АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК, 2013, том 47, № 4, с. 278-283
УДК 523
МЕТЕОРИТ ЧЕЛЯБИНСК - ХОНДРИТ КЛАССА
© 2013 г. Э. М. Галимов
Иинститут геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН Комитет по метеоритам РАН Поступила в редакцию 24.04.2013 г.
БО1: 10.7868/80320930X13040142
15 февраля 2013 г., в 9 ч 22 мин местного времени в районе г. Челябинска произошло вхождение в атмосферу и последующий взрыв болида, сопровождавшийся сильной вспышкой. Оценки в Интернете, сделанные на основе многочисленных видеонаблюдений, позволяют в качестве наиболее вероятных принять следующие параметры: географические координаты основной вспышки составляют: 54.86 ± 0.05° с.ш. и 62.20 ± ± 0.15° в.д. Выделившаяся энергия оценивается величиной около 440 кт в ТНТ эквиваленте, масса небесного тела составляла около 10 тыс. тонн, а его размеры 18—20 м. Скорость вхождения тела в атмосферу — около 20 км/с.
В атмосфере произошла фрагментация метеорита и на землю выпали многочисленные осколки, в большинстве случаев размером в несколько сантиметров.
Учет и первичное исследование выпавших метеоритов у нас в стране осуществлялся Комитетом по метеоритам при Президиуме РАН. Комитет работает на базе Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ), где размещена также большая часть российской коллекции метеоритов. Задача Комитета по метеоритам состоит в сохранении и преумножении коллекции, осуществлении научных обменов, выделении вещества для исследования, проведении экспертизы, в том числе находок, предлагаемых населением, внесение в каталог новых поступлений.
Понятно, что событие в районе Челябинска мы рассматривали как находящееся в сфере нашей ответственности с точки зрения поиска выпавшего вещества и идентификации его природы. Задача, которая стояла перед нами, состояла в следующем: 1) собрать материал, 2) идентифицировать вещество, если это — метеорит, то к какому классу он относится, 3) представить отчет в номенклатурный комитет Международного метеоритного общества для внесения метеорита в каталог и утверждения его названия.
19 февраля поисковая группа Института и Комитета под руководством зам. заведующего лабораторией метеоритики Д.Д. Бадюкова была уже в районе выпадения осколков метеорита. Через два дня первая партия образцов была доставлена в Институт.
Сбор образцов, по описанию членов экспедиции, представлял собой относительно несложную задачу. Небольшие фрагменты оставляли заметное отверстие в снежном покрове. В целом, поисковая группа Института собрала около 3 кг метеоритного вещества.
В Институте были развернуты исследования, в которых участвовало несколько лабораторий Института. Лаборатория метеоритики (зав. лаб. д-р М.А. Назаров) является базовой лабораторией Комитета по метеоритам, она ответственна за петрологический анализ. Центральная аналитическая лаборатория (зам. директора, профессор В.П. Колотов), включая сектор микрозондового анализа (Н.Н. Кононкова) и сектор рентгено-флуо-ресцентного анализа (И.А. Рощина), выполняли химико-минералогический анализ. Лаборатория благородных металлов (зав. лаб. д-р И.В. Кубрако-ва) выполнила анализы содержания сидерофиль-ных, хольнофильных и редкоземельных элементов на ИСП-АЭС. Лаборатория геохимии изотопов (зав. лаб. профессор Ю.А. Костицын) провела в течение короткого времени чрезвычайно трудоемкие исследования систем ЯЪ/8г (878г/868г) и (143Мё/144Мё). В лаборатории геохимии углерода (д-р В.С. Севастьянов) был выполнен анализ изотопного состава углерода. В лаборатории космо-химии (зав. лаб. В.А. Алексеев) исследовалось наличие следов (треков) космического облучения метеорита.
Результатам исследования посвящен специальный номер журнала "Геохимия" этого года. Подробные результаты вещественного анализа метеорита Челябинск представлены в работе (Галимов и др., 2013).
Рис. 1. Фотография одного из фрагментов метеорита Челябинск.
На рис. 1 показана фотография одного из фрагментов. Это — каменный метеорит, хондрит. Метеориты бывают разных классов: железные, железо-каменные (палласиты), хондриты, ахондриты. К особым группам относятся метеориты марсианского (8МС) и лунного происхождения. Последние представляют осколки пород Марса и Луны, выбитые с их поверхности ударами астероидов и попавшие, в конечном счете, на Землю.
Хондриты составляют наиболее распространенную группу метеоритов. Они, в свою очередь, делятся по химическому составу на ряд групп (рис. 2). Наиболее интересны углистые хондриты. Они ближе всего по составу к первозданному веществу. Углистые хондриты типа С1 (Гтпа, Ог§ие1 и др.) богаты углеродом и водой. Они содержат органическое вещество, в том числе аминокислоты и другие соединения, имеющие предбиологи-ческое значение. В их составе сохранились межзвездные пылевые частицы, предшествовавшие образованию Солнца. Состав углистых хондритов С1 рассматривают как стартовый химический состав Солнечной системы. Другие типы углистых хондритов, СУ, СО и т.п., представляют в той или иной степени метаморфизованные объекты. Уг-
листые хондриты — наиболее окисленный тип метеоритного вещества. В них присутствуют карбонаты, гидраты, а железо находится в окисленной форме FeO. Наиболее восстановленными представителями хондритов являются энстатитовые хондриты EH и EL. Они содержат железо в металлической и сульфидной форме. Наиболее распространены так называемые обыкновенные хондриты. Они делятся на три группы: H — высоко-железные, L — низко-железные и LL — очень низко-железные.
В Челябинском метеорите под микроскопом хорошо различимы отдельные хондры (рис. 3). Хондры — одна из наиболее древних минеральных структур, образовавшихся в Солнечной системе. Сегодня изотопные методы дают возможность достаточно точно определить возраст Солнечной системы. Он составляет 4 млрд. 568 млн. лет. Всего через 2 млн. лет после того, как вспыхнуло Солнце, в окружавшей Солнце паро-газовой небуле с остатками межзвездной пыли сконденсировались сначала CAI (кальций-алюминиевые тугоплавкие включения), а затем хондры. Они вошли в состав первичных твердых объектов (плане-тезималей), которые аккумулировались в тела астероидальных размеров. В астероидах хондрито-
Рис. 2. Диаграмма составов хондритов. Соотношение содержаний восстановленного (металлическое железо + сульфидное) и окисного (БеО) железа, нормированное к содержанию 81. Метеорит Челябинск попадает в поле значений, характерных для LL-хондритов.
вое вещество частично переплавилось, испытало магматизм и дифференциацию, частично подверглось тепловому метаморфизму, частично сохранилось почти неизмененным. Соударения астероидов между собой приводило к их фрагментации и порождению известных нам классов метеоритов.
Химический и петрологический анализ позволяют отнести исследуемый метеорит к определенному типу.
Содержание железа и соотношение его окисленной и восстановленной формы позволило отнести Челябинский метеорит к химическому типу ЬЬ. Это показано на рис. 2. С этим согласуются также величины содержания фаялита (Бе^Ю^ в оливине и ферросиллита (Ре8Ю3) в пироксене (рис. 4).
Таким образом, Челябинский метеорит относится к классу обыкновенных хондритов химической группы ЬЬ. Изотопный состав кислорода 16О-17О-18О, измеренный нашими английскими коллегами, дал значения, характерные для этой группы (РИЦ^ег и др., 2013).
Следующий параметр, который должен быть определен для метеоритов этого класса, — это петрологический тип. Таких типов всего семь (Ьоёёегз, Ре§1еу, 1998). Первый тип представлен
наименее измененным веществом. Это углистые хондриты, богатые водой и углеродом. Второй тип содержит хорошо сохранившиеся хондры, гидротермально измененное вещество с достаточно высоким содержанием углерода. Более высокие типы, начиная с третьего, обнаруживают следы температурного метаморфизма: 400—600°С — для третьего типа, 600—700°С — для четвертого, 700—750°С - для пятого, 750-950°С - для шестого и свыше 950°С для седьмого. С увеличением степени метаморфизма все менее отчетливыми становятся контуры хондр, более раскристалли-зованной и грубозернистой становится матрица, более гомогенным состав основных минералов (оливина и пироксена), все меньше содержание углерода. Петрологический анализ Челябинского метеорита приводит к выводу, что он относится к 5-му петрологическому типу.
Еще один параметр, которым принято характеризовать каменные метеориты — это ударная классификация. По этому параметру метеориты подразделяют на шесть групп: от S1 — не несущих следов ударной нагрузки, до S5, S6 — высокоударных групп, содержащих ударное стекло, характеризующихся развитым мозаицизмом, появлением высокобарных минералов (рингвудита).
В этом ряду Челябинский метеорит должен быть отнесен к группе S4 — умеренного ударного метаморфизма, при котором вещество испытало ударные нагрузки порядка 25—35 ГПа (Галимов и др., 2013; Loggers, Fegley, 1998).
Наконец, метеорит оценивается еще по степени сохранности после выпадения. Вообще все метеориты делятся на падения (falls) и находки (finds). Падения — это те метеориты, падение которых наблюдалось и они были вскоре после этого собраны. Находки — это те метеориты, которые были обнаружены случайно, иногда много лет спустя после их падения. Понятно, что они претерпели изменения в условиях Земли, влияние атмосферы, воды, часто микроорганизмов, т.е. испытали в той или иной степени выветривание (weathering). Конечно, наиболее ценные метеориты это те, которые были собраны немедленно после падения. К таковым относится Челябинский метеорит. Степень его выветривания равна нулю (WO).
Таким образом, итоговая идентификация Челябинского метеорита, представлена формулой:
обыкновенный хондрит: LL5/S4-WO
Эта идентификация, вместе с названием метеорита "Челябинск", представлена в Номенклатурный комитет Международного метеоритного общества.
Но это не исчерпывает того интереса, который представляет метеорит Челябинск.
Рис. 3. Структура метеорита. Изображение в обратно-рассеянных электронах.
28
26
24
SR
ч о
22
20
о «
(U о M о ft s
G
о
Sä 18
о m
г и
16
14
12
LL
14 16 18 20 22 24 26
Fa в оливине, мол. %
28
30
32
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.