ПЕТРОЛОГИЯ, 2012, том 20, № 4, с. 366-370
УДК 552.16+549.651.11
НОВЫЙ ТИП УДАРНОГО ДВОЙНИКОВАНИЯ КАЛИШПАТА
© 2012 г. А. А. Вальтер
Институт прикладной физики НАН Украины ул. Петропавловская, 58, Сумы-40030, Украина; e-mail: avalter@iop.kiev.ua Получена в редакцию 07.12.2011 г.
Поступила после доработки 27.12 2011 г.
В бедных стеклом зювитах Зеленогайской астроблемы на Украинском щите установлены необычные деформации зерен калиевого полевого шпата. В скрещенных николях они напоминают структуры кинк-банд в слюдах. Исследован состав калишпата и оптическая ориентировка деформационных структур, оказавшихся в двойниковом положении относительно матрицы кристаллов. Установлены законы двойникования и другие особенности деформаций. Происхождение таких структур объясняется сочетанием относительно низкобарического ударного сжатия, в условиях возможного рикошета ударника, блока гранитов мишени с субпараллельно ориентированными табличками микроклина.
ВВЕДЕНИЕ
Изучение признаков ударного метаморфизма минералов играет важную роль при диагностике и исследовании импактитов. Некоторые из этих признаков, например планарные элементы в кварце, широко распространены, практически универсальны и достаточно легко диагностируемы. Другие — встречаются достаточно редко или могут проявляться только в одной импактной структуре. Такой отличительной особенностью для Зеленогайской астроблемы на Украинском щите являются деформационные структуры зерен калишпата в зювитоподобной импактной брекчии. Цель настоящего исследования — установить природу этих редких деформационных структур и интерпретировать их генетическое происхождение.
ЗЕЛЕНОГАЙСКАЯ АСТРОБЛЕМА
Впадина на поверхности кристаллических пород Украинского щита по особенностям геологического строения и составу выполняющих ее пород, несущих признаки ударного метаморфизма минералов, была диагностирована как денудиро-ванный и захороненный древний метеоритный кратер (Вальтер и др., 1976; Вальтер, Рябенко, 1977). Вначале предполагалось, что астроблема имеет простую форму при диаметре на уровне современного среза кристаллических пород около 1.4 км. Более поздние геофизические исследования и данные дополнительного бурения позволили (Вальтер, 2006) предложить другой вариант ее строения — два частично перекрывающихся кратера с диаметрами на современном срезе кристаллических пород примерно 0.9 и 0.7 км (рис. 1).
Изучение керна скважины, пройденной в пределах структуры в 1975 году, позволило установить признаки ударного метаморфизма минералов, среди которых были отмечены необычные деформации зерен калиевого полевого шпата, наблюдающиеся только при скрещенных николях и напоминающие зоны смятия (кинк-банд) в слюдах, где они хорошо различимы и без анализатора.
ОБРАЗЦЫ, МЕТОДЫ, РЕЗУЛЬТАТЫ
Изучение керна, полученного дополнительно при бурении в 1996 и 2002—2003 годах, позволило уточнить геологическое строение астроблемы и распространенность зювитоподобных брекчий. Эти породы представляют собой плотные импакт-ные брекчии следующего состава: до 30% обломков (>2 мм) цементируются мелкообломочной массой (диаметр отдельных зерен <0.1 мм), глинистый материал составляет при этом до 15%. В брекчии имеются обломки стекол размером до 0.3 мм причудливых очертаний, испещренных мелкими включениями кристаллов минералов. Общее содержание стекла в породе не превышает 2—3%. В более крупных обломках (кварц, полевые шпаты, биотит, сростки этих минералов, обломки гранита и гнейса) распространены признаки ударного метаморфизма минералов: здесь обычны планарные элементы в кварце, маскелинитизация кристаллов плагиоклаза, установлены параморфозы импакт-ного алмаза по графиту (Вальтер, 2006). Эта порода отличается от типичного зювита низким содержанием стекла. Ее также можно называть зювитом, обедненным стеклом.
В таких брекчиях широко распространены обломки кристаллов калишпата с описываемыми ударными деформациями.
1 км
(б)
4096; 4098 5020 5019 5286 4099 100 м
X
?к
ЙЯ
Ук Ж
И II ш
Ш 1У
И1 V
При наблюдении на плоском столике в скрещенных николях часто фиксируются субнормальные к следу спайности и кососекущие ее под большим углом полосы, оптическая ориентировка, которых отличается от матрицы кристалла (рис. 2).
Рис. 1. Схема предполагаемого строения Зеленогай-ской астроблемы.
Справа вверху показан контур Украинского щита (заштрихован) и положение Зеленогайской астроблемы.
(а) — положение кратеров по гравитационным данным, изолинии проведены через 0.1 мгал. Показано положение изученных скважин и предполагаемые контуры кратеров.
(б) — разрезы по скважинам: I — обычные для района кайнозойские песчано-глинистые отложения; II — пестрые глины с обломками пород основания и кра-терных брекчий (отложение кратерного озера); III — обедненные стеклом зювиты; IV — брекчированные породы докембрийского основания (в основном нижнепротерозойские граниты кировоградского типа и гнейсы); V — зювитоподобные породы, предположительно выполняющие жилу в основании кратера.
На Федоровском столике была измерена оптическая ориентировка указанных полос по отношению к таковой матрицы кристалла и к следу спайности. Как видно из рис. 3, ориентировка спайности отвечает в этом случае (001) микроклина (на диаграмме показана часть близко совпадающих результатов измерений). Полосы оказываются в двойниковом или примерно в двойниковом положении относительно матрицы кристалла. При этом ориентировка двойниковых
осей близка к ±(021) или ±(021) (бавенский закон) или к ±(001) при плоскости срастания (010) (карлсбадский закон). Этим случаям отвечают видимые на плоском столике субнормальные к следу спайности и кососекущие ее под большим углом полосы.
Общий (распространенный) случай ударного двойникования микроклиновых кристаллов из
Рис. 2. Ударные деформации калишпата из зювита Зеленогайской астроблемы.
(а) — зерно калишпата с "зонами смятия", ориентированными субнормально и примерно под 70° к следу спайности (001). Восточная часть структуры (скв. 4099, глубина 246.5 м). Шлиф. Николи скрещены.
(б) — (деталь рис. 2а) узкие индивиды двойников калишпата в положении неполного погасания. Раздел между индивидами в месте пересечения со спайностью часто характеризуется изломом спайности.
368
ВАЛЬТЕР
Соотношение атомных содержаний К и № в ударно-деформированных зернах микроклина (сумма для каждого измерения приведена к 10)
Np
Зерно Анализ Содержание элементов, отн. кол. атомов
K Na
1 9.46 0.54
2 9.33 0.67
1 3 9.00 1.00
4 9.00 1.00
5 9.26 0.74
Среднее 9.21 0.79
1 8.86 1.14
2 8.76 1.24
2 3 8.57 1.43
4 8.65 1.35
5 8.39 1.61
Среднее 8.65 1.35
1 9.03 0.97
2 8.25 1.75
3 3 8.49 1.51
4 8.93 1.07
5 9.01 0.99
Среднее 8.74 1.26
4 1 9.70 0.30
2 7.39 2.61
Среднее 8.54 1.46
5 1 9.14 0.86
2 7.75 2.25
Среднее 8.44 1.56
ф [100]
® ±1502
©±201 [100] ± П0§ ®± 100 ±100 ±201
&
N
а
®± 110
© 1 ® 2 О 3 а 4
V 5 ▼ 6 □ 7 я 8
©±101
®±111_ ®± 111
ф[001] ® [001]
чЩ. 001
А ®
L001
®± 021
V
^"©±021 ±021
±010 = [010] _[0П
N„
Примечание. Средние значения по 5 зернам: K — 8.79; Na — 1.21.
зювитоподобной брекчии Зеленогайской астроблемы иллюстрирует рис. 2.
Состав зерен микроклина с подобными деформациями был изучен при помощи электронного микрозондирования. Определения были выполнены В.М. Верещакой (микрозонд Camebax SX-50 (Франция)) и А.В. Андреевым (микрозонд РЭММА-2, SELMI, Украина), (таблица, рис. 4).
В зерне 4 (таблица) отмечается заметное колебание содержания натрия, что позволяет предположить его криптопертитовое строение.
В одном случае (рис. 5) было встречено зерно с иными деформационными структурами.
Рис. 3. Результаты измерения кристаллографических элементов и оптической ориентировки калишпата с деформационными полосами, нанесенные на выкопи-ровку из диаграммы В.В. Никитина (Никитин, 1926). 1 — ортоклаз и 2 — микроклин, по В.В. Никитину. Результаты измерений (О — общий случай; Р — редкий случай): 3 — ориентировка спайности (О); 4 — ориентировка плоскостей вростков (Р); 5 — "двойниковые оси" полоса—матрица (О); 6 — "двойниковые оси" вростки—матрица (Р); 7 — "двойниковая ось" ступень—матрица в разрезе с вростками (Р); 8 — ориентировка ступеней в разрезе с вростками (Р).
На рис. 5а и 5в видны очень тонкие (1—2 мкм) вростки с несколько большим, чем у микроклина, показателем преломления и с иной оптической ориентировкой, по-видимому, пертитовые врост-ки альбита. Микрозондовым анализом это зерно исследовать не удалось.
В отличие от деформаций, изображенных на рис. 4, плоские вростки (рис. 5) образуют изгибы, наблюдаемые и при одном николе. Участки с субпараллельной ориентировкой трещин и вростков разделены "ступенями" с иной оптической ориентировкой (рис. 5а и 5в). При одном николе и большом увеличении (рис. 5б) видно, что плоские вростки не изгибаются плавно, а образуют узкие смещенные друг относительно друга блоки шириной 10—15 мкм. Непосредственно на контакте таких блоков развиваются узкие полоски (<3 мкм шириной) оптически изотропной фазы. Вростки ориентированы совершенно не характерно для обычных пертитов: || (010) матрицы зерна. Оптическая ориентировка вростков соответствует (021) микроклина матрицы. Оптическая ориентировка ступени находится в грубо двойниковом положении по отношению к матрице. Координаты "двойниковой оси" близки к [010] микрокли-
Si Ka
1.....1-i-г
5 6 7 8 412 : 6.392 кэВ
11 12
Рис. 4. Типичный энерго-дисперсионный спектр характеристического рентгеновского излучения ударно-деформированного микроклина, зерно 4, точка 1, скв. 4099, глубина 246.5 м.
Рис. 5. Редкий случай ударных деформаций в микроклине (тот же шлиф, что и на рис. 2).
Разрез примерно перпендикулярный (010) микроклиновой матрицы. (а) — николи не полностью скрещены; (б) — при одном николе; (в) — николи скрещены. См. пояснения в тексте.
на, а сама ступень ориентирована примерно по (110) микроклина.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Подобные ударные деформации кристаллов калишпата ранее, по-видимому, не отмечались и не исследовались (French, Koeberl, 2010). Насколько нам известно, в литературе имеется лишь одно упомин
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.