УДК 550.42
U-Pb ДАТИРОВАНИЕ ЦИРКОНА ЛУННОГО МЕТЕОРИТА DHOFAR 1442
© 2014 г. С. И. Демидова*, М. А. Назаров*, О. М. Аносова*, Ю. А. Костицын*, Т. Нтафлос**, Ф. Брандштеттер***
*Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН ул. Косыгина, 19, Москва, 119991, Россия; e-mail: demidova.si@yandex.ru
**Departamentfür Lithosphärenforschung, Universität Wien Althanstrasse 14, 1090 Wien, Österreich, e-mail: theodoros.ntaflos@univie.ac.at ***Naturhistorisches Museum Burgring 7, A-1014 Wien, Österreich, e-mail: franz.brandstaetter@nhm-wien.ac.at Поступила в редакцию 14.08.2013 г.
Dhofar 1442 — это один из немногих лунных метеоритов, богатых KREEP материалом, который помимо KREEP норитов и KREEP габбро-норитов содержит низкотитанистые базальты и породы кислого состава. Циркон является типичным акцессорным минералом KREEP-пород. U-Th-Pb датирование 12 зерен циркона, четыре из которых находятся в двух фрагментах пород, а остальные представлены минеральными фрагментами в матрице метеорита, позволило установить, что существуют по меньшей мере две разновозрастные группы циркона: "древняя" (~4.31 млрд лет) и "молодая" (~3.95 млрд лет), определяющие основные этапы магматизма кислого состава в районе выброса метеорита Dhofar 1442. При этом циркон "молодой" группы, скорее всего, ассоциирует с кра-терными выбросами бассейна Моря Дождей. Датированные фрагменты пород с возрастом ~3.95 млрд лет имеют состав KREEP габбро-норитов. Родительские породы циркона "древней" группы в метеорите Dhofar 1442 не установлены, но, возможно, были представлены породами кислого состава. Это подтверждается высокими содержаниями Th и U в обломках циркона "древней" группы (100—300 мкг/г Th и 150—400 мкг/г U), которые выше, чем в "молодой" группе (<50 мкг/г Th и <70 мкг/г U) и типичны для циркона лунных гранитных пород. Таким образом, состав продуктов KREEP магматизма в районе выброса метеорита Dhofar 1442, возможно, изменялся от преимущественно кислого до KREEP габбро-норитового в период с 4.3 до 3.9 млрд лет.
Б01: 10.7868/80869590314010026
Среди лунных метеоритов выделена (Кого1еу, 2005; Кого1еу е! а1., 2009; Демидова и др., 2007) группа так называемых смешанных метеоритов, которые наряду с материковым содержат морской и/или КЯЕЕР-компонент (богатый несовместимыми элементами). Наличие последнего определяется присутствием минералов — концентраторов КЯЕЕР-элементов, а именно фосфатов, циркона, калиевого полевого шпата. Однако лишь несколько метеоритов смешанной группы содержат значительное количество КЯЕЕР-ком-понента. ЭЬоГаг 1442 (далее по тексту ЭЬо 1442) относится к метеоритам, наиболее обогащенным таким материалом (Кого1еу, 2012), что создает возможности для изучения событий КЯЕЕР магматизма в геологической истории Луны. Циркон является типичным акцессорным минералом КЯЕЕР-пород. Длительный период полураспада и и ТЬ — примесных элементов в цирконе, а также его высокая устойчивость при метаморфизме и выветривании делают лунные цирконы наилучшим объектом для датирования древних лунных пород и-ТЬ-РЪ методом. В настоящей работе мы провели поиск и определение возраста цирконов в метеорите ЭЬо 1442. Предварительные резуль-
таты исследования представлены в работах (Demidova et al., 2012a, 20126).
ОБРАЗЦЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Методами стандартной оптической микроскопии в проходящем и отраженном свете детально изучены два прозрачно-полированных шлифа метеорита Dho 1442 площадью 112 мм2 и 72 мм2. Химический состав минеральных фаз определяли на микрозонде Cameca SX-100 в университете Вены (Австрия) при напряжении 15 кВ и силе тока 10 нА. Катодолюминесценция цирконов изучалась с помощью CL детектора на микрозонде Cameca SX-100 в ГЕОХИ РАН (Москва).
U-Pb изотопные исследования зерен циркона проводили методом лазерной абляции (LA-ICP-MS) на масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой Element-XR (Thermo Finnigan) с лазерной системой UP-213 (New Wave Research). Все анализы выполнены "in situ" в шлифах, размер лазерного пучка составил 30 мкм. Зерна циркона были предварительно идентифицированы методами оптической и электронной микроскопии. Поскольку ассоциирующие с цирконом фазы со-
держат предельно мало свинца, то анализировать зерна циркона, имеющие размер несколько меньше диаметра пучка, и зерна, содержащие включения силикатных фаз, было возможно. В качестве стандартов использовали циркон GJ (Jackson et al., 2004) и 91500 (Wiedenbeck et al., 1995). Результаты обрабатывали с помощью программ Glitter и Isoplot. Детали методики анализа опубликованы в (Костицын, Аносова, 2013). Всего было исследовано 12 зерен циркона (22 анализа).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Петрография
Метеорит Dho 1442 был найден в провинции Дофар (Оман) в 2005 г. и классифицирован как ударно-расплавная брекчия (Weisberg et al., 2009). Однако в работе (Zeigler et al., 2011) полагается, что Dho 1442 является реголитовой брекчией со стекловатой матрицей. Метеорит содержит большое количество обломков пород, минералов и стекол, находящихся в стекловатой, пористой, ударно-расплавной матрице коричневого цвета, в которой иногда наблюдаются участки (до 0.5 мм) практически не содержащие обломочной компоненты. Разнообразие обломков пород и стекол свидетельствует об очень полимиктовом составе метеорита.
Фрагменты горных пород. Размеры таких обломков варьируют в широких пределах от 50 мкм до 3 мм. Детально изучено 35 фрагментов, 10 из которых содержат циркон в качестве акцессорной фазы. Следует отметить, что из-за малых размеров обломков трудно провести их классификацию. Достоверно определить соотношения породообразующих минералов удалось лишь для 12 сравнительно крупных кластов, имеющих рав-номернозернистую структуру. Поэтому при петрографической классификации мы основываемся только на особенностях минерального состава и структуры обломков.
В брекчии Dho 1442 присутствует несколько типов пород. Наиболее распространены породы состава норитов и габбро-норитов, содержащих KREEP-компонент. Размеры их фрагментов колеблются от 0.1 до 3 мм, структуры чрезвычайно разнообразны, встречаются как магматические (порфировые, габбровые, субофитовые, витро-фировые) (рис. 1а, 1б), так и метаморфические (гранобластовые и пойкилобластовые) (рис. 1в) породы. Отличаются и размеры слагающих их зерен, при этом следует отметить, что для Луны крупнозернистыми считаются породы с размером зерен более 0.1 мм. Определение модального состава некоторых крупных фрагментов показывает, что пироксены составляют в них 40—60 об. %, а плагиоклазы — 30—60 об. %, содержание ильменита значительно варьирует от 1—2 об. % до 4—8 об. %, акцессорными являются фторапатит, фаза кремнезема,
К- и К-Ва полевой шпат. Пироксен представлен ортопироксенами (Еп51_64№62_5), пижонитами (Еп43_61 №65_15) и авгитами (Еп36_49№032_42) (рис. 2а). В основном они обладают сравнительно узким интервалом магнезиальности (~40—60 ат. %). Плагиоклаз имеет довольно широкие вариации состава (Лп75_95Ог0_5) (рис. 2б). Ильменит содержит 2—4 мас. % М§0, что отличает КЯЕЕР-содер-жащие породы от морских низкотитанистых базальтов и кислых пород этого метеорита.
Датированные фрагменты этой группы (размером от 0.5 до 3 мм) имеют порфировую структуру (рис. 1а) и характеризуются равномерным распределением крупных (100—300 мкм) изометричных порфировых кристаллов пироксена часто со структурами крупного распада, которые находятся в более мелкозернистой основной массе с интер-сертальной структурой. Основная масса состоит главным образом из плагиоклаза лейстовидной или неправильной формы, в интерстициях между которым наблюдаются участки графических прорастаний калиевого полевого шпата и фазы кремнезема, а в некоторых случаях участки стекла богатого К и 81.
Структурно и минералогически выделяются породы, отвечающие по составу лунным низкотитанистым базальтам. Они составляют незначительную, но характерную часть метеорита. В изученных шлифах обнаружено 5 фрагментов этого типа пород размером от 0.3 до 2.9 мм, которые представлены габбро-долеритами и оливино-выми долеритами. Все они имеют относительно крупнозернистые офитовые и субофитовые структуры (рис. 1г) и широкие вариации составов минеральных фаз (рис. 2а—2в). Пироксены в целом более железистые (магнезиальность ~8—50 ат. %), чем в группе КЯЕЕР габбро-норитов: крупные зональные кристаллы пироксена изменяются по составу от авгита и пижонита до ферроавгита (Еп6_52№011-36), хотя встречается и ортопироксен (Еп48Жо4). Отличительная особенность базальтов ЭИо 1442 — присутствие оливина (/о30_58), не встречающегося в КЯЕЕР-содержащих породах. Плагиоклаз (Лп77_94Ог0_4) и фаза кремнезема являются второстепенными минералами. В качестве акцессорных минералов наблюдаются ильменит (до 1.5 мас. %), алюмохромит и троилит. Встречаются редкие участки мезостазиса с микрографической структурой.
Характерная особенность метеорита ЭИо 1442 — присутствие пород кислого состава. Изучено шесть кластов размером 80—850 мкм, которые можно отнести к этой группе. Они отличаются высоким содержанием фазы кремнезема, калиевого полевого шпата (Лп9-17Ог58-75) и участков с гранофировой структурой (рис. 1д). Для этого типа пород типичны высокая железистость пирок-сенов, варьирующих от пижонита (Еп44_47№011-13)
Рис. 1. Фрагменты пород лунного метеорита Dho 1442: (а—д) — изображения в обратно-рассеянных электронах, (в—е) — в проходящем свете.
(a) — порода KREEP габбро-норитового состава с порфировой структурой, основная масса интерсертальная; (б) — порода KREEP габбро-норитового состава c субофитовой структурой; (в) — порода KREEP габбро-норитового состава с пойкилогранобластовой структурой; (г) — оливиновый базальт с субофитовой структурой; (д) — неравномерно-зернистая порода гранитного состава с участками гранофировой структуры; (е) — обломок ударно-расплавной брекчии.
до ферропижонита и субкальциевого ферроавги-та СЕя18-27Ж>10-25), и более кислый состав плагиоклаза (^я64-830г1-7), чем в других типах пород этого метеорита (рис. 2а, 2б). Акцессорные фазы —
ильменит (0.4—1.5 мас. % М§0), апатит, в единичных случаях бадделеит и пироксен.
Фрагмент
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.