ПЕТРОЛОГИЯ, 2010, том 18, № 5, с. 483-493
УДК 523.6;523.411.43-87
МЕТАСОМАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОЛИВИНОВЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ
В МЕЗОСИДЕРИТЕ БУДУЛАН
© 2010 г. К. А. Лоренц*, М. А. Назаров*, Ф. Брандштеттер**, Т. Нтафлос***
*Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН ул. Косыгина, 19, Москва, 11999, Россия; e-mail: c-lorenz@yandex.ru **Naturhistorisches Museum, A-1014 Wien, Burgring 7, Österreich; e-mail: franz.brandstaetter@NHM-WIEN.ac.at ***Department für Lithosphärenforschung, Universität Wien, Althanstrasse14, 1090 Wien, Österreich;
e-mail: theodoros.ntaflos@univie.ac.at Поступила в редакцию 25.02.2010 г.
Мезосидериты представляют собой термально-метаморфизованные брекчии, состоящие из обломков пироксен-плагиоклазовых пород и никелистого железа. Силикатная составляющая мезосидеритов по химическому составу и изотопному составу кислорода соответствует метеоритам группы HED — говарди-там, эвкритам и диогенитам. Основной гипотезой происхождения мезосидеритов является ударное смешение вещества дифференцированного астероида и железного метеорита. В противоположность многим другим классам метеоритов, в мезосидеритах не были отмечены следы метасоматических процессов. Изучение оливиновых включений в мезосидерите Будулан привело к обнаружению признаков безводного флюидного метасоматоза, что ранее не наблюдалось в метеоритах этого типа. Метасоматические изменения проявлены в образовании химической зональности оливина, формировании агрегатов вторичных минералов, а также в мобилизации и переотложении железа и никеля в металлической и сульфидной формах. Скорее всего, эти изменения являются результатом реакции оливина с S- или(и) CO-содержа-щим газом эндогенного или экзогенного происхождения. Следы подобных метасоматических изменений ранее были обнаружены в некоторых метеоритах и лунных породах. Вероятно, такие процессы могли играть определенную роль в процессе дифференциации хондритовых тел.
Мезосидериты относятся к железокаменным метеоритам, которые содержат сопоставимые количества силикатов и никелистого железа. По химическому составу и соотношению изотопов кислорода (Clayton, Mayeda, 1996) силикаты в мезосидеритах соответствуют метеоритам группы HED (говардит-эв-крит-диогенит). Металл в мезосидеритах близок по химическому составу к железным метеоритам группы IIIAB (Wasson et al., 1974). По современным представлениям, мезосидериты образовались на дифференцированном родительском теле при его катастрофических столкновениях с железными астероидами, в результате смешения обломков силикатных пород и расплавленного металла (Wasson, Rubin, 1985).
Мезосидерит Будулан массой около 100 кг был найден в 1962 г в Бурятии. Первое описание минералогии, петрографии и химического состава этого метеорита содержится в работе О.А. Кировой и М.И. Дьяконовой (1966). Будулан относится к высо-кометаморфизованным мезосидеритам группы 3 В с пойкилобластовой структурой (Floran, 1978). Однако позднее было показано (Hewins, 1984), что силикатная компонента мезосидеритов группы 3B несет структурные признаки кристаллизации из расплава и что их следует относить к группе 4B. Мезосидери-ты этой группы имеют пойкилитовую структуру, образованную ойкокристами плагиоклаза и хадакри-стами пироксена, и отличаются повышенным со-
держанием ортопироксена и оливина по сравнению с остальными мезосидеритами.
Источником мезосидеритов и метеоритов группы HED является относительно крупное дифференцированное тело, вероятно, астероид Веста (например, Gaffey, 1997), мантия которого может быть сложена оливином. Поэтому изучение обломков оливина в силикатной составляющей этих метеоритов представляет несомненный интерес.
Оливин содержится в мезосидеритах в количестве ~5 об. % (Delaney et al., 1980). Его состав находится в пределах Fo55-93 при отношении Fe/Mn 40— 55 ат. (Goodrich, Delaney, 2000). Установлено (Delaney et al., 1980) уменьшение отношения FeO/MnO в оливине мезосидеритов при увеличении его магнезиальности, что, возможно, связано с частичным восстановлением железа. Однако явные признаки восстановительных реакций в мезосиде-ритах не наблюдались. Наиболее магнезиальный оливин в мезосидеритах представлен включениями состава Fo92-93 (Ntaflos et al., 1993; Boesenberg et al., 1997; Terribilini et al., 2000; Wasson, Rubin, 1985).
Оливиновые включения в мезосидерите Будулан обнаружены О.А. Кировой и М.И. Дьяконовой (1966), однако другие исследователи (Floran, 1978; Prinz et al., 1980a) оливин в этом метеорите не отмечали. Проведенные нами предварительные исследова-
Средние составы оливина и пироксена в оливиновых включениях мезосидерита Будулан (мас. %)
Na2O MgO AI2O3 SiO2 K2O CaO TiO2 Cr2O3 MnO FeO Сумма Fo En Wo
Тип
включения/минерал
Fe/Mn
Низкомагнезиальное оливиновое включение В1/98
Неизмененный оливин
Сильно измененный оливин
Замещающий пироксен
н. о. н. о.
н. о.
29.8 36.6
26.0
0.03 н. о.
0.13
37.5 39.4
48.3
0.03 0.06
н. о.
0.06 0.02
0.10
0.17 0.08
0.08
0.18 0.08
0.16
0.72 0.76
0.82
31.4 22.0
23.3
99.9 99.0
99.8
62.9 74.8
66.5
0.18
43 28.5
28
Высокомагнезиальное оливиновое включение B3/99
Неизмененный оливин н. о. 46.9 н. о. 40.7 н. о. 0.03 н. о. 0.03 0.29 12.9 100.9 86.6 44.9
Включение ортопи- 0.08 29.6 1.36 53.8 н. о. 0.74 0.11 4.57 0.43 10.8 101.5 81.8 1.47 24.8
роксена в оливине
Ортопироксен в хро- 0.32 28.4 0.42 57.0 н. о. 0.79 0.47 0.73 н. о. 11.9 100.1 79.7 1.6
мит-пироксеновых
симплектитах
Клинопироксен в хро- 0.95 16.8 0.93 52.1 0.03 25.3 0.08 1.01 0.52 3.02 100.5 45.8 49.6 5.73
мит-пироксеновых
симплектитах
Сильно измененный н. о. 53.4 н. о. 42.9 н. о. н. о. н. о. н. о. 0.17 2.55 99.0 97.4 14.8
оливин
Замещающий пироксен н. о. 35.6 0.16 55.1 н. о. 0.25 0.03 0.1 0.37 6.23 97.8 90.7 0.46 16.6
Примечание. н.о. — не обнаружено.
ния (Lorenz et al., 1999, 2000) подтвердили присутствие обломков оливина в мезосидерите Будулан. Как оказалось, оливиновые включения несут признаки "сухого" метасоматоза, что ранее никогда не наблюдалось в мезосидеритах. В настоящей работе сообщаются результаты изучения таких включений и обсуждается возможная роль метасоматических процессов в истории родительского тела мезосидеритов.
ОБРАЗЦЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для поиска оливиновых включений из образцов мезосидерита Будулан были изготовлены пятнадцать полированных шлифов. Оливиновые включения были обнаружены только в трех из них. Кроме этого, для изучения были отобраны фрагменты крупных оливиновых включений, ранее извлеченные из основной массы при лабораторной обработке метеорита, из которых было сделано пять полированных шлифов. Шлифы были исследованы методами оптической микроскопии (ГЕОХИ РАН) и сканирующей электронной микроскопии на приборе JSM 6400 в Музее естественной истории, г Вена ^ИМ^). Определение химического состава фаз выполнено методом электронно-зондового микроанализа на приборах СашеЪах М1егоЪеаш (ГЕОХИ РАН), ARL-SEMQ ^ИМ^О и Сашееа SX-100 (Отдел исследования литосферы, Венский университет). Содержания N1 и Со в металлической фазе метеорита определены методом инструментального нейтронно-активационного анализа (ГЕОХИ РАН).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Метеорит Будулан представляет собой полимик-товую метабрекчию, состоящую из обломков пироксена, плагиоклаза и пироксен-плагиоклазовых пород, среди которых равномерно распределены ксеноморфные выделения Бе-№ металла, составляющие ~50 об. % породы (рис. 1а). Силикаты не зо-нальны как в кластах пироксен-плагиоклазовых пород, так и в мономинеральных обломках. Состав пироксена находится в интервале En55Wo1_5 до En1ЪWo1_5 (Бе/Мп ~ 30) (рис. 2а), плагиоклаза — Лп79—Лп96. Металл представлен камаситом (5.2 мас. % N1; М/Со « 13) с включениями тэнита (30—50 мас. % N1). Среднее содержание никеля в металле составляет 8.55 мас. % (М/Со ~ 18). Крупные выделения металла соединяются сетью прожилков толщиной 10—50 мкм, выполненных камаситом, тэнитом и шрейберзитом. Акцессорные минералы: хромит, фаза SiO2, меррилит, троилит, ильменит, рутил, фосфаты Са, М§, Бе, Мп и фаялит.
Оливиновые включения составляют около 5 об. % метеорита, имеют четкие контакты с вмещающей породой, не сопровождающиеся зональностью, и по составу явно разделяются на низкомагнезиальную ^^ и высокомагнезиальную ^86) группы (таблица).
Низкомагнезиальные включения размером 0.5— 5 мм сложены оливином ^^ Бе/Мп ~ 45) с редкими включениями низкокальциевого пироксена, трои-лита и Бе-М металла (2.4 мас. % N1). Включения рассечены прожилками троилита (0.4—1.6 мас. % N1),
Рис. 1. Структуры мезосидерита Будулан и вторичных минеральных агрегатов в его низкомагнезиальных оливиновых включениях.
(а) — структура мезосидерита Будулан (белый — металл; оттенки серого — силикаты);
(б) — пойкилобластовая структура силикатной составляющей мезосидерита. Условные обозначения: М — металл; Рх — пироксен; Р1 — плагиоклаз;
(в) — низкомагнезиальное оливиновое включение в мезосидерите Будулан. Стрелками показаны трещины с более темными зонами вторичных изменений вокруг и выделениями тонкозернистого троилит-пироксенового агрегата, замещающего оливин (О!);
(г) — прожилок троилита (интенсивно замещенного гидроксидами железа) в низкомагнезиальном оливиновом включении с зонами вторичных изменений, в которых оливин замещается агрегатом троилита и пироксена. Тг — троилит; Ск — хромит;
(д) — прожилок, секущий контакт низкомагнезиального оливинового включения и пироксена матрицы. Прожилок выполнен троилитом, интенсивно замещенным гидроксидами железа (Ох). Участок замещения оливина троилит-пи-роксеновым агрегатом обрывается на границе с пироксеном матрицы;
(е) — агрегат троилита и пироксена на границе низкомагнезиального оливинового включения и основной массы мезосидерита. Все изображения (рис. 1—4) — оптические микрофотографии в отраженном свете; 1а, 1в, 1д, 3а, 4б, 4в — изображения в обратно-рассеянных электронах.
(a)
Di
En
Hd
Мезосидеритовые пироксены
Пироксеновые ламели в высокомагнезиальных оливиновых включениях
Пироксе
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.