УДК 550.42
ХАРАКТЕРИСТИКА И ПРОИСХОЖДЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ УГЛИСТОГО СН-ХОНДРИТА NWA 470
© 2015 г. М. А. Иванова*, М. И. Петаев**
*Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 119991, ул. Косыгина 19, Москва, Россия; e-mail: meteorite2000@mail.ru **Department of Earth & Planetary Sciences, Harvard University Solar, Stellar, & Planetary Sciences, Harvard-Smithsonian, Department of Earth & Planetary Sciences Harvard University, 20 Oxford St., Hoffman 208,USA; e-mail: mpetaev@fas.harvard.edu Поступила в редакцию 11.07.2014 г.
Получена после доработки 16.09.2014 г.
Впервые представлены данные детального исследования всех компонентов углистого хондрита NWA 470 СН-типа, основными характеристиками которого являются: высокое содержание металла с солнечным Co/Ni отношением, преобладание химически зональных металлических зерен, крип-токристаллических хондр, гроссит- и гибонитсодержащих тугоплавких включений, присутствие SiO2-объектов и отсутствие тонкозернистой матрицы. Валовый химический и изотопный состав кислорода метеорита типичен для СН-хондритов, но среди СН-хондритов NWA 470 — самый обогащенный железом. Среди компонентов хондрита отмечаются тугоплавкие включения и хондры разных генераций, которые могли образоваться как при канонических небулярных условиях, так и в условиях обогащения пылью. В целом происхождение тугоплавких включений, 8Ю2-объектов и зонального металла можно объяснить фракционной конденсацией с частичной изоляцией конденсатов. Темные включения, вероятно, были привнесены в вещество СН-хондритов с другого родительского тела, сходного по составу с СМ-хондритами. После смешения всех типов вещества во время акреции компонеты NWA 470 не подвергались в дальнейшем процессам водного преобразования и термального метаморфизма, что сохранило их первичные характеристики.
DOI: 10.7868/S0869590315020053
ВВЕДЕНИЕ
СН-хондриты являются одним из представителей примитивного вещества Солнечной системы и, следовательно, особенно важными для понимания процессов ее формирования и эволюции. СН-хондриты принадлежат к группе углистых хондритов СЯ-СН-СВа (Weisberg et al., 1995) отличающимся от всех других типов высоким содержанием металла. Согласно исследованиям (Bischoff et al., 1993а, 1993b) и Weisberg et al., 1995), CH-хондриты связаны с CR- и CB-хондритами по химическому составу силикатов, избыточному содержанию металла относительно всех остальных групп углистых хондритов и изотопному составу кислорода.
В группу СН входят несколько метеоритов. Парные метеориты Acfer182/207/214, были найдены в пустыне Сахара, другие, например ALH 85085, PAT 91546, PCA 91467 (парный с PCA 91328 и PCA 91452) и RKPA 92435, были обнаружены в Антарктиде (например, Grossman et al., 1988; Scott, 1988; Weisberg et al., 1988; 1993; 2001; Bischoff et al., 1993a; 1993b; Kallemeyn et al., 1994, Krot et al., 2002).
СН-хондриты характеризуются: (1) высоким содержанием металла (~20 об. %), зерна которого химически зональны и имеют в основном космическое отношение Co/Ni; (2) малым размером хондр (средний диаметр ~20 мкм); (3) высоким содержанием хондр с криптокристаллической структурой и присутствием скелетных оливиновых хондр; (4) преимущественно крайне тугоплавкими Ca,Al-включениями; (5) в основном безводными магнезиальными силикатами; (6) присутствием обогащенных кремнеземом объектов и (7) богатого хромом троилита; (8) обогащением сидерофиль-ными элементами и обеднением средне-летучими литофильными элементами относительно CI-хондритов, причем степень обеднения положительно коррелирует с летучестью элементов; (9) изотопным составом кислорода, находящимся в области составов СЯ-хондритов; (10) значительной положительной аномалией 515N в валовых образцах и (11) присутствием гидратирован-ных матричных темных кластов (Greshake et al., 2002; Krot et al., 2002).
Один из метеоритов такого типа NWA 470 (СН) находится в коллекции метеоритов РАН. Он был найден в Северо-Западной Африке, в пустыне Марокканской Сахары, в 500 км от места находки ра-
Рис. 1. Изображение в обратно-рассеянных электронах прозрачно-полированного шлифа метеорита NWA 470.
нее найденных СН-метеоритов Acfer 182/207/214, что является достаточно большим расстоянием для того, чтобы не рассматривать их парность. В настоящей работе представлены результаты петрографического и минералогического изучения этого метеорита, а также данные по его химическому составу и изотопному составу кислорода. Обсуждается происхождение различных компонентов, слагающих метеорит.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Два прозрачно-полированных шлифа метеорита NWA 470 (Е1-А и Е1-В) были изучены методами оптической микроскопии, сканирующей электронной микроскопии, включая картирование элементов в рентгеновских лучах, и элек-тронно-зондового микроанализа. Химический состав минералов был определен с помощью микрозонда JEOL SuperProbe 733 в Гарвард-Смитсо-новском астрофизическом центре. Анализ проводился при ускоряющем напряжении 15 кВ для силикатов и 20 кВ для металла и сульфидов, токе 20 нА и времени счета 40 с. Использовалась стандартная процедура введения ZAF коррекции.
Средний валовый состав хондр и объектов, обогащенных SiO2, был получен с помощью электронного микрозонда Camebax-microbeam в Институте геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН. При этом использовался метод сканирования по площади 20 х 20 мкм, ускоряющее напряжение 15 кВ, ток 20 нА, время счета 20 с и стандартная процедура ZAF коррекции. Также валовые составы отдельных объектов определялись на основании их модального состава, химического состава минералов и их плотностей. Модальный состав был рассчитан на основании изображений высокого разрешения в обрат-
но-рассеяннных электронах с использованием стандартной процедуры подсчета площадей в пикселях в программе Photoshop.
Традиционный метод "мокрой" химии, описанный в работе (Дьяконова, Харитонова, 1966), использовался для определения главных элементов. Один грамм метеорита был измельчен, растерт и перемешан в агатовой ступке для получения усредненной представительной пробы. Две аликвоты вещества были отобраны для измерения Si, Ti, Al, Cr, Fe, Mn, Mg, Ca, Ni методами рентгенофлюоресцентного анализа (РФА) и атомно-эмиссионной спектрометрии индуктивно-связанной плазмы (АЭС). Na и K определялись методом атомной адсорбции, содержание воды, С и S измерялось CHN-анализатором. Редкие и рассеянные элементы измерялись методом нейтронно-активационного анализа. Общее и двухвалентное железо определялось в растворимой в кислотах (68.8 мас. %) и нерастворимой фракциях (31.2 мас. %) по методике, описанной Дьяконовой и Харитоновой (1966). Отдельный фрагмент метеорита весом ~20 мг использовался для определения валового изотопного состава кислорода методом фторирования в Университете Чикаго (США) согласно методике, описанной в работе (Clayton, Mayeda, 1984).
В настоящей статье использовались следующие сокращения для обзначения минеральных фаз: гроссит (Grs), перовскит (Prv), мелилит (Mel), шпинель (Spl), гибонит (Hb), Al-диопсид (Al-^i), оливин (Ol), форстерит (Fo), Fe^i-ме-талл (Met), анортит (An), мезостазис (Mes), клино-пироксен (Px), энстатит (En), ферросилит (Fs), ор-топироксен (Opx), троилит (Tro), кремнезем SiO2.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Петрография и минералогия
основнъх составляющих метеорита NWA 470
Метеорит NWA 470 — небольшой индивидуальный экземпляр, весом 62.9 г, с черной корой плавления и следами земного выветривания на поверхности. Метеорит содержит 24 об. % металла, 69 об. % хондр различных типов и их фрагментов, тугоплавких включений и их фрагментов (до 1 об. %), темных включений (6 об. %), а также обломки минеральных зерен. На рис. 1 видно, что это — брекчия с хорошей сортировкой обломков. Следует заметить, что тонкозернистая матрица, типичная для большинства типов углистых хон-дритов, отсутствует в этом метеорите. Можно предположить, что брекчия сформировалась в результате литификации вещества на родительском астероиде хондрита. Некоторые исследователи отмечают тонкие пленки некоторого аморфного богатого железом вещества неясного происхождения вокруг многих компонентов хондрита (Meibom et al., 1999).
Число анализов 60
50
(а)
40
30
20
10
0
2 6 10 Число анализов 90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
14 18 22 26 (б)
30 34 38 42 46 Fa, мол. %
0
5
10
15 20 25 30 35 40 45 50 55
Fs, мол. %
Рис. 2. Химический состав оливина (а) и ортопироксена (б) в хондрах метеорита NWA 470.
Продукты земного выветривания находятся в основном в трещинах и представлены гидроксида-ми железа и карбонатами. Структурные характеристики таковы, что все составляющие метеорита — включения, хондры и класты — имеют четкие очертания. Составы оливина и ортопироксена варьируют в широких пределах (рис. 2). Ударные эффекты в метеорите незначительны: планарные элементы отсутствуют, погасание оливина четкое. Процессы выветривания этого метеорита также незначительны, большинство зерен Fe,Ni-железа лишь слегка окислены.
Тугоплавкие включения
Большая популяция тугоплавких Са,А1-вклю-чений (САЬ) представлена разными структурно-минералогическими типами (рис. За—3е). Мно-
гие включения имеют сферическую форму, но встречаются также амебовидные и бесформенные включения. Размер включений 20—150 мкм, с преобладанием более мелких разновидностей. Структура включений в основном компактная, с концентрически-зональным распределением минералов (как, например, Е1-354, рис. 3а, и E1-005 (Ivanova et al., 2002)) или с неравномерным распределением ксеноморфных зерен (Е1-353, рис. 3б).
Минералогически CAIs подразделяются на гросситовые, гибонитовые, шпинелевые (некоторые из которых подобны включениям типа В из СУ3-хондритов), мелилитовые (подобные типичным включениям типа А, также характерны для СУ3-хондритов) и форстеритсодержащие. Некоторые включения окружены многослойной каймой Варка-Ловеринга, состоящей из не-
Рис. 3. Изображение в обратно-рассеянных электронах тугоплавких Са,А1-включений:
(а) гросситовое CAI Е1-354, (б) гросситовое CAI Е1-353, (в) шпинелевое CAI Е1-003, (г) мелилитовое CAI Е1-365, (д) шпи
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.