ПЕТРОЛОГИЯ, 2012, том 20, № 5, с. 457-469
УДК 549.621 (460)
ПЕТРОЛОГИЯ РИНГВУДИТСОДЕРЖАЩИХ ПЕМЗ РАЙОНА ЭЛЬ ГАСКО, ЗАПАДНАЯ ИСПАНИЯ
© 2012 г. Л. И. Глазовская,
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Геологический факультет Воробьевы Горы, Москва, 119991, Россия; e-mail: glazov@geol.msu.ru Поступила в редакцию 25.01.2012 г.
Получена после доработки 11.02.2012 г.
Рассматриваются минералого-петрологические особенности пемз слагающих небольшие обнажения вблизи вершин двух холмов в Западной Испании и делается вывод об их импактном происхождении. Доказано присутствие рингвудита, который может кристаллизоваться из расплава при давлении 10—11 ГПа в статических условиях и образовываться при разгрузке ударной волны при давлении 15—17 ГПа и выше. При понижении давления из расплава кристаллизуются также железистый гортонолит (для железистого гортонолита и рингвудита приводятся параметры их элементарных ячеек), минералы группы шпинели с разной железистостью, клино- и ортопироксены, анортит, корунд. Футляровидные, скелетные, дендритовые и формы кристаллизации этих минералов в виде "усов", свидетельствуют об их образовании в условиях охлаждения и резкого переохлаждения расплава. Температура кристаллизации герцинита составляет 1780°С. Температура расплава, из которого образовались пемзы, оценивается в 1900—2700°С. В природных импактных образованиях рингвудит обнаружен впервые.
В. И. Фельдман
Статья посвящена памяти В.И. Фельдмана
ВВЕДЕНИЕ
Присутствие пемз на вершинах двух холмов высотой около 1000 м (холм Пико дель Кастилло (Pico del Castillo) и холм Пико дель Позо де лос Морос (Pico del Pozo de los Moros) в Западной Испании), находящихся на расстоянии около 40 км друг от друга, вызывало дискуссии в отношении их генезиса. Пемзы традиционно использовались для различного рода художественных поделок. Впервые высказанная точка зрения о вулканиче-сой природе пемз более 50 лет назад (Garcia de Figuerola, 1953) не нашла последователей в связи с тем, что в регионе не наблюдалась вулканическая активность и широко развиты осадочные и слабо метаморфизованные породы (Ugidos et al., 1997). Также не нашла поддержки и гипотеза образования пемз в результате удара молнии — гипотеза фульгурита (Fisher, 1966) из-за очень больших размеров обнажений. Изучение, проведенное Э. Диаз-Мартинезом (Diaz-Martinez et al., 2001; Diaz-Martinez, 2004a), показало, что пемзы являются результатом плавления вмещающих пород. Э. Диаз-Мартинезом (Diaz-Martinez et al., 2001) в пемзах района Эль Гаско был описан ринг-вудит на основании дифрактометрического (XRD) анализа, что дало возможность выдвинуть гипотезу их импактного происхождения. В дальнейшем, в результате изучения состава минера-
лов (Глазовская и др., 2002) и стекол с помощью растрового электронного микроскопа и микро-зондового анализа были обнаружены сростки оливина и шпинели. Таким образом, находка рингвудита была поставлена под сомнение, поскольку рентгеновские характеристики рингву-дита и шпинели очень близки и дифрактометри-ческие исследования не являются доказательством присутствия рингвудита. В связи с этим Э. Диаз-Мартинез отказался от гипотезы импакт-ного происхождения пемз в районе Эль Гаско и предположил их искусственный (Diaz-Martinez, Ormo, 2003; Diaz-Martinez, Soares, 2004; Diaz-Martinez et al., 2011) генезис. Он считает, что пемзы являются остатками древних (времен позднего Бронзового века) укреплений, полученных в результате плавления вмещающих пород в специально построенных из бревен деревянных конструкциях (в европейской литературе принят термин "верифицированные форты"). Пемзы вит-рифицированных фортов рассмотрены в работах (Kresten et al., 1993; Catanzariti et al., 2008; Diaz-Martinez et al., 2005). Для того чтобы доказать или опровергнуть присутствие рингвудита в пемзах, необходимо было провести определение параметров элементарной ячейки и состава в отдельно взятом зерне. Эти исследования были проведены с применением детектора дифракции отражен-
Рис. 1. Фрагмент импактных пемз, по форме напоминающий вулканическую бомбу. Фотография Э. Диаз-Мартинез.
ных электронов (метод EBSD) и аналитического метода просвечивающей электронной микроскопии. Нами доказано присутствие рингвудита (Глазовская, Трубкин, 2005; Glazovskaya, Feldman et al., 2010) и железистого гортонолита и определены параметры их элементарных ячеек. Наличие высокобарной фазы в пемзах позволяет утверждать их импактное происхождение. Пемзы, по всей видимости, являются выбросами из не сохранившегося или к настоящему времени не найденного метеоритного кратера. Среди испанских ученых также есть сторонники импактного происхождения пемз (Rul et al., 2007).
Цель работы — изучить петрологические особенности пемз, содержащих высокобарную фазу рингвудит, особенности состава минералов, кристаллизующихся из расплава, форм их выделения и условия образования пемз для установления их генезиса.
ОСОБЕННОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ПОЛОЖЕНИЯ ПЕМЗ
Обнажение пемз, расположенное вблизи вершины Пико дель Кастилло, около деревни Эль Гаско (El Gasco), в провинции Касерес (province Cacerec), находится на площади приблизительно 30 х 70 м, прослеживается на глубину по крайне мере до 1 м и представлено обломками угловатой формы размером в несколько десятков сантиметров. Размер обнажения пемз вблизи вершины Позо де лос Морос, около деревни Виласрубиас (Villasrubias), имеет площадь приблизительно 20 х 40 м. Реже в районе Эль Гаско и часто на Позо де лос Морос встречаются образования, по форме похожие на вулканические бомбы или фрагменты струйных выбросов (рис. 1), в поперечнике несколько десятков сантиметров. Образования такой формы имеют поверхность "хлебной корки", что характерно как для вулканических, так и для импактных выбросов. Вмещающие пемзы породы представлены хлорит-мусковит-кварцевыми сланцами, кварцитами позднепротерозойского
возраста, широко распространенными в регионе (Центральная Иберианская зона). Кроме хлорит-мусковит-кварцевых сланцев и кварцитов в районе описаны кварцево-слюдистые песчаники.
Хлорит-мусковит-кварцевые сланцы (рис. 2а) состоят из кварца (30—45%), мусковита (20—40%), хлорита (25—30), полевых шпатов (6—7%), ильменита, апатита, также встречаются рутил, циркон и фосфаты редких земель. Геологическое положение и петрологическая характеристика вмещающих пород рассмотрены в работе (и§1ёо8 е! а1., 1997).
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Детальное исследование состава пемз, их стекол и минералов, а также получение микрофотографий, отображающих взаимоотношения фаз в режиме отраженных электронов, проводили с помощью микрозондового анализа, выполненного в лаборатории локальных методов исследования вещества Геологического факультета МГУ с использованием растрового электронного микроскопа (РЭМ), '^ео1 JSM-6480LV" с энергодисперсионной приставкой "ШСА_Е^КОТ-350". Ускоряющее напряжение 15 кВ, сила тока 15 нА.
Метод дифракции отраженных электронов (EBSD) применяли для определения параметров кристаллической решетки оливина. Этот метод является наиболее достоверным при определении сингонии и параметров решетки кристаллов, имеющих размер зерен первые микроны, его детальное описание приведено в работе (МаШапё, Sitz-тап, 2007). Анализ произведен в инструментальной аналитической лаборатории Оксфорда. Для определения сингонии минерала и параметров его решетки использовали прозрачно-полированный шлиф, предварительно изученный на микрозонде. Поскольку при проведении EBSD анализа, зерно подвергали травлению, и, учитывая, что в некоторых шлифах из пемз оливин находится в срастании со шпинелью, после EBSD анализа шлиф дополнительно полировали и состав зерна, использо-
ванного для EBSD анализа, проверяли на микрозонде. Сравнивали линии, образующиеся при электронной дифракции от монокристалла (линии Кикучи), с линиями, полученными для рингвудита и представленными в картотеке Международного центра структурных данных (ICSD). Полученные данные позволили определить параметры решетки рингвудита. Линии Кикучи для рингвудита из пемз Эль Гаско и для железистого рингвудита, сравниваемого с ним, из ICSD приведены в работе (Глазовская, Трубкин, 2005).
Методом аналитической просвечивающей электронной микроскопии изучали суспензионные препараты пемз. Метод использовали для определения параметров решетки оливина. Анализ был проведен в Лаборатории кристаллохимии минералов (ИГЕМ РАН), состав частиц под электронным микроскопом (микроскоп JEM-100C, оборудованный энергодисперсионным спектрометром Kevex-5100) определяется качественно. В связи с этим проводили дополнительное изучение состава минералов из анализируемого образца на микрозонде. В суспензии были представлены частицы, преимущественно имеющие состав оливина (Fa88), с кристаллической решеткой ромбической сингонии — железистый гортонолит. Электронно-микроскопическое изображение частиц и микродифракция для железистого гортонолита приведены в работе (Глазовская, Трубкин, 2005).
Метод определения температуры расплава основан на закономерных отклонениях показателей преломления импактных стекол (возникающих из перегретых ударных расплавов) от теоретических показателей преломления, рассчитанных по уравнению (Charch, Jonson, 1980) для стекол с определенным химическим составом (для вулканических стекол таких отклонений не наблюдается). На основании этого эффекта была построена диаграмма зависимости разницы в величине измеренного и расчетного показателей преломления стекла от температуры расплава (полученной по ИКС-спектрам стекол) в интервале 1300— 2900°С (Фельдман, 1990).
МИНЕРАЛОГО-ПЕТРОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕМЗ
Общая характеристика пемз
Макроскопически данные породы похожи на вулканические пемзы с различной степенью пористости: преобладают мелкопористые разности с содержанием пор 50—60% (рис. 2б). Чаще всего, пемзы имеют коричневатый цвет, но встречаются и темные, почти черные разновидности. Под оптическим микроскопом и РЭМ в стекле видны нерасплавленные и частично расплавленные зерна кварца (рис. 3а—3е), также встречаются обломки циркона, ильменита и рутила, которые описа-
Рис. 2. Исходны
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.