Неорганическая геохимия - Хендерсон П.
Скачать (прямая ссылка):
Текстура мезосидеритов сильно отличается от текстуры палласитов. Металлическая фаза может быть тонко рассеяна или иногда присутствует в виде крупных самородков. Структура часто катакластическая. Кроме того, состав оливина изменяется в более широких пределах (Рад-чв), чем в палласитах [255]. Одним из интересных аспектов изучения железокаменных метеоритов является сравнение скорости их остывания со скоростью остывания железных метеоритов.
1.4. Скорости остывания железных и железокаменных метеоритов. Фазовые соотношения в системе Ре—(N1 (рис. 1.6) предоставляют способы определения скоростей остывания металла [449, 451, 139, 140]. Твердая металлическая фаза при остывании переходит из поля стабильности тэнита в поле тэнит + камасит. Когда это происходит, начинают зарождаться кристаллы камасита с объемноцентрированной кубической решеткой. Кристаллы образуют структуру распада твердого раствора в виде ламеллей, параллельных граням решетки {111} гранецентрированного кубического тэнита. Фазовые соотношения в системе указыва
10 (4
Никель, мас.%
Рис. 1.5. Содержания ва и N1 в разных группах железных метеоритов, изображенные в логарифмическом масштабе [354].
1. Метеориты 23
ют, что при непрерывном остывании количество камасита должно увеличиваться за счет расходования тэнита. Это требует диффузии никеля через металлическую фазу от растущего камасита к оставшемуся тзниту.
Зависимость скорости диффузии от температуры и более высокая скорость диффузии никеля в камасите, чем в тэните, приводят к неравновесному М-образному распределению никеля, как это видно в проанализированном профиле на рис. 1.7. Практически же концентрации никеля в кристаллах тэнита при низких температурах обычно настолько далеки от равновесных,
900 800
о" 700
Ц: 600 Е
§- 500
с.
? 400 300 200
О 5 10 15 2.0 30 40 50
N1, мас.%
Рис. 1.6. Фазовая диаграмма №—Ре при давлении примерно 10Б Па (о. ц. к.— объемноцентрироваиная кубическая решетка, г. ц. к. — гранецентрированная
решетка).
что внутренняя часть этих кристаллов трансформируется в очень тонкозернистую смесь тэнита и камасита, называемую плесси-том.
Кроме ограничений, налагаемых фазовыми соотношениями, М-образная форма профиля определяется:
а) коэффициентами диффузии никеля в тэните и камасите как функциями температуры;
б) начальным общим содержанием никеля в металле;
в) температурой зарождения камасита;
г) скоростью остывания.
Для данного М-профиля можно определить скорость остывания, если известны коэффициенты диффузии (пункт а), см. выше) и установлена температура образования зародышей камасита. Применение этого метода показывает, что скорости остывания метеоритов изменяются в широких пределах. Железные метеориты группы I остывают со скоростью от 1 до 104°С/млн. лет, а железные метеориты группы НА — со ско
24 Часть І
ростью около 2 °С/млн. лет. Метеориты, относящиеся к группам ІА и НВ, имеют низкие скорости остывания, примерно 1— 10°С/млн. лет і [351, 374]. Некоторые палласиты, однако, также остывают медленно, со скоростью около 1 °С/млн. лет. Авторы работы [49] предполагают, что такие метеориты появились внутри глубинных частей родоначального тела и что большая часть железных метеоритов образовалась из различных родительских тел или произошла из отдельных металлических обособлений в силикатной мантии палласитовых родительских тел.
500 1000 1500
Расстояние, мкм
Рис. 1.7. Пример распределения N1 в металле с видманштеттено-вой структурой; определено методом электронного микроанализа. (Фактические профили содержания N1 совместно с микроскопическим изображением видманштеттеновой структуры для различных железных метеоритов можно найти в работе [449].)
Этим же методом была определена скорость остывания металлической фазы хондритов ([450, 383]. Для 14 обыкновенных хон-дритов скорости остывания лежат в пределах от 1 до 10°/млн. лет.
Метеориты, которые подверглись ударному метаморфизму, вызвавшему сильный повторный нагрев, часто характеризуются большими скоростями остывания: в двух исключительных случаях— от 1 до 100°С/сут (определено методом относительных оценок [372]).
1.5. Изотопные исследования. Изучение радиоактивных изотопов и их стабильных дочерних изотопов теоретически может дать нам информацию о следующих пяти событиях [5]:
а) дате падения метеорита на Землю;
б) времени отрыва метеорита от родительского тела, так называемом «возрасте космической экспозиции»;
в) возрасте последнего остывания метеорита, т. е. о «возрасте удержания газа»;
г) возрасте с момента образования;
1. Метеориты 25
д) времени образования элементов в Солнечной системе, т. е. о «возрасте нуклеосинтеза». Эти события рассматриваются в последующих разделах.
¦+ 1.5.1. Цата падения метеорита. Прежде чем метеорит преодолеет земную атмосферу, он подвергается бомбардировке космическими частицами. Этот процесс вызывает в метеорите реакции расщепления, при которых образуется, например, радиоактивный изотоп 3бС1 (период полураспада 3-Ю5 лет) при взаимодействии изотопа 56Ре с высокоэнергетическими протонами:
