Введение к работе
Актуальность темы. Выяснение физико-химических условий и процессов формирования твердого вещества в ранней Солнечной системе является одной из фундаментальных проблем современного естествознания. Поскольку практически все планетарное и метеоритное вещество в истории своего становления в той или иной степени подверглось процессам позднего изменения, решение данной проблемы связано о поиском и изучением объектов, испытавших минимальную степень преобразования за последние 4,5 млрд. лет. По всей видимости,'наилучшими претендентами для этого являются углистые хондриты, вещество которых содержит как реликтовые досолнечные минеральные зерна, так и наиболее древние объекты, образованные непосредственно в раннем протосолнечном облаке, за счет процессов конденсации и испарения. Среди углистых хондритов метеориты CV3 группы (особенно восстановленной подгруппы) выделяются сравнительно невысокими степенями метаморфизма (в отличие, например, от СК хондритов) и флюидного метасоматоза (в отличие от СМ хондритов), а, следовательно, наиболее пригодны для реконструкции первичных процессов формирования хондритового вещества. В то же время вещество многих представителей восстановленной CV3 подгруппы, в том числе и метеорита Ефремовка, исследовано далеко не так детально, как, например, материал хондрита Allende (окисленная CV3 подгруппа)^ До сих пор большинство ссылок, касающихся петрографии и минералогии метеорита Ефремовка (за исключением тугоплавких включений), делается на работу Мак-Свина 20 летней давности (McSween, 1977); ,.-.
Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы состояла в реконструкции процессов генезиса различных составляющих вещества углистых хондритов (на примере метеорита Ефремовка), выяснении последовательности протекания и взаимосвязи этих процессов.
В соответствии с этим, были поставлены и решены следующие основные задачи:
-
Детальное минералого-петрографическое исследование главных морфологических составляющих вещества хондрита Ефремовка (тугоплавких включений, хондр, матрицы, темных включений).
-
Изучение особенностей химического состава минералов из различных парагенетических ассоциаций хондритового вещества.
-
Проведение цикла работ по компьютерному моделированию процессов равновесной и фракционной конденсации.
-
Получение генетической информации об условиях формирования и эволюции вещества различных составляющих углистых хондритов.
Практическая значимость и научная новизна. Впервые в CV3 хондритах восстановленной подгруппы обнаружен вайрауит (a:FeCo) и Со-тэнит. Установлен и детально охарактеризован гранат с высокими (до 76 мол.%) содержаниями кохаритового (Mg3Fe2Si30,2) минала, ранее неизвестный в метеоритном веществе и земных горных породах.
Получены тренды изменения состава высокотемпературных твердых продуктов в ходе равновесной и фракционной конденсации (компьютерное моделирование). Представлены новые доказательства образования вещества тонкозернистых тугоплавких включений за счет высокотемпературной конденсации, а также показана роль процессов плавления включений и испарения летучих элементов в формировании текстурно-структурных особенностей объектов.
Установлено аномально низкое значение отношения Са/АІ в хондрах метеорита Ефремовка, что, возможно, связано с локальной неоднородностью распределения элементов в протосолнечном облаке. Установлена взаимосвязь между температурами завершения процесса кристаллизации хондр и их структурными типами. Представлены новые свидетельства протекания процессов фракционирования элементов при кристаллизации вещества хондр.
Впервые проведено детальное минералого-петрографическое, геохимическое и изотопное исследование темных включений в хондрите Ефремовка. Охарактеризована уникальная минеральная ассоциация из темных включений, содержащая такие редкие минералы, как кирштей-нит (CaFeSiOJ, вайрауит, обогащенные Со камасит и тэнит, кохарито-вый гранат. Показана роль процессов метасоматического преобразования хондритового вещества в образовании темных включений. Рассмотрены вероятные сценарии формирования темных включений, включающие в себя комплекс небулярных и планетарных процессов. Полученные данные уточняют современные представления о характере эволюции хондритового вещества на раннем планетарном этапе развития.
Защищаемые положения.
-
Протовещество тонкозернистых тугоплавких включений было образовано в ходе высокотемпературной фракционной конденсации в газово-пылевом облаке. Текстурно-структурные особенности включений обусловлены наложенными процессами плавления и испарения.
-
Протовещество хондр было смесью различных компонентов, причем продукты высокотемпературной конденсации не являлись главным компонентом. Структурные типы хондр связаны с
температурами завершения процесса кристаллизации (в ряду от колосниковых к порфировым магнезиальным хондрам температуры кристаллизации мезостазиса понижаются от 1630 до 1350СС). Плавление некоторых хондр происходило неоднократно.
3. Хондры и некоторые тугоплавкие включения образованы одним и
тем же комплексом процессов (конденсация, плавление, испарение),
однако физико-химические параметры среды минералообразования
при формировании этих объектов различались.
4. Впервые для хондритов восстановленной CV3 подгруппы
установлены: вайрауит, Со-тэнит, кохаритовый гранат (последний
обнаружен вообще впервые).
-
Темные включения являются продуктами планетарного метасо-матического преобразования хондритового вещества. Протовеществом темных включений являлось либо вещество вмещающего метеорита, либо фракция материала углистых хондритов. Преобразование прото-вещества происходило на родительском теле (или телах) хондритов и включало в себя два этапа: водный метасоматоз и последующий термальный метаморфизм.
-
Изменение химического состава вещества при метасоматиче-ском преобразовании темных включений контролировалось подвижностью элементов в водных растворах. Метасоматоз происходил под действием водного флюида в относительно низкотемпературных условиях в окислительной обстановке.
Фактический материал. В основу диссертационной работы положены данные, полученные автором при детальном минералого-петрографическом изучении вещества метеорита Ефремовка (35 образцов). Было исследовано более .сотни - разнообразных объектов (среди которых 40 тугоплавких включений, 54 хондры, 8 темных включений); проведено компьютерное моделирование процессов высокотемпературной равновесной и фракционной конденсации (30 расчетов). В работе использовались методы электронно-зондового микроанализа (более 2500 анализов, из которых около 80% выполнены при непосредственном участии автора); нейтронной активации; масс-спектро-метрические определения изотопного состава кислорода и ксенона; инфракрасной спектроскопии. Также использованы'результаты проведенных автором исследований вещества углистых хондритов Allende (CV3), Lance (СОЗ), Kaidun (CR2) и антарктических метеоритов РСА91082 (CR2), TIL91722 (С2), WIS91600 (С2).
Публикации и апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации были представлены на ХХЇЇ метеоритной конференции (Черноголовка, 1994); XX и XXIV микросимпозиумах по сравнительной планетологии (Москва, 1994, 1996); XIII Российском совещании по экспериментальной минералогии (Черноголовка, 1995); XXVI и XXVIII Лунно-планетных конференциях (Хьюстон, 1995, 1997); 57 и 59 конференции Метеоритного общества (Прага, 1994 и Берлин, 1996); XX и XXI Ассамблеях Европейского Геофизического общества (Гамбург, 1995 и Гаага, 1996); XX и XXI Симпозиумах по Антарктическим метеоритам (Токио, 1995, 1996). По результатам исследований опубликовано 17 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, имеет общий объем /"? страниц машинописного текста, содержит 25 таблиц, 63 рисунков, 2 приложений. Список литературы включает //& наименований.
