ПЕТРОЛОГИЯ, 2015, том 23, № 2, с. 129-140
УДК 550.42
ВОЗМОЖНЫЕ РЕЛИКТЫ СЕРПЕНТИНА В ЛУННЫХ МЕТЕОРИТАХ
© 2015 г. С. И. Демидова*, М. А. Назаров*, 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 29.08.2014 г. Получена после доработки 18.09.2014 г.
Последние результаты исследований лунных пород показали, что вода может быть важным компонентом лунных магм. Однако минералогических признаков водного изменения лунных минералов найдено пока не было. В лунных метеоритах Dhofar 302 и 961 нами обнаружены два необычных объекта, особенности состава которых позволяют предположить, что их образование может быть связано с дегидратацией серпентина. Эти объекты состоят из срастаний оливина и ортопироксена, при этом в объекте метеорита Dhofar 961 ламели пироксена в оливине напоминают структуру распада, а оливин содержит до 0.5 мас. % P2O5. Фосфористые оливины ранее никогда не наблюдались в лунных породах. Находка этих объектов указывает на возможность участия процессов серпентиниза-ции и десерпентинизации в лунном петрогенезисе. Значительные химические различия объектов в метеоритах Dhofar 302 и 961 указывают на серпентинизацию различных типов первичных пород. В отличие от объекта в метеорите Dhofar 302, серпентиновый предшественник объекта в метеорите Dhofar 961 должен был формироваться в источнике, содержащем KREEP-компонент.
DOI: 10.7868/S086959031502003X
В настоящее время предполагается, что Луна не является столь "сухой", как считалось ранее. Так, орбитальные данные свидетельствуют о вероятном присутствии некоторого количества льда воды на дне ряда кратеров в районе лунных полюсов (например, Mitrofanov et al., 2012). Следы воды обнаружены в лунных вулканических стеклах (Saal et al., 2008, 2013), так же как и в рас-плавных включениях в оливинах (Hauri et al., 2011). Многочисленные исследования апатита — распространенного акцессорного минерала лунных базальтов — также подтвердили присутствие в нем воды (например, Barnes et al., 2013). И, наконец, небольшие количества воды, найденные в безводных минералах — оливинах, пироксенах и плагиоклазах — позволили предположить, что вода могла быть немаловажным компонентом лунных магм (Liu et al., 2012; Hui et al., 2013). Полученные оценки допускают, что по содержанию воды лунная мантия существенно не отличалась от земной (Hauri et al., 2011). Тем не менее в лунных породах достоверно не установлены водосо-держащие минеральные фазы, типичные для земных пород. Большинство имеющихся указаний на находки таких фаз в лунном веществе суммированы Фрондель (1978). Наиболее достоверными, вероятно, являются упоминания о возможном присутствии амфибола в образцах миссий
"Аполлон 14" и "Луны 24" (Mason et al., 1972; Лазько и др., 1980).
В настоящей работе сообщается о находке двух необычных объектов, имеющих состав дегидратированного серпентина, в лунных метеоритах Dhofar 302 и 961 (ниже по тексту Dho 302 и Dho 961), что указывает на возможность процессов серпентинизации лунного вещества. Предварительные результаты этого исследования представлены в работе (Demidova et al., 2014).
ОБРАЗЦЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Методами стандартной оптической микроскопии в проходящем и отраженном свете детально изучены два прозрачно-полированных шлифа метеоритов Dho 302 и 961 площадью соответственно 155 мм2 и 198 мм2. Химический состав минеральных фаз определялся на микрозонде Cameca SX-100 в университете Вены (Австрия) при напряжении 15 кВ и силе тока 10 нА.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Общая характеристика метеоритов Dho 302 и Dho 961
Метеорит Dho 302 является полевошпатовой импактной брекчией (Nazarov et al., 2002), в которой фрагменты пород и минералов заключены в
2
129
тонкозернистой слабо раскристаллизованной ударно-расплавной матрице. Обломочная часть в метеорите преобладает. Среди фрагментов пород размером до 1.5 мм наиболее распространены обломки импактных брекчий с тонкокристаллической расплавной матрицей, однако имеются фрагменты с мелкозернистой, редко крупно-среднезернистой гранобластовой и пойкилобла-стовой структурами. По минеральному составу обломки пород являются анортозитами, трокто-литами, норитами, габбро-норитами и их промежуточными разновидностями, редко встречаются щелочные габбро, которые содержат более кислый плагиоклаз. Два обломка брекчий (размером 80 х 90 и 60 х 60 мкм) имеют стекловатую матрицу, обогащенную KREEP-компонентом (богатый К, Р, РЗЭ и другими несовместимыми элементами), в одном из которых матрица насыщена мелкими капельками Fe,Ni-металла, содержащего фосфор. В метеорите присутствуют обломки в различной степени раскристаллизованных стекол, среди которых преобладают полевошпатовые, однако изредка встречаются KREEP-содержащие и гранитные стекла. Редчайшим компонентом метеорита является глубинное вещество, представленное единичными зернами алюмоэнстатита (Назаров и др., 2011).
Минеральные фазы не различаются по составу в обломках пород и обломках минеральных зерен. Их составы показаны на рис. 1а—1в. Плагиоклаз — преимущественно Ля93_99Ог0_0.3. Редко встречаются зерна более кислого состава Ля41_72Ог05_8. Оливин варьирует от фаялита Шо8 до форстерита ¥о9П с преобладанием /о76_90. Среднее значение отноше-
1
ния FeO/MnO (87 ± 1.1) в оливинах не отличается от такового в лунных оливинах (89 ± 0.3) (№2агоу е! а1., 2009). Два необычных зерна оливина обладают аномальными характеристиками. В одном из них (/о97) определено заметное содержание Мп (0.20—0.24 мас. %), и оно, соответственно, характеризуется низкой величиной FeO/MnO отношения (12—15). Другое (?о94), напротив, вовсе не содержит Мп, что тоже не характерно для лунных оливинов и может указывать на различные окислительно-восстановительные условия образования этих зерен (№2агоу е! а1., 2009). Среди пироксенов преобладают ортопи-роксены (Ея46_89 №01-5), менее распространены пи-жониты (£я3_83№05_19) и авгиты (£я2_58№021_47). Среднее значение отношения FeO/MnO (52 ± 0.7) в ортопироксенах не отличается от такового в лунных ортопироксенах (54 ± 0.3) (№2агоу et а1., 2009). Наиболее распространены пироксены с маг-незиальностью = М§/(М§ + Fe)) 62—91 ат. %. Обычным акцессорным минералом является
1 Здесь и ниже имеется в виду отношение содержаний в мас. % FeO и МпО.
алюмохромит, менее распространены алюмомаг-незиальная шпинель и ульвошпинель. Ильменит встречается несколько реже, содержание М§О в нем варьирует от 0.4 до 6.2 мас. %. В метеорите наблюдаются редкие зерна фазы кремнезема, бадде-леита ^гО2) в срастании с ильменитом или железистым пироксеном, встречаются выделения Fe,Ni-металла (№ 0.7—44.5; Со 0.2—1.4 мас. %) и троилита. Капли Fe,Ni-металла, находящиеся в стекловатой матрице, богаты фосфором (1.0—2.5 мас. %), что также указывает на присутствие KREEP-компо-нента. Метеорит имеет незначительную степень выветривания.
Метеорит ЭИо 302 был найден рядом с метеоритами группы ЭИо 303, 305, 306, 307, 309, 310, 311, 730, 950, которые имеют состав троктолито-вых анортозитов, характеризуются высокой маг-незиальностью и, вероятно, являются парными, т.е. могут представлять фрагменты одного падения (Назаров и др., 2011). Однако ЭИо 302 содержит заметно больше пироксена, имеет низкую магнезиальность и, возможно, представляет индивидуальное падение (Назаров и др., 2011).
Метеорит БИо 961 относится к группе так называемых смешанных метеоритов, которые наряду с материковыми содержат морской и/или KREEP-материал, и представлен брекчией с тонкозернистой ударно-расплавной матрицей. Обломочная часть в метеорите значительно преобладает. Среди фрагментов пород размером до 1 см наиболее распространены обломки раскристал-лизованных импактных брекчий с субофитовой структурой матрицы, однако имеются фрагменты с мелко-среднезернистой, грано- и пойкилобла-стовой структурами. По минеральному составу большинство фрагментов пород соответствуют (оливиновым) габбро, габбро-норитам, норитам, габбро-анортозитам, анортозитам. Характерная черта ЭИо 961 — это присутствие обломков очень низкотитанистых базальтов (УЬТ), KREEP-со-держащих пород, редких гранитных фрагментов и железистых пород, которые состоят из геденбер-гита, фаялита, ильменита и фазы кремнезема. KREEP-содержащие породы представлены преимущественно габбро или оливиновыми габбро, характерными акцессорными фазами в которых обнаруживаются К-Ва полевой шпат, витлокит, апатит, бадделеит и Zr-армолколит, в интерсти-циях наблюдается богатый калием мезостазис. В метеорите присутствуют стекла базальтового, полевошпатового и KREEP-содержащего состава, а также железистые стекла. Все имеют по химическому составу аналоги среди присутствующих пород.
Минеральные фазы не различаются по составу в обломках пород и обломках минеральных зерен, их составы представлены на рис. 2а—2в. Плагиоклаз в основном Ля89_98Ог0_5, но встречаются и бо-
т
(а)
Ш
Еп
Число анализов
20 г
10 -
(б)
0 1—' 1 1 I 1 1 I 1 1 1 1 I 1 1 1 1 I 1
100 90 80 70 60 50
40 30
Число анализов
100 г
(в)
50 -
10 20 30 40 50 60 70
т
20
й
Т-1
10 0
Го, мол. %
т
80
90 100 Ап, мол. %
Рис. 1. Вариации составов минеральных фаз в метеорите ВИо 302: (а) — пироксена; (б) и (в) — плагиоклаза и оливина соответственно.
0
лее кислые разности Ап60-74Ог1-5. Составы оливина характеризуется бимодальным распределением с пиками значений ~Го52 и ~Го72 при общей вариации Го1-95 и при среднем значении отношения FeO/MnO (95 ± 1.2), которое несколько выше, чем в лунных оливинах (89 ± 0.3) (№2агоу е! а1., 2009). Пироксены представлены преимущественно пижонитами (Еп7-75№65-20), в меньшем количестве ортопироксенами (Еп68-90№00-5), редко встречаются высококальциевые пироксены (Еп45-52№038-44). Среднее значение отношения FeO/MnO (54 ± 0.9)
в ортопироксенах не отличается о
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.