ГЕОХИМИЯ, 2010, № 8, с. 860-866
== КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
ГЕОХИМИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ МИНЕРАЛОВ МЕТЕОРИТОВ: СИСТЕМАТИКА И НОМЕНКЛАТУРА ФОСФИДОВ И СИЛИЦИДОВ
© 2010 г. А. А. Ярошевский*,**, А. В. Иванов**
*Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Геологический факультет 119992, Москва, Воробьевы горы, МГУ; e-mail: aaya@geol.msu.ru **Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 119991, Москва, ул. Косыгина, 19; e-mail: andrei_ivanov@geokhi.ru Поступила в редакцию 09.06.2009 г.
Фосфиды, фосфосилициды и силициды являются редкими или очень редкими минералами метеоритов, присутствуя в незначительных количествах и в специфических типах метеоритов. Среди них известны минералы, установленные на заре развития метеоритики (шрейберзит и его морфологическая разновидность рабдит), но большинство из них открыты в последние десятилетия ХХ-го и в начале текущего века благодаря использованию новых локальных методов исследования. Образование этих минералов требует сильно восстановительной обстановки, которая, как показывают минералогические данные, соответствует условиям образования энстатитовых метеоритов и большинства железных метеоритов. Хотя отдельные фосфиды (барриндже-рит, шрейберзит) и силициды (зюссит и разнообразные силициды Бе) были обнаружены в земной обстановке, но такие находки требуют специальной интерпретации, в том числе, связывающей их нахождение с поступлением на поверхность Земли космической пыли или со специфической обстановкой в горящих отвалах угольных шахт (напр., [1]).
При систематизации минералов этих групп в метеоритах мы использовали описание их находок, в особенности сопровождаемых химическими анализами. Библиография обширна, и мы здесь не приводим ее в полном объеме, также как и химические анализы, которые представлены только графически. Однако в специальных случаях, требующих конкретной информации, ссылки на публикации приведены. Всего в нашей коллекции (в компьютерных вариантах, доступных заинтересованному читателю) находится 334 анализа минералов этих групп, в том числе 1 анализ меллиниита, 236 анализов минералов группы шрейберзита, 2 анализа фосфида N1, 40 анализов минералов группы баррин-джерита, 3 анализа зюссита, 51 анализ перриита и 2 анализа минералов группы хапкеита. Следует обратить внимание на то, что среди 236 анализов шрей-берзита после пересчета составов на 1 атом Р + 81 47 анализов выходят за рамки диапазона вариаций количества металла 3.00 ± 0.15 форм.единиц. Это относится как к старым анализам, так и к современным зондовым определениям. По-видимому, без
специальных структурных исследований решить вопрос, являются ли эти отклонения аналитической ошибкой или связаны с существованием твердых растворов в системе Fe—P, невозможно; на рис. 1а эти анализы исключены.
При анализе связей между минералами и объединении их в группы и подгруппы мы принимали во внимание не только их стехиометрию, химический состав и структурные характеристики, но и такой геохимический критерий как типы изоморфных связей, отражающих геохимическую специфику об-становок образования минеральных ассоциаций [2].
Среди фосфидов на основании этих критериев выделяется пять минеральных групп: меллиниита (Me4P), шрейберзита (Me3P), фосфида Ni (Ni5P2) и три группы минералов со стехиометрией Me2P — бар-ринджерита, флоренскиита и монипита. Статистика их химических составов приведена на рис. 1а—в.
Самым распространенным минералом этих групп является шрейберзит и обогащенная Ni его разновидность никельфосфид. Выделять в этой группе в качестве химических разновидностей собственно шрейберзит и Ni-содержащий шрейберзит нецелесообразно, поскольку в реальных анализах никогда не встречаются составы, в которых содержание Ni меньше 6.5 мас. % (меньше приблизительно 0.3 формульных единицы); иными словами, "без-№-шрейберзита" в метеоритах не существует, и все разновидности этого минерала с Fe > Ni надо считать шрейберзитом.
Шрейберзит является типоморфным акцессорным минералом железных и железо-каменных метеоритов, энстатитовых хондритов и обритов, очень редко встречается в матрице СМ хондритов. Обогащенная Ni его разновидность (никельфосфид) встречена в железных метеоритах (в ассоциации — парагенезисе — с обогащенным Ni камаситом), а также в двух представителях энстатитовых метеоритов — хондритовых включениях в Cumberland Falls [3] и в обрите Norton County [4] (рис. 2). Никельфосфид ("рабдит") указан в тугоплавких включениях в CV3 хондрите Ефремовка [5]. Максимальное содержание Ni — 58.5 мас.% (Fe/Ni = 0.41) — встречено в СМ2 хондрите Dhofar 225 [6]. Будучи
(а) Р +
(б) Р +
0
Бе
40 60 атомн. %
(в) Р +
80 100 Со + N1
0 20 40 60 80 100 Бе + Со + N1 атомн. % Т1 + V + Сг
0 20 40 60 80 100 Бе + Со + N1 атомн. % Т1 + V
Рис. 1. Соотношение содержаний металлов и фосфора (+кремний) в минералах различных групп фосфидов (а) и группы барринджерита (б), а также соотношения содержаний металлов в минералах групп барринджерита и флоренскиита (в). Условные обозначения: кружок — меллиниит, точки — минералы группы шрейберзита, треугольники — минералы группы барринджерита, квадраты — андрейивановит и Сг-барринджериты, ромбы — флоренскиит.
неравновесным в парагенезисе обыкновенных хон-дритов, шрейберзит иногда встречается в виде включений в хондритовом металле, что указывает, в частности, на не всегда равновесные соотношения силикатной и металлической фаз хондритов.
В старых работах (напр., [7]) подчеркивалось, что морфологическая разновидность шрейберзита раб-дит, описанная в железных метеоритах, обычно обогащена N1 по сравнению с шрейберзитом, но многочисленные, в том числе микрозондовые анализы показали, что эта закономерность не соблюдается.
Фосфиды со стехиометрией Ме2Р (рис. 1б, в) являются исключительно редкими фазами в метеоритах, в большинстве своем встреченные в единичных зернах в уникальных метеоритах. Среди них мы выделяем три группы — барринджерита, флоренскиита и монипита. Гексагональный барринджерит впервые описан в палласите 01^ие [8], его обедненная
N1 (1.3% N1) разновидность Бе-барринджерит — в лунном метеорите ^аша1:о-793274 [9], а максимально обогащенная этим элементом разновидность — №-барринджерит (49.3 и 46.2 мас. %, соответственно) — в СМ2 хондритах Борискино и АЪН83100 [6]. Обогащенные Сг разновидности барринджерита были установлены в СН хондрите АЬН85085 [10] и в полимиктовой углисто-хондритовой брекчии КаЫип [11], но принадлежность их к гексагональным разновидностям не доказана. Их положение в нашей систематике условно, тем более что в метеорите КаЫип была позже идентифицирована ромбическая фаза состава БеСгР, описанная как андрейивановит [12]. Этот минерал включен в группу барринджерита как конечный член (самостоятельный минеральный вид) возможной изоморфной серии барринджерит — Сг-барринджерит — андрейивановит (рис. 3).
30 25 20 15 10 5 0
30 25 20 15 10 5 0
ЯРОШЕВСКИИ, ИВАНОВ 30
Е-хондриты
j_I_I_I_I_I
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Ni/(Fe + Ni), атомн.
Железные метеориты
0.6
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Ni/(Fe + Ni), атомн.
0.6
25
20 n15
10
5 0
30 25
20 n15
10
5 0
Хондритовое включение в орбите Cumberland Falls
J_I_I_I_I_I_I_I_L-
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Ni/(Fe + Ni), атомн.
Орбиты
Norton Co.
0.6
J_I_I_I
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Ni/(Fe + Ni), атомн.
0.6
0
0
0
0
Рис. 2. Относительное содержание Ni в минералах группы шрейберзита из различных типов метеоритов. N — число анализов.
Cr
0 20 40 60 80 100
Fe атомн. % Ni
Рис. 3. Вариации составов изоморфных серий Fe—Ni и Fe—Cr в минералах группы барринджерита; треугольники — минералы группы барринджерита, квадраты — андрейивановит и Cr-барринджериты.
Аллабогданит, впервые идентифицированный в атаксите Онелло [13], отличается от собственно барринджерита не только структурой, но и тонкими особенностями химического состава: пониженным содержанием Ni и относительно высокой концентрацией Со, что может быть критерием для распознавания этих минералов по химическому составу.
Флоренскиит, впервые описанный в полимик-товой углисто-хондритовой брекчии Kaidun [14], выделен в отдельную группу на основании отсутствия изоморфных связей с минералами группы барринджерита.
Если обнаружение фосфидов в палласитах и лунном метеорите не вызывает особых проблем — обстановка их формирования заведомо восстановительная, то появление фосфидов, в особенности таких литофильных элементов, как Cr и Ti, в углистых хондритах требует комментариев. Матрица углистых хондритов, хотя и содержит свободный углерод — восстановитель, однако сложена довольно окисленным материалом (гидросиликатами Fe, магнетитом и др.). Но в составе матрицы содержа-
щего эти фосфиды метеорита ALH85085 присутствуют минеральные зерна заведомо другого парагенезиса — восстановленного парагенезиса энстатитовых хондритов [10], а в метеорите Kaidun встре-чаются многочисленные фрагменты энстатитовых хондритов [15], с которыми и связывают образование фосфидов литофильных элементов авторы работы [14]. Поэтому есть все основания считать, что эти зерна фосфидов принадлежат именно энстатит-хондрито-вому парагенезису.
Совершенно неожиданным оказалось открытие в виде единственного зерна размером 1.3 х 2 мкм фосфида Mo и Ni со стехиометрией барринджерита — монипита — в высокотемпературных конденсатах (богатых Ca и Al включениях) в CV3 хондрите Allende [16]. Этот минерал выделен в отдельную группу из-за совершенно необычного состава и отсутствия изоморфных связей с другими гексагональными фосфидами. По-видимому, появление такого фосфида халькофильного элемента обусловлено окислением и сульфидизацией высокотемпературного конденсата металла, обогащенного труднолетучими халь-кофильными и сидерофильными элементами [16].
Обнаружение меллиниита в акапулькоите NWA-1054 [17, 18] лишь подтверждает близкую по некоторым геохимическим признакам к винонаитам восстановленную природу этой группы метеоритов.
Следует отметить, что флоренскиит и андрейи-вановит являются первыми открытыми в природе фосфидами литофильных элементов, а монипит — первым фосфидом халькофильного металла.
Известен единственный фосфосил
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.