научная статья по теме РЕЗУЛЬТАТЫ ВЕЩЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА МЕТЕОРИТА ЧЕЛЯБИНСК Геология

Текст научной статьи на тему «РЕЗУЛЬТАТЫ ВЕЩЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА МЕТЕОРИТА ЧЕЛЯБИНСК»

ГЕОХИМИЯ, 2013, № 7, с. 580-598

РЕЗУЛЬТАТЫ ВЕЩЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА МЕТЕОРИТА ЧЕЛЯБИНСК

© 2013 г. Э. М. Галимов, В. П. Колотов, М. А. Назаров, Ю. А. Костицын, И. В. Кубракова, Н. Н. Кононкова, И. А. Рощина, В. А. Алексеев, Л. Л. Кашкаров, Д. Д. Бадюков, В. С. Севастьянов

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 119991, ГСП-1, Москва В-334, ул. Косыгина, 19 e-mail: galimov@geokhi.ru Поступила в редакцию 20.03.2013 г.

Принята к печати 23.03.2013 г.

Представлены результаты минералогического, петрографического, элементного и изотопного анализа метеорита Челябинск и их геохимическая интерпретация. Показано, что метеорит относится к группе LL5 обыкновенных хондритов и характеризуется умеренной степенью ударного метаморфизма (S4). Метеорит Челябинск содержит значительное (около одной трети объема) количество ударно-расплавного материала. Этот материал по составу близок к основной части метеорита. Результаты изотопного анализа позволяют предполагать, что ударное событие в истории образования метеорита произошло приблизительно 290 млн. лет назад.

Ключевые слова: метеорит Челябинск, ЬЬ5-тип хондритов, элементный и минеральный состав метеорита Челябинск, ударное событие.

Б01: 10.7868/80016752513070108

ВВЕДЕНИЕ

15 февраля 2013 г. мощный болид наблюдался многими жителями Курганской, Тюменской, Свердловской и Челябинской областей примерно в 9 ч 22 мин местного времени. Болид двигался в западном направлении, немного южнее г. Челябинск. Яркая вспышка и сильный взрыв имели место над пос. Депутатский, Еманжелинка и Первомайский примерно в 40 км южнее г. Челябинск. После взрыва очевидцы слышали несколько хлопков. Ударная волна выбила оконные стекла в Челябинске и окружающих населенных пунктах. Были повреждены здания машиностроительного и цинкового заводов и стадион. Осколками стекла ранено около 1500 жителей. Многочисленные метеоритные обломки выпали на снег и собирались местными жителями сразу же после взрыва в районе указанных выше населенных пунктов. Предполагается, что крупный кусок пробил лед озера Чебаркуль (70 км западнее Челябинска). Вокруг этой 8 м круглой полыньи были найдены мелкие осколки метеорита, но водолазы на дне озера ничего не смогли обнаружить из-за большого количества донного ила.

ГЕОХИ РАН 19.02.2003 направило в район падения экспедицию для сбора метеоритных фрагментов. В настоящей работе сообщаются результаты исследования собранного метеоритного вещества.

СБОР МЕТЕОРИТНЫХ ФРАГМЕНТОВ НА МЕСТЕ ПАДЕНИЯ

В ходе экспедиционных работ группа ГЕОХИ РАН обследовала главным образом район пос. Депутатский, Первомайский и Еманжелинка, в котором по сообщениям СМИ наблюдалось падения многочисленных обломков метеорита. Было установлено, что фрагменты метеоритного дождя выпадали на достаточно рыхлый снежный покров толщиной 50—70 см. с тонкой коркой наста наверху. Места падения легко опознавались по круглым отвесным отверстиям глубиной 10—30 см, далее переходящим в столбики смерзшегося снега (фирна) длиной 20—30 см (и более), на нижнем конце которых находились метеоритные обломки (рис. 1, 2). Проникновение в снег происходило без разрушения, т.е. все найденные образцы без исключения были представлены единичными экземплярами. Образцы сантиметровых размеров проникали в снежный покров на глубины 20—40 см, тогда как более крупные фрагменты находились непосредственно на поверхности мерзлого грунта. Оценки плотности выпадения в районе вышеуказанных поселков позволяют предполагать, что местными жителями могло быть собрано более 100 кг возможно, более 500 кг метеоритных осколков. При этом распределение метеоритных фрагментов по поверхности не является однородным, наблюдаются как пустые участки, так и области, обогащенные метеоритным веществом.

Размеры собранных фрагментов варьируют от 5 мм до примерно 10 см, главным образом 1—4 см. В основном наблюдались фрагменты изометрич-ной или короткопризматической формы. Реже встречаются неправильные или уплощенные обломки. Все фрагменты полностью или частично покрыты корой плавления толщиной от долей до одного мм. Кора плавления черная, иногда с буроватым оттенком, в основном блестящая или слегка матовая. Редко наблюдаются экземпляры с буровато-коричневой толстой корой плавления, внешне напоминающей глиняную корку. На многих фрагментах присутствуют сколы без коры плавления. Во многих случаях на этих сколах под микроскопом наблюдаются нашлепки или шарики прозрачного коричневого стекла. Очевидно, что дробление с образованием сколов происходило еще во время пролета фрагментов в атмосфере со скоростями, недостаточными для образования коры плавления. В ряде случаев на коре плавления наблюдаются следы сдува расплава, образующие либо расходящиеся лучистые структуры, либо валики на тыльной стороне крупных обломков.

Всего группой ГЕОХИ РАН было собрано 464 экземпляра общей массой 3.66 кг. Описание исследованных фрагментов представлено в таблице 1.

МИНЕРАЛОГИЯ И ПЕТРОГРАФИЯ

Большая часть (2/3) собранных фрагментов состоит из светлого материала имеющего хондри-товую структуру (рис. За). Такие фрагменты обычно рассечены тонкими темными прожилка-

#

* • # #

snow •

# • ш #

* # *

• • *

# • • • • • \

£ • У 1 • • #• 1 1 *

о / # щ •

о f^ * ( • firn • * ф • *

о чо > snow •

* # \ » • ш * *

\ • •

* \ • • •

1 • • ! *

ш \ > • / * snow

# . м к *

\ ) *

* \ ^ А /

• __ ' * •

ground

Рис. 1. Схема внедрения метеоритного фрагмента в снежный покров.

ми толщиной от долей мм до 1 мм, заполненными тонкозернистым ударным расплавом с мелкими минеральными обломками и тонко распыленным металлом и троилитом. На контактах прожилков

Таблица 1. Исследованные фрагменты метеорита Челябинск

№ образца Описание Вид исследования Масса, г

78 Образец темного цвета (для анализа был размолот) ИСП-МС, РФА 3.6

80 Образец светлого цвета (для анализа был размолот) ИСП-МС, РФА 2.5

1 Образец светлого цвета (пластинка) РФА 3

2-5 Образец светлого цвета (пластинка) РФА 3

6-19 Образец темного цвета (пластинка) РФА 1.5

75 Образец светлого цвета (полированный аншлиф) Микрозонд, РФА 2.1

77 Образец светлого цвета (для анализа был размолот) ИСП-АЭС, ЭТААС, СФМ 9.3

69 Образец темного цвета (для анализа был размолот) ИСП-АЭС, ЭТААС, СФМ, CHNS, изотопия 5.6

2-6 Образец светлого цвета (пластинка) Трековые исследования 2.3

65 Светлый Изотопия (ЯЬ-Зг, Ш-Зт) 35

2-7 Образец светлого цвета (пластинка). Основа для выбора минеральных фрагментов (табл. 10) Изотопия (ЯЬ-Зг, Ш-Зт) —

65 Образец темного цвета Изотопия углерода 5.6

66 Образец светлого цвета Изотопия углерода 6.2

Рис. 3. Фрагменты метеорита Челябинск

а) светлая разновидиность, б) темная разновидность.

с матрицей отмечаются плоскости скольжения, что свидетельствует о фрикционном происхождении этого расплава. Хондры составляют примерно 60% и хорошо различимы в матрице, сложенной мелкими обломками хондр и обломками минеральных зерен (рис. 4). Средний размер хондр около 0.93 мм. Такие крупные хондры характерны для LL хондритов. Они в основном представлены колосниковыми и лучистыми разностями, реже встречаются порфировые хондры, которые обычно сильно перекристаллизованы. Хондры редко имеют округлые очертания, чаще их форма угловатая, очевидно, приобретенная в результате деформации и дробления. Хондровое стекло девит-рифицировано с образованием мелкозернистых равномернозернистых агрегатов. Главные минеральные фазы оливин и ортопироксен. В оливине наблюдаются мозаичное погасание и планарные структуры, представленные системами параллельных трещин, на зерно приходится 1—2 системы, реже 3. Присутствуют единичные зерна авгита и клинобронзита, обладающего характерным полисинтетическим двойникованием. Маленькие (<50 мкм) ксеноморфные зерна полевого шпата (Ab 86) обычно имеют волнистое погасание и пониженное двупреломление, иногда содержат планарные элементы. Троилит (4 об. %) и FeNi металл (1.3 об. %) представлены выделениями неправильной формы и часто образуют сростки. На контактах троилита и металла иногда присутствуют мелкие включения самородной меди. Наблюдаются только незначительные следы поверхностного окисления металла.

Примерно треть собранных фрагментов состоит из ударно-расплавной брекчии (рис. 3б), состоящей из почерневших хондритовых обломков в тонкозернистой матрице. Темноцветные мине-

ралы хондритовых обломков рассечены неправильными или плоскопараллельными (планарные структуры) трещинами, заполненными тончайшими прожилками троилита и металла, вызывающими общий черный цвет этих обломков. Отличительной особенностью ударного расплава является присутствие хорошо оформленного и полностью изотропного полевого шпата. В темных обломках, так же как и в светлых, присутствуют тонкие жилы ударного расплава, но, по-видимому, они рассекают только крупные хондритовые класты и не продолжаются в тонкозернистую расплавную матрицу. Это может свидетельствовать о том, что они являются продуктами фрикционного плавления или инъецированным ударным расплавом. Расплавная матрица сложена идиоморфными зернами оливина микронных размеров, расположенных в криптокристаллической массе, в ней также присутствуют более крупные обломки зерен оливина. Фрагменты смешанного состава, т.е. состоящие из светлого и темного материала, редки. Это предполагает, что ударный расплав был представлен карманами и включениями в метеорите, и дробление метеоритного тела происходило по границам этих составляющих.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ.

МЕТОДЫ АНАЛИЗА

Химический состав исследуемого метеорита определялся с использованием нескольких методов.

Микрозонд. 8Х100 САМЕСА с четырьмя вертикальными спектрометрами использовался для рентгеноспектрального микроанализа состава минералов. Локальность метода 3 мкм, чувствительность 0.03 вес. %.

Предварительно, на хорошо отполированную поверхность для снятия статического электричества наносилась углеродная пленка. В качестве стандартных образцов состава выбирали минералы, схожие по составу с присутствующими в метеорите. Условия анализа:

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.

Показать целиком