Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Метеоритное вещество в импактитах

ВАК РФ 04.00.02, Геохимия

Автореферат диссертации по теме "Метеоритное вещество в импактитах"

л г

х' .И И

/ / (У

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕВИНА, ОРДЕНА ОКТЯЕРЮКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ' ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗШ.5Ш ГОСУДАРСЕШ-аШ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Ы.В.ЛОМОНОСОВА ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи КАПУСТША Ирина Георгиевна

УДК 550.4

•МЕТЕОРИТНОЕ ВЕиЗСТЮ В 1Н1А1Ш1ТАХ

Специальность: 04,00.02 - гео::лм;'.я

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степетп кандидата геолого-гашералогэтескях наук

Москва - 1969

Работа выполнена на кафедрах геоэцгиа и петх^графии Геологического Факультета Ыосковского Государственного Университета имени II.Б .Ломоносова

Научные руководители:

доктор геолого-минералогических наук А.АЛрошевский

кандидат геолого-шнерало-гнческях наук З.И.Фельдаая

Офкдаальные оппоненты:

доктор геолого-нинералоги-ческих наук В.И.Рехарсюй

или ан ссср)

кандидат геологонаикерало-гических взу? 0. И .Яковлев (ГЕОШ АН СССР) .

Ведуняя органазацзя:"

Институт геохимии я физия нянервлов АН УССР, г.Клев

Защита ьиссертации состоится 17 февраля 1589 г. в 14 30 йен. в аудитории 829 та заседании специализированного Ученого Совета К.053.05.08 по петрографии, геохияи а геохдагачесмш методам поисков ыестороядений полезных ископаемых Геологического факультета ШТ.

Адрес: П9899, Шсква, Ленинские горы, ШУ, Геологически! факультет.

С диссертацией ыокно ознакомиться в библиотеке Геологического факультета ЩУ (зона "А", 6 этгх).

АЕторефера* разослан "12- " ЛхЛ&ЬоУ 1989 г.

УчешЗ' секретарь ¿-АХ

слесгаазззроввяао» Совета ОадЗ^тот^,

ст-я.о. А.И.Еатанона/'

ВВЕЩЕНИЕ

Комплексное и целенаправлегшое изучение кольцевых структур, образованных в результате столкновения метеоритов с Землей, по- ' лучюю интенсивное развитие только в последние несколько десятилетий, несмотря на то, что реальность падения метеоритов на Земли унэ давно признана наукой.

Трудности изучения метеоритных кратеров на Земле связаны о тем, что по мере течения времени в результате эндогенных и экзогенных процессов стираются многие морфологические и структурные признаки астроблем. Их кольцевой характер л впеанее сходство илпэктетов с эф]зузпвами приводит к тому, что ударные кратеры часто картируются как ву.-лсаипческие постройки. При исследовании такого рода структур необходимо комплексное изучение их морфологии, геологических и геофизических особенностей, петрографии, минералогии и геохимии елатаящих их пород. Одним из аргументов в пользу космогенного цроисхоздения структуры являются находки метеоритного вещества.

Доказательством метеоритного происхождения структуры первоначально являлось лизь присутствие обломков метеорита. Именно поэтому и (или цризнаны метеоритными кратерами такие астробяе-ш, как Цетеор в Аризоне (США), Вабар в Саудовской ^равии, 1ен- ■ бери в Австралии и некоторые другие. Когда позднее началось геохимическое изучение пород астроблен, в некоторых из них по резко повышенным концентрациям никеля и кобальта было обнаружено присутствие в импактитах частично или полностью переработанного метеоритного вещества.

Актуальность работы. В настоящее время принято считать, что изучение в шпакгитах I породах мишени благородных евдероошлов (иридия, осмия, палладия) клесте с никелем, кобальтом, германием, рензем и некоторыми другими элементами, которыми в разной степени обеднена земная кора по сравнению с метеоритами, распираю возможности расиифровки црироды ударников. Метод был проверен на структурах с сохранившимися обломками метеоритов (Метеор, Вабар) и использован для структур, в которых минеральные остатки вещества метеорита отсутствуют (Е£ент, Вост.Юпзруогер, Рис, Роилуар, Болтышский, ПопигаЗский л многие другие).

Однако, как показано в настоящей работе, этот метод далеко не всегда дает однозначный ответ, что связано, с одной стороны, с недостаточзшм количеством используемых для этого элементов, с

- г -

другой, - с отсутствием точных предстаазакаЗ а позедениз метеоритного вещества при образована^ астроблсы.

Цель я задачи пабо'-ы. Основная азль настоящей работы заключалась в оценке возможности определения прзроды метеорита-ударника при отсутствии сохранивашся фрагментов метеорита.

В соответствии с поставленной целые основными задачам исследования являлись:

1. Отработка методики определения ирадая при со дерзаниях а х х 10-10$.

2.- Изучение закономерностей распределения иридия, никеля, кобальта я .грома как главных элеыентов-нндгкзторов рассеянного метеоритного весестъа в ашактитах яратероз Янгсъярви, Зльгыгыттан Болтшский, Иопигайсхий, lo нар.

3. Изученг з фракционирования метеоритного вепества при импакт-ном событии.

4. Теоретическая и практическая опенка возможности определения црнроды ударника при отсутствии сохракивпахся -рагментов метеорита.

Научная новизна работы. Впервые подучены данные по содерзааию элемента-индикатора метеоритного веаества - нрадзя - з породах дмгактанх кратеров Яннсъярви, Здьгыгатгыа, Бситшсклй, ПояигаЯс-шй. На основании большого объема литературного материала и собственных данных автора охарактеризованы процессы £ракциоацровавз метеоритного веаества при иьшактном событии.

Предметом защиты является следушие основные положения:

1. Методом нейтронно-активациокного анализа с предварительна! разложением дроби и концентрирований] иридия путем сорбции хелат еын сорбентом 2ВБ-Ш-ЮТ возмешго определение данного элемента с чувствительности) » X 1СГ10(.

2. За основании изучения распределения иридия в породах ».race: х ашактатах метеоритных кратеров Эяьгугктгын и Болтыаский с дополнительным привлечением литературного материала доказана воз-модность улетучивания нрядтя в оксидной форме пря дегазации ам-гактных расплавов.

3. При шшктном событии происходит ^ракцяонироЕаязе метеорам кого весества з результате процессов: а) абляции иетеората пра двихении в а геосфере; б) селективного плавления а испарения непс средственно з момент 5дара; в) дегазации ударного расплава:

г) пирогенного шигигеядя а асышвлзцди ейгемков метеорита силикатным ударши расплавом.

4.. При суцествуюцем уровне зкзигй в отсугстгии сохраниЕПЕхся агыентов метеорита для большинства кратеров с достаточной сте-;ны) точности кото определить теп (железный, каменный), а нног-[ в класс (хондрат, ахондрит) ударника по иетеорлтксму веществу, ¡холящемуся в (¡орме геохимического рассеяния в импактатах на ос->шкки сравнительного изучения содержаний широкого круга зленен-)в-1Щдшйторов метеоритного вещества.

Практическая ценность работы заключается в отработке методики феделения иридия в силикатных породах на уровне содержаний п. х что позволяет определять концентрации этого ате.\:екта не злкко в имлактитах, но и кларкоше содержания врцдпя в породах ашой коры. Исследована возможность определения характера ударна на основании изучения различных форм сохранности метеоритно-з Еещества.

Фактический материал. положенный в основу работы, получен при зучении пород миссией и швактитов ыегеорстких кратеров Яяисъ-рви, ачБШгытгык, Болгшзскяй, Попигайский, Локар.

Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации бсуяда^ись на 1У Советско-Американском сшюзиуие по сравпитель-ой щанетологии (Москва, 1983 г.), на Л и УП Всесоюзных гяшю-иушх по цробле^дм косиохшиз п метеоритики (1981. 1983 г.г.), а IX Всесоюзной метеоритной конференции (Таллин, 1987 г.), на X, I. Ш и ЛУ конференции шлодых ученых 1ДУ (1983, 1984. 1265, 937 г.г.), a такг.е представлялись на УЛ г ИХ конференциях по уне и планетам (Хьюстон, США, 1985, 1988 г.г.).

Результаты исследований оцуйшсованг в коллективной монографии ¡Ьллактитн", 12 статьях и защищены в трех Отчетах Планетологичсс-:ой партии Геологическое факультета I.U.7.

. Автор выражает глубокую благодарность доктору геол.-игл. наук ..АБрошевскому за научное руководство работой. Глубокую' прпзпа-■ельность автор адресует кандидату геол.-мш.паух В.И.Оельдцпну !ои,5бстно и под непосредственным руководством которого проводи-сась дашйя работа. Основную помощь в разработке методики по оп->еделешш иридия в сализаетшх гор:ож породах и проведении апали-юв оказал яавдадат хим.наук ГЛ.Колесов, котороцу автор безисрпо благодарен. Искренне признателен автор А.Т.Бззилевскому, А.А.Вальтеру, Ц.А.Наззрову, И.И.Антокольской и Н.Ф.Пчелинцевой за покопь, ювсты и консультации, а такке Е-Я.Цербовскому за содействие в проведении микрозоцдовых анализов. Особуэ благодарность автор пира гзст К .Д. Пупковой а гз.Л.Савгаой за помочь в офор;педа далией

работ.

Структура и объем работы. Диссертацгя состоит из введения, глав ь заключения; изложена ка 45 страницах тпзшописного ts та, иллюстрирована $С рисунками, содервд тасяищ? и сппсс литературы из /23 наименований.

В первой главе рассматриваются три асрмы нахождения метеор: кого вещества в шлиактнюс кратерах: I - фрагменты метеоритов; 2 - продукты славленая и/или ковденсацзи метеоритного веществг обнаруживаемые в виде металлических сферул, црагилков, щстиц . правильней формы с высоким содертниеы гелеза, нппеля, ко бал ь' платиноидов; 3 - метеоритное вещество в tfopue геохимического сеяния в импактитах, фиксируемое по резко вовызенниа содергпн злементов-индлкаторов метеоритного вещества (никеля, кобальта хрома, иридия и некоторых других) в вшактвых стеклах по орав, ншз с породами мшена. Вкратце ра с емз rp изз гсся условия, не обходе дтя сохранности каждой. из перечислехшых форм при образова: д.шактного кратера.

Во второй главе кратко описаны некоторые особенности импак го процесса: кратерообразованге, исюредзе вещества при образ низ импактитов, флладнкй репа! шлактитоз.

3 третьей, главе рассматривается особенности химического со ва метеоритов п критерии шбора элементов в качестве индикато присутствия метеоритного вещества, излагаются метода анализов применявшиеся для определения никеля, хрема, кобальта и ирвди главных элементов-индикаторов метеоритного вецества. характер ется зависимость поведение злементов-пндикаторов от темпера ту оквслительно-воостановвтелышх условий среды.

В четвертой главе исследуется распределение рассеянного ме рпгного вецества в импактитах кратеров Яяисъярва, Эльгыгытг Болтнпский, ПопигаСскзй, До нар и, на основании литературного : риала, некоторое других структур.

В пятой главе рассматриваются процессы ^акционирования м< ритного вецестаг прл шгаягяом соСытжа.

В шестой главе обеуздается возможность реконструкции петр< ыического типа метеорита-ударника.

obcceobass зщгап.нх созоший

Деовоэ положение. Методом нейгрояно-актизапискного анализ; предварительным раздозеяаеы гробы а концентрированием иридия

геи сорбции хелаиам сорбентом ПВБ-Ш-МТ воз:,10:210 определение данного элемента с чувствительностью а х Ю-"^.

Одним из нэпболее чувствительных злементоз-гадизсаторов метеоритного вещества в имтзактитах в настоящее время считается нридпа. Однако содерказгпя отого элемента г земных горних породах (и в частности в породах метеоритзшх кратеров) ШЕе предела обнаругс-нля одного из самих чувствительных на осгодняпнлл день методов -нейтрозпю-актззшцпозоюго анализа, вследствие чего встал вопрос о химическом разложении проб с целью предварительного концентрирования иридия. Однако хорошо разработазззшх методик зеозпзентрззрова-кця этого редкого элемента из слиг.'^тных горних пород в отечест-вешю'Л практике до еззх пор нет. Вариант концентрирования, используемы;; зарубе-ппил авторами ( Кеауз et а1., 1974; Сгооз et а1., 1275), в ззапзн: условиях оказался непригодна.!.

Для сорбции иридия "з растворов сотрудницей лаборатории "Орга-нпчссглк реагентов" ГЕ0Л1 ИЛ'.Аззтозсольсзюн нам бил лмбезно предоставлен хслатззр! сорбент 1ЕЗБ-'.Я-10Т. (Работа сорбента по козщел-трировазпнг была изучена, глазнш образом, за различных рудах отого металла л продуктах их переработки ( Муаооеаоуа е-ь а!. , 1975; Даззыош и др., 1078)).

Для изучения возмозлзостн использования предполагаемой методики

разложения в I г исследуемой неактивной пробы вносилась: I глл 10^

раствора неактивного придззя в качестве носителя, улутазюцего цро-

цент сорбции, и 0,5 мл 60,г раствора радиоизотопа йзея ко-

Т

личсство ¿г, легко проследить процент сорбции.

Результаты исследования позсазали, что суммарный солевой эЛТеят раствора сильно влияет на работу данного сорбента и необходимо сниглть содержание солей приз:ерзю до 10 мг/мл раствора (табл.1). _ т „ -„..« Из-за очень низких содергд-

Тайп.1. Связь сигарного сгу^икшгл ео.^ей ь - -1

растворе и процента сорвем НИ2 ПССЛСДУСМОГО ЭЛСМСЗЗТЗ 2

- г. - - ■- - -----------анализируемых пробах горних г.о-

Содсрюнае солеЯ , проимп сорй:*» ^ 11 1

_ в раствору игДи _ ^________род Епал:!за браЛЦ ЗЗаЗССКу

50 25, 31 в I г. Существенное увеличение '25 ьт- 60 обцего содерканил смел проас-1С 6Ч' '''->• 86 ходит при сплавлении пробы с ____'1°______■ _ _ I5: I3:. - перекисью натрия. Но использование методиз;:! с предьфптельзшм переведением в раствор части солей и удалеззззем з:рсмззезсма перед операцией сплзвления позволило понизить об;';и.:1 солеззэл Тезст ¡«створа до необходимого уроыи.

"отодика оиг>сдплезгкя з:р:;дпя. Измельчэшше и растертпе дроби

пород весoii по I г и стандартов (а качестве ¿союрнх использовались келезнце метеориты с известным содерзангел Ir ) помещала в пакеты аз алшиниевой фольга и облучала в ядерной реакторе потоком нейтронов 1,2-10^ нейтрон/см2 с в тече:пе ICD часов. Выдерживали их 7-14 дней для распада общей фоновой активности (главным образом изотопов 24 Sa, ^К, ^о, s52i , 7SAя, 140 La, 147а» , и др.) и проводили химическое разложение.

Разложение я сплавление удобно проводи ь г стеклоуглеродных ташках емкостью 50 их. Пробы растворяли в 20 мл царской водки (смесб соляной а азотной кислот з отнсшакза 3;1) в течение 2-3 часов (могно оставить нг ночь). В раствор добавляла неактивный 1т в качестве носителя. В напел случае вносила I мл I0j- раствора 1г . Раствор упаривали до влажных солей, добавляли 40 т горячей воды, выдергивали 30 мин. на водяной бане я охлажденный раствор фильтровала через плотный бумажный фильтр. Фильтрат упаривала до 10-20 ил а сохраняли (ф-т S I).

Осадок с фильтром помещала в тот же стгклоуглерсддай тигель, высушивали на платке я затеи озоляла. Тагаль охяаздала а остаток обрабатывали 2 раза сиескв 3 ил царской водка я 3 ил плавиковой кислоты, а затем еще I раз только 3 ш царской водка. Раствор ваг дай раз уваривали до сухих солей.

Сухие сола спекала с яв^1^ (в.отношении црамерно 1:3, что соо ветствовадо примерно 1,2 г i^^) цра температуре 600-?00°С в течение 20 ига. Плав обрабатывала горячей водой, переносили в стаканы еыкостьо 400 ил, г которых удобно проводить вел дальнейшую работу, выщелачивали концентрированной соляной кислотой и объеда-вала с фильтратом & I. Раствор упаривали, остатка обрабатывала 5 мг вдрской водка, вновь упаривали до влажных солей, ляялор* обрабатывали 3-5 ид концентрированной соляной кислоты а снова ула-риэала до влахных солей. Влажные сола растворяла в 200 ил I н HCl я далее концентрировала Lr .

В раствор вносили 3Q0 мг сорбента ПВБ-i'II-IOT, предварительно измельченного (аз расчета 100 мг сорбента (дли немного больпе) и 100 мл раствора) и .кипятзли 2 ^нса, не допуская сильного упарива едя. Сорбент огфильтрбвывалг (белая лента), промывала фильтр roj чей I н соляной кислотой и 3 раза водой.

Сздьтры высупааала г серен ос д-ти сорбент в пробирки для измер« ная содерзаная Ix , которое проводила на гама^сектроиетре с гк дупрссоднахоБк» Ge ( st)-детекторов а многоканальным анализатора« тщглйсаз- ,Дрддн2 ддентзйацзроггла по радиоизотопу 1г

:т1/й* 74,5 дня) х плодадл фотошаа с энергией 468,0 кэВ. Сразившем со стандартными образцами и поправкой на химический выход !~?СЮ определяли содергание ирвдия. Относительное стандартное »тклонение равно 0,13.

Второе полояение. На основании изучения распределения иридия в юродах мишени и импактитах метеоритных кратеров Эльгыгытгын и Золтышский с дополнител ышм привлечением литературного материала деказана возможность улетучивания иридия в оксидной форме цри дегазации шпактных расплавов.

В импактных стеклах кратеров ольгыгнтпш и Болтышский найлцца-гтся резкое увеличение содержаний иридия в массивных стеклах по сравнении с породами шпени, свидетельствующее о присутствия в мсплаве метеоритной компоненты (в Эяьгыгытгане примерно в 3 ра- ' за, в Болтшскотл - в 10 раз). Обращает на себя внимание йакт рез-даго появления концентрации этого элемента в Пористых стеклах по зравненка с массивными (рис.1).

Рис.1. Схема оаспределения со-держний некоторых элементов в породах метеоритных кратеров Болтышский и аяьгыгытгын. I - породы мпше-ни; 2 - массивные стекла; 3 - пористые стекла

Иридий - элемент группы платиновых металлов, инертный, труднолетучий; ктленно таким принято считать его поведение в процессе импактного ¿фатерообразования (Могеаа в! ей., 1975; .Ра1те е! а!., 1978 И др.).

Однако, рассматривая контаминацию и.шлктитсв метеоритными компонентами, нельзя забывать о процессе испарения вещества, интенсивно развивавшемся прв образовании метеоритных кратеров, особенно в их верхней, дегазированной части расплава. ;

При образовании кратера в атмосфере надкратервого облака содержится большое количество кислорода (Маркова и др., 1906), который выделяется при процессах диссоциации вода я углекислоты, содержащихся во вмещающих породах, а такге при разрушении при ударе креп- | некислородных решеток силикатов пород мияени а метеорита (Гераси- ' нов, -1979), С точки зрения испарения элементов в виде оксидных со- ! единений легко объяснимо различное поведение иридия и других эле- • | ментов при переходе от стекол к шлакам и пемзам: температура испарения оксида иридия значительно нхпге, чем у остальных элементов

йакель 1453 2730 tío 1957

Хром 1875 2430 Ojtj 2334 3000

Кэййлг IVJ3 azss oc^ CrO, CoO 180-?сг МО 2627

Ярей 2U3 4М7 Ь'гОз П77 IST7

ÜpKOKJtí 1855 «330 IrOj. 2900 43CÚ

(в оксидном ила атаментаркок состояния (табя.2}).

^енгоэ, Предполагая B03U0S-

и 3,-клов (аваг-таилм... IST7S í««¡Ó-kmiimmm... ЮТ) _ НОСТЬ ПСПЗрвНЯЯ ИрЛДЕГ

____nw™ | ¡жжа, ~ в оксидной борие, ЕНТ<

Лч-sjIw^j------l -¡Зчз/^Ьвч-."- реснэ сравнить распределение этого атеиеят; а? в массивных а пористы: та? стеклах с какпм-лий друга! труднолетучш : 895 з нульзалентаом, а :

иоо ОКСНДНОЦ СОСТОЯНИИ ОЛ!

ментом. В породах кра

----- гера йтьтыгытгыя с зт

цальв был проанализирован царконгй. ЕаЛтздгаетея статистически значимое накопление циркония в массивных стеклах до сравнении с порождай мкаенл и далее такзе значимое узеличекие его концентрации при дегазации расплава'.

В связи с тем, что среднее содержание арцдет в пемзах супесг-веяно неге, чей в массивных стеклах (в атьгыгытгыяе почти на уровне вмецаюцвх пород), альтернативно нзшеиу предполокекш об испарении этого алемента возникают два других: I) метеоритное ве шество в .сапу каких-то причин просто не попало в эту часть расплава; 2) низкое содержание аридая объясняется еысокзл содергани ем в пробах ойяоыков пород и минералов машена.

Исключать оба эти предположения нояно на основании рассмотрения распределения других меиентов-пндикаторов, в частности кике лл. В касспвных стеклах содергавия никеля, как в иридия, резко возрастают, что однозначно свидетельствует о конташшацша расой ва метеоритнга 'веществом. В том случае, если бы одна из альтернг тивных гипотез была бы верна, содержание юкеля в пористых стеклах долено было бы такяе резко упасть, как а _ аридая. На самой z: деле различие концеьтраца£ этого элемента в пассивных а пористы: стеклах кратера Эльгыгытгыч незначимо.

В пористых стеклах Балтийского кратера действительно на блюда ется поязиезае концентраций лраддя а никеля за счет разбавления расплава облсикааа парод пшена. Однако расчеты на основании пр цеытного сэдзрзания обДскков, цор и знании концентраций этах ал кентов в массивных стеклах показали, что при наййюдземом снаге-нез содержаний никеля долзяо проасходать гораздо неявнее поназе нае содергагай иридия, чем это в действзтельностг наблюдаемся

ТаОх.З. Дшпгши г расчетлив содерзанм жоОель-ч**в, икия (1£ГЧ) > щ>кяя (Ю~®5) 1. поркгтои »«тахт*?« Бсатюсхого грятгрв

! Со ! с 1 № 1 I-

аиаляткчеехэе

ссдерхаете 4 19 14 4.1

расчетное 13 14,6

еояергалае 4 £.8

(табл.З).

Если геолога привыкли оценивать ирвдий как тугоплавкий, труднолетучий элемент (что справедливо, пока действуй® невысокие температуры), то химикам хорош знакома высокая летучесть оксидов некоторых платиноидов, и в том числе прддпя- Так, С.И.Гинзбург указывал, что при выборе оптимальной для аналитических целей температуры прокаливания платиновых металлов на воздухе долина быть учтет летучесть некоторых окевдов почти Бсех платилоддов, особенно при 1>ЮСКРС (табл.4).

Приизучении улетучивания мнкроколичестз иридия при различных составах атмосфер (Бзяр и др., 1974) однозначно показано, что в атмосфере кислорода, воздуха пли смеси ге-

ТгйжЛ. Скорость потеря в весе штмоах «етадяов (мг/с^/'юс) (ГилзОург «да., 13Д)

атемеит

иххРо

I

1гоо°с

носРс"

Иге"*

осияй

шркал

рохжв

0,58 (1350) 0,67 алеика

12 (ЫО)

8,5*10

120 1240

3.1 6.8-10Г3

пжгтюв очви наяо 1.7-Ю"3 Э.е-Ш"3 _ ЛИЯ С КИСЛОРОДОМ ИрЦДЯЙ улетучивается почти одинаково йгстро, а в атмосфере инертного газа испарения не происходит (рис. 2), т.е. при наличии кислорода иридий испаряется, а з его отсутст-

Рлс.2. Степень летучести ирвдпя в различных но составу атмосферах (Баяр и др., 1574)

вии остается на месте. А.Чоу (1272) показал, что в атмосфере кислорода испарение иридия начинается уяе с оС0°С (при длительном нагрзвпш:::), а б атмосферах водорода и азота он'остается слертким (табл.5).

Третье положение. При пппактном событии происходит фракционирование метеоритного псвдеспа в результате процессов: а) абляции метеорита при движении в атмосфере, б) селективного плавления а испарения непосредственно з момент удара, в) дегазации ударного расплава, г) пп-рогешюго плавления и ассимиляции обломков метеорита силикатным ударным расплавом.

I

I

I (

- ~ • Ees последувдае pac-

яйв.5. Сзтер» в ззи*с»зст» от ат*>сг»рн

_____«ш^оти* • аре«» югрта id,j, z.-ríi суцд'¿ггя шсаотся только

»»ос««»' í£2S* | ьп?«"" вещества, не подвергшего-

(»ВЫ«. I» ( ¡ ( f

ся процессам последующей метаморфизма, гидротермальной переработки, выветривания, которые, несомненно , приводят к даськейаему, более глубо кз&у фракционированию. I. Цра двнхенаи цетео чгрез атмосферу Зем xz происходит сольный пе регрев его внешней части азаьшгзе, сдуванле в ис юреане вецества с его поверхности. По результа там исследования камеянъ метеоритов, тсдазша их корки плавлен!» невелика: от 0,1 до 1-2 ш, причем у нелезных ые теоритоа она тоньше, чем у каменных (£ронпггэн, 1987). Таким обра зон, цря пролете метеорита через атмосферу, вещество его внепнег часта испытывает перегрев и, частично, в виде абляционных капал! н газа уходит в округа щуп среду. На самом же метеорите абляция изменяет состав очень тонкой корки вещества, в связи с чей моак считать пренебрежимо малой роль этого процесса фракционирования ваше» рассмотрения.

2. Металлические фазы при воздействии ударяой волны характер: зугтея болшей жесткостью, чем силикатные и, следовательно, при одинаковой ее амшотуде силикатные пазы нагреваются сильнее (а® вятся и испаряются .быстрее), чем железные. Железные метеорита подвергается лиаь дроблению при нагрузках,' обеспечпвашис полно плавление и да» частичное испарение камешшх (Ударные кратеры. 1983).

Следовательно, соотноаенля элементов, концентрирущихся в си ликатной и в металлической фазах, в штатных стеклах, вследств ¡¡рзхцвонированля могут быть отяичзыми от ах соотношений в родительски метеорите, ^эомй этого, при образовании тшактного рас плава uoser измениться валовое значение содержания элемента в и теоряте, если его концентрации соизмервиа в метадличесхой иве

% йг

5.3 4ÓC-SO го 0

900 46 0

о.о5а 54J-M0 г< 0

5.3 550-900 го 0

0.С50 5BO-ICCO >4 0

5.1 <90 го 0

650 го

760 го 10

«ВО го 90

910 и 94.5

5.1 370-570 S 0

59CKSO % S

690 К 10

750 » 2S

НО 144 90

0.000 S40 и »

ао и 30

seo и 90

ПО и «0

ао а <•

900 и 90

0.050 I&0-290 • 0

ио %

440 % 30

«м « »

SC0 * а»

откатной Фазах.

Однако, из-за скудности наших знаний о поведении элементов ври ударном событии, мы не можем дазе предположительно оценить возможные масштабы фракционирования того ила иного элемента, хотя принципиальная реальность этого процесса сомнений не вызывает.

Доказательством реальности процесса селективного плавления и/ ми испарения слузат сравнение составов сферул и метеоритов, в результате падений которых эти сферулы образовались (рис.3).

: Рис.3. Диаграмма содержаний 51 -Со в сфевулах кратеров Метеор, Ва-

баа, Хёнбери из импактных стекол (Г); в с ферулах кратера Метеор, собранных вокруг кратера из слоя почва (2): з в метеорите Каньов-Дьябло (3)

Катера Метеор (США), Вабар (Сау-дозская Аравия), Хенбери (Австралия) "Тяг являются небольшими, при их офазо- -

я

вашш существовала условия зхя сохранения обломков гатезшхх метеоритов. Несомненно, процессы фрак-ционироЕзния метеоритного весества могут быть более глубокими в явлениях бэлшего кзсзтаба. Следовательно, изутя в крупных кратерах с кесохранпвптшся обломками ударников металлические прозаики, сфеэулы, могяо доказывать их метеоритную природу. Однако, в силу несомненно идупах процессов секционирования вепества, вряд ли следует отогдестзлять парные отношения атеыеятов в этих обособлениях с метеоритными отношениями.

3. В шпгктном процессе испарение возмозно в виде плазмы, в нуль-валентной форме и з форме различных летучих соединений. Плазма л нуль-валентная форма скорее характерна для процесса испарения непосредственно в момент удара цри переходе трердого вещества метеорита в газовую фазу, Яз воследунгиг этапах образования астробдемы, по-аидпмому, преобладает процесс испарения в виде различных летучих соединений, среди которых больпую роль играют кислородные соединения.

О фракционировании при дегазации импактного расплава наиболее актуально говорить для верхней, дегазированной части расплава, в результате чего образуется сильно пористые, пемзовадяые илаятн-та.

Испарение при дегазации импактясго расплава зафиксировано дзя ашактзтов тех кратеров, в водрос&ое опробование г^торнх заряду

о вмещающими породами я массивными стеклами входят и пемзоввдпые аиаактаты, например, доя апьгшитпша, Болтышского, Вост.Клируо-гера.

На цримере ¡фатеров Зльгыгытгын г Болтышсквй фракционирование метеоритного вещества в дегазированной части импактного рзсшгава было показано выше.'

4. При пирогенноы плавлении обломков метесрита в силикатном ударном расплаве, дальнейшем перемешивании вещества расплава, диффузии метеоритное вещество остается неравномерно распределенным по объему импактного расплава. Это мохет вносить и, по-видимому, тасто вносит серьезные иеканения в правильность интерпретации метеорите-ударника цри недостаточно полном опробовании импак-титов. Неоднородное распределение метеоритного вещества наблзода-ется во многих достаточно хорошо изученных кратерах. Так, в Брейте в верхней части залеяи расплава содержится в среднем 115 г/т никеля - на порядок больше, чем в породах мишени, преобладающая доли разреза имеет 225-300 г/т, а придонная часть - 370-600 с колебаниями в 200 г/т на расстоянии менее 25 см ( Grieve. 1978).

Неоднородное распределение метеоритного вещества шблюдагтея и в горизонтальных разрезах некоторых кратеров. Например, в кратере Мистастик из II изученных проб в 9 содернания иридия сравнимы с вмедавдши породами: (0,26-0,39)х10~9^ в импактитах и (0,1-0,3)х во вмещающих породах, и только две пробы, находящиеся недалеко (по сравнению с остальными) друг от друга, оказались обогащенными иридием почти в 30 раз (5,82х10~% и 9,0QxI0~S^)(ffoxr et al., 1980).

Четвертое полокение. Цри существующем уровне знаний в отсутствии сохранившихся фрагментов метеорита доя большинства кратеров с достаточной степенью точности мояно определить тип (гелезный, каменный), а иногда и класс (хондрит, ахондрит) ударника по метеоритному веществу, находящемуся в форме геохимического рассеяния в имшктитах на основании сравнительного изучения содержании широкого круга элементов-индикаторов метеоритного вещества.

При решении вопроса о типе метеорита-ударника на основании изучения составов импактитов, металлических частиц, сферул, прожилков исследователи чаще всего рассматривают содержания и парше отношения таких общепризданзшх элементов-инди:аторов метеоритного вещества как-никель, иридий, кобальт, хром, иногда некоторых других.

Ддя рассмотрения вопроса о возможности реконструкции метеорита-

m'

m'

ш

ударника, концентрация рассматриваемых алиментов в разных типах метеоритов бшгз взяты из г.:ояографзи, опубликованной под редакцией БЛейсона.

Сразу гэ обрагает на себя внимание тот факт, что отношения;

/Со, "i/ Ir, Со/ Ir, которыми нередко пользуется прп иденти-фнкашп ударника, в различных типах метеоритов в пределах некоторого разброса имеет близкие значения (рис.4). наглядной иллпстра-

N¡(«"♦'4 Рис.4. Диаграмма îri/t3o для раз-

ных типов метеоритов. Здесь и далее: гелезные - 1-ЕГ; каменные, хондриты - Е.Н.ь ,EL ,С, ахондриты - Об - обрита, Дг -'о г дзогенита, Ур - утэеалзты, Нк- '

вакляты, Эв - эвкрзсты, Гэ -говардиты

цией к сказанному могут, например, слуоггь одгнаковые величины отношений т/ Ir, равные 3,7x10"* для импакткых стекол кратера Брент, образованного, как предполагав, падением каменного метеорита; железного метеорита Каньон-Дьябло а 3.8x1О4 для массивных стекол кратера Здьгыгытгын - результат удара ахондрита. По-видимому, этого а следовало ожидать, так как ня-b(io<y.) Keabj кобальт и иридий концентрируются з металлической фазе и в ряду ахондриты - хондргтн - ss-лез:ше метеориты содержания этзх элементов пропорционально возрастают с увеличением количества металла. Ипгче выглядят значения отношений любого из этих элементов с хромом (рис.5), основным концентратором которого является хромит. Поэтому из рассмотренной нами группы элементов, парные отношения концентраций никеля, кобальта и иридия яаляатся сравнительно менее информативными, чем отношения 3TZX элементов с громом.

Тем не менее для кратеров Эльгыгытгын а Еолтызехий на основании всех зоз?ш2ных вариантов парных отношений концентраций элементов в массивных стеклах «ы попробовали оценить метеорит-ударная (здесь и далее, там, где требуется, учитывалась поправка за сче* местного фона). Ддя Ззьгыгытгына в пяти из шеста слупев одни аз цред-далалземых метеоритов является обрит (габл,6).

Ддя Болгарского кратера (тайл.б) гплуаеа протзг-jpe-чагда друг

ш'

Ю

juL

6.

Рве.5. Диаграммы:

а - Hi-cr и б - сг-Со для разнше типов метеоритов

другу оценки упавшего метеорита. Если бы исследование проводилось по какому-либо одному из отношений, могла tía быть получена ошибочная ■ оценка ударника. ■

В Третьем положении yze говорилось о возможном несоответствии парных отношений элементов-индикаторов з с ферулах и в родительских метеоритах (рис.3). Так, наблюдается резкое несоответствие отношений Те/т , ю/С г ,

Hi/Co и С г /Со в метеорите а в сферулах и стеклах хра-терного поля Хенбери. Например, на рис.5а,б наблюдается сильное смещение линий парных отношений в стеклах до сравнению с метеоритными в сторону полей распространения хондритов и ахондритов.

Поскольку в данном случае ударник известен и кратер невелик - d = ОД км (процессы фракционирования в более крупных кратерах, вероятно, протекают глубже), по соотношениям элементов-индикаторов в стеклах легке определить тип.метеорита. Синако, в крупных структурах при отсутствии сохранившихся обломков метеорита вывода о природе ударника нередко оказываются противоречивши. Например, по содержаниям в стеклах кратера Рош-шузр иридия, осмия, никеля, палладия, превышающих концентрации этих элементов во вмедаю-дих породах на 1-3 порядка, на основании рассмотрения тройных диаграмм ш-ce-ir , pa-Ce-ir . Ir-pa--ов ударник кратера Ропшуар бил определен как келезный метеорит

со (<o'Z)

ГРУШН П А ( Jax>•aяss в* »1-, мк. шм>и«и»-»мреж» 1377). Болев поздние иесяе-

пяяш [ Эмга» «ияя| пдеаама« мтжр» ДОВЭНИЯ <Ра1ив в* «1. , 1930

" и др.) рассеянного метеорет-

п/сг г.? иг1 ухт.лтт ного згщества а импактатах

«/ с» 2.з а»». я«ри, «кет» этого кратеоа позволили

N1/ и З.в10* (И(я*. яюгтая. Ц., ___~

среддоложать, что метеорит, с, / со 8.5 о*«, и. образовавший данную стружту-

с/хг г.««5 о«« ру, быв не железным, а ка-

с/хг 1,710* менным (хондржгоы). 3 доро-

Вв1>|| вхИ

* / Сг 2,5 с Л31 мишени это» кратера бы-

Сг / 4,7ю* 0ЧЯ». ацяг ли обнаружены прожилки я

_ УУ.1:____Л2.1!!1. ... .^ГГ! Л*_.....) "частицы Ге-С г-яг сплава.

Высокое содержание в с плазе хрома (до 17 вес.£)(тай5.7), как считают исследователи, свидетельствует о том, что это сконденсированное метеоритное вещество, и ударник, следовательно, был хондритом.

.............. __________Однако, а результате наших

»М.7. Сува», содарм» осп» «мтп * «ми- ПОСТРОвНИЙ НЭ ДЮГПаМЮ 51-лпеш кпжмпе & да>уш-<м1«чор4вмямш ~

штриях ш аврелшх икздда «тронам " —С 2* ПВГЛШШО , ЧТО ЛИ—

1—от 'Тед»«»« *! г* *» в нзя, соответствупшя зааче-а а и нив отношения в!/сг в мест п. 9 п п таллическзх выделениях, не к; о.» « в проходит через пдпгадь рас-

_______________пространеиия хондритов.

1 - «да.. I» В кратере Рис на осяова-

в " 17"3 ' хт нии изучения рассеянного ые-

ССГ - «1ГЯ , Ом**), 19И . _

7 теоритного веоества было по-

казано, что ударник, вероятнее всего, был ахондритом (офитом) (Иог^ва »х , 1979). Несколько позднее в трешшоваткх породах фундаментз структуры, как и в кратере Роаауар, била о<йару*енн металлические чзстицв и прожилки примерно того же состава (табл.7). При этом, как. единственно возможная, стала доказываться хондрито-вая природа ударника (во виесашах кратер амфиболитах содержания хрома крайне низка). То есть а в данном случае имеется противоречие в определении ударника по метеоритному вепеству, находящемуся в состоянги геохимического рассеяния в импактзтах кратера, и по чзстично переработанному метеоритному вепестзу.

Из Терновской астроблемы Село проанализировано Ре-Сг -51 вкдх>-чение, найденное в кварцевом обломке (тайя.7). Во всех трех вкпе-ввречаагеЕных случаях высокое содержание в прозаике* хрома одно-

з на чао .¡интерпретируется авторами исследований как результат падения хондрита. Однако, как видно из рис.5а, m/Cr отношение ни в одном случае хондрвтовому не соответствует. - В табл.8 приведены земные метеоритные кратера, в которых иете-

'орит-ударник определен по какой-либо из трех форм

11етеор*тнов ьещвстао s зеюая «иважтаа храте!лх ' ["»ори ntcct- ! U r [ ÎaâneTP

; JD к»аеСПЙ

метеоритного вещества (структуры расположены в порядке увеличения диаметра ).

Кратеры диаметром примерно до I км, которые чаще всего и обнаруживаются по находкам обломков метеоритов, все образованы падением г.елезтзе ударников.

Б кратерах диаметром

примерно от I до 10 юл обломки метеорита найдены всего в I случае из Ю (железнш: метеорит). В ос-тальннх случаях удар'шки определены злк железные (4), хондритовие (4) и один г.елезо-каменш::;.

Последний кратер (в поряди увеличения размера), ударник которого определен как гелезш-'й метеорит, имеет диаметр 10,5 км. Б оставшихся 14 кратерах ( - 10-100 км) нигде нет сохранившихся облог,ков метеоритов. В этой группе нет ?.;олезнцх метеоритов, но появляются ахондриты, причем количество хокдритов-и ахондритов одинакозо, что не соответствует современным статистическим оценгам падений разных типов метеоритов: йхондритн значительно более редки, чем ■ хондриты.

Основная причина диспропорции - р малых кратехпх только железные ударники, в'средне - прзктичесг.и юропгг :.:слсз!г.:х и камешйж.

I Хэшеи I х-т 0.Ш5

2 Дсилраю® I > 0.02

J Clï'JT t -l^isw I X o.ts

4 Coöozfscftil 2 X 0,05

5 Ifcpacso I I O.OS

6 Bwrao-SWk-Catao I X 0.1

7 ВаОф I. 2. 3 X 0.1

8 XaaJD I X 0.П

9 lertepi I. г. з I O.II

10 ÛMCOa i г 0.158

Il £oxczox о i X 0,173

12 «s* i I 0.3

13 &ая«ир i I o.»

14 irtxp 2. 3 X 0.4

15 Мсащая» I. 2 X 0.45

16 Вглф Крш I X 0,9

17 Ларыв I X 1,0

IS Мегадр I. 2, 3 X 3.2

19 ¿эдр 3 X 1.8

20 ftJMT 3 Ш) 3.5

21 ItT 3 X 4.0

22 Ckaxcb^psi 3 H 5.0

23 КхьшеоиД 3 X 5.0

24 Рвютр I. 2 X 3,5

2$ Тчшасад* г MI) 6.0

2S Уаяьяжта* 3 я«) 8,6

27 Звга&лри 2. 3 KCl) 10.0

28 EocTVTlJ г. з X 10,5

29 &ВЗД001 3 IUI) 12,5

30 Mi»« 3 г • 13.0

31 Foeyp 2. з их) 15.0

32 Зхиягитош 3 Ш) ZS.D

33 Xopjorep Soct. 2.'3 K(I) гг.о

34 PK 2. 3 «¿и) (i) гз.о

35 Ьгашй 2, 3 KCl) 24.0

3& Гажаос*!! 3 XU) 25.0

37 Нжатестм 3 • KW) 28.0

Эв SipoMl 3 X 39,0

33 Sapent 3 IUI) 60.0

40 *вя*7алж 3 KU) £5.0

G йогагв« 2. 3 KCl) ioo.o

I - oôjowit f»rriop«T3t; 2 - мта.-.-штьские •встаем, евмули прокали; 3 - HçreojïTJîO« »лэестю в V.pve г*о7яич<?сгопэ »ccöuuiä • » «anrai. »etK.piMi: I - желез*»«, i-K - желеэмимецнц*: i - яаиеыюе (X - хдк^рггу, il • ахоедктм)

в хрупких - почти поровну хондритовых а ахондритоЕых ударников, -по-вцдклому, заключается в недостаточности наипх знаний о самих метеоритах и о геохимическом поведения вещества при образовании имдактных кратеров.

В отсутствии сохрангзиихся обломков, которые позволяет точно дизгносгароватз природу ударника, изучение метеоритного вещества -в форме геохимического рассеяния з ишактнтах на еегодняиний день нам представляется более перспективным, чем исследование частично переработанного метеоритного вещества, обнаруживаемого в виде различных частиц, сферуд, щхшшсов.

Вакной характеристикой является относительное обогащение массивных стекол элементами-индикаторами метеоритного вещества ш сравнению с породами ципени. При с том необходимо рассматривать яз одян-дза, а целый ряд элементов для максимально большего числа. проб. Изучая парше отношения этих элементов, не забывая, по возможности, учитывать процессы сюакционироБания метеоритного вещества, происходящие при яипактноы событии, могно с определенной степенью точности оценить характер метеорита-ударника.

С помощью отработанной методики нейтронно-активационного анализа с предварительным химическим обогащением тми. была использована возможность впервые получить данные по содержаниям иридия в породах азгенз и импактитах метеоритных кратеров Янясьярви, Эльгы-гытгын, Болтыескии, Попзгайский.

При изучении полученных данных было показано, что иридий - общепризнанный индикатор присутствия метеоритного вещества в импак-титах - монет улетучиваться, вероятнее всего, в вида каких-то оксидных соединений при образовании дегазированных импактных расплавов.

При импактноы событии происходят процессы ^акционирования метеоритного вещества (примером одного из которых а является испарение иридия в процессе дегазации расплава), которые, по возможности, необходимо учитывать при реконструкции природы ударника.

Метеоритная природа металлических частиц, сферуз, продалзов нередко вызывает серьезные сомнения (Вост.Клзрустер, Полагай и -др.), но даяе в тех случаях, когда прямая связь с метеоритом считается доказанной, соотношения компонентов в металлических обособлениях не соответствуют отношениям в родительских метеоритах Шетеор, Рошуар и др.). Следователь»». ^««¿»адет» чт-пргро-

ды ударника когет использоваться только как дополнение к изучению рассеянного метеоритного вещества.

По-вадимому, с достаточной степенью точности моено оцределить тип и класс метеорита-ударника. Определение ке группы, к которой относился хратероофазувдиа метеорит, явно находится за пределами точности ваших определений и зканзй.

ОСНОВНЫЕ ПОДОЕНШ ДИССЕРТАЦИИ ШУБЛИКОВШ В РАБОТАХ:

■ I. Антокольская И.П., Барсукова 1.Д., Напусткина И.Г., Колесов Г.М., Малофеева Г.И. Радиохимическое нейтрснно-актквациошюе определение иридия в горных породах и имлактвтах.- У Вс ее.совещание по актьвационному анализу и другим радиоактивным аналитическим методам. 1987, с.304.

2. Базиаевский А.Т., Фельдман В.И., Капусткина И.Г., Колесов Г.М. О распределении цэидия в породах зошшх удар!шх кратеров. -Геохимия, 1984, й 6, с.781-790.

3. Вальтер Д.А., Колесов Г.М., Фелвдман В.И., Капусткина И.Г. Контаминация лшзакглтов Болтышской астроблемы метеоритным ве-

•• деством (по данным определения ирвдия и других элементов). -Докл.АН СССР, 1987, т.295, *.1, с.154-167.

4. Ишиктиты /В.И.Фельдман, Д.В.Сазонова, И.Г.Капусткина и др./ U.: Изд-во Ш, 1981, 240 с.

5. йпустхина И.Г., Колесов Г.Ц., Фелвдман В.И. Контаминация ш-пактитов астройлеш Эльгыгытгын метеоритным веществом.- Докл. АН СССР, 1965, т.280, * 3, с.755-758.

6. Капусткина И.Г., Фельдман В.И. Фракционирование метеоритного вещества в яишктаам процессе.- Геохимия, 1988, & II, с. I^J-

7. Капусткина И.Г., Фельдман В.И., Колесов Г.У. Геохимия некоторых элементов-прим ее ей в илнктатах астройлеш Эльгпплтын.-В кн.: Космическое всиество. Киев: Наукова Думгл, 1985, с. 99-108.

8. Фельдан В.И., Капустника И.Г., Грановскиз! Л.В., Сазонова Л.В. Метеоритное вещество в шла кт игах.- В кн.: Еосмохимия и метеоритика. Киев: Наукова Думка, 1984, с.147-151.

9. Kepuatkina I.G., Feltaan V.I., Xolsaov G.M. Behnviour of oone aeteorite matériel indicator elements in prooecs оt impact melt degaeaiag.- Abot.LPSC, 1985, Houston, p. 648-550

10. Kapurtkina I.G., Feldmcn V.I. Sorae ¿.eoohemlcal aspects of projectile reconstruction.- Abst.LPSC, 19BB, Houston, p.579-580.