Получение искусственных аналогов импактных стекол астроблемы Жаманшин методом высокотемпературной плавки
DOI:
https://doi.org/10.21638/spbu07.2024.207Аннотация
Установление генезиса коптогенных пород и их эволюционирования в течение геологического времени имеет большое значение для построения сценариев импактных событий и изучения петрофизических свойств горных пород в целом. Несмотря на то, что астроблема Жаманшин (Казахстан) изучается уже 85 лет, до сих пор остается много неразрешенных проблем, в том числе и в области моделирования этого импактного события. Искусственные аналоги импактных стекол, различные виды которых широко распространены на Жаманшине, могли бы воспроизводить наиболее характерные черты природных объектов в отношении их состава, морфологии. Получая модельные образцы из шихты различного состава, можно спроецировать их характеристики на импактиты, варьируя условия охлаждения, которые определяют процессы стеклования и кристаллизации. В данном исследовании были получены искусственные аналоги импактных стекол астроблемы Жаманшин путем плавления пород мишени астроблемы. Использовалась газопламенная высокотемпературная печь. Исходная шихта для плавления подготавливалась таким образом, чтобы получить полный расплав в достаточно большом объеме пробы (сопоставимой с объемами некоторых видов природных импактитов Жаманшина — жаманшинитов и иргизитов). Химический и структурно-фазовый состав искусственных стекол исследовался методом рентгенофазового (РФА) и рентгеноспектрального флуоресцентного анализа (РСФА), сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и рентгеноспектрального микроанализа (РСМА). Для определения фазовых переходов и химических превращений исходных пород при изменении температуры была проведена дифференциальная сканирующая калориметрия. Химический и структурно-фазовый состав полученных стекол сравнивался с характеристиками импактитов Жаманшина и стекол иного генезиса. Искусственные стекла идентичны Жаманшинским импактитам. Предложенная методика получения аналогов импактных стекол показала свою правомерность.
Ключевые слова:
астроблема Жаманшин, искусственные аналоги импактитов, стекло, высокотемпературное плавление
Скачивания
Библиографические ссылки
Арискин, А. А., Мешалкин, С. С., Альмеев, Р. Р., Бармина, Г. С., Николаев, Г. С. (1997). Информационно-поисковая система INFOREX: анализ и обработка экспериментальных данных по фазовым равновесиям в изверженных горных породах. Петрология, 5 (1), 28–36.
Бойко, Я. И., Коробков, В. Ф., Баймагамбетов, Б. К., Сапожников, П. К., Улукпанов, К. Т. (2009). Астроблема Жаманшин: нереализованные и предстоящие задачи исследований. Уральский геологический журнал, 6, 40–50.
Бутвина, В. Г., Сафонов, О. Г., Литвин, Ю. А. (2009). Экспериментальное исследование плавления эклогита с участием флюида H2O-CO2-KCl при 5 ГПа. Доклады Академии наук, 427 (3), 365–369.
Горностаева, Т. А., Мохов, А. В., Карташов, П. М., Богатиков, О. А. (2016). Конденсатные стекла кратера Жаманшин. I. Иргизиты. Петрология, 24 (1), 1–20. https://doi.org/10.1134/S0869591115060028
Горностаева, Т. А., Мохов, А. В., Карташов, П. М., Богатиков, О. А. (2017). Конденсатные стекла кратера Жаманшин. II. Жаманшиниты. Петрология, 25 (1), 3–25. https://doi.org/10.1134/S0869591117010039
Горностаева, Т. А., Мохов, А. В., Карташов, П. М., Богатиков, О. А. (2018). Тип ударника и модель образования кратера Жаманшин, Казахстан. Петрология, 26 (1), 92–106. https://doi.org/10.1134/S0869591118010046
Граменицкий, Е. Н., Котельников, А. Р., Батанова, А. М., Щекина, Т. И., Плечов, П. Ю. (2000). Экспериментальная и техническая петрология. М.: Научный мир.
Иванова, В. П., Касатов, Б. К., Красавина, Т. Н., Розинова, Е. Л. (1974). Термический анализ минералов и горных пород. Л.: Недра.
Изох, Э. П. (1986). Петрохимия пород мишени, импактитов и тектитов астроблемы Жаманшин. Космическое вещество и Земля. Новосибирск: Наука, 159–203.
Изох, Э. П. и Ле, Д. А. (1983). Тектиты Вьетнама. Гипотеза кометной транспортировки. Метеоритика, 42, 158–169.
Козлов, Е. А. и Сазонова, Л. В. (2012). Преобразования горных пород в сферических ударных волнах: новые экспериментальные результаты. Петрология, 20 (4), 334–334. https://doi.org/10.1134/S0869591112040066
Куряева, Р. Г. и Сурков, Н. В. (2012). Показатель преломления и сжимаемость стекла состава Di(64)An(36) в интервале давлений 0–5.0 ГПа. Геохимия, 12, 1140–1146. https://doi.org/10.1134/S0016702912120038
Масайтис, В. Л. (1983). Структуры и текстуры взрывных брекчий и импактитов. Л.: Недра.
Масайтис, В. Л., Данилин, А. Н., Мащак, М. С. (1980). Геология астроблем. Л.: Недра.
Масайтис, В. Л. и Селивановская, Т. В. (1987). Петрохимические типы импактных расплавов кратера Жаманшин и их реконструируемые исходные субстраты. Записки ВМО, 116, 52–59.
Попов, В. К., Гребенников, А. В., Кузьмин, Я. В., Гласкок, М. Д., Ноздрачев, Е. А., Будницкий, С. Ю., Воробей, И. Е. (2017). Геохимия обсидианов озера Красное на Чукотке (Северо-Восток Сибири). Доклады академии наук, 476 (3), 332–338.
Рябов, В. В. и Золотухин, В. В. (1989). Ликвация в природных стеклах на примере траппов. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1989.
Скублов, C. Г. и Тюгай, О. М. (2005). Геохимия импактных стекол кратера Жаманшин (по данным ионного микрозонда). Геохимия, 7, 779–785.
Соболев Р. Н. (2017). Температурный интервал плавления кристаллического вещества. Доклады Академии наук, 473 (3), 351–354.
Соболев, Р. Н., Мальцев, В. В., Волкова, Е. А. (2020). Экспериментальное изучение процесса плавления минералов и горных пород. Расплавы, 3, 246–257.
Фельдман, В. И. и Сазонова, Л. В. (1993). Условия образования и застывания импактных расплавов в астроблеме Жаманшин. Петрология, 1 (6), 596–614.
Флоренский, П. В. и Дабижа, А. И. (1980). Метеоритный кратер Жаманшин. М.: Наука.
Фролов, К. В. (2012). Машиностроение: энциклопедия. М.: Машиностроение.
Шарыгин, И. С., Литасов, К. Д., Шацкий, А. Ф., Головин, А. В., Отани, Е., Похиленко, Н. П. (2013). Экспериментальное исследование плавления кимберлита трубки удачная-восточная при 3 6.5 ГПа и 900 1500° С. Доклады академии наук, 448 (4), 452–452. https://doi.org/10.1134/S1028334X13020086
Badyukov, D. D., Bezaeva, N. S., Rochette, P., Gattacceca, J., Feinberg, J. M., Kars, M., Kuzina, D. M. (2018). Experimental shock metamorphism of terrestrial basalts: Agglutinate‐like particle formation, petrology, and magnetism. Meteoritics & Planetary Science, 53 (1), 131–150. https://doi.org/10.1111/maps.13006
Bouška, V., Povondra, P., Florenskij, P., Řanda, Z. (1981). Irghizites and zhamanshinites: Zhamanshin crater USSR. Meteoritics, 16 (2), 171–184. https://doi.org/10.1111/j.1945-5100.1981.tb00541.x
Cicconi, M. R. and Neuville, D. R. (2019). Natural glasses. In: J. D. Musgraves, J. Hu, L. Calvez, eds, Springer Handbook of Glass. Springer, Cham. 771–812. https://doi.org/10.1007/978-3-319-93728-1_22
Von Engelhardt, W. and Graup, G. (1984). Suevite of the Ries crater, Germany: Source rocks and implications for cratering mechanics. Geologische Rundschau, 73 (2), 447–481. https://doi.org/10.1007/BF01824968
Esau, A., Hamann, C., Kaufmann, F. E. D., Sergienko, E., Yanson, S., Karpinsky, V., Hecht, L. (2021). Heterogeneities of Impact Melts from the Zhamanshin Crater: A Two-Stage Mixing Scenario? Lunar Planet. Sci. XXVIII. Lunar Planet. Inst., Houston. #2548 (abstr.).
French, B. and Short, N. (1968). Shock metamorphism of natural material. Baltimore: Mono Book Corp. https://doi.org/10.1126/science.153.3738.903.b
French, B. M. and Koeberl, C. (2010). The convincing identification of terrestrial meteorite impact structures: what works, what doesn’t, and why. Earth-Science Reviews, 98 (1–2), 123–170. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2009.10.009
Glass, B. P., Fredriksson, K., Florensky, P. V. (1983). Microirghizites recovered from a sediment sample from the Zhamanshin impact structure. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 88 (S01), B319–B330.
Glass B. P. (2016) Glass: the geologic connection. International Journal of Applied Glass Science, 7 (4), 435–445. https://doi.org/10.1111/ijag.12240
Jonášová Š., Ackerman, L., Žák, K., Skála, R., Ďurišová, J., Deutsch, A., Magna, T. (2016). Geochemistry of impact glasses and target rocks from the Zhamanshin impact structure. Geochimica et Cosmochimica Acta, 190, 239–264. https://doi.org/10.1016/j.gca.2016.06.031
Koeberl, C. (1997). Libyan Desert Glass: geochemical composition and origin. Silicon, 96, 121–131.
Koeber, C. and Fredriksson, K. (1986). Impact glasses from Zhamanshin crater (USSR): Chemical composition and discussion of origin. Earth and planetary science letters, 78(1), 80–88. https://doi.org/10.1016/0012-821X(86)90174-3
Lampropoulou P., Laskaris N., Petrounias P., Giannakopoulou P. P., Rogkala A., Kalampounias A. G., Iliopoulos I. (2020). Petrogeochemical approaches to the characterization of obsidian derived from Nychia area (Milos Island, Greece) using combined methods. Microchemical Journal, 156, 104843. https://doi.org/10.1016/j.microc.2020.104843
Melosh, H. J. (1989). Impact cratering: A geologic process. New York: Oxford University Press. Oxford: Clarendon Press.
Mizera, J., Řanda, Z., Tomandl, I. (2012). Geochemical characterization of impact glasses from the Zhamanshin crater by various modes of activation analysis. Remarks on genesis of irghizites. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 1, 359–376. https://doi.org/10.1007/s10967-012-1673-6
Osinski, G. R. and Pierazzo, E. (2013). Impact cratering: Processes and products. John Wiley & Sons.
Rai, A. K., Pati, J. K., Kumar, R. (2019). Spectro-chemical study of moldavites from Ries impact structure (Germany) using LIBS. Optics & Laser Technology, 114, 146–157. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2019.01.028
Raisbeck, G. M., Yiou, F., Zhou, S. Z., Koeberl, C. (1988). BE-10 in irghizite tektites and zhamanshinite impact glasses. Chemical Geology, 70, 120. https://doi.org/10.1016/0009-2541(88)90540-2
Rietveld, H. M. (1969). A profile refinement method for nuclear and magnetic structures. Journal of Applied Crystallography, 2, 65–71.
Schmieder, M., Kring, D. A. (2020). Earth's Impact Events Through Geologic Time: A List of Recommended Ages for Terrestrial Impact Structures and Deposits. Astrobiology, 1, 91–141. https://doi.org/10.1089/ast.2019.2085
Schulz, T., Sackl, F., Fragner, E., Luguet, A., van Acken, D., Abate, B., Badjukov, D. Koeberl, C. (2020). The Zhamanshin impact structure, Kazakhstan: A comparative geochemical study of target rocks and impact glasses. Geochimica et Cosmochimica Acta, 268, 209–229. https://doi.org/10.1016/j.gca.2019.08.045
Sergienko E. S., Yanson S. Y., Kosterov A., Kharitonskii P. V., Frolov, A. M. (2021). Suevites and Tagamites of Zhamanshin Astrobleme: Distribution in the Crater and Petrographic Features. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 4, 042080. https://doi.org/10.1088/1755-1315/666/4/042080
Sergienko, E. (2022a). EPMA Data for Obtaining artificial analogues of impact glasses by high-temperature melting. Mendeley Data, 2. https://doi.org/10.17632/n3hrnxwmv8.2
Sergienko, E. (2022b). X-ray fluorescent data for Obtaining artificial analogues of impact glasses by high-temperature melting. Mendeley Data, 2. https://doi.org/10.17632/dwxyww6c6b.2
Shaw, H. F. and Wasserburg, G. J. (1982). Age and provenance of the target materials for tektites and possible impactites as inferred from Sm-Nd and Rb-Sr systematics. Earth and Planetary Science Letters, 60, 155–177. https://doi.org/10.1016/0012-821X(82)90001-2
Stöffler, D. and Grieve, R. A. F. (2007). Impactites. In: D. Fettes and J. Desmons, eds, Metamorphic Rocks: A Classification and Glossary of Terms. University Press, Cambridge. https://doi.org/10.3749/canmin.45.6.1545
Surkov, N. V. and Gartvich, Y. G. (2012). Physicochemical model for the crystallization of rocks of the calcalkaline series. Geochemistry International, 10, 799–815. https://doi.org/10.1134/S0016702912100060
Surkov, N. V., Gartvich, Y. G., Izokh, O. P. (2007). Stability and phase relations of nonstoichiometric clinopyroxenes in the join diopside-Ca-Eskola component at high pressures. Geochemistry International, 6, 569–579. https://doi.org/10.1134/S0016702907060055
Ubbelohde, A. R. (1950). Melting and crystal structure. Quarterly Review, 4, 356–381. https://doi.org/10.1039/QR9500400356
Ubbelohde, A. R. (1965). Melting and Crystal Structure — Some Current problems. Angewandte Chemie Int. ed., 7, 587–591. https://doi.org/10.1002/anie.196505871
Vêtvička, I., Frank, J., Drtina, J. (2010). Electron microprobe analysis (WDS EPMA) of Zhamanshin glass reveals the impactor and a common role of accretion in the origin of splash-form impact glass. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1, 012029. https://doi.org/10.1088/1757-899X/7/1/012029
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Статьи журнала «Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Санкт-Петербургским государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
