ГЕОХИМИЯ, 2012, № 1, с. 38-47
ПАЛЛАСИТ ОМОЛОН: ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ, МИНЕРАЛОГИЯ И ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ
© 2012 г. З. А. Лаврентьева, А. Ю. Люль, Г. М. Колесов
Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 119991, ГСП-1 Москва, ул. Косыгина, 19; e-mail: lavza@mail.ru
Поступила в редакцию 19.08.2009 г. Принята к печати 01.02.2011 г.
Нейтронно-активационным методом определен химический состав минеральных составляющих палласита Омолон. Выделено шесть типов оливинов. Четыре типа различаются по распространен-ностям в них Co относительно Ni и С1 хондритов. Пятый и шестой типы оливинов выделены на основании распределения в них редкоземельных элементов (РЗЭ). Оба типа в разной степени обогащены легкими РЗЭ относительно С1 хондритов. По содержанию Са относительно С1 хондритов эти шесть типов оливинов разделяются на две группы: низкокальциевая и высококальциевая, разные содержания кальция в них могут быть обусловлены разной скоростью остывания вещества — предшественника этих оливинов. Характер распределения сидерофильных элементов в металле палласита свидетельстует о том, что металлическая фаза претерпела изменения в химическом составе со времени своего образования. Анализ химического состава акцессорных минералов показал, что:
1) минералом — концентратором тяжелых редкоземельных элементов ялляется тридимит,
2) троилит и добреелит образованы в разных температурных условиях, 3) магнетит является минералом внешней зоны коры плавления. Обнаружено четыре фрагмента с аномальными содержаниями литофильных элементов. Рассматриваются особенности элементного состава этих фрагментов. Необычный химический состав фаз и высокая степень фракционирования РЗЭ во фрагментах указывают на их образование при высоких температурах на ранней стадии эволюции Солнечной системы. Предполагается, что палласит Омолон был образоан как ударно-брекчированная смесь материала ядра астероида (с составом близким к группе IIIAB железных метеоритов) с оливином мантии из не полностью дифференцированного родительского тела хондритового состава.
Ключевые слова: Омолон, химический состав, минералогия, генезис, метеорита.
ВВЕДЕНИЕ
При решении проблемы происхождения палласитов ключевыми вопросами являются такие: когда, где и из какого материала происходила аккреция и дальнейшее формирование палласито-вых метеоритов. Палласиты — это железокамен-ные метеориты, которые состоят в основном из оливина и Бе-№ металла. Существование различных минеральных фаз (окисных соединений, металла, сульфидов и фосфидов) в палласитах указывает на сложный процесс их формирования. Являются ли палласиты результатом незаконченной дифференциации вещества на силикатную фазу и металл, скажем в гравитационном поле, или они являются результатом агломерации силикатного вещества с металлом — на этот вопрос пока нет однозначного ответа. Если рассматривать железокаменные метеориты как агломерацию железо-никелевого сплава с различным силикатным веществом из разных типов каменных метеоритов, то в палласитах железо-никелевый сплав ассоциируется с оливином, в сидерофирах (бронзит-тридимитовых) — с бронзитом, в лодра-
нитах с оливином и бронзитом, в мезосидеритах с веществом брекчированных ахондритов. Следовательно, железокаменные метеориты различаются не только по отношению железо-силикат, но и по составу силикатной фазы. Образование мезоси-деритов, например, можно объяснить путем агломерации [1]. Возможно, образование палласитов также является результатом агломерации сначала отдельных мелких кристаллов оливина в более крупные кристаллы с последующим их объединением металлической фазой. По данным [2] на основании химического состава металла и силикатов палласиты классифицированы на основную, основную аномальную, Eagle Station и пироксен-содержащую группы.
Большинство палласитов основной группы имеют изотопные составы кислорода сходные с говардит-эвкрит-диогенитовой серией метеоритов и железными метеоритами группы ШАВ [3]. Относительно происхождения палласитов среди исследователей также пока нет единого мнения. Можно привести ряд моделей происхождения палласитов: кристаллизация вблизи поверхности
внешне нагретого астероида [4], кристаллизация импактного расплава [5], небулярная конденсация [6]. Основная группа палласитов, которая, как предполагается, имела единое родительское тело, могла быть образована: 1) в близповерх-ностных участках тела [4, 7]; 2) вблизи центра тела [7, 8]; 3) в металл — оливиновых контактных зонах изолированных металлических линз [9] или 4) на границе ядро—мантия [2, 10]. Более обоснованной нам представляется гипотеза, согласно которой палласиты были образованы на границе ядро—мантия в дифференцированных родительских телах, где 111АВ железные метеориты связаны с процессом формирования металлической фракции, а метеориты говардит-эвкрит-диогени-товой серии могли быть связаны с силикатной фракцией [2, 11—14]. В то же время палласиты могли быть образованы и не на границе ядро-мантия (наиболее распространенное мнение), а как ударно-брекчированная смесь материала ядра и мантии. Смешение небольших количеств металла из ядра с оливином мантии могло быть результатом катастрофических столкновений между астероидами [15]. Такие столкновения могли превратить сталкивающиеся объекты в ряд дифференцированных тел с различными металл-силикатными соотношениями. Для случая основной группы палласитов 53Мп—53Сг изотопная систематика позволяют предположить, что оливин - металлическое смешение могло произойти менее чем через 10 млн. лет после образования хондр [16].
Для лучшего понимания петрогенетической истории палласитов, а также магматических процессов, которые связывают палласиты с 111АВ железными метеоритами и говардит-эвкрит-диоге-нитовой серией метеоритов, необходимы сведения о содержании редких элементов в отдельных металлических и силикатных минеральных фазах.
В настоящей работе представлены новые данные о составе минеральных фракций палласита Омолон, которые рассматриваются с позиции космохимической истории палласитов. Основная цель работы - полнее оценить петрогенезис палласитов, опираясь на результаты по изучению распределения микроэлементов в отдельных минеральных фазах.
ОБРАЗЦЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Палласит Омолон (масса 250 кг) был найден в 1982 г. (упал в 1981 г.) возле реки Омолон в Магаданской области. Это необычный палласит, имеет оливиновые кристаллы со специфической дислокацией, которая ранее практически не наблюдалась в других палласитах [17-19]. Палласит содержит угловатые и округлые зерна оливина (около 60 об. %, размеры достигают 3 см; содержание Ба — 12.3 мол. %), сосредоточенные в железони-
келевой матрице, содержащей камасит, тэнит и плессит [18, 19]. Зерна оливина прозрачные, имеют зеленовато-желтый цвет и разбиты многочисленными трещинами. В оливине довольно часто наблюдаются сферические металлические включения диаметром от 10 до 500 мкм. Более крупные включения представлены срастаниями камасита и троилита, реже — их срастаниями с хромитом; мелкие преимущественно однофазны и в них преобладает троилит. Иногда скопления мелких круглых включений непрозрачных минералов декорируют отдельные плоскости (в зернах оливина). Никелистое железо в палласите Омолон представлено камаситом, тэнитом и плесситом. Камасит наблюдается вокруг оливина, а также окружает плесситовые поля. В металле отмечена отчетливая видманштеттова структура с балками камасита 0.25—0.35 мм; в нем также наблюдаются мелкие зерна рабдита. Весь камасит гранулирован — это крупные, до 1—2 мм в поперечнике полигональные зерна, и более мелкие (0.2—0.4 мм) с неправильными очертаниями. Внутри зерен часто прослеживаются границы миграционного роста, проходящие от плесситовых полей, зерен шрейберзита и оливина. Камасит в балках также гранулированный. Тэнит окаймляет поля плесси-та и балки камасита. Тэнитовые каймы плессито-вых полей зональные. Плессит образует поля треугольных, ромбических, чаще удлиненных неправильных очертаний площадью от 1—2 до 20—30 мм2 [18]. Были также обнаружены акцессорные минералы: троилит, хромит, шрейберзит, никелистый фосфид и стенфилдит [18—20]. Радиационный возраст этого метеорита составляет 78 ± 7 млн. лет и совпадает с возрастом других железока-менных метеоритов, таких как Patwar, Thiel Mountain, Springwatter, Admire [21]. По данным изотопного состава редких газов сделано заключение, что доатмосферные размеры палласита довольно большие — порядка 1.5—2 м с соответствующей массой в несколько десятков тонн [21, 22].
Мы исследовали фракции минералов — оливина (Mg,Fe)2SiO4, тридимита (SiO2), металла (Fe, Ni — фазы), троилита (FeS), магнетита (FeFe2O4), добреелита (FeCr2S4) и четыре фрагмента из палласита Омолон, которые были отобраны вручную с использованием иголки под бинокулярным микроскопом МБС-2 и стереоскопическим микроскопом МПС-2. Зерна отбирались из отсеянных на ситах фракций размером (мкм): +1—45, +45-75, +75-100, +100-160, +160-260, +260360. Железо-никелевую фазу отделяли ручным магнитом и магнитной иголкой. Определения содержаний элементов во фракциях проводились в Центральной лаборатории анализа вещества ГЕОХИ РАН оптимизированным вариантом инструментального нейтронно-активационного анализа. Метод разработан для анализа внеземного вещества [23], Использованы программы вычита-
Рис. 1. Нормированные к CI-хондритам содержания элементов в оливиновых фракциях палласита Омолон. а — чистый оливин (А); б — желтый оливин (В); в — оливин с круглыми включениями непрозрачных минералов (С); г — оливин с каемками непрозрачных минералов (D).
ния спектров радионуклидов матричных элементов из общих спектров анализируемых образцов [24]. В качестве эталонов использовали стандартные силикатные породы известного состава РСС-1, DTS-1, КН-1, СТ-1А, хондрит Allende и железные метеориты Сихотэ-Алинь и Бодайбо. Обработку гамма-спектров, полученных при измерении облученных нейтронами в реакторе образцов и расчет содержания в них элементов, проводили с использованием компьютерных программ. Погрешность определения зависела от абсолютного содержания элементов и составляла (
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.