WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


1 Электронный научно-информационный журнал «Вестник Отделения наук о Земле РАН» №1(22)2004 URL: http://www.scgis.ru/russian/cp1251/h_dgggms/1-2004/informbul-1/planet-6.pdf ВОДА В ТЕКТИТОВЫХ И ИМПАКТИТОВЫХ СТЕКЛАХ Луканин О.А., Кадик А.А. (ГЕОХИ РАН) lukanin@geokhi.ru; факс: (095) 938-20-54; тел. (095) 137-44-72 Ключевые слова: тектит, импактит, вода, ударное плавление, природные стекла Введение Уже первые определения воды в тектитах (Fridman, 1962; Gilchrist et. al., 1969) показали, что ее содержания в тектитовых стеклах (< 0.03 мас.%) значительно ниже, чем в земных стеклах вулканического происхождения, в том числе и в наиболее близких по составу к тектитам - кислых обсидианах (> 0.15 мас.%). Это стало одним из отличительных признаков тектитов и аргументом в пользу их внеземного происхождения (O`Keefe, 1976). Однако в настоящее время большинство исследователей приходит к заключению об образовании тектитов в результате ударных событий на поверхности Земли (Koeberl, 1986; Фельдман, 1990; Heinen, 1998). Вместе с тем в большинстве случаев в отличие от импактитов их пространственная и генетическая связь с конкретными ударными кратерами не является вполне очевидной. Существенный прогресс в изучении воды в тектитовых и импактитовых стеклах был достигнут, благодаря использованию локальных методов инфракрасной спектроскопии. В данном сообщении на основании некоторых новых определений Н2О в тектитовых и импактитовых стеклах [1], а также обзора уже имеющихся данных рассматриваются следующие вопросы: 1) вариации воды в различных типах тектитах и импактитах, 2) возможные погрешности в определении Н2О, 3) влияние на содержание воды в тектитовых и импактитовых стеклах вторичных изменений при их длительном пребывании в земной коре. Кроме того, используя имеющиеся физико-химические и экспериментальные данные, обсуждаются некоторые особенности поведения воды при импактном процессе.

Результаты и обсуждение Содержания воды были определены методом FTIR спектроскопии в двух образцах молдавитов (Коросеки, Чехия), индошините (Вьетнам), а также в иргизите - тектитоподобном стекле из ударного кратера Жаманшин (Казахстан) (рис.1).

0.0.Иргизит 0.0.0.Индошинит 0.0.Молдавиты 0.0.4000 3600 3200 Волновое число, см-Рис.1. ИК(FTIR) спектры поглощения исследованных стекол тектитов и иргизита в области основной полосы поглощения воды в виде ОН -- групп 3550 см -1, по интенсивности, которой проводилась количественная оценка концентраций воды в стеклах. Интенсивности поглощения приведены к одной толщине пластинок равной 300 мкм.

Измеренные содержания Н2О в молдавитах 0.0095 - 0.0111 мас.%, хорошо согласуются с предыдущими определениями (Gilchrist et. al., 1969; King, Arndt, 1977; Engelhardt et al., 1987) и соответствуют среднему значению для всей известной выборки анализов воды в молдавитах 0.010 ± 0.005 мас.%. (рис. 2). Концентрация воды в исследованном образце индошинита 0.±0.0005 мас.% близка к наиболее низким из известных значений для этой группы тектитов 0.0047 - 0.031 мас.% (Gilchrist et. al., 1969; Beran, Koeberl,1997; Newman et al., 1995). Она существенно ниже, чем среднее значение для индошинитов из различных районов Индокитая, которое составляет 0.0165±0.0009 мас.% (рис. 2). Из изученных образцов иргизит имеет самое высокое содержание Н2О - 0.0348±0.0008 мас.%. Значительно более высокие концентрации Н2О в иргизитах по сравнению с другими тектитовыми стеклами были отмечены ранее в работах (King, Arndt, 1977; Beran, Koeberl, 1997), которые определили вариации содержаний воды в пределах 0.017-0.051 мас.% со средним значением 0.0322 ± 0.0020 мас.%, что близко к величине, полученной для нашего образца (рис. 3). В целом, имеющиеся к настоящему времени данные демонстрируют широкие вариации содержаний воды в тектитовых и импактитовых стеклах (рис. 2 и 3). Импактиты имеют, как правило, значительно более высокие концентрации воды. Среднее содержание Н2О в импактитах (0,054 мас.%) более чем в три раза превышает среднее содержание Н2О в тектитах (0,015 мас.%). Однако при этом для обеих разновидностей импактных стекол имеется достаточно широкий диапазон перекрытия концентраций воды.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0.0.0.1 2 3 4 5 6 7 8 9 Рис.2. Содержания воды в различных типах тектитовых (а) и импактитовых (б) стекол. Квадраты - имеющиеся данные (Gilchrist et. al., 1969; King, Arndt, 1977; Engelhardt et al., 1987; Koeberl, Beran, 1988; Newman et al., 1995; Beran, Koeberl, 1997). Ромбы - данные, полученные в данной работе.

H O,.% 0.0.0.1 2 3 4 5 6 7 8 9 Рис.3. Содержания воды в различных типах импактитовых стекол. Квадраты - имеющиеся данные (Gilchrist et. al., 1969; King, Arndt, 1977; Frischat et al., 1982; Engelhardt et al., 1987; Koeberl, Beran, 1988; Beran, Koeberl,1997). Ромбы - данные, полученные в данной работе.

Погрешность ИК определений Н2О в стеклах зависит от точности измерений интенсивности поглощения, толщины пластинки стекла, используемой для ИК измерений, а также от точности определения коэффициентов экстинкции и плотности стекла. Для тектитовых стекол погрешность определений Н2О, как правило, не превышает 10 %. Однако в случае наиболее низких концентраций Н2О в тектитах она может достигать 20-25%. Одной из нерешенных проблем определения Н2О в тектитах методом ИК спектроскопии является необходимость более точной калибровки интенсивности полосы поглощения ~ 3550 см-1 в интервале очень малых концентраций Н2О 0.05-0.005 мас.%, характерных для тектитовых стекол. Использование в работах разных авторов близких методических подходов свидетельствует о примерно одинаковой погрешности определений воды и дает возможность сравнивать результаты, полученные в этих работах.

Имеющиеся данные по взаимодействию силикатных стекол с водными растворами (Glass, 1984; La Marche et al., 1984; Barkatta et al., 1984; Mazer et al., 1992; Glass et al., 1997; и др.) показывают, что скорость растворения стекол тектитового состава в растворах при температурах, характерных для приповерхностного слоя земной коры, выше скорости диффузии воды в стекле. Это позволяет сделать вывод о том, что в большинстве случаев, тектитовые стекла не испытывали вторичной гидратации во время своего длительного нахождении в земной коре при обычных относительно низких температурах. Вместе с тем взаимодействие стекол с водными растворами при повышенных температурах может сопровождаться гидратацией и существенными вторичными изменениями стекол. Такого рода изменения часто наблюдаются в импактитах, которые первоначально состояли полностью или частично из стекла. Наблюдаемая в тектитах обратная зональность в распределении воды (понижение концентрации Н2О к краям обR-SiOL-SiOH O,.% разца) свидетельствует о том, что гидратация тектитовых стекол (и возможно исходных расплавов) в результате взаимодействия с атмосферой на стадии их разлета после ударного события, по-видимому, не играла какой-либо заметной роли.

Эксперименты, проведенные для выяснения особенностей поведения воды и других компонентов при ударном плавлении (быстрый разогрев водосодержащих пород различного состава до очень высоких температур >2000 -2500 оС, плавление и испарение силикатов в вакууме), пока весьма приближенно моделируют отдельные стороны импактного процесса. Испарение вещества и последующая его конденсация, несомненно, являются наиболее эффективными процессами дифференциации в отношении летучих и других компонентов. При столь высоких температурах, которые необходимы для полного испарения силикатного вещества 2700-о С, вода в паре будет представлена, главным образом, не молекулами Н2О, а частицами Н, Н2, О, О2, ОН [1]. Возможно, какая-то часть из них может входить в состав более сложных частиц (кластеров), которые формируются при испарении силикатного вещества и включают в себя петрогенные компоненты. При охлаждении и конденсации пара в первую очередь в силикатную жидкость будут входить летучие компоненты, связанные с более крупными группировками. Кроме того, некоторая часть летучих, присутствующих в паре самостоятельно в виде более простых частиц, также будет захватываться образующейся силикатной жидкостью. Возможно, образование силикатных шариков (корольков) на месте проведения испытательных ядерных взрывов, которые имеют очень низкие, близкие к тектитам концентрации воды (~ 0.01 мас.%) [2], является более адекватной моделью поведения воды и других летучих компонентов при формировании тектитов во время ударных событий большой мощности.

Заключение Большинство тектитов является природными стеклами земного происхождения с наиболее низкими концентрациями воды, которые в основном отражают исходные содержания Н2О в расплавах, образующихся при ударных событиях. Сохранившиеся без изменения импактитные стекла по сравнению с тектитовыми имеют, как правило, значительно более высокие содержания воды. Вместе с тем имеется достаточно широкий диапазон перекрытия концентраций воды в тектитах и импактитах. Наибольшее влияние на поведение воды и других компонентов имеют процессы испарения и конденсации силикатных жидкостей, образующихся при импактных событиях в условиях экстремального энергетического воздействия. В зависимости от мощности взрыва и удаленности от эпицентра соотношение паровой и жидкой фаз должны варьировать.

При разлете взрывных струй процессы конденсации и охлаждения расплавов, по-видимому, окончательно формировали состав тектитовых стекол.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 02-05-64735) и Отделения наук о Земле РАН (проект 10.5) Литература 1. Кадик А.А., Луканин О.А., Жаркова Е.В., Фельдман В.И. Режим кислорода и водорода (воды) при формировании тектитов // Геохимия, 2003. № 9. PP. 950-967.

2. Glass B.P., Senftle F.E., Muenov D.W., Aggorey K.E., Thorpe A. Atomic bomb glass beards: Tektite and mikrotektite analogs // Proceedings of the 2nd International Conference on Natural Glasses (ed.

J. Konta), Prague. The Czech Rep., 1988. PP. 361-369.

Вестник Отделения наук о Земле РАН - №1(22)Информационный бюллетень Ежегодного семинара по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии 2004 года (ЕСЭМПГ-2004) URL: http://www.scgis.ru/russian/cp1251/h_dgggms/1-2004/informbul-1/planet-6.pdf Опубликовано 1 июля 2004 г.

© Вестник Отделения наук о Земле РАН, 1997 (год основания), При полном или частичном использовании материалов публикаций журнала, ссылка на "Вестник Отделения наук о Земле РАН" обязательна











© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.