Неорганическая геохимия - Хендерсон П.
Скачать (прямая ссылка):
Ранняя история и происхождение самих астероидных тел более загадочны. Многие ахондриты могут появиться в результате магматических процессов, сходных с теми, которые привели к формированию земных изверженных пород. В то же время особенности хондритов, в частности присутствие хондр, таким способом объяснить трудно. По мнению некоторых исследователей [13, 28], вероятным механизмом, который может объяснить происхождение хондр и других структурных, минералогических и химических особенностей, является непосредственная конденсация твердого вещества из разреженного горячего, частично ионизированного газа в условиях существенного отклонения от термического равновесия. Следовательно, углистые хондриты (С1) с их высоким содержанием летучих и отсутствием химического равновесия могли быть тем веществом, которое непосредственно конденсировалось из солнечной туманности и которое позднее так и не достигло равновесия. Другие метеориты, возможно, представляют собой вещество, в различной степени переработанное химически и физически, включая плавление и фракционную кристаллизацию этого первичного конденсата. Многие исследователи отдают предпочтение гипотезам, согласно которым происхождение хондр связано с быстрой кристаллизацией переохлажденного силикатного расплава [285]. Однако не исключено, что некоторые переохлажденные жидкости непосредственно конденсировались из солнечной туманности или, как альтернатива, жидкости формировались после испарения метеоритного вещества при столкновении [224].
Если верно предположение, что по крайней мере некоторые метеориты действительно являются простыми продуктами аккреции солнечного вещества, не испытавшими впоследствии ни су
30 Часть I
щественной переработки, ни приближений к равновесию, то они могут дать важный ключ к выяснению последовательности конденсации из туманности и служить средством проверки обоснованности теоретических моделей конденсации. Используя уравнение состояния идеального газа, термодинамические данные для различных газов совместно с данными о балансе масс и другие соображения, можно рассчитать равновесное распределение главных элементов между газовой и твердой фазами для остывающего газа космического состава (при заданном общем давлении, например, 10 Па) /[237, 224, 150, 151]. Ниже приведена обычная рассчитанная последовательность конденсации:
1) конденсация твердых Об, Ие, 2т при Т>1680 К, после них А120з, затем СаТЮ3 и СагАЬЭЮу при понижении температуры примерно до 1500 К;
2) при 1387 К появляется СаМ§$1206, при дальнейшем охлаждении к нему присоединяются сплавы Ре—N1—Со, а затем, при 1370 К — М^БЮ^ который позже реагирует с газовой фазой с образованием М^5>Ю3, на что расходуется весь оставшийся газообразный
3) ниже 1250 К конденсируются Си, ве и Са, образуя твердые растворы с ранее сконденсировавшимися металлами; конденсируются Иа, К и Щ), образуя твердый раствор с СаА1251208. Все щелочные металлы конденсируются при 1000 К;
4) ниже 750 К начинает окисляться металлическое Ре; становится стабильным троилит; в интервале 600—400 К конденсируются РЬ, В1, 1п и Т1; при 405 К образуется магнетит.
Обогащенные Са и А1 включения в хондрите А11епс1е обладают рядом признаков, доказывающих такую последовательность конденсации. Тот факт, что железоникелевые сплавы имеют температуры конденсации (при вероятных преобладающих давлениях) выше, чем магнезиальные силикаты, такие, как форстерит и знстатит, свидетельствует в пользу происхождения ядра и мантии Земли в процессах гетерогенной аккреции. Однако, как упоминалось выше, существует вероятность того, что конденсация протекает в неравновесных условиях. Это объяснило бы происхождение таких, например, характеристик метеоритов, как хоид-ры, но общая схема последовательности конденсации осталась бы той же, по крайней мере на высокотемпературных стадиях.
В результате первичной конденсации силикатной, металлической и сульфидной фаз, предшествующей их агрегации в пла-нетезимали, образуется вещество, при перемешивании которого могут сформироваться некоторые типы метеоритов, например хондриты, в которых хондры и зерна, лишенные летучих и сформировавшиеся при высоких температурах, заключены в обогащенную летучими матрицу (образовавшуюся при низкой тем
1. Метеориты 31
пературе) [226]. Процессы агрегации, по-видимому, сопровождаются разогревом, который вызывает прогрессивный термальный метаморфизм. Это подтверждает представления о том, что петрографические типы хондритов от 3 до 6 соответствуют последовательным ступеням метаморфизма одинакового по составу первичного материала.
Много позже импактные процессы, вызванные столкновениями планетезималей, обусловили появление в ряде метеоритов других структур (таких, как стекловатые прожилки) и минералов, типичных для ударного метаморфизма. Аг—Аг-метод датировки показал существование связанного с ударным метаморфизмом разогрева в истории некоторых метеоритов после их образования как твердых тел. Ударный метаморфизм явился также механизмом дифференциальной потери летучих элементов.
