19-20 апреля 2016 года в Москве проводился очередной Всероссийский ежегодный семинар по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии (ВЕСЭМПГ), организуемый Институтом геохимии и аналитической химии им. Вернадского (ГЕОХИ), Институтом экспериментальной минералогии, Российским фондом фундаментальных исследований.
Семинар проходил в конференц-зале ГЕОХИ - Института геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского РАН.
На семинаре Академия ДНК-генеалогии была представлена докладом "МУАССАНИТ В ПОРОДАХ ПРИЛАДОЖЬЯ КАК ИНДИКАТОР
ЛАДОЖСКОГО ИМПАКТА"
УДК 551.4:552.6
МУАССАНИТ В ПОРОДАХ ПРИЛАДОЖЬЯ КАК ИНДИКАТОР ЛАДОЖСКОГО ИМПАКТА. Юрковец В.П. Академия ДНК-генеалогии, Бостон, США (valery.yurkovets@gmail.com)
MOISSANITE IN THE LADOGA AREA ROCKS AS AN INDICATOR OF THE LADOGA IMPACT. Yurkovets V.P. The Academy of DNA Genealogy, Boston, USA (valery.yurkovets@gmail.com)
Abstract. The paper presents a model of three-phase formation of moissanite in the impactites of the Ladoga impact volcanic structure. Polycrystalline silicon carbide is formed in a zone of melting of the shungite-bearing quartzitic shales in the first phase. Its sublimation by expanding vapour of rocks heated to tens of thousands degrees, takes place in the second phase. Crystallization of moissanite from the vapor which continues to expand, take place in the third phase as a result of adiabatic cooling.
Keywords: moissanite, Ladoga impact volcanic structure, shock microstructures, shungite.
Одним из отличительных признаков ладожского импакта, наряду с уникальными пока шоковыми микроструктурами (ШМ), является аномальное распространение муассанита в импактитах Ладожской импактно-вулканической структуры. Муассанит политипов 6H и 15R обнаружен в обломках пород аллогенной брекчии, отобранных внутри импактного кратера, и в катастрофных слоях, вскрытых за его пределами. Расстояние между крайними точками находок муассанита составляет около 160 км – от Приозерска на северо-западе Ладоги до Кирсинско-Шапкинских камов в южном Приладожье. Во всех образцах муассанит присутствует в поверхностном слое в центрах ШМ, представленных концентрическими зонами плавления и (или) дробления зёрен минерала мишени. Внутри кратера шоковые микроструктуры обнаружены в обломках вендских песчаников, из которых, в частности, состоит аллогенная брекчия. В катастрофных слоях - в валунах и гальке кембрийских и вендских песчаников [Юрковец В.П., 2014а].
Все находки ШМ и муассанита за пределами импактного кратера находятся в железистых включениях, образованных в результате неупругого удара частиц импактного расплава, обладающих большой кинетической энергией. На рис. 1 в качестве примера приведены образцы № 164 и 259 гальки песчаника с небольшими железистыми включениями. На рис. 2 – фото некоторых участков шлифа образца № 259. Кварц вне включений составляет около 80%, не имеет признаков ударного воздействия, хорошо окатан, цемент контактовый (фото 1). В месте попадания импактного расплава цемент железистый, зёрна раздроблены, кварц имеет облачное погасание (фото 2), указывающее на сильный стресс, приведший к деформации кристаллической структуры. На границе расплава и вмещающей массы песчаника характерно наличие ударного расщепления, возникающего при растяжении зерна импульсом отражения [Ernstson and Claudin, 2011], что подтверждает ударную природу железистых включений в гальке песчаников (фото 3а и 3б). Такие же признаки ударного воздействия присутствуют в железистых включениях в вендских песчаниках [Юрковец В.П., 2014а].
Рис. 1. Галька песчаника с ударными железистыми включениями. Кирсино.
Рис. 2. Участки шлифа № 259 с зёрнами кварца вне (1), внутри (2) железистого включения и на границе железистого включения и вмещающей массы (3а – николи II, 3б – Х).
Характер ударного взаимодействия фрагментов импактного расплава с поверхностью плотных кристаллических пород несколько отличается от того, что наблюдается в песчаниках. В них не образуются железистые включения, однако имеют место те же ударные признаки – дробление, инъекции рудной компоненты между зёрнами минералов, планарная трещиноватость, изотропизация, выраженная в мозаичном погасании зёрен кварца в зоне удара [Юрковец В.П., 2015].
По данным микрозондового анализа в составе железистых включений преобладает пирит. В заметном количестве присутствует вторичные сульфаты железа и щелочей - мелантерит и ярозит с соотношением К:Na = 3,24:3,18 % [Юрковец, 2014б].
Представленные выше данные содержат некоторые «реперные точки», которые позволяют встроить предлагаемую ниже модель образования муассанита в ладожский импактный процесс, с учётом состава пород территории падения.
Выбросы расплава, разлетающегося от центра импакта со скоростью нескольких километров в секунду (необходима для образования наблюдаемых в зёрнах минерала мишени диаплектовых изменений) происходит в начальной стадии образования переходного кратера. Преобладание в них железистой компоненты и щелочей связано с селективным испарением из импактного расплава этих элементов [Фельдман, 1990].
Поскольку импактные расплавы выбросов характеризуются слабой степенью перемешивания и усреднения исходного состава [Фельдман, 1990], то для формирования железистых включений, ШМ и муассанита необходимо наличие в породах мишени монопородного комплекса, содержащего как источник железистых включений, так и исходный материал для образования муассанита. Два таких комплекса присутствуют в углеродистых толщах людиковийского и калевийского надгоризонтов верхнего карелия, суммарная мощность которых в Приладожье достигает 1700 метров. В этих толщах известны слои с обильной сульфидной вкрапленностью и пирит-пирротиновыми конкрециями (свиты соанлахтинская и заонежская). Также в составе этих слоёв известен практически идеальный для получения муассанита исходный материал – шунгитовые породы с силикатной минеральной основой, в которых шунгит составляет от 5 до 80%. Шунгит содержит до 99% аморфного углерода, который является сильным восстановителем. В этой природной шихте при температуре 1800 – 2300 градусов Цельсия (присутствует в расплаве) будет протекать реакция восстановления двуокиси кремния углеродом: SiO2 + 3C = SiC + 2CO, с образованием поликристаллического карбида кремния. Последующее расширение газовой фазы импакта, разогретой до десятков тысяч градусов, опережающей движение расплава, будет сублимировать уже содержащийся в нём аморфный SiC. Дальнейшее расширение газовой фазы приводит к адиабатическому понижению её температуры, создавая условия для первоочередной (по причине его тугоплавкости) кристаллизации муассанита. Зёрна которого, вместе с продолжающей расширяться газовой фазой, разлетаются со скоростью нескольких км/сек, образуя при столкновениях с породами шоковые микроструктуры, содержащие обломки муассанита - рис. 3.
Рис. 3. Шлиф № 13. Катастрофные слои в Кирсино. Участок ШМ с муассанитом в песчанике. Николи Х.
Отсутствие железистой компоненты внутри Ладожской ИВС обусловлено тем, что границей переходного кратера на всех стадиях его формирования является импактный расплав, из которого происходит селективное испарение щелочей и железа вовне.
Наличие идиоморфного муассанита в образцах аллогенной брекчии внутри кратера [Юрковец В.П., 2015] указывает на его кристаллизацию из газовой фазы импакта. На это же указывает и отсутствие муассанита в расплавных импактитах Ладожской ИВС.
Литература
Фельдман В. И. 1990. Петрология импактитов. М.: Изд-во МГУ
Юрковец В.П. 2014а. Шоковые микроструктуры в породах Ладожской ИВС. Экспериментальная геохимия
Юрковец В.П. 2014б. Признаки импактного метаморфизма в породах Ладожской импактно-вулканической структуры. Вестник Академии ДНК-генеалогии. Lulu. ISSN 1942-7484
Юрковец В.П. 2015. Внеземные минералы в породах Приладожья. Труды ВЕСЭМПГ. Отв. редактор А.А.Кадик. /М: ГЕОХИ РАН, 2015.; 426 с. ISBN 978-5-905049-11-8
Ernstson K., Claudin F. 2011. Impact spallation in nature and experiment. http://www.impact-st...and-experiment/
Тезисы опубликованы в ежегоднике "ТРУДЫ ВСЕРОССИЙСКОГО ЕЖЕГОДНОГО СЕМИНАРА ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МИНЕРАЛОГИИ, ПЕТРОЛОГИИ И ГЕОХИМИИ (ВЕСМПГ-2016)" - http://www.geokhi.ru...СЭМПГ-2016.pdf - Стр. 122.
