Автореферат на тему: "Петрология обыкновенных хондритов"

Зиновьева Н.Г.

Кафедра Петрологии МГУ

3.1. Одновременность хондрообразования в хондритах II и III типа

Сопоставление валовых составов различных типов хондр обыкновенных хондритов II и III типа по главным петрогенным компонентам показало, что описанные выше три основные группы хондр четко разделяются в зависимости от содержания SiO₂ и FeO+MgO. На фиг. 3, на которую нанесены составы хондр наиболее детально изученного хондрита второго типа - Рагули НII (данные хорошо согласуются с ранее опубликованными материалами [23] по хондритам Саратов LII(4) и Fucbin LIII(6)), видно, что минеральные парагенезисы различных хондр (оливиновых, пироксен-оливиновых и пироксеновых) определяются их валовыми составами. Основность мезостазиса максимальна в оливиновых хондрах, при переходе от оливин-пироксеновых к пироксеновым хондрам его основность убывает ((Na₂O+K₂O)/(Na₂O+K₂O+CaO) равняется 0.66, 0.70 и 0.81, соответственно), при этом железистость оливина и пироксенов практически постоянна (Fa_17-19; Fs_15-17 Wo_1-6) и, в отличие от состава мезостазиса, не зависит от минерального парагенезиса. Подобная тенденция изменения состава плагиоклаза в зависимости от парагенетической ассоциации намечается и для хондритов III типа, как показал анализ данных Г.В.Барышниковой и др. [1986], для различных хондр хондрита Еленовка LIII(5) состав плагиоклаза становится более кислым в ряду: оливиновые (колосниковые) - пироксен-оливиновые (порфировые и зернистые) - пироксеновые (радиально-эксцентрически-лучистые) хондры. Помимо трех групп хондр (фиг. 3: А, В и С), соответствующих ультраосновным породам, в обыкновенных хондритах присутствуют, редко встречающиеся существенно полевошпатовые хондры, обедненные суммой FeO+MgO (фиг. 3, Д). Хондры вдоль грани MgO+FeO - SiO₂ обладают почти полнокристаллической структурой и соответствуют дунитовому, перидотитовому и пироксенитовому типам. Увеличение кремнекислотности от существенно оливиновых к существенно пироксеновым хондрам увеличивает разнообразие структурных типов тем сильнее, чем больше кремнекислотность соответствующей группы. Для существенно оливиновых хондр характерны зернистые,

Фиг. 4. Зависимость структурных типов хондр обыкновенных хондритов от содер-жаний малых петрогенных компонентов

порфировые и колосниковые структуры, тогда как в существенно пироксеновых хондрах проявляется все многообразие структур с различными соотношениями пироксена и оливина. Одновременное увеличение глиноземистости и кремнекислотности приводит к образованию относительно редко встречающихся стеклянных хондр с единичными идиоморфными вкрапленниками оливина или пироксенов (фиг. 3: Д). В областях, обогащенных глиноземом при некотором дефиците кремнезема, могут образовываться шпинель (или хромит)-оливиновые хондры. Сопоставление составов и структур хондр обыкновенных хондритов II и III типов, относящихся к разным химическим (LL, L, H) группам, выявило [23] зависимость минерального состава и структуры хондр от их валового состава и показало важную роль малых петрогенных компонентов (CaO, Na₂O, K₂O, Al₂O₃), изменение в содержании которых приводит к смене одних структур другими (фиг. 4).

Эксперименты по моделированию хондровых структур [Radomsky and Hewins, 1990] продемонстрировали, что с одной стороны в зависимости от скорости переохлаждения из одного и того же исходного расплава можно получить весь диапазон, характерных для хондр структур, а с другой - что в результате плавления (с последующим переохлаждением) различных составов могут образовываться одинаковые структуры. Несмотря на то, что ранее [Tsuchiyama et al., 1980; Lux et al., 1981; Hewins, 1988] была выявлена тесная взаимосвязь между валовыми составами хондр и их структурами, последнее время большее значение придается влиянию на формирование той или иной структуры количества и состава центров кристаллизации, начальной температуры и степени переохлаждения, а не валового состава хондр [Connolly and Hewins, 1995; Radomsky and Hewins, 1990]. Исследование стеклообразного состояния силикатных систем и структур кристаллизации стекол показало, что структурное состояние стеклующейся системы определяется ее тепловой историей и составом, в результате чего системы одного состава могут иметь различную структуру в зависимости от условий кристаллизации, а при равенстве этих условий - в зависимости от теплового прошлого до момента кристаллизации. В работе показано, что для каждого конкретного хондрита, парагенезисы хондр (оливиновых, пироксен-оливиновых и пироксеновых) определяются соотношением главных петрогенных элементов, а многообразие структурных типов хондр напрямую зависит от содержания и соотношения малых элементов и незначительные различия в содержании малых, но принципиально важных петрогенных компонентов вносят соответствующие изменения в строение хондр. Существование данной закономерности, наряду с приведенными результатами по моделированию различных хондровых структур, свидетельствует о том, что формирование всей совокупности хондровых структур определяется общими для каждого хондрита причинами, а не степенью переохлаждения отдельно взятых хондр.

Сопоставление валовых составов хондр и составов, слагающих их минералов, обыкновенных хондритов II и III типов показало постоянство составов одноименных фаз в хондрах, различающихся по структуре, минеральному и химическому составу, что свидетельствует о равновесной, для всей совокупности хондр, кристаллизации силикатов, прерванной интенсивным переохлаждением. Широкий набор обособленных составов, соответствующих различным по химизму типам хондр, с равновесными парами силикатов, сцементированных стеклом или плагиоклазом, описан для целого ряда обыкновенных хондритов II и III типа (Саратов LII(4), Fucbin LIII(6), Бердянск LIII(6), Tuan Tuc LIII(5-6), Рагули HII(3.8), Оханск НII(4) и др.) и отражает, как было нами показано ранее [23], микроструктурную докристаллизационную неоднородность расплава, связанную с процессом микрорасслоения, которое обусловлено кислотно-основным взаимодействием компонентов единой силикатной системы, и одинаково проявлено в различных хондритах.

Фиг. 5. Сложная хондра 11 хондрита Рагули HII(3.8)

Возможность одновременного существования в хондритах II типа различных по

Фиг. 6. Схема кристаллизации двойной хондры

химизму хондр подтверждается не только идентичностью составов силикатов во всем диапазоне хондр, но и структурными взаимоотношениями силикатов в сложных хондрах, часто образующих структуры "хондра в хондре" со следами одновременной кристаллизации силикатов обеих хондр, а также гантелевидные тела, в перемычке которых отсутствует четкая граница, а рост силикатов продолжается внутрь обеих хондр. Для хондритов характерно образование двойных хондр, внутренние части которых представлены оливиновыми хондрами, а внешние существенно пироксеновыми. Пример такой хондры, с внутренней оливиновой колосниковой и внешней порфировой пироксеновой (в скобках валовый состав внешней хондры SiO₂ 41.28 [55.13]; Al₂O₃ 3.46 [6.59]; Cr₂O₃ 0.63 [1.06]; FeO 16.62 [9.27]; MnO 0.42 [0.35]; MgO 36.12 [21.97]; CaO 0.46 [1.99]; Na₂O 0.91 [2.88]; K₂O 0.11 [0.19]; S - [0.09]; NiO - [0.28])1 показан на фиг. 5. На парагенетической диаграмме (фиг. 6), построенной по составам этих хондр, их минералов и стекол, видно, что в обоих расплавах происходило сильное кристаллизационное фракционирование компонентов, приводящее к образованию остаточных интерстиционных стекол, принципиально различающихся по составу (в скобках стекло внешней хондры): SiO₂ 57.76 [64.58]; Al₂O₃ 20.68 [21.24]; Cr₂O₃ 3.82 [0.36]; FeO 3.57 [0.73]; MgO 1.03 [-]; CaO 3.57 [2.94]; Na₂O 8.44 [9.44]; K₂O 0.56 [0.54]; S 0.28 [0.17]. Значительная разница в валовом составе хондр, а также наличие различающихся по составу стекол, являются признаками жидкостной несмесимости дунит-пироксенитового типа, которая была воспроизведена экспериментально для хондритовой системы под водно-водородным давлением [Маракушев и Безмен, 1983] и в вакууме [36: эксперименты А.В.Витязева].

Таким образом, изучение хондр обыкновенных хондритов II и III типа показало, что хондры одного состава характеризуются постоянством структур, указывающим как на единые условия их кристаллизации и единый диапазон переохлаждения, так и на единое тепловое прошлое их расплава, что выполнимо лишь в объеме единого магматического очага. При этом во всех хондрах одного метеорита, независимо от их структуры, составы одноименных фаз постоянны, что свидетельствует о сингенетичности их кристаллизации. Единство условий переохлаждения расплавов хондр и их фрагментов в матрице, да и самой матрицы, в хондритах каждой химической группы (LL, L, H) свидетельствует о том, что они образовались либо в условиях вулканических взрывов, либо в результате вызванной какими-то причинами интенсивной дегазации, приведшей к резкому переохлаждению, либо при катастрофических взрывах или столкновениях с другими телами, возможно, повлекшими за собой развал родительских планет. Причем структуры застеклованных систем, видимо, фиксируют критический момент взрыва, прерывающего дифференциацию родительского тела на стадии хондрообразования в PT-условиях зародышеобразования оливиновой и ортопироксеновой фаз, а находки жадеит-юриитовых пироксенов в хондритах II и III типа (Рагули НII(3.8), Еленовка LIII(5) и Бердянск LIII(6) [16; 23; 59]) свидетельствуют [Abs-Wurmbach and Neuhaus, 1976] о существенных давлениях внутри их родительских тел.