40 AR-39AR датирование каменных метеоритов: эвкритов, аномального ахондрита NWA 011, шерготтитов и L-хондритов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.09, кандидат геолого-минералогических наук Корочанцева, Екатерина Владимировна

  • Корочанцева, Екатерина Владимировна
  • кандидат геолого-минералогических науккандидат геолого-минералогических наук
  • 2008, ГейдельбергГейдельберг
  • Специальность ВАК РФ25.00.09
  • Количество страниц 212
Корочанцева, Екатерина Владимировна. 40 AR-39AR датирование каменных метеоритов: эвкритов, аномального ахондрита NWA 011, шерготтитов и L-хондритов: дис. кандидат геолого-минералогических наук: 25.00.09 - Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых. Гейдельберг. 2008. 212 с.

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Корочанцева, Екатерина Владимировна

СОДЕРЖАНИЕ

1. Вступление 5

2. Благородные газы в метеоритах 6

3. Родственные методы изотопного датирования: 40К-40Аг и 40Аг-39Аг 8

3.1. 40К-40Аг метод 9

3.2. 40Аг-39Аг метод датирования 10

3.3. Вклад в развитие 40Аг-39Аг метода 14

4. Радиационные возраста 15

5. 40Аг-39Аг датирование ударных событий 17

5.1. Ранние ударные события, записанные дифференцированными

метеоритами 17

5.2. Ударные события на родительских телах обыкновенных хондритов 21

6. Марсианские метеориты 24

6.1. Шерготтиты 25

6.2. Шассиньиты 26

6.3. Наклиты 27

6.4. Происхождение марсианской атмосферы 27

6.5. 40Аг-39Аг датирование марсианских метеоритов 29

7. Заключение 32

8. Литература 35

9. Статьи в рецензируемых журналах по теме диссертации

45

9.1. Korochantseva E.V., Trieloff M., Buikin A.I., Hopp J., and Meyer H.-P. 2005. 40Ar/39Ar dating and cosmic-ray exposure time of desert meteorites: Dhofar 300 and Dhofar 007 eucrites and anomalous achondrite NWA 011. Meteoritics and Planetary Science 40: 1433-1454. 46

9.2. Шуколюков Ю.А., Назаров M.A., Корочанцева E.B. 2007. Радиационный возраст и время формирования нового метеорита-ахондрита Dhofar-007 (Oman) - фрагмента породы с астероида Веста. Петрология 15: 3-20. 88

9.3. Korochantseva E.V., Trieloff M., Lorenz C.A., Buykin A. I., Ivanova M.A., Schwarz W.H., Hopp J., and Jessberger E.K. 2007. L chondrite asteroid breakup tied to Ordovician meteorite shower by multiple isochron 40Ar-39Ar dating. Meteoritics & Planetary Science 42: 113-130. 108

9.4. Korochantseva E.V., Trieloff M., Buikin A.I., Hopp J. 2008. Shergottites Dhofar 019, SaU 005, Shergotty and Zagami: 40Ar-39Ar chronology and trapped Martian atmospheric and interior argon. Meteoritics & Planetary Science: в печати. 147

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых», 25.00.09 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «40 AR-39AR датирование каменных метеоритов: эвкритов, аномального ахондрита NWA 011, шерготтитов и L-хондритов»

1. ВСТУПЛЕНИЕ

Метеориты представляют разнообразный внеземной материал с большого числа астероидов, Луны и Марса. Они сохраняют информацию о временных масштабах и процессах, которые формируют и дают развитие нашей Солнечной системе. Несмотря на увеличение исследований Солнечной системы посредством космических экспедиций, метеориты остаются ключевым и часто единственным источником знания о ранней эволюции Солнечной системы. Однако космические породы часто имеют сложную историю, или они состоят из фрагментов, которые запечатлели разные события. Цель космо- и геохронологии - расшифровать различные процессы, которые воздействовали на метеориты: метаморфизм, вызванный ранним нагреванием родительского тела или ударными волнами во время межпланетных столкновений, механические процессы, подобные брекчированию. Для этой цели особенно подходят хронометры, которые чувствительны к тепловым воздействиям, например K-Ar хронометр, который основан на образовании 40Ar при захвате электронов ядрами 40К.

Изотопные составы благородных газов служат важными трассерами, которые

указывают как на резервуар, из которого метеорит происходит, так и на среду, в

которой эволюционировала порода. Радиогенные благородные газы необходимы для

расшифровки хронологии Солнечной системы. В частности, широкий спектр

геологического применения K-Ar (или 40Аг-39Аг, см. ниже) датирования делает этот

хронометр привлекательным для изучения метеоритов: он подходит для датирования

как первичных, так и вторичных, как очень старых, так и недавних событий. Эта работа

40 а 39 А

представляет результаты Ar- Ar датирования различных типов каменных метеоритов, относящихся к нескольким этапам эволюции планет и малых тел Солнечной системы: ранняя термальная история родительских тел метеоритов, ранние и поздние ударные события в Солнечной системе, эволюция литосферы Марса и изотопный состав Ar мантии и атмосферы Марса, а также время доставки метеоритов на Землю в виде малых объектов.

Исследованные образцы включают как хорошо известные метеориты, так и

недавно найденные пустынные метеориты, а также аномальное космическое вещество.

С одной стороны, новый космический материал дает новую информацию о еще не

изученных малых телах, с другой стороны, вновь обнаруженные особенности

метеоритов расширяют общую систематику имеющихся в распоряжении метеоритных

классов и конкретизируют ее. Новые пустынные метеориты и их отделенные

фрагменты были дополнительно исследованы с помощью минералого-петрологических

5

методов, и описания этих образцов даны в соответствующих публикациях (главы 9.19.4).

40Ar-39Ar измерения были выполнены с улучшенным разрешением, то есть с большим числом температурных ступеней после механического отбора мономинеральных образцов и кластов. Такие методологические усовершенствования, применяемые к метеоритам из жарких пустынь, помогли выявить, например, ранее неизвестное влияние выветривания на геохимию Ar, разделить in situ радиогенный 40Ar и захваченный 40 Ar, препятствующий получению значимой хронологической информации.

Детальные результаты этой работы, их оценка и интерпретация представлены в статьях, приложенных в главе 9. Обзор, относящийся к методологии, дан в главах 2-4, резюме основных результатов изложены в главах 5 и 6.

2. БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ В МЕТЕОРИТАХ

Благородные, газы - химически инертные, редкие, летучие и высоко несовместимые элементы. Они отличные трассеры процессов, воздействующих на породы, и анализ благородных газов зачастую приводит к решению многих спорных вопросов reo- и космохимии. Самым большим резервуаром благородных газов в нашей Солнечной системе является Солнце, которое предположительно унаследовало свой состав без больших изменений от солнечной небулы. Оценка изотопного состава благородных газов на солнце в настоящее время основывается на анализах солнечного ветра. Между тем твердое космическое вещество сильно обеднено благородными газами: количество благородных газов в метеоритном веществе на много порядков ниже любых значений, возможных для первичной солнечной небулы.

Метеориты содержат захваченные и in situ благородные газы.

Образованные in situ компоненты благородных газов включают радиогенные изотопы, порожденные радиоактивным распадом с известной скоростью, и космогенные нуклиды. Последние продуцируются первичными и вторичными частицами галактического космического излучения, которые могут проникать в верхний метровый слой пород и взаимодействовать с определенными атомами-мишенями. Образованием космических нуклидов с помощью значительно менее энергетичных частиц солнечного ветра можно пренебречь, так как они проникают в минеральные поверхности только на очень малые глубины (Шуколюков и Данг By Минь 1984). Более того, для большинства образцов метеоритов абляция, которой метеорит

подвергается во время прохождения через земную атмосферу, является причиной потери верхнего слоя, содержащего образованные солнечными космическими лучами благородные газы.

Некоторые радиогенные изотопы благородных газов (например, 4Не, образованный в результате U, Th распада, 40Ar, образованный в результате распада 40К распада, 129Хе - результат распада 1291) широко и успешно используются в хронологии

3 21 38

Солнечной системы. Космогенные изотопы (например, Не, Ne, Ar) дают ценную информацию об орбитальной истории метеоритов, помогают распознать парные падения метеоритов на Землю и установить одновременный выброс метеоритов с родительского тела.

Захваченные. благородные газы являются компонентами, образованными вне метеоритного вещества и захваченные им каким-либо образом во время его формирования или в ходе последующих событий. Различают захваченные газы планетарного и солнечного типа. Это различие основано на элементных и изотопных соотношениях газов. Следует отметить, что в обоих типах присутствуют все изотопы благородных газов. Захваченные газы солнечного типа наблюдаются в метеоритах, подвергшихся облучению Солнцем в космическом пространстве. Такие породы содержат имплантированные частицы солнечного ветра (солнечный ветер - постоянное радиальное истечение плазмы солнечной короны в межпланетное пространство). Захваченные газы солнечного типа характеризуются крутопадающими зависимостями между соотношениями распространенностей элементов, т.е. высоким количеством наиболее легких газов Не и Ne в сравнении с тяжелыми. Например, захваченные газы солнечного типа постепенно накапливаются в реголите астероидов - в тонкозернистом пылевом материале, подвергающемуся облучению на поверхности астероидов.

Для захваченных газов планетарного типа характерно существенное обогащение тяжелыми газами относительно космической или солнечной распространенности (Signer and Suess 1963). "Планетарные" благородные газы несут информацию о досолнечной истории и протоистории нашей Солнечной системы: они представляют собой различные первичные компоненты, которые характеризуются уникальными изотопными (иногда также элементными) составами и которые захвачены особыми минеральными фазами (Ott 2002). Некоторые из этих фаз-носителей были идентифицированы как межзвездные или "досолнечные" зерна, которые прошли через процессы переработки вещества в ранней солнечной небуле и находятся в большом количестве в примитивных метеоритах. Газы планетарного типа, захваченные

досолнечными зернами (алмаз, SiC, графит), показывают аномалии в своих изотопных составах, которые отражают специфические процессы нуклеосинтеза в звездах (Ott 2002).

Дифференцированные SNC-метеориты - считается, что они марсианского происхождения - содержат благородные газы, захваченные из атмосферы Марса и внутренних сфер их эволюционировавшей родительской планеты.

Наконец, благородные газы могут быть захвачены в тот момент, когда малые тела освобождают большие количества прежде аккумулированных газов во время больших астероидных столкновений. Некоторые породы, вероятно, нагреваются и захватывают газы, перераспределенные ударными событиями.

Кроме вышеупомянутых хорошо известных компонентов благородных газов, которые имеют довольно определенные составы с правдоподобными теориями их происхождения, изотопный состав благородных газов в некоторых метеоритах или их составляющих компонентах является аномальным и едва ли может быть отнесен к известным компонентам или процессам: их изотопные вариации не могут быть просто объяснены зависящим от массы изотопным фракционированием, делением нуклидов или ядерными реакциями. Например, изотопно-аномальный ксенон был определен в богатых кальцием и алюминием включениях углистого хондрита Allende (Jordan et al. 1980; Kirsten et al. 1984; Shukolyukov et al. 1994).

3. РОДСТВЕННЫЕ МЕТОДЫ ИЗОТОПНОГО ДАТИРОВАНИЯ:

40K-40AR и 40 AR-39 AR

Геохронологические методы базируются на естественном радиоактивном распаде ядер определенных родительских изотопов с образованием дочерних изотопов. Радиоизотопные часы начинают работать с уравновешением дочерних изотопов, то есть когда изотопы, генерируемые радиоактивным распадом, начинают накапливаться количественно в твердых фазах, составляющих породу. Изотопные хронометры не всегда датируют время кристаллизации породы из расплава, а могут быть нарушены термальными событиями, вызывающими диффузию дочерних изотопов, или даже быть полностью переустановлены, датируя вторичное событие. Возраста могут быть также возрастами остывания, т.е. датировать время после охлаждения - ниже определенной температуры закрытия системы.

Полная переустановка изотопного хронометра означает, что накопленные дочерние изотопы или теряются из породы (как, например, часто в случае нуклидов

8

благородных газов 40Ar, 4Не, 129Хе), или изотопно уравновешиваются с естественно

87

образующимся дочерним изотопом в различных минеральных фазах (например, Sr и 86JSr, 143Nd и I44Nd? или радиогенные изотопы РЬ относительно 204РЬ). Диффузия критически зависит от характерных параметров диффузии минералов (энергии активации, частотного фактора), размеров зерна, температуры и задействованного - от того, что определяет температуру закрытия системы, ниже которой диффузия не эффективна. Различные минералы с индивидуальными температурами закрытия часто несут разные родительские изотопы, отсюда различные хронометры, применяемые к одной породе, могут давать разные возрастные значения, которые указывают либо на разные геологические события, либо связаны с остыванием породы.

3.1. 40К-40Аг метод

40К-40Аг датирование - проверенный и испытанный метод датирования, разработанный в 1950-е годы (Smits and Gentner 1950; Gentner et al. 1953 a,b; Wasserburg and Hay den 1955). Он основывается на определении соотношения дочернего изотопа и его радиоактивного родительского изотопа, то есть 40АгРад./40К:

40Аград/40 К = [(Хе+),\)/Х] * [exp(Xt)-l]

где Аград — число атомов Ar, образованных в результате распада

40К; 40К _

40т^ i " 40 * "

число атомов К; А является полной константой скорости распада Ar, равной

(X.e+A,"e+^ß); А-е и А/с - константы скорости K-электронного захвата (с эмиссией и без

эмиссии у-лучей); - константа скорости распада 40К путем ß-эмиссии с образованием

40Са; t - время накопления 40Ar, изотопный возраст.

При традиционном K-Ar датировании, 40Ar измеряется с помощью масс-спектрометра, в то время как К определяется с помощью пламенной фотометрии.

Некоторые допущения должны быть приняты во внимание при интерпретации К-Ar возраста, как времени определенного геологического события (McDougall and Harrison 1999):

• Скорость распада 40К не зависит от его физического состояния;

• Отношение 40К/К в природе постоянно;

• Весь радиогенный 40Ar в образце образован in situ при распаде К, или же должны быть сделаны поправки на нерадиогенный аргон, присутствующий в датируемой породе;

• Образец должен оставаться закрытой системой с момента датируемого события, т.е. он не должен терять 40Ar и К.

Время полураспада К (1250 млн. лет; McDougall and Harrison 1999) подходит для широкого применения этого метода к земному и внеземному веществу, для датирования магматических, метаморфических, осадочных и ударных событий. Однако К-Ar метод имеет ограничения в применении, если некоторые из вышеупомянутых допущений не соблюдаются. Например, если порода не полностью потеряла накопленный радиогенный аргон во время вторичного события, в породе остается так называемый "унаследованный" 40Аг, или, если 40Аг захвачен извне (источником могут быть метаморфические флюиды), в породе присутствует "избыточный" аргон. Присутствие реликтового, избыточного 40Аг или частичная потеря радиогенного 40Аг во время вторичного события может существенно исказить хронологическую информацию. Эти трудности можно преодолеть во многих случаях, если использовать 40Аг-39Аг метод датирования - продвинутую версию 40К-40Аг метода.

3.2. 40Аг-39Аг метод датирования

40Аг-39Аг метод получил свое развитие благодаря Меррихью и Тернеру (Merrihue

С. and Turner G. 1966). Он основывается на той же схеме распада, что и 40К-40Аг метод.

Но при 40Аг-39Аг датировании, для исключения необходимости непосредственного

определения концентрации калия в исследуемом образце, он облучается в ядерном

39

реакторе быстрыми нейтронами и при захвате быстрого нейтрона ядро К становится

энергетически возбужденным и с определенной степенью вероятности испускает

39 39 39

протон, что приводит к образованию ядра нового элемента - Аг: К(п,р) Аг. Отсюда возраст может быть посчитан исходя из отношения 40Аг/39Аг. Поскольку отношение 39К к 40К фактически постоянно (McDougall and Harrison 1999), необходимое отношение 40Аград./40К пропорционально отношению двух изотопов аргона 40Arp£W/39Агк. В отличие от К-Ar метода, в котором К и 40Аг анализируются отдельно в разных пробах образца, в

40 л 39 л

Аг- Аг методе измеряется отношение изотопов аргона в одном изотопном анализе. Отсюда, преимущество этого метода состоит в том, что калий и аргон эффективно измеряются одновременно в одном и том же образце, что обеспечивает большую точность анализов, особенно для гетерогенных пород, а также позволяет снизить навеску пробы, что важно для уникальных и дорогих образцов.

При облучении в ядерном ректоре образуются изотопы аргона в побочных реакциях на ядрах К, Са, С1 и Аг, поэтому должны быть введены соответствующие поправки в отношение 40Аград/39Агк. Вклад от этих побочных, мешающих датированию ядерных реакций зависит от времени облучения и от интегрального нейтронного

потока. Чтобы получить возраста с максимально возможной точностью и надежностью, должен быть подобран такой интегральный нейтронный поток, чтобы, с одной стороны, минимизировать мешающие датированию ядерные реакции, а с другой стороны, обеспечить образование необходимого для надежных измерений количества 39Агк. Выбор навески облучаемого образца также очень важен для оптимизации условий облучения (Turner 1971а).

40Ar-39Ar возраста образца рассчитывают относительно хорошо известного возраста эталонного образца-минерала, который облучают одновременно с исследуемыми образцами. Отсюда, точность 40Аг-39Аг возрастов также зависит от точности возраста стандарта. Улучшенная точность анализов в последние годы вызвала особый интерес к определению систематических ошибок, таких как ошибки константы скорости распада 40К и возраста стандартов.

При 40Аг-39Аг датировании метеоритов и лунных образцов обычно применяется метод ступенчатого отжига (например, Jessberger 1982; Jessberger et al. 1974). Образец постепенно нагревают до высоких температур и анализируют газ, выделившийся в каждой температурной ступени. Чем больше сделано температурных ступеней, тем лучше разрешение измерений. Газ низкотемпературных ступеней выделяется из менее устойчивых минералов, аргон высокотемпературных фракций - из более устойчивых минералов. Результаты ступенчатого отжига обычно представляют в виде Ar-Ar возрастного спектра: кажущийся возраст (40Аг/39Аг) каждой температурной ступени в зависимости от фракционного выхода Ar. Если несколько температурных ступеней имеют одинаковые ,40Аг/39Аг отношения, они составляют так называемое возрастное плато, которое считается, что показывает истинный возраст последней полной переустановки К-Ar системы.

Поскольку благородные газы диффундируют охотнее, чем другие радиогенные изотопы, Ar-Ar датирование с применением метода ступенчатого отжига отлично подходит для изучения термальных процессов. Таким образом, этот метод часто используется для получения информации о термальной истории частично открытых систем (например, которые были подвержены метаморфическим или ударным событиям), изучая степень потери аргона. Потеря 40Ar происходит из менее устойчивых фаз и приводит к заниженным кажущимся возрастам низкотемпературных ступеней. Возрастные спектры с увеличивающимися кажущимися возрастами по мере выделения газа характерны для образцов, которые потеряли значительное количество радиогенного аргона.

Помимо выявления вторичной потери 40Ar, Ar-Ar измерения с высоким температурным разрешением позволяют в некоторых случаях разделить радиогенный аргон и другие возможные компоненты, например захваченный (или "избыточный") Ar или унаследованный аргон, и получить хронологически значимые возраста. Унаследованный аргон является реликтовым радиогенным аргоном, который уцелел во время вторичного события благодаря неполной дегазации аргона. Более устойчивые фазы, освобождающие газ при высоких температурах, могут сохранить этот компонент, показывая более высокие кажущиеся возраста, чем возраст плато. Избыточный аргон -компонент 40Ar аргона (с (40Аг/36Аг)захв.>295.5 для земных и (40Аг/36Аг)захв.>1 для пород из космоса), внедрённый в образцы в результате процессов, отличных от in situ радиоактивного распада 40К. В земных образцах присутствие избыточного аргона может привести к сложным, неправильной формы, седлообразным возрастным спектрам с высокими кажущимися возрастами, превышающими возраст Солнечной системы 4,6 млрд. лет. В благоприятных случаях может быть внесена поправка на этот компонент, выявленный с помощью трехизотопной диаграммы. Трехизотопные диаграммы в координатах 36Аг/40Аг - 39Аг/40Аг (реперный изотоп Ar) помогают разделить радиогенный 40Аг, образованный из К, и захваченный 40Ar, сопровождаемый 36Аг, в двухкомпонентных смесях. В таком случае линейная корреляция точек данных имеет негативный наклон: возраст соответствует отрезку, отсекаемому по оси х (величина, обратная отношению 40Ar/39 Ar), а состав захваченного компонента соответствует отрезку, отсекаемому по оси у (величина, обратная отношению 40Аг/36АГ).

Стоит отметить, что изотопное фракционирование аргона во время ступенчатого отжига не принимают во внимание, поскольку этот эффект обычно незначителен и экспериментально не выяснен до конца. Однако масс-фракционирование изотопов аргона во время термального выделения газа может быть и существенным, что было показано с помощью отношений 38Аг/36Аг и 40Аг/3бАг в шунгитах (Trieloff et al. 2005).

В 40Ar-39Ar датировании K-содержащие минералы являются главным источником хронологической информации. Следовательно, во многих работах для датирования используются мономинеральные образцы богатых калием минералов. Однако, если механическое разделение минеральных фаз невозможно (из-за ограниченного количества образца или тонкозернистой структуры, например, мкм-размера структур распада или сросшихся минеральных фаз), применяемый ступенчатый отжиг дает возможность разделить и проанализировать минеральные

фазы образца, благодаря разным температурам открытия K-Ar систем минералов (например, Trieloff et al. 1997; Trieloff et al. 2003; Pellas et al. 1997; Belluso et al. 2000; главы 9.1, 9.3, 9.4). Во время ступенчатого отжига индивидуальные минералы выделяют накопленный радиогенный аргон при определенных температурах. Более того, дополнительные измерения нейтронно-индуцированных изотопов аргона (39Аг,

37 38

Ar и Ar, образованные на ядрах К, Ca и С1, соответственно) позволяют идентифицировать фазы-носители радиогенного аргона с помощью корреляций между выделением нейтронно-индуцированных и природных изотопов аргона (например, Trieloff et al. 1997). Кроме того, исходя из содержания нейтронно-индуцированных изотопов, рассчитывается отношение К и Ca в каждой фракции и наносится в виде К/Са спектра, который отражает химический состав минералов, выделяющих газ при определенной температуре, т.е. служит для распознавания минеральных фаз, выделяющих компоненты аргона в многофазных образцах.

Есть еще один фактор, влияющий на форму 40Ar-39Ar возрастного спектра -

39

перераспределение Ar во время облучения в результате (п,р)-реакций (Turner and Cadogan 1974; Huneke and Smith 1976). Этот эффект особенно критичен при изучении

39 *

тонкозернистых минералов, поскольку перемещение атомов Ar происходит на расстояние 0.1 мкм. Характерный признак такого перераспределения 39Аг -одновременное уменьшение кажущихся возрастов и К/Са отношений на соответствующих спектрах, вызванное выделением газа из устойчивой богатой кальцием фазы, края зерен которой приобрели перераспределенный во время облучения 39Аг, ушедший с границ зерен калиевой фазы. В некоторых случаях в начале таких возрастных спектров можно наблюдать высокие кажущиеся возраста, обусловленные дефицитом 39Аг на границах калиевого минерала. Если на этот эффект не накладывается частичная потеря 40Ar, произошедшая во время термального события, то влияние на возрастной спектр перераспределения 39Аг может быть выявлено (Stephan and Jessberger 1992), а отсюда возможно количественное моделирование возрастного спектра, учитывая потерю 39Аг K-содержащими зернами (Trieloff et al. 1994; Trieloff et al. 1998).

Несмотря на некоторые ограничения, которые также существуют и во всех других изотопных методах датирования, 40Аг-39Аг система является мощным методом датирования. Даже на заре развития этого метода Тернер (Turnerl970а,b, 1971b, 1972) использовал очень маленькие навески лунных пород и получил информацию о кристаллизационной, термальной и радиационной историях этих образцов.

Впоследствии, 40Ar-39Ar метод был значительно улучшен новыми методологическими открытиями. Широкий спектр применения 40Аг-39Аг метода в современной геологии -лучшее доказательство возможностей и потенциала этого метода.

Все 40Аг-39Аг измерения, представленные в этой работе, были проведены в Минералогическом институте Хайдельбергского университета. Подробные описания аналитических методов даны в публикациях (главы 9.1, 9.3, 9.4).

3.3. Вклад в развитие 40Аг-39Аг метода

40Аг-39Аг анализы различных мономинеральных образцов пустынных метеоритов (Dhofar 300 и Dhofar 007) с применением метода ступенчатого отжига с высоким температурным разрешением позволили сделать следующие методологические выводы (глава 9.1):

- Стали возможными разумная интерпретация спектров выделения аргона и идентификация одной или двух второстепенных минеральных фаз (скорее всего пустынные минеральные изменения), из которых выделение захваченного атмосферного аргона происходит при 450°С и 700°С. Ступенчатый отжиг с высоким температурным разрешением позволил разделить захваченный атмосферный аргон и in situ радиогенный 40 Аг, а соответствующие коррекции на захваченный аргон сделали возрастные спектры менее сложными и более правдоподобными

- Низкотемпературный выход атмосферного аргона при ~450°С и ~700°С является типичной чертой пустынных метеоритов и по всей вероятности связан с продуктами выветривания. Наряду с этим, земное пребывание, по-видимому, вызывает уравновешивание К и накопленного радиогенного 40Аг метеорита и внедренного из пустыни К. Это приводит к формированию низкотемпературных возрастных "плато" и изохрон.

- Дробление во время отбора мономинеральных зерен и, возможно, последующая чистка образцов вызывают дополнительную значительную контаминацию атмосферным аргоном: все мономинеральные образцы содержат

' 36 38

большее количество захваченного атмосферного Аг и Аг по сравнению с соответствующими валовыми пробами. Содержание захваченного атмосферного аргона увеличивается в ряду: валовая проба-пироксен-плагиоклаз-стекло.

- Сравнение возрастных спектров мономинеральных образцов и валовых проб указывает на два важных момента. Первый - это то, что хронологическая информация валовой пробы и пироксена контролируется зернами и примесями плагиоклаза. Это

выражается в незначительной разнице возрастов последней полной переустановки породы, плагиоклаза и пироксена. Отсюда следует, что утверждение о том, что "пироксен должен быть старше, поскольку пироксен более устойчив" ошибочно. Второй - это то, что степень вторичной потери 40Аг зависит от размера минеральных зерен.

Подход множественных изохрон, впервые примененный к космическим образцам, представлен в статье об Ь-хондритах (глава 9.3). Показано, что пустынные метеориты могут содержать компоненты захваченного аргона как земного, так и внеземного происхождения, и что эти захваченные и радиогенные компоненты могут быть обнаружены с помощью улучшенной методики 40Аг-39Аг анализов. Однако идентификация компонентов возможна лишь в том случае, если разные захваченные компоненты связаны с разными минеральными фазами образца. Успеху этого открытия способствовали следующие методологические обстоятельства: выбор образца, использование кадмиевого щита, оптимальное время облучения образца в реакторе и проведение анализов с большим количеством температурных ступеней.

Похожие диссертационные работы по специальности «Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых», 25.00.09 шифр ВАК

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Корочанцева, Екатерина Владимировна, 2008 год

ЛИТЕРАТУРА

Afanasiev S.V., Ivanova М.А., Korochantsev A.V., Kononkova N.N., and Nazarov M.A. 2000. Dhofar 007 and Northwest Africa 011: two new eucrites of different types (abstract). Meteo-ritics & Planetary Science 35: A19. Baldwin R.B. 1974. Was there a "Terminal Lunar Cataclysm" 3.9-4.0xl09 years ago? Icarus 23: 157-166.

Boesenberg J.S. 2003. An oxygen isotope mixing model for the Northwest Africa 011 basaltic

achondrite (abstract #1239). 34th Lunar and Planetary Science Conference. CD-ROM. Bogard D.D. 1995. Impact ages of meteorites: a synthesis. Meteoritics 30: 244-268.

Bogard D. D. and Garrison D. H. 2003. 39Ar-40Ar ages of eucrites and thermal history of asteroid Vesta. Meteoritics & Planetary Science 38: 669-710.

Bogard D. D. and Garrison D. H. 2004. 39Ar-40Ar dating of unusual eucrite NWA011: is it from . Vesta? (abstract #1094). 35th Lunar and Planetary Science Conference. "CD-ROM.

Bogdanovski O. and Lugmair G.W. 2004. Manganese-chromium isotope systematics of basaltic achondrite Northwest Africa 011 (abstract #1715). 35th Lunar and Planetary Science Conference. CD-ROM.

Brereton N. R. 1970. Corrections for interfering isotopes in the 40Ar/39Ar dating method. Earth and Planetary Science Letters 8: 427-433.

Grieve R.A.F and Cintala M.J. 1992. An analysis of differential impact melt-crater scaling and implications for the terrestrial impact record. Meteoritics 27: 526-538.

Grossman J.N. and Zipfel J. 2001. The Meteoritical Bulletin, No. 85, 2001 September. Meteoritics & Planetary Science 36: A293-322

Eugster O. and Michel fh. 1995. Common asteroid break-up events of eucrites, diogenites, and ho-wardites and cosmic-ray production rates for noble gases in achondrites. Geochimica et Cosmochimica Acta 59: 177-199.

French B.M. 1998. Traces of Catastrophe: A handbook of shock-metamorphic effects in terrestrial meteorite impact■ structures. LPI Contribution no. 954, Houston: Lunar and Planetary Institute. 120 p.

Harlow G.E. and Klimentidis R. 1980. Clouding of pyroxene and plagioclase in eucrites: implications for post-crystallization processing. Proceedings, 11th Lunar and Planetary Science Conference, pp. 1131 -1143.

Hartmann W.K. 1975. Lunar "cataclysm": A misconception? Icarus 24: 181-187.

Huneke J.C. and Smith S.P. 1976. The realities of recoil: 39Ar recoil out of small grains and anomalous patterns in 39Ar-40Ar dating. Proceedings, 7th Lunar and Planetary Science Conference. pp. 1987-2008.

Jessberger E.K. 1982. The 40Ar-39Ar dating technique: Principles, developments, and applications in cosmochronology. Chemie der Erde 41: 40-94.

Jessberger E.K. and Ostertag R. 1982. Shock effects on the K-Ar system of plagioclase feldspar and the age of anorthosite inclusions from North-Eastern Minnesota. Geochimica et Cosmochimica Acta 46:1465-1471.

Jessberger E.K., Dominik B., Staudacher Th. and Herzog G.F. 1980. 40Ar-39Ar ages of Allende. Icarus: 42: 380-405.

Kaneoka I., Ozima M. and Yanagisawa M. 1979. 40Ar-39Ar age studies of four Yamato-74 meteorites. Proceedings, 3rd NIPR Symposium on Antarctic Meteorites, pp. 186-206.

Kaneoka I., Nagao K., Yamaguchi A. and Takeda H. 1995. 40Ar-39Ar analyses of Juvinas fragments. Proceedings, 8th NIPR Symposium on Antarctic Meteorites, pp. 287-296.

Korotchantseva E.Y., Ivanova M.A., Lorenz C.A., Bouikine A.I., Trieloff M., Nazarov M.A., Prom-prated P., Anand M. and Taylor L.A. 2003. Major and trace element chemistry and Ar-Ar age of the NWA 011 achondrite (abstract #1575). 34th Lunar and Planetary Science Conference. CD-ROM.

Kunz J., Trieloff M., Bobe, K.D., Metzler K., Stoffler D. and Jessberger E.K. 1995. The collisional history of the HED parent body inferred from 40Ar-39Ar ages of eucrites. Planetary and Space Science 43: 527-543.

Melosh H.J. 1989. Impact cratering: a geologic process. NewYork: Oxford University Press; Oxford: Clarendon Press. 245p.

Metzler K., Bobe K.D., Palme H., Spettel B and Stoffler D. 1995. Thermal and impact metamor-phism on the HED parent asteroid. Planeary and Space Science 43: 499-525.

Mittiefehldt D.W. 2004. The dichotomous HED meteorite suite (abstract #1553). 35th Lunar and Planetary Science Conference. CD-ROM.

Niedermann S. and Eugster O. 1992. Noble gases in Lunar anorthositic rocks 60018 and 65315: Acquisition of terrestrial krypton and xenon indicating an irreversible adsorption process. Geo-chimica et Cosmochimica Acta 56: 493-509.

Niemeyer S. and Leich D.A. 1976. Atmospheric rare gases in lunar rock 60015. Proceedings, 7th Lunar and Planetary Science Conference, pp. 587-597.

Nyquist L.E., Shih C.-Y., Wiesmann H., Yamaguchi A. and Misawa K. (2003) Early volcanism on the NWA011 parent body (abstract). Meteoritics & Planetary Science 38: A59.

Palme H. 2002. A new solar system basalt. Science 296: 271-273.

Pellas P., Fieni C., Trieloff M., and Jessberger E.K. 1997. The cooling history of the Acapulco meteorite as recorded by the 244Pu and 40Ar-39Ar chronometers. Geochimica et Cosmochimica Acta 61:3477-3501.

Podosek F.A. and Huneke J.C. 1973. Argon40-argon39 chronology of four calcium-rich achondrites. Geochimica et Cosmochimica Acta 37: 667-684.

Promprated P., Taylor L.A., Anand M., Rumble III D., Korotchantseva E.V., Ivanova M.A., Lorentz C.A., and Nazarov M.A. (2003) Petrology and oxygen isotopic compositions of anomalous

achondrite NWA011 (abstract #1757). 34th Lunar and Planetary Science Conference. CD-ROM.

Rajan RS., Huneke J.C, Smith S.P. and Wasserburg G.J. 1975. 40Ar-39Ar chronology of isolated phases from Bununu and Malvern howardites. Earth and Planetary Science Letters 27: 181190.

Rajan R.S., Huneke J.C., Smith S.P. and Wasserburg G.J. 1979. Argon 40-argon 39 chronology of lithic clasts from the Kapoeta howardite. Geochimica et Cosmochimica Acta 43: 957-971.

Reedy R.C. and Kim K.J. 2004. Production rates for noble-gas isotopes in eucrites (abstract #1357). 35th Lunar and Planetary Science Conference. CD-ROM.

Ryder G. 1990. Lunar samples, lunar accretion and the early bombardment of the Moon. EOS Transactions of the American Geophysical Union 71: 322-323.

Ruzicka A., Snyder G.A., and Taylor L.A. (1997) Vesta as the howardite, eucrite and diogenite parent body: Implications for the size of a core and for large-scale differentiation Meteoritics & Planetary Science 32, 825-840.

Schaeffer G. A. and Schaeffer O. A. 1977. 40Ar-39Ar ages of lunar rocks. Proceedings, 8th Lunar and Planetary Science Conference, pp. 2253-2300.

Steiger R.H. and Jäger E: 1977. Subcommission on Geochronology: convention on the use of decay constants in geo- and cosmochronology. Earth and Planetary Science Letters 36: 359-362.

Stelzner Th., Heide K., Bischoff A., Weber D., Scherer P., Schultz L„ Happel M., Schrön W., Neu-pert U., Michel R., Clayton R.N., Mayeda T.K., Bonani G., Haidas I., Ivy-Ochs S. and Suter M. 1999. An interdisciplinary study of weathering effects in ordinary chondrites from the Acfer region, Algeria. Meteoritics & Planetary Science 34: 787-794.

Stöffler D. and Ryder G. 2001. Stratigraphy and isotope ages of lunar geologic units: Chronological standard for the inner solar system. Space Science Reviews 96: 9-54.

Stöffler D., Keil K., Scott E.R.D. 1991. Shock metamorphism of ordinary chondrites. Geochimica et Cosmochimica Acta 55: 3845-3867.

Takeda H., Mori H. and Bogard D.D. 1994. Mineralogy and 39Ar-40Ar age of an old pristine basalt: Thermal history of the HED parent body. Earth and Planetary Science Letters 122: 183-194.

Tera F., Papanastassiou D.A. and Wasserburg G.J. 1974. Isotopic evidence for a terminal lunar cataclysm. Earth and Planetary Science Letters 22: 1-21.

Trieloff M., Reimold W.U., Kunz J., Boer R.H. and Jessberger E.K. 1994: 40Ar-39Ar thermochro-nology of pseudotachylite at the Ventersdorp Contact Reef, Witwatersrand Basin. South African Journal of Geology 97: 365-384. ........

Trieloff M., Weber H. W., Kurat G., Jessberger E. K. and Janicke J. 1997. Noble gases, their carrier phases, and argon chronology of upper mantle rocks from Zabargad Island, Red Sea. Geo-chimica et Cosmochimica Acta 61: 5065-5088.

Trieloff M., Deutsch A. and Jessberger E.K. 1998. The age of the Kara impact structure, Russia. Meteoritics and Planetary Science 33: 361-372.

Trieloff M., Jessberger E.K., Herrwerth I., Hopp J., Fieni C., Ghelis M., Bourot-Denise M. and Pellas P. 2003. Structure and thermal history of the H-chondrite parent asteroid revealed by thermochronometry. Nature 422: 502-506.

Turner G. 1971. Argon 40-Argon 39 Dating: The Optimization of Irradiation Parameters. Earth and Planetary Science Letters 10: 227-234.

Turner G. 1977. Potassium-argon chronology of the Moon. Physics and Chemistry of the Earth 10: 145-195.

Turner G. and Cadogan P. H. 1974. Possible effects of 39Ar recoil in 40Ar-39Ar dating. Proceedings, 5th Lunar and Planetary Science Conference, pp. 1601-1615.

Turner G., Knott S.F., Ash R.D. and Gilmour J.D. 1997. Ar-Ar chronology of the Martian meteorite ALH84001: Evidence for the timing of the early bombardment of Mars. Geochimica et Cosmochimica Acta 61: 3835-3850.

Wakefield K., Bogard D. and Garrison D. 2004. Cosmic ray exposure ages, Ar-Ar ages, and the ori' gin and history of eucrites (abstract #1020). 35th Lunar and Planetary Science Conference. CD-ROM.

Warren P.H. and Jerde E.A. 1987. Composition and origin of Nuevo Laredo trend eucrites. Geochimica et Cosmochimica Acta 51: 713-725.

Warren P.H., Jerde E.A., Migdisova L.F., and Yaroshevsky A.A. 1990. Pomozdino: An anomalous, high-MgO/FeO, yet REE-rich eucrite. Proceedings, 20th Lunar and Planetary Science Conference. pp. 281-297.

Welten K.C., Lindner L., van der Borg K., Loeken T., Scherer P. and Schultz L. 1997. Cosmic- ray exposure ages of diogenites and the recent collisional history of the howardite, eucrite and diogenite parent body/bodies. Meteoritics & Planetary Science 32: 891-902.

Yamaguchi A., Clayton R.N., Mayeda T,K., Ebihara M., Oura Y., Miura Y.N., Haramura H., Misa-wa K., Kojima H. and Nagao K. 2002. A New Source of Basaltic Meteorites Inferred from Northwest Africa 011. Science 296: 334-336.

Yamaguchi A., Setoyanagi T. and Ebihara M. 2003. An anomalous eucrite, Dhofar 007, and a possible genetic relationship with mesosiderites (abstract#1377). 34th Lunar and Planetary Science Conference. CD-ROM.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Фазы-носители аргона в Dhofar 007 и коррекция на атмосферный компонент

Хотя Dhofar 007 является кумулятивным эвкритом, систематика аргона имеет много общего с вышеописанным некумулятивным эвкритом Dhofar 300. Спектры выделения аргона образцов Dhofar 007 показаны на Рис. Ala-d. В мономинеральном образце плагиоклаза выделение нейтронно-индуцированного 39Аг из К и 37Аг из Са при средних температурах связано с аргоном из плагиоклазовой решетки (Рис. Alb). Состав плагиоклаза Dhofar 007 меняется слабо (Таблица 1) и спектры выделения 39Аг и 37Аг не такие сложные как для Dhofar 300, а

37

К/Са отношение постоянное (см. ниже). В случае пироксена (Рис. Ale), дегазация Аг при высоких температурах преимущественно происходит из пироксеновой решетки, в то время, как 39Аг главным образом выделяется из зерен-примесей плагиоклаза. Спектр выделение аргона из валовой пробы (Рис. Ala) объясняется наложением спектров выделения плагиоклаза и пироксена. Мы также отобрали и померили жильное стекло. Выход изотопов аргона может быть истолкован, как дегазация различных пропорций стекла, плагиоклаза и пироксена. Во всех мономинеральных' образцах, выделение захваченного 36Аг с 36Аг/40Аг отношением близким к атмосферному (см. трехизотопные диаграммы, Рис. A2a-d) происходит при 450°С and 700°С, как в Dhofar 300, предоложительно из тех же самых пустынных минеральных изменений. Однако некоторое количество 36Аг также выделяется при высоких температурах.

Как в Dhofar 300, трехизотопные диаграммы образцов Dhofar 007 (Рис. A2a-d) показывают присутствие захваченного аргона с атмосферным составом. После коррекции низкотемпературных фракций на атмосферный аргон возрастные спектры плагиоклаза и валовой пробы становятся более правдоподобными (Рис. A2e-h). К сожалению, пироксен и жильное стекло Dhofar 007 не дали полезной хронологической информации: низкая концентрация К и малый вес образцов (Таблица 1) привели к большим ошибкам в возрастных спектрах (Рис. A2g,h), поэтому мы обсуждаем только возрастные спектры валовой пробы и плагиоклаза. Тем не менее, 40Аг-39Аг анализы жильного стекла демонстрируют, что последнее не содержит . существенного количества К, поэтому мы можем исключить значительное влияние этой второстепенной фазы на хронологическую информацию валовой породы.

И §

* , О

о

< *

н <

^

ад я

а «

ев

Он

О ю

ев Я О

и &

ч о

X ®

400

600

800

1000 1200 1400 1600

400

600

800

1000 1200 1400 1600

400

600

800

1000 1200 1400 1600

0,04 0,03 0,02 0,01 0,00

ОШаг 007

жильное стекло

Выход Аг:

из плагиоклаза, минеральных изменений?

400

600

800

1000 1200 1400 1600

Температура [°С]

Рис. А1 Спектры выделения изотопов аргона из образцов БЬо£аг 007. Заметим, что в случае плагиок-

лаза и пироксена некоторое количество захваченного36Аг выделяется при высоких температурах.

■=0.00335 ±0.00012

Dhofar 007 _

Валовая проба

0.0000 0,0005 О.ЮЮ 0,0015 0,0020 0,0025 0,0030

ЮАГ=0.00380 ± 0.00025 0^аг 007

Плагиоклаз

Аг/ Аг = . 0.00247±0.00014

0,0000 0,0005 0,0010 0,0015 0,0020 0,0025 0,0030

<

й 0,001

0,000 0.001

0.002 0,003

0,004 0,005

0,000 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005

39Аг/ 40Аг

6,0 5,0 4,0

1> з,о ч

Ч 2,0

О. Ц

2

Ьй

1,0 0,0

6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0

9,0 8,0 7,0 6,0

5,0 ■р 4'°

§ 3,0

е* 2,0 о.

Ч 1,0

■а 0,0 I

о. 22

9 9,

1,0 5 8-°

* 7,0

Я 6,0

| 5,0 4,0

3,0 2,0 1,0 0,0

20

ОГюГаг 007

Валовая проба

40

100

ОИс^аг 007

Плагиоклаз

60

80

1-'-1-'-Г

ЭИоГаг 007

Пироксен

40

60

1-1-1-'-Г

ОИсйаг 007

Жильное стекло

40

Выход Аг [%]

100

100

Рис. А2 а-с1) Трехизотопные диаграммы в координатах 36Аг/40Аг - 39Аг/40Аг для образцов Бк^аг 007 демонстрируют атмосферный состав захваченного Аг. Открытые/закрытые символы - высоко/низкотемпературные фракции. е-Ь) Возрастные спектры БЬоГаг 007, скорректированные на общепринятое (40Аг/36Аг)захв =1 и на захваченные компоненты, идентифицированные с помощью трехизо-топных диаграмм.

Фазы-носители аргона в NWA Oil

Исходя из данных мономинеральных образцов и валовых проб метеоритов Dhofar 300 и 007, выход аргона из валовой пробы NWA 011 (Рис. A3) может быть объяснен гораздо легче. При высоких температурах, 37Аг, образованный на ядрах Са, выделяется из орто- и кли-нопироксенов. При средних температурах, как нейтронно-индуицированный 37Аг из Са, так и 39Аг из К дегазируются из плагиоклаза. Но заметим, что в этом температурном диапазоне аргон может выделяться также из фосфатов и кварца. Так же как и в изученных эвкритах, есть низкотемпературные пики при 450°С и 700°С, содержащие захваченный аргон. Однако некоторое количество 39Аг из К и in situ радиогенного аргона выделяется при 700°С. Захваченный аргон имеет атмосферный состав, выявленный с помощью трехизотопной диаграммы (Рис. 8а).

х

К

5S #

О

о

< *

н <1

я и

св Оч

0 «

01 Я о

и &

п о X

3 PQ

0,05

0,04

0,03

0,02

0,01

0,00

1-т-1-1-Г

NWA 011

Температура [°С]

Рис. АЗ Спектры выделения изотопов аргона из валовой пробы 011.

Таблицы приложения А1-А5 показывают измеренные содержания изотопов аргона, скорректированные на масс-дискриминацию, чувствительность, системные бланки, скорость распада и на нейтронный шток. Также внесены поправки на изотопы аргона, образованные в побочных реакциях на К и Са при облучении в ядерном реакторе. Содержания изотопов аргона даны в см38ТР/г. Изотопы аргона, представленные в таблицах, имеют следующий состав:

36Аг-36Аг + 36Аг + 36Аг атм.: аргон земной атмосферы

захв.: захваченный внеземной аргон

косм.: космогенный аргон

37Аг=37Агса Са: нейтронно-индуцированный аргон из Са

38Аг=38Ага„. + 36Аг №+ 36АгК0СМ. +38 Аг С1 С1: нейтронно-индуцированный аргон из С1

39АГ=39АГ К К: нейтронно-индуцированный аргон из К

40д 40д + 40д + 40Д^ AI /\1рад. ~ AI атм. 1 ni захв рад.: in situ радиогенный аргон

Кажущиеся возраста в таблице были рассчитаны путем вычитания малого количества первичного захваченного аргона из 40Аг, предполагая, что (40Аг/36Аг)захв=1 для каждой температурной ступени.

Таблица А1 Валовая проба .

Темп. 36Аг 37Аг 38Аг 39Аг 40Аг возраст

о [ С] хЮ"12 хЮ"10 хЮ"12 хЮ'12 х 10'® [млн.]

350 1945 ±17 0±0 372 ±5 22 ±3 569 ±4 7632 ±114

450 664+6 67 ±2 189 ±4 46 ±3 206 ±2

530 223 ±4 429 ±5 205 ±4 270 ±5 125 ±1 3766 ±26

600 252+4 750 ±6 379+6 503 ±5 201 ±1 3536 +9

650 393 ±7 1152 ±10 564 ±6 720 ±7 292 ±2 3554 ±11

680 444 ±5 1088 +9 555 ±7 656 ±7 291 ±2 3698 ±13

710 691 ±7 1135 ±10 614 ±8 618 ±7 370 ±3 4177 ±15

740 842 ±8 1001 ±8 607 ±6 620 ±7 394 ±3 4272 ±13

770 369 ±5 1147 ±9 562 ±7 646 ±7 275 ±2 3631 ±11

800 434 ±6 1348 ±12 657 ±8 699 ±8 320 ±2 3746 ±13

830 512 ±7 1587 ±13 771 ±8 831 ±8 384 ±3 3760 ±11

860 503 ±7 1575 ±13 765 ±8 834 ±8 378 ±3 3732 ±11

890 461 ±6 1466 ±13 726 ±7 764 ±8 358 ±3 3784 ±11

920 377 ±6 1199 ±10 596 ±6 656 ±8 301 ±2 3752 ±16

950 301 ±5 960 ±8 480 ±5 497 ±7 252 ±2 3907 ±17

980 221 ±4 691 ±6 357 ±5 363 ±4 195 ±2 3996 ±14

1010 187 ±5 540 ±6 297 ±5 315 ±6 158 ±1 3885 ±28

1040* 177+5 528 ±6 285 ±6 281 ±5 149 ±1 3977 ±25

1070 183 ±5 546 ±6 297 ±5 261 ±5 141 ±1 4007 ±26

1100 185 +5 549 ±7 291 ±6 254 ±5 129 ±1 3908 ±30

1140 205 ±6 605 ±8 329 ±5 241 ±4 121 ±1 3893 ±22

1180 273 ±7 755 ±11 442 ±7 261 ±6 116 ±2 3701 ±29

1220 355 ±4 907 ±8 536 ±6 189 ±5 92 ±1 3842 ±41

1270 750 ±9 1945 ±17 1155 ±10 157 ±4 79 ±1 3906 ±40

1320 1545 ±16 3761 ±32 2341 ±18 250 ±6 116 ±1 3768 ±38

1390 1104 ±28 2475 ±58 1613 ±38 156 ±5 98 ±2 4247 ±36

1460 263 ±26 460 ±42 305 ±28 57 ±6 35 ±3 4229 ±66

1550 156 ±44 187 ±42 142 ±32 26 ±7 35 ±8 5498 ±209

1650 115 ±89 33 ±20 49+31 17 ±11 30 ±18 6033 ±413

сумма 14130 ±110 28890 ±100 16479 ±74 11208 ±34 6211 ±22 4050 ±32

Таблица A2 Плагиоклаз Dhofar 007

Темп. 36 Ar 37дг 38 Ar 39Аг 40дг возраст

о [С] хЮ"11 х 10"® хЮ"11 хЮ"12 хЮ"9 [млн.]

400 272 ±5 2 ±1 56 ±3 183 ±17 791 ±10 7582 +163

500 109 ±3 50 ±1 45 ±2 471 ±27 397 ±6 4741 +91

570 36 ±2 96 ±3 45 ±2 558 ±25 262 ±5 3785 ±63

620 79+3 138 ±2 73 ±2 862 ±24 439 ±6 3914 ±39

660 261 ±4 197 ±3 131 ±4 1081 ±24 1040 ±13 4962 ±31

700 234 ±4 228 ±3 132 ±2 1484 ±27 991 ±12 4354 ±23

740 78+3 252 ±4 119 ±2 1893 ±39 543 ±7 3031 ±22

780 107 ±3 365 ±5 174 ±3 2158 ±38 791 ±10 3401 ±18

820 168 ±4 538 ±7 262 ±5 3301 ±47 1153 ±14 3326 +12

860 200 ±4 661 ±8 315 ±5 3464 ±53 1439 ±17 3593 ±16

900- 196+4 651 ±9 297 ±5 3197 ±47 1446 ±17 3726 ±14

940 149 ±5 517 ±7 254 ±5 2574 ±42 1208 ±14 3785 ±18

980 96 ±2 342 ±5 165 ±4 1608 ±36 866 ±11 4004 ±30

1020 71 ±3 255 ±4 123 ±3 1008 ±33 698 ±9 4414 ±49

1080 200 ±4 652 ±7 312 ±4 2782 ±46 1816 ±17 4317 ±22

1160 380 ±6 642 ±7 336 ±5 2811 ±50 2286 ±21 4681 ±25

1260 155 ±3 241 ±3 137 ±2 1151 ±19 836 ±11 4494 ±16

1350 170 ±6 113 ±3 83 ±3 220 ±20 689 ±15 7011 ±153

1450 178 ±9 179 ±5 113 ±4 1067 ±35 906 ±23 4753 ±36

1550 233 ±29 15 ±2 51 ±6 0±0 763 ±66

1650 246 ±87 0±0 61 ±19 6 ±6 690 ±180

сумма 3618 ±94 6133 ±22 3285 ±25 31880 ±160 20060 ±200 4193 ±559

Таблица A3 Валовая проба Dhofar.300

Темп. 36дг 37АГ 33 Ar 39Аг 40АГ возраст

о [С] хЮ"12 хЮ"10 х 10"12 хЮ"12 хЮ"9 [млн.]

300 970 ±10 13 ±1 196 ±2 31 ±1 302 ±2 9015 ±83

450 1337 ±9 31 ±1 302 ±3 297 ±3 395 ±2 5516 ±15

530 424 ±6 9.1 ±1 194 ±2 823 ±8 127 ±1 2185 ±8

600. 336 ±4 190 ±3 238 ±3 706 ±6 116±1 2257 ±5

650 284 ±4 249 ±3 219 ±3 545 ±5 122 ±1 2673 +9

680 307 ±6 211 ±4 193 ±4 358 ±7 119 ±2 3248 ±9

710 555 ±10 415 ±7 386 ±7 592 ±10 215 ±4 3383 ±6

740 694 ±12 631 ±11 581 ±10 720 ±12 291 ±5 3549 ±7

770 331 ±6 528 +9 459 ±8 593 ±11 182 ±3 3130 ±10

800 455 ±8 740 ±12 662 ±11 778 ±13 250 ±4 3202 ±4

830 544 ±9 891 ±15 793 ±13 972 ±16 342 ±5 3336 ±5

860 687 ±12 1117 ±18 1003 ±17 1274 ±21 469 ±7 3406 ±6

890 735 ±13 1216 ±20 1098 ±18 1440 ±25 545 ±9 3448 ±9

920 744 ±13 1227 ±20 1117 ±19 1495 ±24 586 ±9 3503 ±5

950 917 ±16 1531 ±25 1375 ±22 1923 ±31 758 ±12 3511 ±6

980 770 ±13 1274 ±21 1177 ±20 1718 ±28 671 ±11 3497 ±4

1010 777 ±14 1281 ±22 1180 ±20 1720 ±28 692 ±11 3542 ±6

1040 714 ±13 1133 ±19 1055 ±18 1508 ±25 610 ±10 3553 ±6

1070 768 ±14 1179 ±20 1134 ±19 1478 ±25 620 ±10 3609 ±6

1100 897 ±18 1221 ±24 1258 ±24 1429 ±27 621 ±12 3664 ±5

1130 1644 ±29 2072 ±35 2432 ±41 1642 ±27 701 ±11 3635 ±6

1160 2752 ±48 3726 ±63 4158 ±69 2185 ±36 965 ±16 3688 ±6

1190 3381 ±59 4983 ±84 5100 ±84 2921 ±48 1373 ±22 3787 ±5

1220 1842 ±33 2766 ±47 2807 ±47 2080 ±35 975 ±16 3783 ±7

1250. 1665 ±29 2547 ±43 2511 ±42 2209 ±37 1074 ±17 3840 ±8

1280 342 ±7 550 ±10 538 ±10 559 ±10 263 ±4 3788 ±9

1310 1213 ±22 1929 ±33 1826 ±31 2040 ±34 1012 ±16 3872 ±5

1360 302 ±6 504 ±9 466 ±8 517 ±9 261 ±4 3900 ±10

1420 416 ±7 701 ±10 641 ±9 666 ±9 332 ±4 3881 ±6

1480 5 ±4 19 ±6 14 ±4 4 ±2 5 ±1 5137 ±504

1550 ?? +5 1 ±1 0±0 1 ±1 9 ±1 8485 ±1087

сумма 26830 ±110 34970 ±150 35110 ±150 35230 ±120 15001 ±52 3632 ±2

I Таблица A4 Пироксен Dhofar.300

Темп. 36Аг 37дг 38 Ar 39Аг 40АГ возраст

о [ С] хЮ"11 х10-ю хЮ"11 хЮ"12 хЮ"9 [млн.]

450 881 ±14 58 ±7 177 ±3 278 ±11 2593 ±38 8957 ±68

550 65 ±1 52 ±4 20 ±1 244 ±8 204 ±4 4720 ±50

630 142 ±2 120 ±7 36 ±1 301 ±8 434 ±7 5656 ±38

700 330 ±5 182 ±6 78 ±2 546 ±12 998 ±15 6064 ±28

760 34 ±1 201 ±9 22 ±1 362 ±15 133 ±5 3404 ±33

820 29 ±1 280 ±11 29 ±1 368 ±16 142 ±5 3481 ±37

880 31 ±1 379 ±15 36 ±1 489 ±19 181 ±6 3416 ±31

940 27 ±1 363 ±14 36 ±1 388 ±15 181 ±6 3777 ±31

1000 31 ±1 387 ±15 38 ±1 458 ±17 185 ±6 3547 ±22

1060 43 ±2 517 ±19 55 ±2 550 ±20 212 ±7 3480 ±19

1120 79+3 921 ±33 106 ±4 543 ±21 211 ±7 3491 ±32

1160 166 ±6 1865 ±64 242 ±8 412 ±16 182 ±6 3687 ±33

1200 365 ±12 4960 ±170 546 ±18 494 ±19 235 ±8 3806 ±32

1240 301 ±11 4120 ±140 448 ±16 319 ±14 154 ±5 3832 ±47

1280- 148 ±6 1961 ±79 217 ±9 132 ±11 79 ±3 4185 ±123

1320 188 ±8 2730 ±110 286 ±12 155 ±10 77 ±3 3876 ±82

1380 140+4 2016 ±58 211 ±6 219 ±10 85 ±2 3484 ±59

1450 31 +2 437 ±33 44 ±3 24 ±7 24 ±2 4998 ±503

сумма 3033 ±26 21560 ±280 2630 ±31 6283 ±62 6311 ±46 5035 ±38

Таблица А5 Плагиоклаз Dhofar 300

Темп. 36Аг 37Аг 38 Ar 39Аг 40АГ возраст

о [С] хЮ"11 х10-10 хЮ"11 хЮ"11 х 10"® [млн.]

400 625 ±15 42 ±7 123 ±3 13 ±1 1847 ±43 9680 ±123

500 243 ±6 213 ±7 64 ±2 50 ±2 746 ±18 5721 ±45

560 108 ±3 217 ±10 37 ±1 30 ±1 374 ±9 5395 ±50

610 173 ±4 413 ±14 61 ±2 58 ±2 578 ±14 5035 ±37

650 246 ±6 414 ±14 78 ±2 51 ±2 801 ±19 5793 ±37

680 191 ±5 452 ±13 69 ±2 57 ±2 639 ±15 5237 ±32

710 188 ±5 607 ±16 81 ±2 76 ±2 656 ±16 4788 ±24

740 87 ±3 624 ±18 68 ±2 71 ±2 384 ±9 4011 ±27

770 103 ±3 1023 ±28 102 ±3 128 ±3 536 ±13 3608 ±11

800 96 ±3 1167 ±32 115 ±3 148 ±4 573 ±14 3486 ±10

830, 123 ±3 1747 ±44 162 ±4 204 ±5 809 ±19 3524 ±12

860 158 ±4 2373 ±59 219 ±5 279 ±7 1106 ±26 3520 ±10

890 170 ±3 2585 ±37 237 ±3 309 ±4 1229 ±15 3526 ±9

920 169 ±3 2587 ±35 239 ±3 313 ±4 1269 ±15 3556 ±9

950 158 ±3 2483 ±35 226 ±3 305 ±4 1243 ±15 3563 ±10

980 164 ±3 2615 ±39 237 ±4 320 ±4 1336 ±16 3603 ±9

1010 136 ±2 2083 ±33 191 ±3 243 ±4 1087 ±13 3707 ±13

1040 127 ±2 2016 ±28 183 ±3 251 ±3 1088 ±13 3661 ±8

1070 161 ±3 2530 ±38 232 ±3 325 ±4 1447 ±17 3702 ±7

1100 119 ±2 1925 ±28 176 ±3 264 ±4 1199 ±14 3733 ±10

1130 119 ±2 1885 ±29 174 ±3 271 ±4 1263 ±15 3773 ±11

1160 126 ±2 1941 ±30 182 ±3 282 ±4 1361 ±16 3829 ±9

1190 165 ±3 2649 ±39 240 ±3 371 ±5 1826 ±21 3861 ±8

1220 164 ±3 2703 ±38 243 ±3 378 ±5 1890 ±22 3885 ±10

1250 158 ±3 2645 ±39 240 ±3 386 ±5 1908 ±23 3868 ±6

1280 140 ±3 2386 ±35 215 ±3 316 ±5 1574 ±19 3880 ±13

1310 123 ±1 2074 ±16 189 ±1 278 ±2 1417 ±3 3918 ±8

1360 176 ±2 2981 ±20 268 ±2 371 ±2 1940 ±3 3957 ±7

1450 1001 ±5 16785 ±58 1514 ±6 2071 ±6 10557 ±10 3916 ±4

1550 16 ±3 169 ±10 20 ±1 31 ±2 186 ±7 4180 ±71

сумма 5734 ±23 64330 ±170 6184 ±17 8247 ±20 42869 ±95 3947 ±7

9.2

Шуколюков Ю.А., Назаров М.А., Корочанцева Е.В. 2007.

Радиационный возраст и время формирования нового метеорита-ахондрита Dhofar-007 (Oman) - фрагмента породы с астероида Веста.

Петрология 15: 3-20.

УДК 552.6

РАДИАЦИОННЫЙ ВОЗРАСТ И ВРЕМЯ ФОРМИРОВАНИЯ НОВОГО МЕТЕОРИТА-АХОНДРИТА DHOFAR-0O7 (ОМАН) - ФРАГМЕНТА ПОРОДЫ С АСТЕРОИДА ВЕСТА © Ю, А. Шуколюков* М. А. Назаров**, Е. В. Корочанцева**

*Институт геологии и геохронологии докембрия РАН 199Ш Санкт-Петербург. Макарова наб.. д. 2. Россия; e-mail: admin@ad.iggp.ras.sph.ru **Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 119991 Москва, ул. Косыгина, д.19, Россия; e-mail; meteorites® geokhi.ru Поступила в редакцию 15.11.2005 г.

Проведено исследование изотопного состава благородных газов в метеорите Dhofar 007. который согласно полученным петрографо-минералогическим данным является кумулятивным брекчиро-ванным ^вкритом с высокими содержаниями сидерофильных элементов. По концентрации благородных газов Dhofar 007 не отличается от других эвкритов. Полученная оценка его радиационного возраста (11.810.8 млн. лет) совпадает с одним из максимумов на гистограмме радиационных возрастов эвкритовых метеоритов. Можно предполагать, что Dhofar 007, так же как и другие эвкриты, был выброшен с поверхности их родительского тела (предположительно астероида Веста) около 12 млн. лет назад. Действительный возраст эвкрита Dhofar 007, оцененный по соотношению плуто-иогенного Хе и концентрации Nd. составляет 4476 ± 22 млн. лет. Калий-аргоновый возраст значительно меньше - 3.7-4.1 млрд. лет, что указывает на некоторые потери радиогенного аргона в историк метеорита, связанные, скорее всего, с событиями ударного метаморфизма.

Предварительные петрографические и минералогические исследования (АГагш^еу ег а!.. 2000: Уата§исЫ е1: а!.. 2003} показали, -что найденный в Омане метеорит 01к»1"аг 007 относится к классу ахондритов и может являться фрагментом вещества дифференцированной малой планеты, вероятно астероида Веста. Изучение изотопных особенностей таких космических тел представляет большой интерес. Хотя опубликовано множество работ по этой тематике (Шуколюков, 2003), накопление изотопно-космохимичсских данных о малых планетах Солнечной системы продолжается, и данная работа пополняет сведения о метеоритах-ахондритах. Целью работы было следующее: 1) изучение петрографии, минералогии и химического состава метеорита ОЬо1аг 007. 2) определение изотопных характеристик всех благородных газов этого метеорита и сравнение их с соответствующими характеристиками ранее изученных и описанных в литературе ахондрм-тов-звкритов, 3) определение его радиационного возраста и сопоставление с возрастами других ахондритов, 3) оценка -",4'Ри/К<1 возраста метеорита ВЬо1аг 007, 4) оценка возраста удержания радиогенного аргона в этом метеорите.

ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Метеорит В1ю1'аг 007 массой 21 кг 270 г был найден 12,02.1999 г. в пустынном районе Омана в

точке с координатами 18°20.Г с.ш. и 54° 10.9 в.д. Прозрачно полированные шлифы этого метеорита площадью ~2 см: и ~6 ммг были изучены под оптическим микроскопом в отраженном и проходящем свете. Химические составы минералов определяли методом электронно-зондового микроанализа на приборе САМЕВАХ в ГЕОХИ РАН (Москва). Анализы проводили при ускоряющем напряжении 15 кВ. силе тока 20 нА и времени измерения 20 с. Для определения содержания главных и второстепенных элементов образец Шк^аг 007 весом 2.03 г был растерт в порошок в агатовой ступке, из которого затем было отобрано несколько навесок для различных методов анализа. Концентрации Бь "П. А1. Сг, Бе, Мп, Са и Р определял» в 500-миллиграммовой навеске рент-генофлюоресцентным методом и в 100-милли-граммовой навеске атомно-эмиссионным методом с применением индуктивно связанной плазмы. Натрий и редкие элементы измеряли нейтронио-активационным анализом в 20-милли-граммовой навеске.

Для исследования благородных газов были отобраны две пробы массой 0.4564 г (ОИоСаг 007-а) и 0.4374 г (ОЬо1аг 007-Ь). Измерения изотопного состава н концентрации всех благородных газов выполнены по стандартной методике на модернизированном изотопном масс-спектрометре МАР 215 в статическом вакуумном режиме. Для измерения количеств Не. Аг, Кг и Хе методом "'высоты пи-

Dhofar 007 не отличается от метеоритов эвкрито-вой группы (Mittlefehldt et aL, 1998).

Интересно отметить, что Dhofar 007 обогащен сидерофильиыми элементами и FeNi-мсталлом по сравнению с другими эвкритами. Наши данные свидетельствуют о том, что этот метеорит содер-. жит 870 мкг/г Ni. 53 мкг/г Со. 15 нг/г Au. в то время как кумулятивные эвкриты в среднем содержат 11 мкг/г Ni.lt мкг/г Со. 2 нг/г Au (Warren et al„ 1990). Высокое содержание сидерофилын ix элементов в Dhofar 007 можно объяснить контаминацией веществом, хондритового или железного ударника. Если предположить, что изначально содержания Ni, Со, Au были типичными для кумулятивных эвкритов, то крупнозернистые гаасты Dhofar 007, обогащенные металлом, должны содержать 8-9% хондритовой компоненты CI или ~5% хондритовой компоненты Н-типа. Поскольку металл распределен неравномерно в брекчии, то количество хондритового материала в породе может быть ниже.

Таким образом., Dhofar 007 может быть классифицирован как брекчированный кумулятивный эвкрит, сильно обогащенный сидерофильиыми элементами и FeNi-металлом. В истории этого метеорита прослеживается, но меньшей мере, три ударных события: (1) контаминация метеориты! im веществом исходного кумулятивного эв-крита или его родительского расплава; (2) последующее брекчирование; (3) образование жил ударного расплава.

Общая характеристика благородных газов эвкршпв Dhofar 007

Общие концентрационные характеристики

благородных' газов метеорита Dhofar 007 не отличаются от таковых других метеоритов-эвкритов, приведенных в работе (Schultz, Franke, 2000). Это видно на примере нескольких диаграмм, концентрации изотопов гелия, неона и аргона. Экспериментальные точки метеорита Dhofar 007 попадают в области диаграмм, характерные именно для эвкритов (рис. 3).

Изотопный состав гелия, неона и аргона метеорита Dhofar 007 также соответствует изотопному составу этих Газов в ранее известных звкри-тах (рис. 4)' Наблюдаемые различия соотношения 3Н.е/4Не между двумя пробами исследуемого метеорита обусловлены, очевидно, вариациями концентрации радиогенного 4Не при более или менее постоянной концентрации 3Не. Изотопный состав ксенона и криптона в метеорите Dhofar 007 в общем подобен изотопному составу этих газов в других, ранее изученных ахондритах-эвкритах, однако здесь проявлены и специфические особенности. метеорита Dhofar 007. Хотя, экспериментальные точки этого метеорита на диаграммах

Таблица 2. Химический состав метеорита Dhofar 007

Оксиды Концентрация, мае. % Химические элементы Концентрация, мкг/г

SiO, 46.7 Sc 23.2

ТЮ2 0.31 Со 53

АШз 11.7 № 870

СьО, 0.37 As 0.18

Feö 14.8 Sr 310

МпО 0.4g Y Не оир.

MgO 1.0.2 Zr Не опр.

СаО 10.5 Sb 1.6

Na20 0.53 Ba 1.25

к2о 0.0125 La 0.52

Р2О5 0.06 Ce 1.59

Н20 0.21 Nd 1.72

FeS 3.94 Sm 0.67

Сумма: 99.81 Eu 0.79

Tb 0.19

Yb 0.85

Lu 0.15

Hf 0,59

Та 0.34

Au 0.015

Th U 0.5 0.13

попадают в области, типичные для эвкритов, для него характерны повышенные концентрации криптона и ксенона, а также относительно низкие значения отношений ^Кг/^Кг и |а,Хе/шХе -индикаторов космогенных компонентов. Последнее может быть следствием как малого радиационного возраста метеорита, так и присутствия захваченных криптона и ксенона. Далее будет показано, что имеет место и то, и другое.

Космогенные газы и радиационный возраст эвкршпа ГЛю/аг 007

Под радиационным возрастом, подразумевается длительность облучения метеорита в межпланетном пространстве. Это может быть промежуток времени с момента выброса метеорита из его родительского тела (Марса, Луны, Меркурия, малых планет-астероидов) в космическое пространство. Для расчета радиационного возраста метеорита необходимо определить концентрацию кос-могенного изотопа X ш эффективную скорость образования этого изотопа Р\ в данном метеори-

Таблица 1. Сопоставление измеренных изотопных отношений в стандартах • личных данных (Озима, Подосек, 1987)

- атмосферных Ne, Аг, Кг и Хе - и таб-

Изотопное отношение Измерено в стандарте Табличное значение Изотопное отношение Измерено в стандарте Табличное значение

20Ne/22Ne 9.76210.065 9.800 ,%Хе/1,2Хе 0.3269 ±0.0018 0.3294

2lNe/22Ne 0.0293 ±0.0017 0.0290 шХе/шХе 0.3873 ±0.00-19 0.3879

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.