества.

Кристаллы оксалатов в уролитах часто достигают значительных размеров - до 1,5-2 мм (рис. 3в). Размеры исследуемых кристаллов уэвеллита не превышали 2 мм. Для изучения на электронном микроскопе отбирались кристаллы, предварительно исследованные под бинокулярным микроскопом. В ходе исследований микроморфологии кристаллов уэвеллита было получено 120 различных снимков. Г лавной целью микроморфологического анализа кристаллов было выявление особенностей формирования их гранного микрорельефа.

При изучении микроморфологии поверхности граней кристаллов уэвеллита наблюдались признаки растворения отдельных участков граней. При значительных увеличениях (от 1150 до 6400) можно наблюдать натечные образования и участки, подвергшиеся растворению.

Сферолитовое строение чаще характерно для уролитов фосфатного и уратного состава, хотя нередки примеры образования сферолитов оксалатного состава (рис. 4 б,в).

Уролиты обычно представлены одним крупным сферолитом, центром которого является сгусток органического вещества. Сферолиты сложены концентрически располагающимися слоями, в которых встречаются индивиды призматического вида, направленные по радиусам от центра к периферии. Встречаются и пластинчатые индивиды.

Выводы

Исследования по определению минерального состава и структуры уролитов жителей Томского района позволили рассчитать реальную величину содержания элементов, входящих в состав уролитов, нормированную по кларкам ноосферы. В результате анализа геохимических рядов выделены специфичные элементы, содержащиеся в уролитах различных медицинских округов Томского района. В каждом медицинском округе имеется своя специфика геохимического ряда, которая зависит, вероятно, от факторов природно-техногенного воздействия.

Наибольшим значением суммарного показателя содержания элементов в уролитах характеризуется Октябрьский медицинский округ ^спз = 70,8), на втором месте Томский медицинский округ (26,3), затем Светленский округ (22,8) и наименее «напряженным» является Лоскутовский медицинский округ (- 4).

Литература

1. Юшкин Н.П. Теория и методы минералогии. - Л.: Недра, 1977. - 290 с.

2. Кораго А.А. Введение в биоминералогию. -СПб.: Недра, 1992. - 280 с.

3. Полиенко А.К., Шубин Г.В., Ермолаев В.А. Онтогения уролитов. - Томск: РИО "Пресс-Интеграл" ЦПК ЖК, 1997. - 128 с.

4. Каткова В.И. Минеральная эволюция мочевых камней: Автореф. дис. канд. геол.-минер. наук. - Сыктывкар, 1995. - 23 с.

5. Зузук Ф.В. Минералогия уролитов: Монография, в 3-х т. Т.1: Распространение мочекаменной болезни среди населения мира (на укр. языке). -Луцк: Изд-во «Вежа» Волынского гос. ун-та, 2002.-408 с.

6. Раушер К., Йанссен Ф., Минихольд Р. Основы спектрального анализа. -М.: Горячая линия-Телеком, 2006. - 224 с.

7. Китайгородский А.И. Реттеноструктурный анализ. 1950. - 651 с.

8. Современная кристаллография: В 4 т. / АН СССР. Ин-т кристаллографии. - М.: Наука. - Т. 3: Образование кристаллов / А.А. Чернов, Е.И. Гиваргизов, Х.С. Багдасаров и др., 1980. - 407 с.

9. Полиенко А.К., Севостьянова О.А., Орлов А.А. Симбиоз живого и косного вещества в уролитах // Известия Томского политехнического университета - 2010. -Т. 317. - № 1. - С. 10-15.

10. Полиенко А.К., Бощенко В.С., Севостьянова О.А. Взаимосвязь органических и неорганических веществ при формировании мочевых камней // Бюллетень сибирской медицины. - 2012 - Т. 11.- № 2. - C. 52-58.

11. Севостьянова О.А. Минералого-геохимические особенности уролитов Томского района и их связь с факторами природной среды и техногенного воздействия. Автореф. дис... канд. геол.-минер.наук. - Томск, 2012. - 20 с.

References

1. Yushkin N.P. Biomineral interactions. From biomineralogy to a vitamineralogiya//Mineralogy and life: biomineral interactions: Materials II of the international seminar. Syktyvkar, 1996. - P. 7.

2. Korago A.A. Introduction to biomineralogy//St. Petersburg: Subsoil, 1992. - 280 p.

3. Poliyenko A.K., Choubin G. V., Yermolaev of V.A. Ontogenie of the uroliths. - Tomsk: RIO TPK ZhK "Press Integral", 1997. -

128 p.

4. Katkova V. I. Mineral evolution of the uric stones: Theses. candidate of geologic and mineralogy sciences. - Syktyvkar, 1995. -

23 p.

5. Zuzuk F.V. Mineralogy of uroliths: The monograph, in 3 t. T.1: Distribution of an urolithic illness among a world's population (in Ukrain).-Lutsk: Publishing house of "Vezha" of the Volynsk state university, 2002. - V 1. - 408 p.

6. Rausher K., Yanssen F., Minikhold R. Bases of the spectral analysis. - M.: Hot line-Telecom, 2006. - 224 p.

7. Kitaigorodsky A.I. X-ray diffraction analysis. 1950. - 651 p.

8. Modern crystallography: In 4 t. / Academy of Sciences of the USSR. Formation of the crystallography. - M.: Science. - T. 3: Formation of crystals / A.A. Chernov, E.I. Givargizov, H.S. Bagdasarov, etc., 1980. - 407 p.

9. Poliyenko A.K., Sevostyanova O.A., Orlov A.A. Symbiosis of live and inert substance in urolithes //News of Tomsk polytechnic university, 2010, V.317, № 1, 10-15 pp.

87

10. Polienko A.K., Boshchenko V.S., Sevostyanova O.A. The relationship of organic and inorganic substances in the formation of urinary stones //Bulletin of the Siberian medicine. - 2012, V.1. - № 2. - 52-58 pp.

11. Sevostyanova O. A. Mineralogo-geochemistry peculiarities of the uroliths of the Tomsk region and their communication with the factors of environment and technogenic influence. Theses... candidate of geologic and mineralogy sciences. - Tomsk, 2012. - 20 p.

Полиенко А.К.1, Севостьянова О.А2

'Кандидат геолого-минералогических наук, доцент; 2Кандидат геолого-минералогических наук, старший преподаватель, Национальный исследовательский Томский политехнический университет МОРФОЛОГИЯ И СТРУКТУРА УРОЛИТОВ

Аннотация

Исследованы морфология и структура уролитов (мочевых камней), которые формируются в мочевыделительной системе человека и животных. Уролиты, являющиеся продуктами биогенеза, наряду с другими органо-минеральными агрегатами представляют определенный интерес как с генетической, так и с практической точек зрения. Генетическая сторона интересна с позиций симбиоза двух видов материи - органической (живой) и минеральной (косной). С практической стороны заслуживают внимания патогенные явления, возникающие в результате подобного симбиоза.

Ключевые слова: уролиты, морфология, структура, минеральный состав, ритмическая зональность, ядро, слой, зона, ритм

Poliyenko A.K.1, Sevostyanova O. A.2

'Candidate of geological and mineralogical sciences, associate Professor; 2Candidate of geological and mineralogical sciences, assistant

Professor, National research Tomsk polytechnic university MORPHOLOGY AND STRUCTURE UROLITHS

Abstract

The morphology and structure of uroliths (uric stones) which are formed in a urinary system of a human being and animals have been investigated. The uroliths, being biogenesis products, along with other organomineral aggregates are of a certain interest both from genetic and practical points of view. From the genetic point of view the symbiosis of two types of matter - organic and mineral have been investigated. From the practical point of view the attention is paid to the pathogenic phenomena resulting from such symbiosis.

Keywords: uroliths, morphology, structure, mineral composition, rhythmic zonality, kernel, layer, zone, rhythm

Введение

Тема исследований определяет тот раздел науки биоминералогии, который относится к взаимодействию минерального и органического вещества при формировании уролитов (мочевых камней). Научная проблема находится в области биоминералогии, занимающейся изучением формирования косной материи в живом веществе. Проблемы биоминералогии активно обсуждаются на конференциях и семинарах самого высокого научного уровня. Примером могут служить конференции, совещания, научные школы, организуемые в течение последних 3-х десятилетий в Институте геологии Коми Научного центра УрО РАН (г. Сыктывкар), в Институте минералогии УрО РАН (г. Миасс), а в последнее десятилетие - в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки - Институте экспериментальной минералогии РАН (г. Черноголовка).

Начало научному направлению в области биоминералогии было заложено академиком Н.П. Юшкиным [1].

Определение минерального состава и структуры уролитов необходимо урологам для обоснованного назначения лечебных и профилактических действий пациенту. Существующие мировые стандарты диагностики и лечения больных уролитиазом предусматривают обязательное исследование уролита для каждого больного МКБ.

Значительную роль в исследовании ОМА в мочевой системе человека сыграли российские ученые: А.А. Кораго [2], Б.И. Сребродольский [3], Н.П. Юшкин [1], В.И. Ракин [4], В.И. Каткова [5,6], О.А. Голованова [7], Э.В. Сокол [8] и другие. Среди зарубежных учёных, изучавших минералообразование в организме человека, следует отметить: Ф.В. Зузук [9], Мак-Коннелл Д. [10], H.A. Lowenstam [11,12] и др.

Исследования по изучению минерального состава и строения уролитов выполнены на кафедре общей геологии и землеустройства Института природных ресурсов (ИПР) ТПУ. В выполнении исследований принимали активное участие сотрудники кафедры урологии Сибирского государственного медицинского университета (г. Томск).

Изучены морфология и структура значительного количества (около 1000) уролитов [13-16]. Многолетние исследования уролитов в различной стадии их развития (зарождение, рост, изменения, разрушение) позволяют утверждать, что их формирование генетически связано с живым организмом и что уролиты в своем развитии эволюционируют одновременно с организмом. Уролиты сложного минерального состава, которые формировались в различных физико-химических условиях среды минералообразования, являются бесспорным подтверждением этого тезиса.

Методы и подходы

Объектом исследования послужили уролиты, вышедшие у больных мочекаменной болезнью самопроизвольно либо извлеченные в результате хирургического вмешательства. Исследование уролитов было комплексным и заключалось в изучении морфологии, текстуры, структуры и минерального состава. Были использованы кристалломорфологические, поляризационнооптические, рентгеноструктурные, электронно-микроскопические, химические, нейтронно-активационные, а также компьютерные технологии изучения строения уролитов.

На первом этапе изучались внешние макроскопические признаки уролита (цвет, форма, размер). Исследование морфологии и минерального состава уролитов выполняли с помощью кристаллографического метода с применением микроскопов (бинокулярный МБС-10 и тринокулярный MC300 TFP). Второй этап изучения уролитов заключался в определении минерального состава и взаимоотношений между отдельными зернами минералов. Для этих целей применялись методы поляризационнооптической микроскопии. Для этого готовили шлифы (тонкие срезы уролита), которые исследовали на поляризационном микроскопе «Полам» Л213М.

Результаты и обсуждение

По морфологическим особенностям выделены следующие типы уролитов.

Уролиты первого типа характеризуются друзовидной морфологией (рис.1, а), представленной многочисленными сростками кристаллов (размерами от микроскопических до 2-3 мм).

Уролитам второго типа свойственна сферолитовая (рис. 1, б) морфология. Она представлена агрегатом в виде микросферолитов, плотно прилегающих друг к другу.

Третий тип уролитов характеризуется сочетанием признаков морфологии уролитов первых двух типов, и такая морфология названа комбинированной (рис. 1, в).

Форма уролитов четвёртого типа напоминает интенсивно разветвлённые кораллы (рис.1, г), характеризуется наличием разнонаправленных отростков. Уролиты подобного типа наиболее трудно поддаются удалению из мочевыделительной системы.

88