научная статья по теме U–PB-ВОЗРАСТ ЦИРКОНА И ИСТОРИЯ ИМПАКТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ МЕТЕОРИТА “ЧЕЛЯБИНСК” Математика

Текст научной статьи на тему «U–PB-ВОЗРАСТ ЦИРКОНА И ИСТОРИЯ ИМПАКТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ МЕТЕОРИТА “ЧЕЛЯБИНСК”»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 462, № 4, с. 461-466

= ГЕОХИМИЯ

УДК 552.63

и-РЬ-ВОЗРАСТ ЦИРКОНА И ИСТОРИЯ ИМПАКТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ МЕТЕОРИТА "ЧЕЛЯБИНСК"

© 2015 г. С. Г. Скублов, Н. С. Гусева, С. Л. Пресняков, С.-Х. Ли, член-корреспондент РАН Ю. Б. Марин, С. А. Сергеев, Н. Г. Бережная, Н. В. Тюленева, В. И. Алексеев

Поступило 26.01.2015 г.

DOI: 10.7868/S0869565215160227

Падение 15.02.2013 г. крупнейшего за последнее столетие метеорита "Челябинск" LL5 вызвало широкий резонанс в научном мире и инициировало комплексное исследование вещества метеорита. Результаты исследования отражены во многих публикациях ([1, 2] и др.). В отношении изотопно-геохимического исследования этого метеорита в первую очередь следует отметить локальное U— Pb-датирование апатита in situ, независимо проведенное С.-Х. Ли в Пекине, Китай (4452 ± 21 млн лет [2]) и К. Терадой в Хиросиме, Япония (4433 ± ± 110 млн лет [3]). Оба определения совпадают в пределах погрешности и датируют, по мнению авторов [2, 3], крупнейшее импактное событие, фиксируемое по апатиту и в других метеоритах (например, Новато L6 [4]) и, скорее всего, связанное с образованием Луны. Более древний возраст 4538 ± 2 млн лет, полученный А. Бувье изохронным Pb—Pb-методом по выщелокам стекла метеорита, также коррелируется автором, скорее, с импактным событием, чем с процессом остывания материнского тела метеорита после его образования [5]. По результатам изучения породообразующих минералов (оливин, ортопироксен, троилит) метеорита "Челябинск" была построена Sm-Nd-изохрона с возрастом 3733 ± 110 млн лет

Институт геологии и геохронологии докембрия Российской Академии наук, Санкт-Петербург E-mail: skublov@yandex.ru

Национальный минерально-сырьевой университет "Горный", Санкт-Петербург

ООО "Золоторудная компания «Майское»", Певек Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского, Санкт-Петербург Институт геологии и геофизики Китайской академии наук, Пекин, Китай Санкт-Петербургский государственный университет Одесский национальный университет им. И.И. Мечникова, Украина

[6], отражающим импактное событие, приведшее к переплавлению вещества метеорита и переуравновешиванию изотопной 8ш—Мё-системы. Независимое датирование метеорита 8ш— ^-методом в ГЕОХИ РАН было выполнено не по мономинеральным фракциям и не привело к построению строгой изохронной зависимости. Был получен линейный тренд ("геохрона"), примерно отвечающий возрасту 290 млн лет [1]. Время распада материнского тела метеорита "Челябинск" (возраст экспозиции) оценено по содержанию космогенных нуклидов приблизительно в 1.2 млн лет [7].

В процессе выделения в лаборатории ИГГД РАН монофракций породообразующих минералов для датирования 8ш-Мё-методом из образцов метеорита общим весом 20 г по методике, исключающей лабораторную контаминацию [6], было обнаружено одно зерно циркона (табл. 1, 2, № 1). Учитывая важность находки, выделение циркона было повторено из образца весом около 70 г в лаборатории ЗАО НАТИ по технологии "ррш-минералогия" [8] (www.natires.com). Данная технология первоначально была разработана для выделения и изучения тяжелых рудных минералов, в особенности минералов-носителей золота и элементов платиновой группы при низком (менее 1 ррш) содержании этих элементов в породе. Впоследствии технология была адаптирована для извлечения циркона, апатита, монацита. Ключ к достижению требуемой минералогической чувствительности — получение серии тяжелых концентратов с широким диапазоном по удельному весу собираемых в концентрат минералов. Процесс гравитационного фракционирования осуществляли на гидросепараторе, разработанном в ЗАО НАТИ. Во избежание заражения использованное оборудование было предварительно вымыто, затем проведено измельчение небольшого количества вещества метеорита, после чего повторно вымыто. При рассеве использовали новые сита. Образец метеорита был поэтапно раздроблен с отсевом класса —2.0 мм после каждого этапа дробления.

461

6*

Таблица 1. Результаты И—РЪ- и 518О-локальных анализов циркона из метеорита "Челябинск"

Точка анализа 206РЪС, % И, ррт ТЬ, ррт 232ТЬ 238и 206РЪ*, ррт Возраст 206РЪ/238и Возраст 207ръ/206РЪ

млн лет млн лет

Зерно циркона № 1

1 0.63 378 413 1.13 44.5 870 ± 7 779 ± 38

2 0.12 617 657 1.10 73.8 877 ± 5 803 ± 18

3 0.09 438 406 0.96 50.7 843 ± 4 776 ± 23

4 1.97 368 474 1.33 44.8 550 ± 260 804 ± 69

2ге Ъ.а.1. 453 581 1.33 53.9 299 ± 43 809 ± 23

Зерно циркона № 2

2 0.15 155 43 0.29 74.9 2876 ± 23 2860±11

2ге 0.10 141 35 0.25 69.1 2900 ± 22 2847±10

23 0.18 190 38 0.21 96.2 2982 ± 28 2778±13

21 0.11 209 26 0.13 97.2 2782 ± 28 2773±13

3 0.14 281 47 0.17 128 2728 ± 22 2733±10

1 0.27 271 42 0.16 115 2568± 18 2724±10

4 0.19 216 26 0.12 95.1 2666 ± 25 2705±13

Б, % 207РЪ 235и ±, % 206РЪ 238и ±, % Яко 5180, %% ±, %

Зерно циркона № 1

5 1.223 1.9 0.13612 0.44 0.234 — —

4 1.264 0.9 0.13906 0.35 0.374 — —

5 1.207 1.2 0.13461 0.42 0.364 4.69 0.14

4 1.260 3.3 0.13866 0.57 0.170 4.25 0.17

3 1.262 1.2 0.13852 0.38 0.330 — —

Зерно циркона № 2

—1 15.83 1.2 0.5624 0.94 0.815 5.98 0.25

—2 15.87 1.1 0.5684 0.91 0.821 6.01 0.19

—7 15.75 1.4 0.5882 1.20 0.834 — —

0 14.41 1.4 0.5396 1.20 0.837 — —

0 13.76 1.1 0.5283 0.95 0.848 — —

6 12.71 1.0 0.4906 0.82 0.814 5.62 0.19

1 13.12 1.4 0.5123 1.10 0.820 — —

Примечание. РЪС и РЪ* — нерадиогенный и радиогенный свинец соответственно. 1ст — ошибка калибровки стандарта 0.39% для зерна № 1 и 0.27% для зерна № 2; изотопные отношения скорректированы по измеренному 204РЪ; Б — дискордантность: Б = 100 • {[Возраст(207РЪ/206РЪ)]/[Возраст(206РЪ/238 РЪ)] — 1}; ошибки для интервалов 1ст (И—РЪ), 2ст (518О); прочерк — измерение не проводили, Ъ.(±1. — ниже порога чувствительности, ге — повторное измерение.

Раздробленный материал пропущен без предварительного истирания через сито 0.250 мм, остаток на сите также поэтапно измельчен на истирателе ЛДИ-85 до 100% выхода класса —0.250 мм. Такая схема измельчения позволяет максимально сохранить целостность зерен. Измельченный материал крупностью —0.250 мм далее был рассеян на ситах 0.125, 0.071, 0.040 мм. От каждого класса от-

делена магнитная фракция. Затем очищенный от магнитных минералов материал каждого класса по отдельности подвергнут гравитационной сепарации с получением трех концентратов. Концентраты разделены на несколько электромагнитных и немагнитную фракции. В итоге было получено 24 тяжелых продукта массами 0.2—0.001 г. Каждый из продуктов просмотрен под бинокулярным

UPb-ВОЗРАСТ ЦИРКОНА 463

Таблица 2. Распределение редких элементов (ррт) в цирконе из метеорита "Челябинск"

Компонент Зерно циркона № 1 Зерно циркона № 2

1-1 1-2 2-1 2-2 2-3 2-21

La 0.67 4.16 12.0 3.66 10.5 12.7

Ce 35.7 69.7 105 37.1 74.5 126

Pr 0.85 2.77 9.96 2.79 7.11 10.84

Nd 9.82 23.5 61.1 16.9 35.9 73.6

Sm 19.4 45.6 31.1 8.59 14.9 39.3

Eu 1.40 4.35 15.7 2.82 4.72 17.6

Gd 99.9 153 60.5 30.9 42.2 75.0

Dy 433 719 111 101 135 155

Er 1011 1490 191 213 266 255

Yb 1709 2591 354 412 482 472

Lu 267 395 59.8 70.4 79.5 72.6

Li 3.50 6.50 9.73 12.3 20.5 15.4

P 481 610 188 223 219 131

Ca 10.0 61.6 68.7 30.1 94.5 94.5

Ti 4.67 8.28 54.7 28.9 72.0 67.9

Sr 1.91 2.91 1.33 1.14 1.79 1.97

Y 5288 8271 1252 1298 1630 1646

Nb 71.9 56.7 44.0 42.3 37.0 25.3

Ba 1.37 3.93 3.19 4.09 5.01 4.63

Hf 8436 8970 8074 8144 8310 9105

Th 599 1771 34.9 44.0 60.9 38.2

U 528 973 278 264 374 425

Th/U 1.13 1.82 0.13 0.17 0.16 0.09

Eu/Eu* 0.10 0.16 1.10 0.53 0.57 0.99

Ce/Ce* 11.4 4.97 2.32 2.81 2.09 2.61

ZREE 3587 5499 1012 899 1152 1310

ZLREE 47.0 100 188 60.4 128 224

ZHREE 3519 5349 777 827 1005 1030

Luw/Law 3808 915 47.8 185 73.3 55.2

LuN/GdN 21.6 20.9 7.99 18.4 15.2 7.84

SmN/LaN 46.0 17.6 4.13 3.76 2.29 4.97

Примечание. Номер аналитической точки соответствует номеру зерна и кратера в пределах этого зерна (после дефиса).

микроскопом, далее была произведена выборка зерен. В результате из образца метеорита массой 70 г было извлечено 12 зерен апатита и одно зерно циркона (зерно № 2 в табл. 1, 2), подтвержденное на электронном микроскопе (рис. 1).

Локальное U—Pb-датирование циркона выполнено на вторично-ионном микрозонде SHRIMP-II (ВСЕГЕИ). Содержание REE и редких элементов определено на ионном микрозонде Cameca IMS-4f (ЯФ ФТИАН) по стандартной методике. Изотопный состав кислорода в цирконе исследован в тех же участках после переполировки препарата на ионном микрозонде Cameca

IMS-1280-HR (Институт геологии и геофизики Китайской академии наук).

Зерно циркона № 1 около 50 мкм в поперечнике — слабо трещиноватый обломок идиоморфного некорродированного кристалла с четкими гранями и ребрами (рис. 2а). Строение зерна в катодолюми-несценции (СЬ) характеризуется чередованием светло- и темноокрашенных полос параллельно границам зерна, самые темные полоски толщиной не более 5 мкм окаймляют зерно. Зерно № 2 — обломанный с одной стороны призматический кристалл шириной около 40 мкм и коэффициентом удлинения не менее 1 : 3 (рис. 2б). В СЬ прослеживается зональное строение зерна. Центральная

Рис. 1. Изображение во вторичных электронах (SE) выделенного по технологии ррт-минералогия [8] зерна циркона из метеорита "Челябинск".

часть имеет тонкоритмичную осцилляционную зональность, в центре замыкающуюся в виде узкой (менее 5 мкм в поперечнике), вытянутой в длину зоны (затравки роста или унаследованной фазы). Кайма зерна неравномерна по мощности: утолщена в районе вершины до 10 мкм. Состоит также из темных и светлых в CL полос (рис. 2б). Кроме того, в ней отмечены в изображении в BSE

равномерные поперечные трещины, не прослеживающиеся в центральную часть зерна.

Результаты U—Pb-датирования зерна № 1 методом SIMS приведены в табл. 1 и на рис. 3а. По 4 точкам (за исключением точки 3) получен конкордантный возраст 834 ± 7 млн лет. Содержание Th, U 370-660 ppm, Th/U 1.0-1.3 (табл. 1).

По двум определениям в центральной части зерна № 2 (точки 2, 2re, табл. 1) получен конкордантный возраст 2861 ± 15 млн лет (рис. 3б). Пять других точек из периферийной части зерна формируют субконкордантный кла

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Математика»