Клинопироксеновый геобарометр ударного метаморфизма

Котельников, Сергей Игоревич

Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему
Клинопироксеновый геобарометр ударного метаморфизма
ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Клинопироксеновый геобарометр ударного метаморфизма"

На правах рукописи

• Р Г Б ОД

Котельников Сергей Игоревич - ] фЕЗ Г.0у0

Клинопирокссновый геобарометр ударного метаморфизма

Специальность 04.00.08 - петрология и вулканология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва - 2000 г.

Работа выполнена на кафедре петрологии геологического факультета Московского Государственного Университета им. М. В. Ломоносова

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук, доцент В. И. Фельдман

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогнческих наук, профессор Ульянов А. А. (МГУ) кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Бадюков Д. Д. (ГЕОХИ РАН)

Ведущая организация:

Институт космических исследований РАН

Защита состоится 18 февраля 2000 года, в ]410 на заседании диссертационного совета К.053.05.08. по петрографии, геохимии и геохимическим методам поисков месторождений полезных ископаемых геологического факультета Московского Государственного Университета им. М. В. Ломоносова. Адрес: 119899, Москва, Воробьевы горы, МГУ, геологический факультет, ауд. 608

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ (зона "А", 6-й этаж)

Автореферат разослан 18 января 2000 года

Ученый секретарь диссертационного совета,

старший научный сотрудник

А М. Батанова

$ ЪН1 (Я9. О

/ /

ъзгд.б'аз ие о

Введение

Актуальность работы. Несмотря на то, что впервые результаты воздействия ударных волн на вещество были описаны еще в прошлом веке, интенсивное изучение геологами ударных процессов, сопровождавшее признание большого числа кольцевых структур на Земле и планетах как метеоритных кратеров, началось лишь в середине нашего столетия. Выяснилось, что ударный метаморфизм является одним из главных процессов, формирующих облик планет Солнечной системы, а зафиксированные в кратерах ударные эффекты не только широко распространены, но и часто уникальны, то есть большая их часть образуется исключительно под воздействием сильной ударной волны. Необходимость изучения ударных процессов подкрепляется повышенным вниманием к метеоритам, в которых следы ударного воздействия являются совершенно обычным явлением, и это обязательно нужно учитывать для корректного описания и интерпретации характеристик метеоритов и слагающих их минералов. Пока нет полной ясности в вопросе о влиянии метеоритной бомбардировки на процессы эволюции земной коры и биосферы, но уже практически доказана приуроченность нескольких крупных ударных событий к границе мела и палеогена, и, таким образом, возможно существование связи между метеоритными ударами и глобальными преобразованиями живой среды в этот период земной истории. О большом значении ударных процессов в современной геологии говорит недавнее появление крупной международной программы "Impact", посвященной изучению различных аспектов этой проблемы (адрес программы в Интернете: http://w4vw.esf.0rg/life/lp/Impact/impacta.htni).

При всей заинтересованности науки в детальном исследовании импактных структур и импактированных пород, проблема определения главного параметра ударной волны - ударного давления, воздействовавшего на конкретный образец, остается на сегодняшний день открытой. Знание величины ударной нагрузки позволяет оценить другой важнейший параметр - послеударную температуру, используя экспериментально установленные зависимости между этими параметрами (например, для кварца в работе [Ударные кратеры..., 1983]). Оценка Р-Т параметров протекания процессов образования и изменения горных пород является главной задачей петрологических исследований, и все работы по экспериментальному воспроизведению ударных процессов в горных породах и минералах прямым или косвенным образом были посвящены именно этому вопросу. Некоторые успехи были достигнуты в результате попыток калибровки по давлению различных ударных эффектов в кварце, который широко распространен в земных астроблемах и является простым минералом с точки зрения структуры и состава. Однако он встречается не во всех земных породах и практически не известен в породах кор других планет Солнечной системы и метеоритах. К тому же, уже при 30 ГПа, то есть при средней для крупных ударных событий нагрузке, кварц изотропизируется, и при больших давлениях главные его характеристики не меняются.

темноцветные минералы, которые, во-первых, входят в число породообразующих в основных и ультраосновных горных породах (к числу которых относятся метеориты и породы кор планет) и, во-вторых, обладают высокой устойчивостью к удару. Это отличает их от плагиоклаза, который также широко представлен в перечисленных типах пород, но, как и кварц, легко изотропизируется. Среди темноцветных минералов клинопироксен имеет сравнительно простой состав, а нахождение его в породах Пучеж-Катункской астроблемы позволяет сравнить деформации в-минерале, нагруженном в природе и эксперименте.

Цель работы, таким образом, - построение клинопироксенового геобарометра ударного метаморфизма.

Основные задачи, решаемые в ходе работы:

- всестороннее исследование ударного метаморфизма клинопироксена, чтобы изучить возможность использования свойств этого минерала для создания геобарометра ударного метаморфизма;

- поиск образцов, имеющих различный минеральный состав и содержащих клинопироксен разного состава для проведения ударных экспериментов;

- всестороннее изучение экспериментально нагруженных пород с клинопироксеном и пород из Пучеж-Катункской астроблемы;

- определение ударного давления в изучаемых образцах из Пучеж-Катункской астроблемы по кварцевому геобарометру [Фельдман, 1990];

- выявление свойств клинопироксена, закономерно меняющихся с ростом нагрузки и получение ударного геобарометра путем калибровки их по давлению.

Научная новизна и практическая ценность работы. Впервые проведено сравнение характеристик ударно-метаморфизованного клинопироксена, деформированного в природе и эксперименте, получены новые данные по изменению свойств при различном химическом составе минерала и вариациях структурно-текстурных особенностей содержащих его пород. Выявленная зависимость уширения дифракционных пиков от давления может быть использована для оценки ударной нагрузки в импактированных породах. Кроме того, работа демонстрирует принципиальную возможность использования других темноцветных минералов - оливина и ортопироксена - для построения подобных зависимостей, что позволит определять ударное давление в любых породах основного и ультраосновного состава. Защищаемые положения выглядят следующим образом:

1. Геобарометр ударного метаморфизма должен строится на основе интегральной характеристики всех зерен минерала и, таким образом, измерять средневзвешенную нагрузку на породу, а не нагрузку, испытанную отдельными зернами минерала.

2. Исследование в данной работе различных характеристик клинопироксена (оптических величин, плоскостных деформаций, химического состава, структурных параметров), варьирующих при ударно-волновом нагружении, показало, что для построения геобарометрических зависимостей перспективным является только исследования дислокационной структуры клинопироксена.

3. Предлагаемый клинопироксеновый геобарометр ударного метаморфизма описывает

связь между приложенной к породе ударной нагрузкой Р, в гигапаскалях, и уширением р рентгеновского пика (22 Т) клинопироксена, в градусах 28, по формуле: Р= 1310 + 7.8

4. Для расчета ударного давления по клинопироксеновому геобарометру составлена компьютерная программа.

Фактический материал. В ходе работы было исследовано около 100 образцов из Пучеж-Катункской астроблемы; около 50 образцов, взятых из различных источников, были изучены как возможный материал для проведения ударных экспериментов. Было проведено 10 ударных экспериментов, из которых 3 оказались неудачными из-за плохой запрессовки вещества во взрывной линзе, и один - из-за разрыва стальной ампулы сохранения и потери образца. Таким образом, для исследований были использованы б экспериментально нагруженных образцов, содержащих клинопироксен. Снято около 50 дифрактограмм клинопироксена и обработано 30 профилей дифракционных пиков. Обработка велась с помощью пакета кристаллографических программ на кафедре кристаллографии и кристаллохимии МГУ, табличного редактора QuattroPro и написанных автором данной работы программ на языке qbasic. Для анализа изменений химического состава минерала было сделано несколько десятков анализов на электронном микроскопе.

Апробация работы. По результатам исследований были опубликованы статьи в журналах "Доклады Российской Академии наук" и "Вестник МГУ", а также тезисы докладов на различных международных конференциях: по Луне и планетам в Хьюстоне, США (1994, 1996, 1997, 1999), по сравнительной планетологии в Москве (1996, 1997, 1999), "Океанические удары - механизмы и изменения окружающей среды" в Бремерхавене, Германия (1999) и конференции Европейского геологического союза в Страсбурге, Франция (1997).

Объем работы. Работа состоит из 5 глав, введения, заключения и списка литературы. Текстовый и иллюстративный материал изложен на 126 страницах, содержит 19 рисунков и 12 таблиц; список литературы включает в себя 126 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю доктору геолого-минералогических наук В. И. Фельдману за руководство работой, поддержку и внимание на всех ее стадиях. Главная заслуга в проведении ударных экспериментов принадлежит сотрудникам Научно-исследовательского центра теплофизики импульсных воздействий - Жуку А. 3., Лашу А. А. и Милявскому В. В., кроме того, консультации с ними помогли автору постичь основы физики ударных волн. Создание работы было бы невозможным без помощи сотрудников кафедры кристаллографии и кристаллохимии геологического факультета МГУ: неоценимую помощь в борьбе с дифрактометром оказала Е. Л. Белоконева, по вопросам кристаллографии автора консультировали Ю. К. Кабалов, Т. И. Дорохова и Я. В. Кучериненко. При написании диссертации автор постоянно чувствовал поддержку и внимание со стороны всех сотрудников кафедры петрологии.

Глава 1. Существующие геобарометры ударного метаморфизма

Без оценки параметров образования и изменения горных пород ни одно петрологическое исследование не может считаться полным. Решение проблемы создания ударного геобарометра происходит двумя путями. Первый заключается в получении для конкретного минерала зависимостей типа "свойство минерала -давление", второй - оценка наиболее общих ударных изменений главных минералов исследуемой породы и выделение для нее стадий ударного метаморфизма.

1.1. Геобарометры типа "свойство - давление" 1.1.1. Кварцевые геобарометры Кварц отличается рядом особенностей, делающих его наиболее перспективным для геобарометрических построений среди других минералов. Сюда можно отнести его простую структуру, постоянный состав, значимое изменение большинства характеристик при ударе и распространенность в астроблемах. В то же время, калибровка зависимостей типа "свойство кварца - давление" осложняется различиями, наблюдаемыми при нагружении в природе и эксперименте. Такие различия фиксируются для плотности, показателя преломления и параметров решетки, более слабое изменение которых в астроблемах связывается с частичным послеударным отжигом деформаций [Гневушев и др., 1982]. Рост "индекса трещиноватости", то есть числа трещин на единицу длины, определяется не только давлением, но и начальными структурно-текстурными особенностями образца [Lambert, 1979]. Точная калибровка изменений в рентгеновских и ИК-спектрах также требует дополнительного анализа и сравнения образцов, деформированных в природе и эксперименте.

Хорошие результаты дает применение метода оценки ударного давления по ориентировкам плоскостных деформаций. В зависимости от этих ориентировок зерна кварца делятся на 4 типа (А, В, С и D), каждому из которых ставится в соответствие определенное ударное давление [Grieve, Robertson, 1976].

Для расчета нагрузки используется следующая формула [Фельдман, 1990]:

7,5a + 10b-t-14c + 16d + 30e п

здесь а, Ь, с и d - количество зерен А-, В-, С- и D-типа соответственно, е - количество зерен диаплектового кварцевого стекла, n=a+b+c+d+e - общее число исследованных зерен. Этот метод позволяет оценивать давление до 30 ГПа с точностью ±3 ГПа в массивных породах, где кварц входит в число главных минералов. Число исследуемых зерен должно быть не меньше 35-40 штук.

1.1.2. Гсобарометры с использованием других минералов Создание барометров с помощью других минералов затрудняется их более сложной, чем у кварца, структурой и переменным химическим составом. Последний фактор является главным препятствием для создания ударного геобарометра с помощью полевых шпатов, которые, как и кварц, демонстрируют значительную амплитуду изменения характеристик при ударе. Темноцветные минералы обладают большей устойчивостью, и большинство их свойств слабо меняется при ударном нагружении. Можно отметить лишь зафиксированный для всех породообразующих

минералов эффект удлинения пятен на лауэграммах [Hörz, Quaide, 1973], связанный с возрастанием степени мозаичности зерен минералов при ударе. Однако методика, использованная в работе [Hörz, Quaide, 1973], позволяет проводить измерения лишь в одном зерне, что, учитывая разную ориентировку зерен к фронту удара и неравномерность воздействия нагрузки на породу, делает оценку давления некорректной.

1.2. Определение давления по комплексной оценке ударных изменений в породе

Использование для оценки давления не одного, а нескольких главных минералов исследуемой породы позволяет учесть влияние минерального состава на ударные изменения входящих в породу минералов. Это привело к появлению барометрических построений, разделяющих ударный метаморфизм конкретной породы на отдельные стадии, каждая из которых характеризуется определенным набором деформаций в главных минералах породы (см., например, [Dodd, Jarosewich, 1979]). Однако, соответствующий каждой стадии интервал давлений-достаточно широк (обычно 10-30 ГПа), кроме того, выбранные для характеристики минералов свойства часто находятся в зависимости от химического состава минерала и структурно-текстурных особенностей породы, что приводит к противоречиям между классификациями, составленными, казалось бы, для одной и той лее породы [Reimold, Staffier, 1978].

Таким образом, обзор барометров ударного метаморфизма показал, что корректные данные по ударным давлениям можно получить пока только с помощью кварца, то есть определение давлений в ультраосновных и основных породах возможно лишь качественно, с использованием комплексной оценки ударных изменений в породе [Kotelnikov, Feldman, 1999а]. Однако перспективным может оказаться детальное исследование свойств темноцветных минералов, устойчивых к воздействию ударной нагрузки.

Глава 2. Ударный метаморфизм клинопироксена

В этой главе данные по ударным преобразованиям в клинопироксене, которых на сегодняшний день немного, дополняются исследованиями близких к нему по поведению при ударе ортопироксена и оливина. Ударная адиабата для клинопироксена отсутствует. Для ортопироксена динамический предел упругости составляет 6.7±1 ГПа, давление начала возможных фазовых переходов - 13.5±1 ГПа, а выше 35 ГПа минерал переходит в высокоплотную модификацию со структурой граната - мэйджорит [Ahrens, Gaffney, 1971]. Для клинопироксена переход в фазу высокого давления пока зафиксирован не был. Плавление минерала происходит приблизительно при 75-80 ГПа.

Высокая устойчивость минерала определяет неизменность большинства характеристик при росте давления. Это относится к показателю преломления, плотности [Lambert, 1982], параметрам решетки [Бадюков, 1987], характеристикам ИК-спектров и спектров отражений [Adams et al., 1979]. Плоскостные деформации ориентируются, в основном, по направлениям спайности и пинакоидам, доля остальных трещин демонстрирует тенденцию к увеличению с ростом давления [Импактиты, 1981]. Наблюдается незначительное падение двупреломления [Schaal, Hörz, 1977] и увеличение

степени мозаичности зерен [Hörz, Quaide, 1973]. При высоких давлениях фиксируется обеднение минерала катионами [Sazonova et al., 1997] и ударно-термическое разложение [Feldman, 1994; Feldman et al., 1994]. Интересным оказывается изучение дислокационной структуры темноцветных минералов. Плотность дислокаций увеличивается с ростом давления [Langenhorst, Deutsch, 1998], для оливина фиксируется изменение их ориентировки [Ashworth, 1985]. Высокие послеударные температуры приводят к искривлению винтовых дислокаций, образованию дислокационных петель, и уменьшению плотности дислокаций [Ashworth, Mallinson, 1985]. Все эти данные получены в результате электронно-микроскопических исследований, которые характеризуют лишь отдельные зерна или их части. С помощью методов, дающих интегральную характеристику дислокационной структуры минерала по всему образцу, можно построить зависимости, пригодные для создания геобарометра.

Глава 3. Методы экспериментального нагруження и исследования пород

3.1. Описание образцов

3.1.1. Образцы из Пучеж-Катункской астроблемы

Было изучено 16 образцов с диопсидом из скважин, пробуренных в районе центрального поднятия Пучеж-Катункской астроблемы. Они представляют собой ударно-измененные метаморфические горные породы. Ударное давление в образцах было определено В. И. Фельдманом, JI. В. Сазоновой и автором по кварцевому геобарометру [Фельдман и др., 1996], в образцах без кварца нагрузка определялась как среднее арифметическое между рассчитанными в соседних образцах давлениями. Структура пород - гранобластовая, в породах с биотитом - грано-лепидобластовая, размер зерен - 0.5-2 мм. Текстура, в основном, - гнсйсовидная, в участках скопления биотита - сланцеватая. 3 образца не сохранили свои исходные структурно-текстурные особенности в результате высокой послеударной температуры, что выразилось в полной перекристаллизации лейкократовой составляющей.

Среди главных минералов всегда присутствует плагиоклаз - 10-50% (указаны минимальное и максимальное содержание минерала в изученных образцах), диопсид -10-35%, средний химический состав которого, следующий (в вес. %): Si02 - 53.66, ТЮ2 -0.06, AI2O3 - 1.45, FeO - 8.67, MnO - 0.46, MgO - 12.94, CaO - 21.76, Na20 - 0.92, K20 -0.09. В большинстве образцов встречена роговая обманка и биотит- до 30% каждый и кварц - до 15%. В одном образце присутствует гранат - 5-10%. В подчиненном количестве (до 10% в сумме) представлены кальцит, серицит и рудный минерал. Во всех минералах с повышением давления фиксируются прогрессирующие ударные изменения; уменьшение двупреломления, плоскостные деформации, мозаичность, полосы смятия в биотите, частичная изотропизация лейкократовых, ударно-термическое разложение биотита и роговой обманки по краям зерен и трещинам. В образцах, испытавших сильное постударное высокотемпературное изменение с перекристаллизацией лейкократовых минералов, роговая обманка испытывает полное ударно-термическое разложение, превращаясь в черный, непрозрачный агрегат.

3.1.2. Образцы для экспериментального нагруження

Для построения геобарометра было необходимо, во-первых, провести сравнение клинопироксена, деформированного в природе и эксперименте, а, во-вторых, проследить влияние химического состава минерала на происходящие в нем изменения. Первую задачу удалось решить благодаря ударным экспериментам с амфиболизированным гранат-двупироксен-плагиоклазовым сланцем, взятым из керна скважины, пробуренной в фундаменте Русской платформы примерно в 200 км от центра Пучеж-Катункской астроблемы. Структура сланца - гранобластовая, размер зерен - 0.52 мм, текстура - гнейсовидная. Минеральный состав: плагиоклаз - 30-35%, диопсид- 2025%, роговая обманка - 20-25%, гранат - 15-20%, ортопироксен - 5-10%, рудный минерал+серицит - < 5%. Химический состав диопсида (вес. %): SiC>2 - 52.64, Т1О2 - 0.36, AI2O3 - 1.55, FeO - 9.88, MnO - 0.20, MgO - 12.39, CaO - 22.44, Na20 - 0.46, K2O - 0.00. По всем параметрам эта порода очень близка к ударно-метаморфизованным гнейсам и сланцам из Пучеж-Катункской астроблемы.

Для эксперимента с клинопироксеном другого состава был выбран образец авгитита, 95% которого составляет авгит следующего состава (вес. %): SiC>2 - 50.30, ТЮ2

- 0.49, АЬОз - 4.00, FeO - 6.33, MnO - 0.15, MgO - 14.23, CaO - 24.30, Na20 - 0.19, K20 -0.00.. Размер зерен минерала - 1-1.5 мм. Около 5% породы составляет рудный минерал.

3.2. Метод ударного погружения

Ударные эксперименты при участии автора производились в Научно-исследовательском центре теплофизики импульсных воздействий (г. Москва). Эксперименты со сланцем проходили при 18.9±0.9, 35.4±1.8 и 44.9±2.2 ГПа, с авгититом

- 25.7+1.3, 35.411.8 и 44.9±2.2 ГПа. Время нагружения во'всех случаях составляло около 1-3 мкс.

Использовалась стандартная методика ударного нагружения, описанная в [Альтшулер и др., 1967]. Схема установки показана на рис. 1. Нагружение образца, заключенного в так называемую стальную "ампулу сохранения", производилось в результате удара алюминиевой пластины, разогнанной продуктами взрыва. Важной особенностью является то, что максимальное ударное давление в образце достигается в результате многократных переотражений ударной волны. Это иллюстрируется на рис. 2А, где дан схематический график в координатах "давление - время". На рис. 2Б показан график, соответствующий экспериментам с однократным сжатием. Именно такие эксперименты использовались при создании кварцевого геобарометра [Grieve, Robertson, 1976].

3.3. Методы исследования минералов

Плоскостные деформации и угол оптических осей исследовались с помощью универсального столика Федорова. Микрозондовый анализ проводился на растровом электронном микроскопе Camscan. Рентгенограммы снимались на дифрактометре ДРОН-УМ1 с Со-К„ излучением при 35 кВ и 20 мА. Режимы съемки: 20-80° 29, шаг сканирования - 0.05° 29, время экспозиции - 2 с. - для общей характеристики минерала; шаг сканирования - 0.01° 20, время экспозиции - 10-14 с. при съемке конкретных отражений, для каждого из которых выбирался отдельный интервал углов дифракции.

Рис. 1. Схема ударного эксперимента.

электродетонатор ударник

^шШШ! в

шшшш

ампула сохранения

образец

Рис. 2. Схематические диаграммы "давление-время" при экспериментальном ударном нагружении: А - в случае достижения максимального давления путем переотражений ударной волны в образце (эксперименты в данной работе); Б - в случае однократного сжатия, когда первая входящая в образец ударная волна - максимальная; Рт -максимальное давление в образце, Р1 - давление первой входящей в образец ударной волны.

Глава 4. Результаты исследований и сравнение ударных изменений в клинопироксене, деформированном в природе и эксперименте

В данной главе рассмотрены все диаплектовые изменения диопсида, исключая уширение дифракционных линий - наилучший для создания геобарометрических зависимостей эффект, которому посвящена отдельная заключительная глава.

4.1. Описание образцов, подвергнутых экспериментальному нагружению Исследование шлифов показало наличие явных признаков сильного ударного воздействия. Структура и текстура во всех экспериментах сохраняются. Плагиоклаз при 18.9 ГПа частично (примерно на 5-10%), а при 35.4 и 44.9 ГПа почти полностью превращен в диаплектовое стекло, в остальных зернах наблюдаются планарные деформации. В роговой обманке развивается сильная трещиноватость и планарные трещины. Часть зерен при 35.4 и 44.9 ГПа замещается черным, слабо просвечивающим агрегатом, под оптическим микроскопом напоминающим агрегаты ударного разложения амфибола из Пучеж-Катункской астроблемы. В ортопироксене ударные процессы фиксируются только в виде грубой трещиноватости и редких пленарных трещин, а в клинопироксене, кроме того, появляются механические двойники по (001).

4.2. Механические деформации Плоскостные деформации представлены механическими двойниками и пленарными трещинами. Характерные для последних особенности соответствуют описанным в литературе (глава 2, раздел 2.З.). Нужно отметить тенденцию к увеличению с ростом нагрузки доли трещин с необычными индексами (все, исключая трещины по направлениям спайности и пинакоидам) [КйеЫкоу Ы а!., 1996а; Ко1е1шко\\ 1997]. Однако неопределенность в отличительных признаках пленарных трещин и трещин, соответствующих неправильной трещиноватости, а также большой разброс значений доли трещин с необычными индексами от образца к образцу в результате неравномерности ударного воздействия не позволяют использовать этот показатель для построения геобарометра.

4.3. Изменение угла оптических осей Важным следствием удара является падение угла оптических осей диопсида. При экспериментальном нагружении этот эффект проявляется с меньшей интенсивностью (угол падает на 4° при 44.9 ГПа), чем при нагружении в естественных условиях (на 7" при 23.5 ГПа) [Ко1е1ткоу е1 а!., 1996Ь]. Учитывая, что химический состав меняется незначительно, объяснить такое поведение угла можно только увеличением плотности дислокаций [Зильберштейн, 1986]. Подобный эффект зафиксирован для оливина при статических нагрузках [Зильберштейн, 1983], но при ударном нагружении он сопровождается увеличением среднеквадратичного отклонения от среднего значения, что еще раз демонстрирует неравномерность воздействия ударной волны на породу.

4.4. Другие характеристики Дифрактометрические исследования показывают неизменность параметров решетки и незакономерное изменение интенсивностей главных пиков на дифрактограмме. Интенсивность конкретного пика сильно зависит от состава и структуры минерала, и это затрудняет построение зависимостей типа "интенсивность

пика - ударное давление".

В незначительных в целом колебаниях химического состава диопсида из Пучеж-Катункской астроблемы не удается проследить каких-либо закономерностей. Такие колебания вполне можно объяснить доударной неоднородностью состава минерала. В диопсиде из образцов, где отмечено воздействие высокой постударной температуры (глава 3, раздел З.1.1.), по сравнению с соседними образцами наблюдается повышенная железистость, высокое содержание AI2O3 и A1IV, коррелирующиеся с более высоким значением угла оптических осей. Последнее говорит о понижении плотности дислокаций в результате отжига. Таким образом, при таких низких нагрузках (менее 25 ГПа) заметные изменения химического состава могут быть связаны только с высокой постударной температурой, сопровождаемой, возможно, флюидным воздействием, в локальных участках, тогда.как миграция химических элементов непосредственно в ударной волне будет происходить при более высоких давлениях, что подтверждается экспериментальными исследованиями [Sazonovaet al., 1997].

Рассмотрение диаплектовых преобразований пироксена подтверждают его высокую устойчивость к удару, и исследованные плоскостные деформации, оптические, химические и структурные характеристики не дают достаточно информации для построения геобарометра [Котельников, Фельдман, 1998].

Глава 5. Уширеннс дифракционных пиков клинопироксена и его использование для геобарометрии ударного метаморфизма

Таким образом, единственным эффектом, который позволяет построить клинопироксеновый геобарометр ударного метаморфизма, является уширение дифракционных пиков. Теоретические вопросы уширения пиков и методика его оценки подробно изложены только для металлов [Русаков, 1969; Фукс, 1979 и др.]. Для ударно-метаморфизованных минералов существуют лишь единичные работы [Бадюков, 1986; Гневушев и др., 1982; Каминская и др., 1986; Hackbarth et al., 1994], при этом интерпретация полученных результатов практически отсутствует. Единой методики расчета величины уширения пока не выработано, и этому вопросу следует уделить особое внимание.

5.1. Методика оценки уширения пиков

Эффект уширения дифракционных пиков выражается в падении их высоты и увеличении ширины. Ширина конкретного пика, рассчитываемая обычно как его площадь, деленная на высоту в максимуме (интегральная ширина), зависит как от физических особенностей образца (размеров областей когерентного рассеяния и величины микронапряжений), так и от геометрических особенностей дифрактометра. Таким образом, главной задачей является получение так называемых истинного профиля и истинной физической ширины пика, характеризующих только физические особенности образца. Это возможно с помощью предварительного снятия дифрактограммы эталонного образца, ширина линии которого обусловлена только особенностями прибора. В качестве эталона обычно берется тот же исследуемый материал, но без дефектов, обуславливающих уширение пиков (в данном случае как

эталонный образец использовался авгит, взятый для ударного эксперимента).

Для расчета величины уширения линий можно использовать относительно простой метод аппроксимаций, однако он дает возможность получать лишь ориентировочные результаты [Kotelnikov, Feldman, 1997; Kotelnikov, Feldman, 1999b]. Наиболее точным методом, позволяющим в результате съемки эталона и образца выделить истинный профиль линии, является метод гармонического анализа [Русаков, 1969; Фукс, 1979]. Профили конкретного пика образца и эталона, снятые по точкам (в данном случае, с шагом съемки 0.01° 29), должны быть заданы на одном интервале углов я, на концах которого они равны 0, и их центры тяжести должны находиться в середине этого интервала. Для профиля образца, описываемого функцией h(x), и эталона g(x) рассчитываются действительная - Hd(t) и Gd(t), и мнимая- Hm(t) и Gra(t) части коэффициентов Фурье, соответственно. Тогда действительная часть коэффициентов Фурье Fd(t) функции f(x), описывающий искомый истинный профиль, рассчитывается по формуле:

г H„(t)Gd(t) + HJt)Gm(t) a(G/(t) + Gm2(t))

Мнимая часть коэффициентов Фурье считается равной 0. По вычисленным значениям Fa(t) можно синтезировать истинный профиль линии и рассчитать истинное физическое уширенне, которое представляет собой интегральную ширину истинного профиля. Схема рассмотренного выше расчета показана на рис. 3, а для его практического осуществления была составлена программа на языке qbasic, приводимая ниже:

Текст программы расчета истинного профиля линии и величины истинного физического

уширения.

Для удобства чтения текста программы опущены знаки умножения и возведения в степень.

REM ЗАДАНИЕ МАССИВОВ ДАННЫХ

DIM g(200), h(200), f(200), Fd(100), hd(100), hm(100), gd(100), gm(100) REM ВВОД НАЧАЛЬНЫХ ДАННЫХ INPUT a

OPEN "etalon.txt" FOR INPUT AS #1 FOR i = 0 TO a INPUT#!,g(i) NEXT i

OPEN "sample.txt" FOR INPUT AS #2 FOR i = 0 TO a INPUT #2, h(i) NEXT i

REM РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТОВ ФУРЬЕ

j = 0

FOR t = -20 TO 20

i = 0: gd(j) = 0: gm(j) = 0: hd(j) = 0: hm(j) = 0

Рис. 3. Схема расчета истинного физического уширения дифракционных пиков.

эталон

Гармонический анализ профилей

FOR х = -а / 2 ТО а / 2 gd(j) = gd(j) + g(i)COS(2Titx/a) gm(j) = gm(j) + g(i) SIN(2 я t x / a) hd(j) = hd(j) + h(i) COS(2 n t x / a) hm(j) = hm(j) + h(i) SIN(2 n t x / a) i = i+ 1 NEXT x

Fd(j) = (hdfl) gd(j) + hm(j) gm(j)) / (gd^ (j) + gm* Q)) PRINT "Fd("t")="; Fd(j) j=j+ 1 NEXT t INPUT Nt

REM СИНТЕЗ ИСТИННОГО ПРОФИЛЯ ЛИНИИ i = О

FOR х = -а / 2 ТО а / 2 j =20-Nt:f(i) = 0

истинн профи

ПИК 2

истинное физическое = уширение

площадь пика интенсивность в максимуме

FOR t = -Nt TO Nt f(i) = f(i) + Fd(j) COS(2 л t x / a) j=j+l NEXT t i = i+l NEXT x

REM РАСЧЕТ ИСТИННОГО ФИЗИЧЕСКОГО УШИРЕНИЯ "betta" FOR i = О TO a fsum = fsum + f(i) NEXTi

betta = fsum / f(a / 2)

Ошибка определения истинного физического уширения составляет не более 5% [Вишняков, 1975; Хакимова и др., 1973], при слабом уширении линий - менее 0.05° 29 -точность снижалась до 10%.

Причинами уширения дифракционных пиков являются малость областей когерентного рассеяния и микронапряжения в кристалле. Размер области когерентного рассеяния - это среднее расстояние между дефектами в кристалле вдоль данного кристаллографического направления, величина микронапряжений - это среднеквадратичное относительное изменение длины в колонке ячеек, параллельных данному направлению в кристалле. Оба эффекта являются характеристикой дислокационной структуры минерала. Существует возможность количественного анализа причин уширения, который в данной работе осуществлялся методом аппроксимаций [Фукс, 1979]. Никаких данных о типе функций, аппроксимирующих профили, обусловленные микронапряжениями и малостью областей когерентного рассеяния, нет, поэтому производился расчет крайних значений величин блоков когерентного рассеяния и микронапряжений, соответствующих аппроксимациям функциями Коши и Гаусса, по формулам:

D cos (9)

P = 7TA^+4s,g(0) (2)

Dcos(9)

Здесь р - истинное уширение линии (в радианах), рассчитанное по приведенной выше программе, Я. - длина волны излучения, 9 - угол дифракции, О - размер областей когерентного рассеяния (в ангстремах), е - величина микронапряжений.

Решить эти уравнения относительно Эие можно, сняв профили двух порядков отражения от одной кристаллографической плоскости (например, (ПО) и (220)), и, рассчитав значение р для каждой из них, составить систему из двух уравнений, отдельно для аппроксимации по Коши (1) и Гауссу (2), что позволяет найти крайние возможные значения Бис.

5.2. Результаты исследования уширения пиков

Для корректного определения уширения конкретного пика он должен большей частью не перекрываться с соседними отражениями, и профиль должен быть задан не менее чем в 40 точках [Вишняков, 1975]. Последнее условие определяет минимальную интенсивность пика - примерно, 15% от интенсивности максимального пика, при которой возможна оценка его уширения, учитывая, что шаг съемки - 0.01° 20. Согласно этим ограничениям, для расчета были выбраны пики (220) и (22 1).

Для диопсида возможности оценить размер блоков когерентного рассеяния и величину микронапряжений отсутствует, так как пик (330), который вместе с (220) составляет единственную пригодную для расчета пару, имеет низкую интенсивность (около 10-20%) и в существенной степени перекрывается с отражением (33 I). Для авгита определяющие уширение факторы были количественно оценены, используя пару отражений (020) и (060) (для диопсида они отсутствуют).

5.2.1. Экспериментально деформированный клинопироксен Результаты исследования уширения пиков при экспериментальном ударном нагружении диопсида и авгита представлены на рис. 4. Уширение пиков увеличивается с ростом давления, что отражает возрастание плотности дислокаций в минерале. Для всех отражений, кроме (060), зависимость "уширение - давление" является линейной. Кроме того, важным следствием является независимость величины уширения от состава клинопироксена и минерального состава породы (напомним, что экспериментальному нагружению подвергались сланец и авгитит, то есть породы с существенно разными свойствами).

Расчет показывает, что оба фактора - и размер областей когерентного рассеяния и величина микронапряжений - оказывают влияние на уширение пиков. Это объясняет различные зависимости, полученные, для пиков (020), (220) и (22 Т) с одной стороны, и (060) - с другой. Известно, что доли уширения, обусловленные малостью областей когерентного рассеяния и микронапряжениями, пропорциональны секансу и тангенсу угла дифракции (зес(0) и tg(0)), соответственно [Фукс, 1979]. Поэтому при больших 0 (отражение (060)) на уширение линий более существенное влияние будет оказывать величина микронапряжений, так как 1ё(в) с увеличением 0 растет значительно интенсивнее, чем Бес(0). Зафиксированное резкое возрастание величины микронапряжений в интервале 35-45 ГПа сказывается именно на уширении отражения (060). Отражения (020), (220) и (22 1), которым соответствуют небольшие углы дифракции, испытывают уширение, главным образом, засчет почти линейного уменьшения областей когерентного рассеяния, что и определяет линейную зависимость от давления величины уширения этих пиков.

5.2.2. Клинопироксен из Пучеж-Катункской астроблемы

Результаты исследования уширения дифракционных пиков клинопироксена из Пучеж-Катункской астроблемы приведены на рис. 5. Аномально пониженное значений уширения в двух случаях объясняется отжигом дислокаций в результате высокой постударной температуры, что подтверждается повышенным значением угла оптических осей и особенностями химического состава диопсида из этих образцов

Рис. 4. Зависимость уширения дифракционных пиков (р, град. 2в *10"*) экспериментально деформированного клинопироксена от ударной нагрузки (Р, ГПа).

15Н 10 5

^'¡^ I

¿уУ

т-1-1-1-г

15 25

45 Р

ю-

диопсид

I—ф—I

авгит

—I—

Т-!-**

45 Р

Рис. 5. Уширения пиков (220) и (22Í) ф, град. 29 0'2) в зависимости от ударного давления (Р, ГПа) для диопсида из Пучеж-Катункской астроблемы.

(глава 4, раздел 4.4.). В связи с этим рассматриваемые образцы были исключены из дальнейшего анализа зависимостей уширения пиков от давления.

Рис. 5 показывает, что так же, как и для экспериментально нагруженного клинопироксена, величина уширения линейно увеличивается с ростом давления. При этом колебания минерального состава исследуемых образцов не вызывают значимых изменений зависимости уширения от нагрузки. В исследуемых в настоящей работе образцах в широких пределах колеблется содержание лейкократовой составляющей (от 10% до 50%) и биотита (от 0 до 20-25%) - именно эти минералы максимально отличаются от клинопироксена по поведению при ударе. На рис. 5 видно, что все колебания минерального состава пород приводят к смещениям точек не более чем на величину ошибки метода определения давления. Однако при более высоких концентрациях биотита и лейкократовых минералов в породе такое влияние минерального состава породы, несомненно, может быть более существенным.

5.3. Использование величины уширения пиков в качестве клинопироксенового

геобарометра ударного метаморфизма Прежде всего, подлежит обсуждению вопрос о том, какой параметр должен быть использован для построения геобарометра. Учитывая низкую точность расчета с помощью метода аппроксимаций, использовать величину микронапряжений и размер блоков когерентного рассеяния для вычисления ударного давления нельзя. Для

уширений дифракционных пиков крутизна наклона аппроксимирующих линий увеличивается с ростом угла дифракции (рис. 4). Поэтому для дальнейшего анализа с целью построения геобарометра наиболее удобной является зависимость, полученная для отражения (22 1) клинопироксена (демонстрирующий больший эффект пик (060), к сожалению, фиксируется только для авгита).

Сравнение величин уширения пика (22 I) клинопироксена, деформированного в эксперименте и природе (рис. 4А и 5, соответственно), показывает их значительное расхождение. Существует целый ряд особенностей, отличающих нагружение в лабораторных и в естественных условиях, на это неоднократно указывали многие исследователи [Stoffler, 1972; Stoffler, 1974; Бадюков, 1986; Фельдман, 1990 и др.]. Время ударного сжатия пород в астроблемах на 5-6 порядков выше, чем в эксперименте, однако большинство исследователей ставит под сомнение влияние этого фактора на основные ударные деформации в минералах [Stoffler, 1972]. Значительно более длительное сохранение постударной температуры в астроблемах может привести лишь к дополнительному отжигу дислокаций в природе, и, таким образом, дать обратный наблюдаемому эффект.

По-видимому, главным фактором, ответственным за различное поведение свойств клинопироксена в природе и эксперименте, является структура фронта ударной волны. При экспериментальном нагружении максимальное давление достигается в результате переотражений ударной волны в образце (глава 3, рис. 2А). Многие исследователи [Stoffler, 1972; Martinez et al., 1995 и др.] указывали на вероятность особого поведения вещества в случае, если конечное давление достигается не в результате однократного импульса, а при многочисленных переотражениях. Д. Д. Бадюков при изучении уширения пиков на дифрактограммах кварца сделал предположение, что основные деформации при подобном нагружении должны протекать именно на фронте первой входящей в образец ударной волны [Бадюков, 1987]. Такой подход вполне допустим, исходя из теоретических соображений. Главная масса дислокаций должна образовываться именно на фронте первой волны, где происходит наибольший по амплитуде скачок давления и температуры в веществе, в котором эти параметры первоначально находятся на "нулевых" отметках, а количество дислокаций крайне незначительно. Следующая идущая по образцу волна, имеющая значительно меньшую амплитуду (скачок давления во второй волне составляет менее 50% от амплитуды первой), сжимает нагретый до нескольких сотен градусов материал, который уже содержит большое число дислокаций, порожденных первой волной. Поэтому предположение о неизменности дислокационной структуры в течение последующего сжатия вещества до максимального давления можно считать вполне оправданным. Если вернуться к зависимостям угла оптических осей и уширения пика (22 1) от давления и рассчитать давление в эксперименте по амплитуде первой входящей в образец ударной волны, то, как показывает рис. 6, точки, соответствующие нагружению в эксперименте и в астроблеме, существенно сближаются. Таким образом, используя прямую, аппроксимирующую точки, соответствующие авгиту и диопсиду из

Рис. 6. Зависимость уширения пика (221) (р, град. 29 хЮ"2) клинопироксена от ударной нагрузки (Р, ГПа) при расчете экспериментального давления по амплитуде первой входящей в образец ударной волны.

эксперимента на рис. 6, можно получить уравнение связи ударной нагрузки Р, в гигапаскалях, и уширения р рентгеновского пика (22 1) клинопироксена, в градусах 29: Р = 131 р + 7.8 (3)

Программу расчета уширения дифракционных пиков (раздел 5.1 данной главы) можно преобразовать в программу вычисления ударной нагрузки по клинопироксеновому геобарометру путем добавления формулы (7) в конец программы: REM РАСЧЕТ НАГРУЗКИ ПО КЛИНОПИРОКСЕНОВОМУ ГЕОБАРОМЕТРУ P=131betta+7.8 PRINT "р="; Р END

Несовпадение двух прямых на рис. 6 отражает различие в давлениях, получаемых при оценке по клинопироксеновому и кварцевому геобарометрам. Наиболее логичным его объяснением можно считать различие акустических импедансов пироксена и кварца. Если рассмотреть упрощенную двухслойную систему, где слои представлены веществами с разными акустическими импедансами (в данном случае, кварцем и

пироксеном), то давление в веществе с большим импедансом (пироксен) будет выше, чем давление первой входящей в вещество с меньшим импедансом (кварц) ударной волны [Зельдович, Райзер, 1966]. Реальную горную породу лишь в первом приближении можно анализировать с помощью такой двумерной модели в виде "слоев-минералов" с разной жесткостью. Кроме того, в результате последующего взаимодействия многочисленных отраженных ударных волн и волн разгрузки, во всех минералах горной породы устанавливается общее давление, определяемое свойствами этой породы. Однако, как уже было показано, главные ударные деформации в минералах должны происходить на фронте первой ударной волны. Поэтому данная модель позволяет сделать общий качественный вывод - в породе, где сосуществуют кварц (или другой лейкократовый минерал) с пироксеном ударное воздействие на первый будет ниже, чем на пироксен.

Вопрос о том, какой из двух геобарометров дает более точную оценку, должен решаться отдельно для каждого ударно-метаморфизованного объекта. Кварцевый геобарометр был построен на основе экспериментов с монокристаллами кварца [Нбгг, 1968]. Он должен давать хорошие результаты для существенно лейкократовых пород, где большую часть составляют кварц и полевые шпаты (минералы, имеющие почти одинаковые низкие ударные импедансы). Клинопироксеновый геобарометр построен в данной работе в результате экспериментов как с мономинеральными клинопироксеновыми породами (авгититами), так и с породами, с содержанием меланократовой составляющей около 60%. Таким образом, для исследуемых образцов из Пучеж-Катункской структуры, где меланократовые минералы присутствуют в количестве 50% и выше, оценки следует проводить с помощью клинопироксенового геобарометра. Таким образом, можно рекомендовать применение геобарометра в любых породах, содержащих клинопироксен в качестве главного минерала, хотя, аналогично случаю с кварцевым геобарометром, нужно учесть, что в существенно лейкократовых породах оценки давления по клинопироксену могут быть завышенными.

Факторы, определяющие точность клинопироксенового геобарометра - те же, что и кварцевого: вариации минерального состава и структурно-текстурных особенностей пород, в которых определяется давление. Поэтому ошибку расчета давления по клинопироксену, как и по кварцу, следует оценить в 3 ГПа. Расчеты можно производить только в массивных породах, при высокой пористости воздействие ударной волны на вещество носит совершенно иной характер [Фельдман, 1990]. Верхний предел давлений, достигнутый в данной работе, составляет 28.1 ГПа, и дальнейшие эксперименты с пироксеном могут показать, насколько корректно эта зависимость может быть использована при более высоких нагрузках. Нужно учесть, что при высокой послеударной температуре происходит отжиг дислокаций, приводящий к значительному занижению значения уширения. Оптические исследования пироксена не дают сведений о высокой температуре, но об этом может свидетельствовать наличие в породе перекристаллизованных лейкократовых минералов. В этом случае нужно пользоваться другими методами оценки давления.

Выводы

1. Клинопироксен является крайне устойчивым к удару минералом, о чем говорит как анализ предыдущих работ по диаплектовым изменениям темноцветных минералов, так и настоящее исследование. С ростом нагрузки практически не меняются химический состав, ряд оптических и структурных характеристик.

2. Демонстрирующая тенденцию к закономерному росту давлением доля трещин с редкими индексами может быть только качественным показателем силы удара, так как определяется с очень низкой точностью и показывает большой разброс значений от образца к образцу.

3. Информативным оказывается изучение различными методами дислокационной структуры темноцветных минералов - клинопироксена, что показала данная работа, и оливина, согласно анализу литературных данных. Увеличение плотности дислокаций фиксируется как напрямую, с помощью электронной микроскопии [АвЬжог^, 1985], так и косвенными методами - при исследовании угла оптических осей и уширений пиков на дифрактограммах.

4. Уширснис дифракционных пиков клинопироксена - значимо различимый ударный эффект. Главные характеристики уширеиия: линейный рост с увеличением давления для большинства отражений; независимость от химического состава минерала; увеличение с ростом угла дифракции.

5. Построенные зависимости "величина уширения пика - ударное давление" могут быть использованы в качестве геобарометров. Наиболее удобным в этом отношении является отражение (22 1). Точность определения давления при этом составляет около 3 ГПа до нагрузок порядка 30 ГПа. Использование барометра при более высоких нагрузках, вероятно, также возможно, но этот вопрос требует дополнительных экспериментальных исследований.

6. Применение полученной зависимости может проводиться для массивных пород с клинопироксеном, присутствующим в качестве главного минерала. При наличии "мягкой" матрицы (каркасные и слоистые силикаты) в количествах более 60% нагрузки, определенные по клинопироксену, могут быть завышенными. Кроме того, при наличии следов перекристаллизации сосуществующих с клинопироксеном лейкократовых минералов, нужно учитывать, что рассчитанное давление будет ниже, чем реально воздействовавшая на породу нагрузка, вследствие отжига дислокаций в клинопироксене.

7. Барометр, построенный для клинопироксена, показывает принципиальную возможность получения подобных результатов для других темноцветных минералов - оливина и ортопироксена, что позволит определять ударные нагрузки в любых породах основного и ультраосновного состава.

максимального давления не приводит к значительным деформациям. Такой подход можно считать допустимым при исследовании преобразований, проходящих на фронте ударной волны. Однако следует признать, что этот вопрос до конца не ясен и требует дальнейших исследований.

1. Фельдман В. И., Сазонова Л. В., Котельников С. И. "Распределение ударного давления в породах Воротилопской скважины (Пучеж-Катункская астроблема)" // Доклады Российской Академии наук, 1996, т. 349А, №6, стр. 936-938.

2. Котельников С. И., Фельдман В. И. "Ударный метаморфизм клинопироксена" // Вестник Моск. ун-та, Сер. 4, Геология, 1998, № 4, стр. 46-49.

3. Feldman V., Kotelnikov S.. Sazonova L., Guseva E. "Diaplectic transformation in clinopyroxene (Puchezh-Katunky astrobleme, Russia)" // 25lh Lun. a. Plan. Sci. Conf., Houston, 1994, p. 369-370.

4. Kotelnikov S.. Feldman V., Juk A. "Shock metamorphism of naturally and experimentally deformed clinopyroxene" //XXV Russian-American Microsymposium on Planetology, 1996a, p. 39-40.

5. Kotelnikov S.. Feldman V., Juk A. " The comparison of shock effects in naturally and experimentally deformed clinopyroxene" // 27th Lun. a. Plan. Sci. Conf., Houston, 1996b, p. 693-694.

6. Sazonova L. V., Kozlov E. A., Litvinov В. V., Vigasina M. F., Orlov R. Ju., Kotelnikov S. L " Transformation of enstatite in spherical stress waves" // XXVI Russian-American Microsymposium on Planetology, 1997, p. 115-116.

7. Kotelnikov S.. Feldman V. The broadering of X-ray maxima in shocked clinopyroxene // XXVI Russian-American Microsymposium on Planetology, 1997, p. 62-63.

8. Kotelnikov S. " The comparison of shock effects in naturally and experimentally deformed diopside" // European Union of Geosciences 9, 1997, p. 418

9. Kotelnikov S.. Feldman V. "The clinopyroxene X-ray maxima broadering as possible geobarometer of shock metamorphism" // 30th Lun. a. Plan. Sci. Conf., Houston, 1999a.

10. Kotelnikov S.. Feldman V. "Modern methods of shock pressure estimation in impacted rocks" // Oceanic impacts - mechanisms and environmental perturbations, Bremerhaven,

11. Kotelnikov S.. Feldman V. "Shock pressure estimations by the study of clinopyroxene alterations" // XXX Russian-American Microsymposium on Comparative Planetology, 1999c, p. 51-52.

Список работ по теме диссертации

1999b.

Отпечатано в отделе оперативной печати Геологического ф-та МГУ Тираж 100 экз. Заказ № £

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Котельников, Сергей Игоревич

Введение

1. Существующие геобарометры ударного метаморфизма

1.1. Геобарометры типа "свойство минерала - давление"

1.1.1. Кварцевые геобарометры

1.1.2. Геобарометры с использованием других минералов

1.2. Определение давления по комплексной оценке ударных изменений в породе

2. Ударный метаморфизм клинопироксена

2.1. Ударная адиабата

2.2. Дислокационная структура

2.3. Трещиноватость, планарные деформации и механическое двойникование

2.4. Другие характеристики

3. Методы экспериментального нагружения и исследования пород

3.1. Описание образцов

3.1.1. Образцы из Пучеж-Катункской астроблемы

3.1.2. Образцы для экспериментального нагружения

3.2. Метод ударного нагружения

3.3. Методы исследования минералов

4. Результаты исследований и сравнение ударных изменений в клинопироксене, деформированном в природе и эксперименте

4.1. Описание образцов, подвергнутых экспериментальному нагружению

4.2. Плоскостные деформации

4.3. Изменение угла оптических осей

4.4. Другие характеристики 66 5. Уширение дифракционных пиков клинопироксена и его использование для геобарометрии ударного метаморфизма

5.1. Методика оценки уширения пиков

5.2. Результаты исследования уширения пиков

5.2.1. Экспериментально деформированный клинопироксен

5.2.2. Клинопироксен из Пучеж-Катункской астроблемы

5.3. Использование величины уширения пиков в качестве клинопироксенового геобарометра ударного метаморфизма

Введение Диссертация по геологии, на тему "Клинопироксеновый геобарометр ударного метаморфизма"

Несмотря на то, что впервые результаты воздействия ударных волн на вещество были описаны еще в прошлом веке, интенсивное изучение геологами ударных процессов, сопровождавшее признание большого числа кольцевых структур на Земле и планетах как метеоритных кратеров, началось лишь в середине нашего столетия. Выяснилось, что ударный метаморфизм является одним из главных процессов, формирующих облик планет Солнечной системы, а зафиксированные в кратерах ударные эффекты не только широко распространены, но и часто уникальны, то есть большая их часть образуется исключительно под воздействием сильной ударной волны. Необходимость изучения ударных процессов подкрепляется повышенным вниманием к метеоритам, в которых следы ударного воздействия являются совершенно обычным явлением, и это обязательно нужно учитывать для корректного описания и интерпретации характеристик метеоритов и слагающих их минералов. Пока нет полной ясности в вопросе о влиянии метеоритной бомбардировки на процессы эволюции земной коры и биосферы, но уже практически доказана приуроченность нескольких крупных ударных событий к границе мела и палеогена, и, таким образом, возможно существование связи между метеоритными ударами и глобальными преобразованиями живой среды в этот период земной истории. О большом значении ударных процессов в современной геологии говорит недавнее появление крупной международной программы "Impact", посвященной изучению различных аспектов этой проблемы (адрес программы в Интернете: http://www.esf.org/life/lp/Impact/impacta.htm).

При всей заинтересованности науки в детальном исследовании импактных структур и импактированных пород, проблема определения главного параметра ударной волны - ударного давления, воздействовавшего на конкретный образец, остается на сегодняшний день открытой. Знание величины ударной нагрузки позволяет оценить другой важнейший параметр - послеударную температуру, используя экспериментально установленные зависимости между этими параметрами (например, для кварца в работе [Ударные кратеры., 1983]). Оценка Р-Т параметров протекания процессов образования и изменения горных пород является главной задачей петрологических исследований, и все работы по экспериментальному воспроизведению ударных процессов в горных породах и минералах прямым или косвенным образом были посвящены именно этому вопросу. Некоторые успехи были достигнуты в результате попыток калибровки по давлению различных ударных эффектов в кварце, который широко распространен в земных астроблемах и является простым минералом с точки зрения структуры и состава. Однако он встречается не во всех земных породах и практически не известен в породах кор других планет Солнечной системы и метеоритах. К тому же, уже при 30 ГПа, то есть при средней для крупных ударных событий нагрузке, кварц изотропизируется, и при больших давлениях главные его характеристики не меняются.

Из вышесказанного следует, что для создания барометрических зависимостей, подобных сделанным для кварца, то есть для калибровки изменения свойств минерала в зависимости от силы ударного воздействия, логично было бы использовать темноцветные минералы, которые, во-первых, входят в число породообразующих в основных и ультраосновных горных породах (к числу которых относятся метеориты и породы кор планет) и, во-вторых, обладают высокой устойчивостью к удару. Это отличает их от плагиоклаза, который также широко представлен в перечисленных типах пород, но, как и кварц, сравнительно легко изотропизируется.

Клинопироксен является удобным для создания геобарометра ударного метаморфизма, так как он имеет сравнительно простой состав, и поэтому можно предположить, что состав не будет оказывать существенного влияния на изменение минерала при ударно-волновом нагружении. К тому же, он входит в состав импактированных гнейсов Пучеж-Катункской астроблемы - одной из крупнейших ударных структур на территории России, что позволяет экспериментальные исследования пироксена подкрепить изучением природных образцов, где вместе с клинопироксеном встречается и кварц. Поэтому целью работы было построение клинопироксенового геобарометра ударного метаморфизма.

В ходе работы решались следующие задачи:

- определение ударного давления в изучаемых образцах из Пучеж-Катункской астроблемы по кварцевому геобарометру;

Новизна данного исследования заключается в том, что впервые проведено сравнение характеристик ударно-метаморфизованного клинопироксена, деформированного в природе и эксперименте, получены новые данные по изменению свойств при различном химическом составе минерала и вариациях структурно-текстурных особенностей содержащих его пород. Выявленная зависимость уширения дифракционных пиков от давления может быть использована для оценки ударной нагрузки в импактированных породах. Кроме того, работа демонстрирует принципиальную возможность использования других темноцветных минералов - оливина и ортопироксена - для построения подобных зависимостей.

Защищаемые положения выглядят следующим образом:

3. Предлагаемый клинопироксеновый геобарометр ударного метаморфизма описывает связь между приложенной к породе ударной нагрузкой Р, в гигапаскалях, и уширением Р рентгеновского пика (22 1) клинопироксена, в градусах 20, по формуле:

Р = 131(5 + 7.8

4. Для расчета ударного давления по клинопироксеновому геобарометру составлена компьютерная программа.

В ходе работы было исследовано около 100 образцов из Пучеж-Катункской астроблемы; около 50 образцов, взятых из различных источников, были изучены как возможный материал для проведения ударных экспериментов. Было проведено 10 ударных экспериментов, из которых 3 оказались неудачными из-за плохой запрессовки вещества во взрывной линзе, и один - из-за разрыва стальной ампулы сохранения и потери образца. Таким образом, для исследований были использованы 6 экспериментально нагруженных образцов, содержащих клинопироксен. Снято около 50 дифрактограмм клинопироксена и обработано 30 профилей дифракционных пиков. Обработка велась с помощью пакета кристаллографических программ на кафедре кристаллографии и кристаллохимии МГУ, табличного редактора QuattroPro и написанных автором данной работы программ на языке qbasic. Для анализа изменений химического состава минерала было сделано несколько десятков анализов на электронном микроскопе.

По результатам исследований были опубликованы статьи в журналах "Доклады Российской Академии наук" и "Вестник МГУ", а также тезисы докладов на различных международных конференциях: по Луне и планетам в Хьюстоне, США (1994, 1996, 1997, 1999), по сравнительной планетологии в Москве (1996, 1997, 1999), "Океанические удары - механизмы и изменения окружающей среды" в Бремерхавене, Германия (1999) и конференции Европейского геологического союза в Страсбурге, Франция (1997).

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю доктору геолого-минералогических наук В. И. Фельдману за руководство работой, подцержку и внимание на всех ее стадиях. Главная заслуга в проведении ударных экспериментов принадлежит сотрудникам Научно-исследовательского центра теплофизики импульсных воздействий - Жуку А. 3., Лашу А. А. и Милявскому В. В., кроме того, консультации с ними помогли автору постичь основы физики ударных волн. Создание работы было бы невозможным без помощи сотрудников кафедры кристаллографии и кристаллохимии геологического факультета МГУ: неоценимую помощь в борьбе с дифрактометром оказала Е. Л. Белоконева, по вопросам кристаллографии автора консультировали Ю. К. Кабалов, Я. В. Кучериненко. При написании диссертации автор постоянно чувствовал поддержку и внимание со стороны всех сотрудников кафедры петрологии.

Заключение Диссертация по теме "Петрография, вулканология", Котельников, Сергей Игоревич

Результаты исследования уширения дифракционных пиков клинопироксена из Пучеж-Катункской астроблемы приведены в табл. 5.3 и на рис. 5.6. Прежде всего, обращает на себя внимание аномальное понижение значений уширения для образцов ВСп-1628 и ВСп-1632. Причиной этого эффекта является высокая послеударная температура, о чем свидетельствует перекристаллизация лейкократовых минералов, зафиксированная при оптических исследованиях рассматриваемых образцов (глава 3, раздел 3.1.1) и отмеченная при изучении других свойств пироксена (глава 4). В результате в клинопироксене произошел отжиг дислокаций, и величина уширения упала до значения, соответствующего 10 ГПа, хотя внешние признаки сильного удара - трещиноватость, планарные деформации и деформационное двойникование - в минерале сохраняются.

Табл. 5.3. Уширение дифракционных линий (в град. 20 х Ю-2) диопсида из Пучеж-Катункской астроблемы в зависимости от давления.

Номера образцов Ударное давление по кварцевому геобарометру, ±3 ГПа Уширение пиков, град. 20 4 О-2

22 I 220

ВГ-14891 9.5 6.7 7.2

ВГ-14139 11.1 6.7

ВГ-13838 11.3 8.4 6.2

ВГ-10861 12.6 7.5 8.2

ВГ-2664 17.4 10.5 8.6

ВГ-1969 18.0 10.5 11.9

ВГ-1234 18.6 10.9

ВГ-821 18.9 10.5

ВГ-471 19.5 10.3

ВСп-1818 23.5 16 12.4

ВСп-1632 23.7 7.3 6.2

ВСп-1628 23.7 7.3 6.2

Таким образом, рассматриваемая группа образцов была исключена из дальнейшего рассмотрения зависимости уширения от давления.

Сформулируем некоторые выводы, сделанные на основании представленных результатов изучения уширения пиков клинопироксена из астроблемы:

1. Зависимость уширения дифракционных пиков для диопсида из Пучеж-Катункской астроблемы, как и в случае экспериментального нагружения, носит линейный характер.

2. Колебания минерального состава исследуемых образцов не вызывают значимых изменений зависимости уширения от нагрузки. Количественно влияние этого фактора на изменение поведения минералов при ударе в литературе не изучалось, хотя возможность такого влияния почти всегда отмечается (см., например, [Lambert, 1979]). В исследуемых в настоящей работе образцах в широких пределах колеблется содержание лейкократовой составляющей (от 10% в ВГ-1969 до 50% в ВГ-821) и биотита (в ряде образцов отсутствует, а в ВСп-1818 его доля - 20-25%). Как следует из рис. 5.6, все эти колебания состава пород приводят к отклонениям точек друг от друга не более, чем на величину ошибки метода определения давления, то есть ошибки кварцевого геобарометра. Однако, вполне вероятно, что при более высоких концентрациях биотита и лейкократовых минералов в породе влияние минерального состава породы будет более существенным. Таким образом, оценки давления с помощью клинопироксена можно вести только в случае присутствия этого минерала в качестве главного в породе. При наличии "мягкой" матрицы (лейкократовые минералы, слоистые силикаты) в количествах более 60% (плагиоклаз+биотит составляют примерно 60% образца ВГ-821) полученное давление может отличаться от реального более чем на 3 ГПа.

Прежде всего, подлежит обсуждению вопрос о том, какой параметр должен быть использован для построения геобарометра. Данные, рассмотренные в разделе 5.2.1, показывают, что на величину уширения оказывают влияние как размер областей когерентного рассеяния, так и микронапряжения (рис. 5.4, табл. 5.2). Обе величины падают с давлением, однако, учитывая низкую точность расчета с помощью метода аппроксимаций, использовать величину микронапряжений и размер блоков когерентного рассеяния для вычисления ударного давления нельзя. Как уже отмечалось, для всех рассмотренных в работе пиков крутизна наклона аппроксимирующих линий увеличивается с ростом угла дифракции. Подобная закономерность отмечалось еще в работе [Ногг, 0>1шс1е, 1973]. Поэтому для дальнейшего анализа с целью построения геобарометра наиболее удобной является зависимость, полученная для отражения (22 1) клинопироксена (демонстрирующий больший эффект пик (060), к сожалению, фиксируется только для авгита).

Сравнение величин уширения пика (22 1) клинопироксена, деформированного в природе и эксперименте, показывает их значительное расхождение (рис. 5.7). Существует целый ряд особенностей, отличающих нагружение в лабораторных условиях и в природе, на это неоднократно указывали многие исследователи [БшНег, 1972; 81бШег, 1974; Бадюков, 1986; Фельдман, 1990 и др.]. Главные из этих особенностей будут рассмотрены ниже.

Подробно стоит остановиться на возможном влиянии времени сжатия на ударные деформации в минералах: в эксперименте оно составляет 10-6 е., тогда как в астроблеме эта величина на 5-6 порядков выше. Несмотря на такое гигантское различие, большинство авторитетных исследователей полагает, что вариации времени сжатия не влияют на главные типы диаплектовых изменений минералов, происходящих, в основном, на фронте ударной волны [Stöffier, 1974]. Однако существует и другая точка зрения, отстаиваемая А. А. Вальтером и Е. П. Гуровым, согласно которой при увеличении времени нагружения происходит значительный рост ударной деформации минералов [Вальтер, Гуров, 1979]. В этой работе приводится график, позволяющий сравнить ударные нагрузки, необходимые для получения одинаковых деформаций в кварце при разных длительностях сжатия (рис. 5.8). Если принять время нагружения в эксперименте Ю-6 е., а в Пучеж-Катункской астроблеме -около 1 с. (согласно табл. 1 в работе [Вальтер, Гуров, 1979]), то для корректного сравнения деформаций с наблюдаемыми в природе давление при экспериментальном нагружении должно быть уменьшено в два раза. Это приводит к удовлетворительному совпадению точек для пироксена из астроблемы и из эксперимента. Однако такой подход считается крайне нетрадиционным, и приведенная зависимость давления от времени сжатия нуждается в дополнительной проверке. Анализ литературных данных, на основании которых составлен график, приведенный на рис. 5.8, дал следующие результаты:

- Первая группа цифр (1 на рис. 5.8) взята из работы [Müller, Defourneaux, 1968], где изучались полученные при экспериментальном нагружении планарные элементы в кварце. Даже поверхностный просмотр результатов этой работы показывает, что трудно определить точные параметры появления той или иной системы планарных элементов, так как в ряде случаев при одинаковых условиях эксперимента наблюдались элементы с разной кристаллографической ориентировкой. Выбор А. А. Вальтером и Е. П. Гуровым из этой работы двух определенных

Рис. 5.8. Зависимость отношения P/Pj (Р - ударное давление длительностью t,

-8

Pj - ударное давление длительностью 4^10 с.) от длительности времени сжатия t, е.: 1 - экспериментальные данные по планарным элементам; 2 - данные по планарным элементам, произведенным в результате ядерных взрывов; 3 -соотношение статического и динамического пределов упругости; 4 - соотношение импульсного и статического давления, необходимых для достижения блокования, наблюдаемого в регионально-метаморфизованных породах [Вальтер, Гуров, 1979]. экспериментов для построения графика носит, таким образом, субъективный характер.

- Определение нагрузок в ядерно-взрывном кратере Хардхет (2 на рис. 5.8), сделанное в работе [Short, 1968b], по непонятным причинам в работе [Вальтер, Гуров, 1979] было скорректировано. Кроме того, нужно отметить, что оценка давлений в подобных объектах всегда очень приблизительна, поэтому нагрузки, необходимые для образования определенных ориентировок плоскостных деформаций, нельзя считать точными.

- Последние точки на графике (3 и 4 на рис. 5.8) были получены при сравнении данных из статических и ударных экспериментов, что недопустимо, учитывая разные механизмы преобразования вещества в этих случаях. К тому же, авторы анализируют уже не планарные элементы, а совершенно иные типы деформации, для которых временная зависимость, если она и существует, может быть другой. Проведенный анализ показывает некорректность графика, приведенного на рис. 5.8. Следовательно, нет оснований говорить о каком-либо влиянии времени сжатия на степень ударных деформаций минералов.

Еще одно значительное отличие природы и эксперимента - это скорость остывания горных пород после прохождения ударной волны. В астроблемах этот процесс протекает в течение нескольких тысяч лет, тогда как в эксперименте образец охлаждается до комнатной температуры за несколько минут. Однако это может вызвать лишь обратный наблюдаемому эффект, то есть большие деформации в экспериментально деформированных образцах по сравнению с образцами из астроблем. Высокотемпературное, а, возможно, и флюидное воздействие проявилось в образцах ВСп-1628 и ВСп-1632, где произошел отжиг дислокаций и, как результат, увеличение угла оптических осей (глава 4, раздел 4.3) и падение величины уширения пиков на дифрактограммах (раздел 5.2.2 данной главы). В остальных образцах, где следов перекристаллизации лейкократовых минералов нет, послеударная температура, по-видимому, не превышала 800-900°С [Feldman et al., 1994]. Обзор данных по высокотемпературным экспериментам (глава 2, раздел 2.4) показал, что при температурах до 1500°С плотность дислокаций в пироксене практически не меняется. Следовательно, в этих образцах послеударное тепло не должно вызывать существенных изменений дислокационной структуры клинопироксена.

По-видимому, главным фактором, ответственным за различное поведение свойств клинопироксена в природе и эксперименте, является структура фронта ударной волны. При экспериментальном нагружении максимальное давление достигается в результате переотражений ударной волны в образце (стр. 57, рис. 3.4). Многие исследователи [Stöffler, 1972; Martinez et al., 1995 и др.] указывали на вероятность особого поведения вещества в случае, если конечное давление достигается не в результате однократного импульса, а при многочисленных переотражениях. Д. Д. Бадюков при исследовании уширения пиков на дифрактограммах кварца сделал предположение, что основные деформации при подобном нагружении должны протекать именно на фронте первой входящей в образец ударной волны [Бадюков, 1987]. Такой подход вполне допустим, исходя из теоретических соображений. Главная масса дислокаций должна образовываться именно на фронте первой волны, где происходит наибольший по амплитуде скачок давления и температуры в веществе, в котором эти параметры первоначально находятся на "нулевых" отметках, а количество дислокаций крайне незначительно. Следующая идущая по образцу волна, имеющая значительно меньшую амплитуду (скачок давления во второй волне составляет менее 50% от амплитуды первой), сжимает нагретый до нескольких сотен градусов материал, который уже содержит большое число дислокаций, порожденных первой волной. Поэтому предположение о неизменности дислокационной структуры в течение последующего сжатия вещества до максимального давления можно считать вполне оправданным. Следовательно, ударная нагрузка в эксперименте должна оцениваться по амплитуде первой входящей в образец ударной волны (последняя колонка табл. 3.2 на стр. 50). Если вернуться к зависимостям угла оптических осей и уширения пика (22 Т) от давления и пересчитать таким образом экспериментальные нагрузки, то, как показывают рис. 5.9 и 5.10, точки, соответствующие нагружению в эксперименте и в астроблеме, существенно сближаются. Следует подчеркнуть, что такой подход к расчету давления может применяться только для тех ударных изменений в минерале, которые происходят на фронте волны, а на процессы, протекающие в веществе на пике давления и на этапе разгрузки, "ступенчатая" структура фронта может никак не влиять.

Таким образом, прямую, аппроксимирующую точки, соответствующие авгиту и диопсиду из эксперимента на рис. 5.10. можно использовать для оценки нагрузок в природных условиях. Предлагаемый клинопироксеновый геобарометр ударного метаморфизма связывает приложенную к породе ударную нагрузку Р, в гигапаскалях, и уширение 3 рентгеновского пика (22 1) клинопироксена, в градусах 26, по формуле: диопсид из эксперимента -1- диопсид из астроблемы

Рис. 5.9. Зависимость угла оптических осей (2У, град.) диопсида от ударной нагрузки (Р, ГПа) при расчете экспериментального давления по амплитуде первой входящей в образец ударной волны. 2

Рис. 5.10. Зависимость уширения пика (221) (р, град. 20 хЮ ) клинопироксена от ударной нагрузки (Р, ГПа) при расчете экспериментального давления по амплитуде первой входящей в образец ударной волны.

Р = 131 ß + 7.8 (7)

REM РАСЧЕТ НАГРУЗКИ ПО КЛИНОПИРОКСЕНОВОМУ ГЕОБАРОМЕТРУ Р= 13 i betta+7.8 PRINT "Р="; Р END

Основные особенности, отличающие нагружение в природе и эксперименте, уже обсуждались выше, поэтому существующее различие между прямыми на рис. 5.10, по-видимому, вызвано несовпадением ударных давлений, определяемых по кварцу (точки, соответствующие образцам из астроблемы) и клинопироксену (точки, соответствующие экспериментальным данным). Это наглядно иллюстрируется на рис. 5.П., где проведено сравнение нагрузок, полученных для пород из Пучеж-Катункской структуры с помощью кварцевого и клинопироксенового геобарометров. Наиболее логичным объяснением несовпадения давлений можно считать различие акустических импедансов (жесткостей) пироксена и кварца. Рассмотрим упрощенную двухслойную модель [Зельдович, Райзер, 1966], показанную на рис. 5.12., где слои представлены веществами с разными жесткостями, в данном случае, кварцем и пироксеном. При движении плоского фронта ударной волны в направлении, показанном стрелками, давление в более жестком минерале пироксене (слой 1, точка 1 на графике) будет выше, чем давление первой ударной волны, идущей от границы "пироксен-кварц" в менее жесткий минерал кварц (слой 2, точка 2

8 12 16 20 24 28 кпир

Рис. 5.11. Сравнение результатов определения ударной нагрузки в породах Пучеж-Катункской астроблемы по кварцевому (Ркв, ГПа) и клинопироксеновому (Ркпир, ГПа) геобарометрам.

Рис. 5.12. Сравнение ударных давлений в пироксене и кварце для двухслойной модели на графике зависимости ударной нагрузки (Р, ГПа) от массовой скорости (и, км/с). на графике). Разница в нагрузках составляет несколько гигапаскалей и, как видно из рис. 5.12., растет с увеличением силы удара. Конечно, реальную горную породу лишь в первом приближении можно анализировать с помощью такой двумерной модели в виде "слоев-минералов" с разной жесткостью. Кроме того, в результате последующего взаимодействия многочисленных отраженных ударных волн и волн разгрузки, во всех минералах горной породы установится общее давление, определяемое свойствами этой породы (определение именно этого давления является главной целью построения геобарометров). Однако, как было показано выше, главные деформации в минералах должны происходить на фронте первой ударной волны. Поэтому данная модель позволяет сделать общий качественный вывод - в породе, где сосуществуют кварц (или другой лейкократовый минерал) с пироксеном ударное воздействие на первый будет ниже, чем на пироксен.

Приведенные выше рассуждения объясняют завышенные значения давлений для пород Пучеж-Катункской структуры, полученные при расчете их по клинопироксену по сравнению с оценками по кварцу. Вопрос о том, какой барометр в данном случае дает более точную оценку, решается в результате сравнения состава пород астроблемы и образцов, с которыми проводились ударные эксперименты для построения обоих барометров. Кварцевый геобарометр был построен на основе экспериментов с монокристаллами кварца [Hórz, 1968]. Он должен давать хорошие результаты для существенно лейкократовых пород, где большую часть составляют кварц и полевые шпаты (минералы, имеющие почти одинаковые низкие ударные импедансы). Клинопироксеновый геобарометр построен в данной работе в результате экспериментов как с мономинеральными клинопироксеновыми породами (авгититами), так и с породами, с содержанием меланократовой составляющей около 60%. Последние по составу близки к анализируемым породам астроблемы. Таким образом, оценки ударной нагрузки для образцов из Пучеж-Катункской структуры с помощью клинопироксенового геобарометра следует признать более точными. Можно также говорить о том, что в породах с содержанием меланократовых минералов около 50% и выше кварцевый геобарометр дает заниженные оценки. Спектр пород, в которых для расчета давлений можно использовать клинопироксеновый геобарометр - более широк, как показали проведенные в данной работе эксперименты, оценки в породах с содержанием лейкократовых минералов 0 и 40% не различаются в пределах ошибки измерений. Таким образом, можно рекомендовать применение геобарометра в любых породах, содержащих клинопироксен в качестве главного минерала, хотя, аналогично случаю с кварцевым геобарометром, нужно учесть, что в существенно лейкократовых породах оценки давления по клинопироксену могут быть завышенными.

Факторы, определяющие точность клинопироксенового геобарометра - те же, что и кварцевого: вариации минерального состава и структурно-текстурных особенностей пород, в которых определяется давление. Поэтому ошибку расчета давления по клинопироксену, как и по кварцу, следует оценить в 3 ГПа. Расчеты можно производить только в массивных породах, при высокой пористости воздействие ударной волны на вещество носит совершенно иной характер [Фельдман, 1990]. Верхний предел давлений, достигнутый в данной работе, составляет 28.1 ГПа, и дальнейшие эксперименты с пироксеном могут показать, насколько корректно эта зависимость может быть использована при более высоких нагрузках. Нужно учесть, что при высокой послеударной температуре происходит отжиг дислокаций, приводящий к значительному занижению значения уширения, как это было отмечено для образцов ВСп-1628 и ВСп-1632. Оптические исследования пироксена не дают сведений о высокой температуре, но об этом может свидетельствовать наличие в породе перекристаллизованных лейкократовых минералов. В этом случае применение клинопироксенового геобарометра будет некорректным.

Суммируя результаты представленной работы, можно сформулировать следующие защищаемые положения:

2. Исследование в данной работе различных характеристик клинопироксена (оптических величин, плоскостных деформаций, химического состава, структурных параметров), варьирующих при ударно-волновом нагружении, показало, что пригодным для построения геобарометрических зависимостей являются только исследования, отражающие изменение дислокационной структуры пироксена.

Р= 1310 + 7.8

4. Для расчета ударного давления по клинопироксеновому геобарометру составлена компьютерная программа.

Заключение

По результатам изучения ударных преобразований клинопироксена и построения клинопироксенового барометра можно сделать следующие выводы:

3. Информативным оказывается изучение различными методами дислокационной структуры темноцветных минералов - клинопироксена, что показала данная работа, и оливина, согласно анализу литературных данных. Увеличение плотности дислокаций фиксируется как напрямую, с помощью электронной микроскопии [Ash worth, 1985], так и косвенными методами - при исследовании угла оптических осей и уширений пиков на дифрактограммах.

4. Уширение дифракционных пиков клинопироксена - значимо различимый ударный эффект. Главные характеристики уширения: линейный рост с увеличением давления для большинства отражений; независимость от химического состава минерала; увеличение с ростом угла дифракции.

8. Важным дополнительным результатом является новый взгляд на интерпретацию данных получаемых при экспериментальном нагружении минералов в случае, если максимальная нагрузка в образце достигается в результате многократных переотражений ударной волны. При этом определяющей оказывается амплитуда первой входящей в образец ударной волны, а последующее "догружение" образца до максимального давления не приводит к значительным деформациям. Такой подход можно считать допустимым при исследовании преобразований, проходящих на фронте ударной волны. Однако, следует признать, что этот вопрос до конца не ясен и требует дальнейших исследований.

Библиография Диссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Котельников, Сергей Игоревич, Москва

1. Альтшулер Л. В., Бражин М. И., Герман В. И. и др. "Взрывная деформация монокристаллов" // Физика твердого тела. 1967, т. 9, вып. 11, стр. 3063-3071.

2. Бадюков Д. Д. "Экспериментальное моделирование ударного метаморфизма породообразующих минералов" // Дис. канд. геол.-минер. наук, МГУ им. Ломоносова, геол. фак., каф. петрографии. М., 1987.

3. Бадюков Д. Д. "Воздействие ударных волн на основные типы породообразующих минералов" // Метеоритика, 1986, вып. 45, стр. 122130.

4. Баум Ф. А., Станюкович К. П., Шехтер Б. И. "Физика взрыва". М., 1959, 800 стр.

5. Безирганян П. А. "Физические основы рентгенографической диагностики несовершенств кристаллов". Ереванск. Гос. Унив., 1989, 360 стр.

6. Вальтер А. А., Гуров Е. П. "Ударный метаморфизм и ударное плавление уникальные геологические процессы, связанные с образованием метеоритных кратеров" // в кн.: Метеоритные структуры на поверхности планет. М., 1979, стр. 81-98.

7. Вишняков Я. Д. "Современные методы исследования структуры деформированных кристаллов". М., 1975, 480 стр.

8. Гневушев М. А., Каменцев И. Е., Каминская Т. Н., Орлова Ж. В. "Рентгеновское исследование кварца из ударно-метаморфизованных пород" // Минер, журн., 1982, т. 4, вып. 2, стр. 32-40.

9. Григорьева Т. Н. "Тонкая кристаллическая структура флогопитов, подвергнутых воздействию взрыва" /У Тр. Ин-та геол. и геоф. СО АН СССР, 1981, №487, стр. 51-56.

10. Грин X. У. "Пластичность оливина в перидотитах" // в кн.: Электронная микроскопия в минералогии. М.: Мир, 1979, стр. 427-447.

11. Добржинецкая Л. Ф. "Деформация магматических пород в условиях глубинного тектогенеза". М., 1989, 288 стр.

12. Зельдович Я. Б., Райзер Ю. П. "Физика ударных волн и высокотемпературых гидродинамических явлений." М., 1966, 686 стр.

13. Зильберштейн А. X. "Исследование влияния всестороннего сжатия на угол оптических осей монокристалла оливина" // Докл. АН СССР, 1983, т. 271, № 2, стр. 429-432.

14. Зильберштейн А. X. "Оптические свойства деформированных кристаллов и термобарометрия минералов" // Тр. Ленингр. о-ва естествоиспыт., 1986, т. 79, № 2, стр. 99-102.

15. Зильберштейн А. X. "Плотность трещин в ударно-метаморфизованных кристаллах графита как возможный геобарометр" // Докл. АН СССР, 1981, т. 258, № 4, стр. 987-988.

16. Иверонова В. И., Осипенко Н. Н. "Определение величины блоков и микроискажений решетки по дебаевским линиям с различными индексами" // Заводская лаборатория, 1965, т. 31, № 11, стр. 1349-1352.17. "Импактиты". М., 1981. 240 стр.

17. Каминская Т. Н., Каменцев И. Е., Орлова Ж. В., Гневушев М. А., Богомольная Л. С. "Гранаты ударно-метаморфизованных пород" // Минерал, журн., 1986, т. 8, № 3, стр. 8-17.

18. Козлов Е. А., Жугин Ю. Н., Литвинов Б. В., Фельдман В. И., Сазонова Л. В., Медведев А. В. "Оценка амплитуды ударной нагрузки по изменению состава полевых шпатов в импактированной породе" // Доклады АН, 1998, т. 361, № 3, стр. 333-336.

19. Котельников С. И., Фельдман В. И. "Ударный метаморфизм клинопироксена" // Вестник Моск. ун-та, Сер. 4, Геология, 1998, № 4, стр. 46-49.

20. Мигдисова Л. Ф., Кононкова H. Н. "Хондрит Первомайский -петрология и ударный метаморфизм" // Метеоритика, 1989, вып. 48, стр. 18-27.

21. Миронов Ю. В. "Основные особенности ударно-метаморфических преобразований в базальтоидах" // Вестн. Моск. ун-та, Сер. 4, Геология, 1985, № 2, стр. 86-90.

22. Перчук Л. Л., Рябчиков И. Д. "Фазовые соответствия в минеральных системах" М., 1976, 287 стр.

23. Русаков А. А. "Рентгенография металлов". М., ч. 2, 1969, 235 стр.

24. Сазонова Л. В., Козлов Е. А., Жугин Ю. Н. "Особенности химических, структурных и фазовых превращений плагиоклаз-гранат-пироксеновой горной породы в сферических волнах напряжений" // Геохимия, 1988, № 7, стр. 687-694.

25. Соболев В. С. "Федоровский метод".М.,1964. 285 стр.

26. Трегер В. Е. "Оптическое определение породообразующих минералов". М., 1968.

27. Ударные кратеры на Луне и планетах. М., 1983, 200 стр.

28. Уманский Я. С. "Рентгенография металлов". М., 1967, 235 стр.

29. Фельдман В. И. "Петрология импактитов." М., 1990, 299 стр.

30. Фельдман В. П., Сазонова Л. В., Котельников С. И. "Распределение ударного давления в породах Воротиловской скважины (Пучеж-Катункская астроблема)" Н Доклады АН СССР, 19966, т. 349А, № 6, стр. 936-938.

31. Фельдман В. И., Сазонова Л. В., Носова А. А. "Геологическое строение и петрография импактитов Пучеж-Катункской астроблемы (Поволжье)" // Бюл. МОИП., Отд. геол., 1984, т. 59, № 6, стр. 53-63.

32. Фридель М. "Дислокации". М., 1967. 579 стр.

33. Фукс М. Я. "Рентгеновский метод исследования микродеформации и дисперсности". Харьков, 1979, 50 стр.

34. Хакимова Д. К., Нагорный В. Г., Смольянинов А. А. "Итерационный метод расчета распределений в структурном анализе" //' Кристаллография, 1973, т. 18, вып. 3, стр. 480-483.

35. Хисина Н. Р., Петушкова Л. В., Мешалкин С. С. "Термическая и ударная история пироксенов из метеорита Ветлуга по данным рентгено-дифракционного исследования" // Геохимия, 1988, № 3, стр. 333-341.

36. Adams J. D., Hörz F., Gibbons R. V."Effects of'shock-loading on the reflectancethspectra of plagioclase, pyroxene and glass" //10 Lun. Plan. Sei. Conf., 1979, p. 1-3.

37. Ahrens Т. J., Gaffney E. "Dynamic compression of enstatite" /7 J. Geophis. Res., 1971, v. 76, p. 5504-5513.

38. Andrault D., Bouhifd M. A., Itie J. P., Richet P. "Compression and amorphisation of (Mg, Fe)2Si04 olivines: An X-ray diffraction study up to 70 GPa" /7 Phys. Chem. Miner., 1995, v. 22, № 2, p. 99-107.

39. Ashworth J. R. "Transmission electron mycroscopy of L-group chondrites, 1. Natural shock effects" //Earth Plan. Sci. Lett., 1985, v. 73, p. 17-32.

40. Ashworth J. R., Barber D. J. "Electron petrography of shock-deformed olivine in stony meteorites" /7 Earth Plan. Sci. Lett., 1975, v. 27, p. 43-50.

41. Ashworth J. R., Mallinson L. G. "Transmission electron mycroscopy of L-group chondrites, 2. Experimentally annealed Kyushu" // Earth Plan. Sci. Lett., 1985, v. 73, p. 33-40.

42. Badyukov D. D. "High pressure phases in impactites of the Zhamanshin crater (USSR)" // 16th Lun. Plan. Sci. Conf., 1985, p. 21-22.

43. Bauer J. F. "Experimental shock metamorphism of mono- and policrystalline olivine. A. Comparative study" // Proc. 10th Lunar Plan. Sci. Conf., 1979, p. 25732596.

44. Bauer J. F. "Shock-induced deformation in olivine from polycrystalline dunites and particulate samples" // 9th Lunar Plan. Sci. Conf, 1978, p. 55-57.

45. Carter N. L., Raleigh C. B., De Carly P. C. "Deformation of olivine in stony meteorites" // J. Geophys. Res., 1968, № 73, p. 5439-5461.

46. Chao E. C. T. "Pressure and temperature histories of impact metamorphosed rocks based on petrographic observations" /7 in: Shock metamorfism of natural materials. Baltimore, 1968, p. 135-158.

47. Chao E. C. T. "Shock effects in certain rock-forming minerals" // Science, 1967, v. 156, p. 192-202.

48. Chen M., Sharp T. G., El Goresy A., Wopenka B., Xie X. "The majorite-pyrope + magnesio-wiistite assemblage: constraints on the history of shock veins in chondrites" // Science, 1996, v. 1271, p. 1570-1573.

49. Dachille F., Gigl P., Simons P. Y. "Experimental and analitical studies of crystalline damage useful for the recognision of impact structures" // in: Shock metamorfism of natural materials. Baltimore, 1968, p. 555-570.

50. Dodd R. T., Jarosewich E. "Incipient melting in and shock classification of L-group chondrites" // Earth Plan. Sci. Lett., 1979, v. 44, p. 335-340.

51. Dundon R. W., Haffner S. S. "Cation disorder in shocked orthopyroxene" // Science, 1971, v. 174, № 5, p. 581-583.

52. Engelhardt W. von, Stoftler D. "Stages of shock metamorphism in crystalline rocks of the Ries basin, Germany" // in: Shock metamorfism of natural materials. Baltimore, 1968, p. 159-168.

53. Feldman V. I. "The conditions of shock metamorphism" // in: Dressier B. O., Grieve R. A. F., Sharpton V. L., eds. "Large meteorite impacts and Planetary Evolution": Boulder, Colorado, Geological Society of America Special. Paper 293, 1994.

54. Feldman V., Kotelnickov S., Sazonova L., Guseva E. "Diaplectic transformation in clinopyroxene (Puchezh-Katunky astrobleme, Russia)" // 25th Lun. Plan. Sci. Conf., Houston, 1994, p. 369-370.

55. Goetze C., Kohlstedt D. L. "Laboratory study of dislocation climb and diffusion in olivine" // J. Geophys. Res., 1973, v. 78, p. 5961-5871.

56. Grieve R. A. F., Robertson P. B. "Variations in shock deformations at the Slate Islands impact structure, Lake Superior" // Contr. Miner. Petrol., 1976, v. 58, № 1, p. 37-51.

57. Gueguen Y. '^Dislocations in naturally deformed terrestrial olivine: classification, interpretation, applications"//Bull. Mineral., 1979, v. 102, № 2-3, p. 178-183.

58. Hornemann U., Mùller W. F. "Induced deformation twins in clinopyroxene" // Neues Jahrb. Mineral. Monatsh., 1971, v. 6, p. 247-255.

59. Hôrz F. "Statistical measurements of deformation structures and refractive indices in experimentally shock loaded quartz" // in: Shock metamorfism of natural materials. Baltimore, 1968, p. 243-253.

60. Hôrz F., Quaide W. L. "Debay-Shairer investigations of experimentally shocked silicates" //Moon, 1973, v. 6, № 1, p. 45-82.

61. Ingrin J., Dounkhan N., Dounkhan J. C. "Dislocation glide systems in diopside single crystals deformed at 800-900 C"// Eur. J. Mineral., 1992, v. 4, p. 12911302.

62. Ingrin J., Dounkhan N., Dounkhan J. C. "High-temperature deformation of diopside single cristal. 2. Transmission electron microscopy investigatin of the defect microstructures" // J. Geophys. Res., 1991, v. 96, № 9B, p. 14287-14297.

63. Jackson I., Ahrens T. J. "Shock wave compression of single-crystal forsterite" // J. Geophys. Res., 1979, v. 84, № 6B, p. 3039-3048.

64. Jakubith M., Hornemann U. "Majorité formation from enstatite by experimental shock-loading" //Phys. Earth Plan. Int., 1981, v.27, № 2, p. 95-99.

65. James O. B. "Shock and thermal methamorphism of basalt by nuclear explosion, Nevada Test Site" I I Science, 1969, v. 166, p. 1615-1620.

66. Jeanloz R. "Shock effects in olivine and implication for Hugoniot data" // J. Geophys. Res., 1980, v. 85, p. 3163-3176.

67. Jeanloz R., Ahrens T. J., Lally J. S., Nord G. L., Christie J. M., Heuer A. H. "Shock-produced olivine glass: First observation" /'/' Science, 1977, v. 197, p. 457459.

68. Karato S., Toriumi M., Fujii T. "Dynamic recristallization and high-temperature rheology of olivine" // High-Press. Res. in Geophys., 1982, p. 171-189.

69. Kirby S. H., Christie J. M. "Mechanical twinning in diopside Ca(Mg,Fe)Si206: structural mechanisms and associated crystal defects" // Phys. Chem. Miner., 1977, v. 1, p. 137-163.

70. Kohlstedt D. L., Van der Sande J. B. "Transmission electron microscopy investigation of defect microstructure of four natural orthopyroxene" // Contr. Miner. Petrol., 1973, v. 42, p. 169-180.

71. Kotelnikov S. " The comparison of shock effects in naturally and experimentally deformed diopside" // European Union of Geosciences 9, 1997, p. 418.

72. Kotelnikov S., Feldman V. "Modern methods of shock pressure estimation in impacted rocks'5 // Oceanic impacts mechanisms and environmental perturbations, Bremerhaven, 1999a.

73. Kotelnikov S., Feldman V. "Shock pressure estimations by the study of clinopyroxene alterations" // XXX Russian-American Microsymposium on Comparative Planetology, 1999b, p. 51-52.

74. Kotelnikov S., Feldman V. "The broadering of X-ray maxima in shocked clinopyroxene" // XXVI Russian-American Micro symposium on Planetology, 1997, p. 62-63.

75. Kotelnikov S., Feldman V. "The clinopyroxene X-ray maxima broadering as possible geobarometer of shock metamorphism" // 30th Lun. Plan. Sei. Conf., Houston, 1999c.

76. Kotelnikov S., Feldman V., Juk A. " The comparison of shock effects in naturally and experimentally deformed clinopyroxene" // 27th Lun. Plan. Sei. Conf., Houston, 1996a, p. 693-694.

77. Kotelnikov S., Feldman V., Juk A. "Shock metamorphism of naturally and experimentally deformed clinopyroxene" /7 XXV Russian-American Microsymposium on Planetology, 1996b, p. 39-40.

78. Lambert P. "Fractures induced by shock in quartz and feldspar" // Miner. Mag., 1979, v. 43, p. 527-533.

79. Lambert P. "Shock experiments in pyroxenes and some of their alteration products" //Meteoritics, 1982, v. 17, № 4, p. 241-250.

80. Langenhorst F., Deutsch F. "Minerals in terrestrial impact structures and their characteristic features" // in: Advanced mineralogy. Marfiinin A. S. Ed., Springer, 1998, v. 3, p. 95-119.

81. Langenhorst F., Joreau P., Doukhan J. C. "Thermal and shock metamorphism of the Tenham meteorite: a TEM examination" // Geochim. Cosmochim. Acta, 1995, v. 59, p. 1835-1845.

82. Leroux H, Doukhan J. C., Langenhorst F. "Microstructural defects in experimentally shocked diopside: a TEM characterization" // Phys. Chem. Miner., v. 20, p. 521-530.

83. Levi F. A. "Thermally induced fractures in olivines of stony meteorites" it Mineral. Mag., 1976, v. 40, p. 519-521.

84. Martinez I., Deutsch A., Schärer U., Ildefonse Ph., Guyot F.,Agrinier P. "Shock recovery experiments on dolomite and thermodynamical modelling of impact-induced decarbonation" // J. Geophys. Res., 1995, v. 100, № 8B, p. 15465-15476.

85. McQueen R. G., Marsh S. P., Fritz J. N. "Hugoniot equation of state of twelve rocks" // J. Geophys. Res., 1967, v. 72, № 20, p. 4999-5036.

86. Migdisova L. F., Zaslavskaya N. I. "Some pecularities of the chemical composition of minerals in shock-metamorphized L-chondrites" // Proc. 16th Lunar Planet. Sei. Conf., 1985, p. 544-545.

87. Müller W. F. "Stoßwelleneffekte in Pyroxenen: Transmissionselektronenmikroskopische Beobachtungen" // Fortschr. Mineral., 1978, v. 56, № 1, p. 95-96.

88. Müller W. F., Defourneaux M. "Deformationsstrukturen in Quarz als Indikator fur Stoßwellen: Eine experimentelle Untersuchung an Quarz-Einkristallen" // Z. Geophys., 1968, B. 34, № 5, S. 483-504.

89. Müller W. F., Hornemann U. "Shock-induced planar deformation structures in experimentally shock-loaded olivines and olivines from chondritic meteorites" // Earth Plan. Sei. Lett., 1969, v. 7, p. 251-264.

90. Müller W. F., Hornemann U. "Deformation microstructures in shock-loaded olivine" // Nature, 1968, v. 220, № 5173, p. 1227-1228.

91. Naze L., Dounkhan N., Dounkhan J. C., Latrous K. " A TEM study of lattice defects in naturally and experimentally deformed orthopyroxenes"// Bull. Mineral., 1987, v. 110, p. 497-512.

92. Nord G. L. Jr., Wandless M.-V. "Petrology and comparative thermal and mechanical hystories of clasts in breccia 62236" // J. Geophys. Res. A, 1983, v. 88, p. 645-657.

93. Poirier J.-P. "On the slip systems of olivine" // J. Geophys. Res., 1975, v. 80, № 29, p. 4059-4061.

94. Putnis A., Price G. D. "High pressure (Mg,Fe)2Si04 phases in the Tenham chondritic meteorite" // Nature, 1979, v. 280, p. 217-218.

95. Raterron P., Dounkhan N., Jaoul O., Dounkhan J. C. "High temperature deformation of diopside. IV: predominance of {110} glide above 1000 C" // Phys. Earth Plan. Inter., 1994, v. 82, № 3-4, p. 209-222.

96. Raterron P., Jaoul O. "High-temperature deformation of diopside single cristal. 1. Mechanical data" // J. Geophys. Res., 1991, v. 96, № 9B, p. 1427714286.

97. Reimold W. U., Stoffler D. "Experimental shock metamorphism of dunite" // Proc. 9th Lunar Planet. Sci. Conf.,1978, v. 2, p. 2805-2824.

98. Robertson P. B. "Anomalous development of planar features in shocked quartz of porous lithologies" // 11th Lun. Plan. Sci. Conf., 1980, p. 938-940.

99. Robertson P. B., Dence M. R., Vos M. A. Deformation in rock-forming minerals from Canadian craters // in: Shock metamorfism of natural materials. Baltimore, 1968, p. 433-452.

100. Sazonova L. V., Kozlov E. A., Litvinov B. V., Vigasina M. F., Orlov R. Ju., Kotelnikov S. I. "Transformation of enstatite in spherical stress waves" // XXVI Russian-American Microsymposium on Planetology, 1997, p. 115-116.

101. Schaal R. B., Horz F. "Shock metamorphism of lunar and terrestrial basalt" // Proc. 8th Lunar Sci. Conf., 1977, v. 2, p. 1697-1729.

102. Schmitt R. T., Deutsch A. "X-ray investigation of olivine and orthopyroxene in experimentally shocked samples of the H6-chondrite Kernouve" // 26th Lun. Plan. Sci. Conf., 1995, v. 26, p. 1243-1244.

103. Schneider H. "Infrared spectroscopic studies of experimentally shock-loaded quartz" // Meteoritics, 1978a, v. 13, № 2, p. 227-234.

104. Schneider H. "Investigations on the deformation of experimentally shock-loaded biotites using X-ray single crystal diffraction techniques" /'/' Miner. Mag., 1978b, v. 42, p. 41-44.

105. Schneider H. "The shock-induced high pressure transformation of olivine'"' /7 Phys. Chem. Miner., 1978c, v. 3, № 1, p. 89-90.

106. Schulien S., Hornemann U., Stoffler D. "Electrical conductivity measurements on dunites and hot-pressed synthetic olivines under shock compression" // Phys. Chem. Miner., 1978, v. 3, № 1, p. 90.

107. Sclar C. B., Bauer J. F. "Shock-induced subsolidus reduction-decomposition of orthopyroxene and shock-induced melting in norite 78235" //Proc. 6th Lun. Sci. Conf., 1975, p. 799-820.

108. Sears D. W., Ashworth J. R., Broadbent C. P., Bevan A. W. R. "Studies of an artificially shock-loaded H group chondrite"// Geochim. Cosmochim. Acta, 1984, v. 48, p. 343-360.

109. Sharp T. G, Lingemann C. M., Dupas C., Stoffler D., "Natural occurrence of MgSi03-ilmenite and amorphized (Mg,Fe)SiU3-perovskite in a shocked L5-6 chondrite" // 28th Lun. Plan. Sci. Conf., 1997, p. 1285-1286.

110. Short N. M. "Effects of shock pressures from nuclear explosion on mechanical and optical properties of granodiorite" // J. Geophys. Res., 1966, № 71, p. 11951215.

111. Short N. M. "Experimental microdeformation of rock materials by shock pressures from laboratory-scale impact and explosions" // in: Shock Metamorphism of Natural Materials. Baltimore, 1968a, p. 219-242.

112. Short N. M. "Nuclear-explosion induced microdeformation of rock on aid to the recognition of meteorite impact structures" // in: Shock Metamorphism of Natural Materials. Baltimore, 1968b, p. 185-210.

113. Skrotzki W. "Defect structure and deformation mechanism in naturally deformed augite and enstatite" // Tectonophysics, 1994, v. 229, № 1-2, p. 43-68.

114. Snee L. W., Ahrens T. J. "Shock-induced deformation features in terrestrial peridotite and lunar dunite" // Proc. 6th Lunar Sci. Conf., 1975, p. 833-842.

115. Stoffler D. "Deformation and transformation of rock-forming minerals by natural and experimental shock process. 1. Behavior of minerals under shock compression"/'/'Fortschr. mineral., 1972, v. 49, № 1, p. 50-113.

116. Stoffler D. "Deformation and transformation of rock-forming minerals by natural and experimental shock process. 2. Physical properties of shocked minerals" /7 Fortschr. Mineral., 1974, v. 51, № 2, p. 256-289.

117. Stoffler D. "Progressive metamorphism and classification of shocked and brecciated crystalline rocks at impact craters" // J. Geophys. Res., 1971, v. 76, № 23, p. 5541-5551.

118. Syono Y., Goto T., Sato J., Takei H. "Shock compression measurements of single-crystal forsterite in the pressure range 15-93 GPa" // J. Geophys. Res., 1981a, v. 86, № 7B, p. 6181-6186.

119. Syono Y., Takei H., Goto T., Ito A. "Single crystal X-ray and mossbauer study of shocked ilmenite to 80 GPa" // Phys. Chem. Miner., 1981b, v. 7, № 2, p. 82-87.

120. Syono Y., Goto T., Takei H., Tokonami M., Nobugai K. "Dissociation reaction in forsterite under shock compression" // Science, 1981c, v. 214, № 4517, p. 177-179.

121. Tomioka N., Fujino K. "Natural (Mg,Fe)Si03-ilmenite and perovskite in the Tenham meteorite // Science, 1997, v. 277, № 5329, p. 1084-1088.

122. Weidner D. J., Vaughan T. M. "Elasticity of pyroxenes: effects of composition versus crystal structure" // J. Geophys. Res., 1982, v. 87, № 1 IB, p. 9349-9353.

Информация о работе

Котельников, Сергей Игоревич
кандидата геолого-минералогических наук
Москва, 2000
ВАК 04.00.08

Диссертация

Клинопироксеновый геобарометр ударного метаморфизма - тема диссертации по геологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы

Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему Клинопироксеновый геобарометр ударного метаморфизма ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Клинопироксеновый геобарометр ударного метаморфизма"

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Котельников, Сергей Игоревич

Введение Диссертация по геологии, на тему "Клинопироксеновый геобарометр ударного метаморфизма"

Заключение Диссертация по теме "Петрография, вулканология", Котельников, Сергей Игоревич

Библиография Диссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Котельников, Сергей Игоревич, Москва

Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему
Клинопироксеновый геобарометр ударного метаморфизма
ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология