Сайт неактуален.
Ищи Музей Мироздания на museum-21.su
музей истории мироздания РАЗДЕЛЫ



Логин:  Пароль: 

НОВОЕ НА САЙТЕ


 

В 21 веке должно быть что-то новое!

Музей истории мироздания

Тайна Лиственитового ручья: природные квазикристаллы?

Собственное расследование Музея Истории мироздания 

 

…2009 г. Научные информационные агентства наполнены сенсационным сообщением:

 

РОССИЯ ОБЛАДАЕТ ЕДИНСТВЕННЫМ В МИРЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕМ КВАЗИКРИСТАЛЛОВ

 

Впервые в природном минерале найдено вещество, структура которого противоречит основным положениям классической науки о кристаллах. До сих пор квазикристаллы получали только в лаборатории.

Квазикристаллы – твердые тела с особым типом организации атомной структуры. Окружение атомов в этом необычном материале может иметь симметрию 5-го, как у пятиконечной звезды, 7-го или даже более высокого порядка. Классическая кристаллография полагает существование кристаллов с подобными структурами невозможным. Собственно, именно поэтому материал и был назван «почти кристаллом». От обычного, истинного кристалла его отличает отсутствие трансляционной симметрии, то есть возможности выделить некий ограниченный объем – так называемую элементарную ячейку – и транслируя, то есть копируя ее в трех измерениях, восстановить весь кристалл целиком.

Первые квазикристаллы получила группа ученых из Израиля, Франции и США в 1984 году. Они резко охладили расплав смеси алюминия и марганца и, изучая структуру полученного интерметаллида, выяснили, что получили квазикристалл. С тех пор удалось найти и другие примеры квазикристаллов, но все в лабораторных условиях. До сегодняшнего дня.

Американо-итальянская команда ученых заявила, что впервые найден природный квазикристалл. Их сообщение опубликовано в журнале Science. Возглавлял поисковую группу американский физик Пол Стейнхардт. Более всего этот физик-теоретик известен своими работами в области космологии, и мало кто помнит, что в 1984 году, незадолго до публикации статьи о получении первых квазикристаллов, он вместе со своим коллегой Довом Левином теоретически предсказал их существование.

«Этот совершенный пример квазикристалла нашелся внутри целой ассамблеи комплекса других минералов, - поделился подробностями находки профессор Стейнхардт с корреспондентом Infox.ru. – Минерал удалось найти после десятилетия утомительных систематических поисков. У нас, конечно, был способ выбора возможных кандидатов, но затем мы должны были проверить каждый по отдельности».

И действительно, ученые проделали колоссальную работу. Сначала они искали среди природных материалов, структура которых уже была определена и размещена в самой крупной международной базе ICDD (International Center Diffraction Data). В этом занятии не было ничего необычного – ведь при определении структуры, тем более такой необычной, ученые могли сделать ошибку. Такое уже случалось – в 1940-х годах ученые ошибочно идентифицировали квазикристаллы алюминиевых сплавов как кубические с большой постоянной решетки. То есть на самом деле искусственно полученный квазиструктурированный материал ученые держали в руках задолго до его официального открытия. Возможно, подобная ошибка произошла и с природными минералами.

Но проверка 50 отобранных «базовых» кандидатов не выявила ни одного квазикристалла. Тогда ученые перешли к неизученным минералам. В первую очередь – к природным сплавам и интерметаллидам на основе алюминия: именно среди них находились наиболее стабильные квазикристаллы в лабораториях.

В определенный момент очередь дошла до хатыркита – природного немагнитного металлического минерала, содержащего примерно 25% меди, 25% цинка и 50% алюминия. Этот минерал находили лишь в одном месте – в России. Точнее в вулканических породах триасового периода на Корякском нагорье возле ручья Лиственитовый. Однако ученые исследовали образец из Музея естественной истории университета Флоренции, который его сотрудники приобрели у частного лица в 1990 году, пояснил Infox.ru хранитель музея и один из членов исследовательской группы Лука Бинди. Имеет ли изученный образец то же происхождение, что и большинство хатыркитов, ученые не знают.

Изученный ими образец являл собой агломерат самых разных минералов – шпинели, авгита, хризолита, а также металлических минералов – хатыркита и купалита, близкого по составу к хатыркиту.

Но не хатыркит и купалит оказались для ученых находкой. В образце были обнаружены совсем крохотные - около 100 микрометров в диаметре включения другого минерала. Его состав – 63% алюминия, 24% меди и 13% железа – оказался очень близок к одному из наиболее известных и хорошо изученных квазикристаллов, открытых японской группой под руководством Ань Пан Цай в 1987 году.

Ученые извлекли из минерала около 200 зернышек и изучили их структуру. Ожидания оказались не напрасными - зерна имеют структуру икосаэдрического квазикристалла с шестью пересекающимися осями симметрии пятого порядка. «Эти квазикристаллические зернышки имеют химический состав и кристаллическую структуру, никогда ранее не наблюдавшуюся в природе. По этой причине они вполне заслужили собственное имя», - рассказал корреспонденту Infox.ru Лука Бинди. Какое имя получит новый минерал, пока неясно. Но не исключено, что сам итальянский музейщик будет увековечен в минерале. Ведь, как считает профессор Стейнхардт, «только благодаря упорной работе Луки и его готовности аккуратно протестировать каждую часть образца квазикристалл удалось найти».

На самом деле структуру найденного кристалла можно представить как объемное наложение двух традиционных кристаллических структур, не имеющих осей симметрии запрещенного порядка. Вот только периоды таких структур будут иметь иррациональное соотношение. В данном случае это две ромбоэдрические структуры, периоды которых относятся друг к другу как 1,618. Это соотношение наиболее известно как «золотое сечение».

Квазикристаллы сейчас объекты скорее теоретического исследования. Они применяются в технике в качестве покрытий, но не очень распространены. Почему ученых так увлекли поиски материала в природе, рассказал Infox.ru Пол Стейнхардт: «Одной из главных мотиваций поиска в первую очередь была попытка оценить, насколько трудно сформировать квазикристалл. За 25 лет даже в лабораториях квазикристаллы удалось получить около сотни раз. И все они требовали идеальных условий и аккуратности. То, что кристалл обнаружился в минерале, может означать, что это не такая уж большая редкость, как считали ранее, и условий для его получения достичь проще, чем мы думали. Нужно посмотреть, много ли других примеров мы сможем еще найти».

Ася Парфёнова

http://www.infox.ru/science/planet/2009/06/05/khatyrkite.phtml

 

…2011 г. Американская экспедиция на Лиственитовый ручей. Новые находки частиц редчайших медно-алюминиевых минералов, содержащих квазикристаллы. Новая сенсация – эти зерна связаны с метеоритным веществом. Публикация в Meteoritics & PlanetaryScience 48, № 8, 1499–1514 (2013).

 http://www.physics.princeton.edu/~steinh/maps12170.pdf

 

…2012 г. Музей Истории Мироздания организует собственную экспедицию на Карякское нагорье.

 

   

ОТЧЕТ ЭКСПЕДИЦИИ В БАССЕЙН Р. ХАТЫРКА (ЧУКОТСКИЙ АО), ДОЛИНА РУЧЬЯ ЛИСТВЕНИТОВЫЙ, 2012 Г. 

Описание работ из маршрутной книжки

24.07.2012 г. Рекогносцировочный маршрут от устья р. Лиственитовый (впадение в р. Имраутваам) вверх по течению до впадения  р. Безымянный.Долина р. Лиственитовый имеет U-образное сечение. Практически на всем своем протяжении она преобразована открытой добычей россыпного золота в прошлом.

 

1  

Вид на долину вверх по течению, с правого борта р Лиственитовый. На видимой части русла в основном перемещенные не перемытые отложения.

 Современное русло ручья пролегает между искусственными холмами, 20-50 м в длину, 10-30 м в ширину, до 10 м в высоту, образованными техногенныцми отложениями двух типов: 1) смесью естественных аллювиальных и делювиальных галечно-глинистых и щебнисто-глинистых отложений, сдвинутых бульдозером от русла к бортам долины; 2) «хвостами» промприбора – перемытыми аллювиально-делювиальными отложениями с преобладанием песка, гальки и гравия, в этих отложениях глинистая фракция практически отсутствует.Обнаженное плоское дно долины и основания бортов сложены смятыми в складки светло-зелеными филлитовыми сланцами, слоистыми черными алевролитами, реже на отдельных участках серыми песчаниками, лиственитами и выветрелыми серпентинитизированными ультраосновными породами.

2

Правый борт ручья Лиственитовый примерно 400 м от устья вверх по течению. Обнажение сланцевой толщи.

3

 Техногенные отложения – перемещенные глинсто-галечные отложения.

4                    

Задернованные техногенные отложения, залегающие на коренных породах.

5

Перемытые промприбором галечно-гравийно-песчание отложения. На заднем плане слева – задернованные покрытые кустарником перемещенные глинисто-гравийно-галечные отложения. Среднее течение р. Лиственитовый, вид в сторону устья.

6

Среднее течение р. Лиственитовый, вид в сторону верховья р Лиственитовый. Техногенный пейзаж: задернованные и залесенные перемещенные и перемытые отложения. Конический холм –техногенный, по видимому, размытый вал перемещенного бульдозером материала. Холмы покрытые растительностью слева от конический насыпи – «хвосты» промприбора.

7

Техногенный холм. В его основании коренные породы, сланцы. Фотография дает представление о масштабах переработки долины ручья. Высота холма не менее 5 м. Таким же материалом сложены залесенные холмы вдоль естественных бортов долины ручья (темная полоса растительности на заднем плане). 

 

Проба № 1 (точка №171 в GPS; 62°39,233’N, 174°30,479’E). Место отбора расположено в 50 м выше уреза воды в правом борту р. Лиственитовый, напротив слияния р. Лиственитовый и р. Безымянный. Для отбора пробы был пройден шурф глубиной 1 м. Под слоем подзолистой почвы мощностью ~20 см стенки шурфа сложены делювиальными супесчаными отложениями. С глубины 70 см отобран образец – неокатанный обломок тонко-зернистой горной породы, плитчатой формы, вероятно песчаник. На глубине 90 см шурфом вскрыт слой темной зеленовато-серой глины, образцы которой были отобраны для фонового минералого-геохимической исследования и для отмывки серого шлиха. Масса образца для отмывки составляла около 5 кг.

 

 8

Стенка и забой шурфа, где вскрыты серо-коричневые глины – делювиальные отложения в естественном залегании, выше которых залегает красно-коричневый супесчаный почвенный слой. С забоя отобрана проба № 1.Пробы № 2, № 3, № 6 (точка № 172 в GPS; 62°39,161’N, 174°30,174’E).

 

В расчистке основания правого борта долины р. Лиственитовый, в 10 м от ручья, под слоем делювиально-пролювиальных отложений на глубине около 70 см вскрыты зеленые глины – результат выветривания ультраосновных горных пород в естественном залегании. Проба № 2 отобрана с забоя расчистки, блок глины был вырезан лопатой. Отобраны образцы на минералого-геохимическое исследование и для отмывания шлиха. Структура глин характеризуется беспорядочным чередованием линзовидных прослоев зеленого и белого материала c включениями более прочных пород черного цвета, вероятно менее выветрелых. Из черного материала отобрана проба № 3 – минералого-геохимическая и для отмывки шлиха.

 

 9

Общий вид обнажения голубых (сине-зеленых) глин. В правой части снимка заплывшая с прошлого года закопушка американской экспедиции. Глины обнажаются полосой вдоль борта ручья, в верхней части покрыты делювиально-пролювиальными отложениями, сложенными синими глинами и вышезалегающими серо-коричневыми глинами с примесью песчано-гравийного материала. Проба №6 была взята выше и левее ярко-зеленого пучка травы в центре снимка. 

 

10

Расчищенная стенка закопушки американской экспедиции, внизу – выветрелые серпентиниты в естественном залегании, откуда была взята проба № 2. В стенке черная линза – вероятно реликт менее измененного серпентинита или другой горной породы, из него была взята проба № 3.

 

 11

Строение стенки закопушки, из которой взята пробы № 2 (ниже черной линзы). 

 

12

  Вид глины со дна закопушки сразу после извлечения. 

 

13

Глина со дна закопушки при помещении в воду легко отмучивается руками, консолидированные кусочки, видимые на фото, распадаются на мелкие фрагменты и далее растираются руками без усилия в голубоватый мыльный на ощкпь глинистый раствор. 

 

Пробы № 4 и № 5 отобраны для промывки шлиха из русла ручья со сланцевой щетки (62°39,185’N, 174°30,198’E).Проба № 6. Песчано-глинистые делювиально-пролювиальные отложения, залегающие на зеленых глинах.

Проба № 7 (62°39,194’N, 174°30,021’E) отобрана из расчистки на склоне искусственного холма, сложенного техногенными щебнисто-глинистыми отложениями. Расчистка пройдена перпендикулярно руслу ручья, начало расчистки расположена в 3 м от уреза воды. Отобрана минералого-геохимическая проба и проба для отмывки шлиха. Общая масса пробы для отмывки составила порядка 150 кг

 

. 14

  Общий вид места отбора пробы № 7, в центре снимка расчистка американской экспедиции. 

 

15

Расчистка в точке отбора пробы № 7. Поначалу материал брался с середины расчистки, далее все ниже и ниже, последние порции глины отбирались из самой нижней части, ниже уровня, видного на фотографии. Там часто попадаются углефицированные органические остатки. 

 

25.07.2012 г. Предварительная обработка пробы №1, гранулометрический анализ.

В пробе № 1 фракция >10 мм представлена в основном полуокатанными, реже – окатанными и отдельными неокатанными обломками горных пород щебнинсто-галечной размерности. Петрографический состав – песчаники, туфы или туфопесчаники, алевролиты, серпентиниты и серпентинитизированные ультраосновные породы. Среди хорошо окатанных обломков встречены гальки среднезернистых интрузивных горных пород вероятно основного состава (габбро).

Проба № 10 отобрана со сланцевой щетки в русле р. Лиственитовый в 50 м выше по течению от пробы № 7. Номера проб № 8 и № 9 были зарезервированы, но не использованы.

26.07.2012 г. Производилось отмучивание пробы №7.

Проба № 11 отобрана в 3 м ниже впадения небольшого левого притока в р. Лиственитовый, в 40 м ниже места отбора пробы № 7. Координаты 62°39,202’N, 174°29,174’E. В стенке крутого обрывистого берега высотой около 3 м пройдена вертикальная расчистка в щебнисто-гравийно-глинистых отложениях. Проба на отмывку серого шлиха была отобрана из нижней части расчистки, ниже которой по склону стенка перекрывается делювиальными отложениями, имеющими тот же состав, что и стенка берега. Предполагалось, что в стенке берега обнажаются аллювиально-делювиальные отложения долины ручья в естественном залегании, до вскрытия россыпи. Однако, в противоположном борту ручья, также образованном вертикальной обрывистой стенкой галечно-глинистых пород, на высоте около 0,5 м от уреза воды был обнаружен обломок гусеничного трака, что убедительно показывает техногенную природу этих отложений. По-видимому, ручей прорезал техногенный вал и сформировал современное русло с обрывистыми берегами. Таким образом, проба № 11 также представлена перемещенной смесью аллювия и делювия из долины ручья, и генетически является аналогом пробы № 7.

16

Место отбора пробы №12. 

 

Проба № 12 отобрана в 3 м ниже по течению от основания расчистки пробы № 7 в пойме ручья Лиственитовый на расстоянии 1,5 м от уреза воды. Предполагалось, что материал пробы представляет собой делювиально-пролювиальные отложения, то есть результат сезонного размыва и сноса материала пробы №7. Однако, в дальнейшем были установлены обстоятельства которые позволяют усомниться в верности подобной интерпретации. В 2 м выше по течению ручья от точки отбора пробы № 7 имеется кострище, вероятно в этом месте американская экспедиция производила отмучивание материала из расчистки пробы №7. Поэтому не исключено, что место отбора пробы № 12 представляет собой результат слива отмученного глинистого раствора подобно глинистому шлейфу, образовавшемуся на другом месте отмучивания в результате работы нашей экспедиции. Впрочем, материал пробы №12 содержит гораздо больше песчаной фракции, чем наша отмученная глина, так что вероятность естественного происхождения отложений пробы № 12 остается.

Проба №13 (62°39,193’N, 174°30,003’E). Место отбора пробы располагается в пойме ручья в 15 м вниз по течению от места отбора пробы № 7. Для отмывки серого шлиха отобран песчано-галечный аллювий с небольшой долей глинистого материала с глубины 5-20 см. Перед промывкой фракция крупнее 2 мм была отсеяна. Общая масса пробы поступившей на промывку составила около 3 кг.

В ходе предварительного исследования установлено, что шлих полученный из материала пробы № 7 отобранного в основании расчистки содержит больше крупнозернистой фракции образованной кристаллами магнетита и хромита, чем материал отобранный выше по склону.

 

27.07.2012 г.

Проба №14 (62°39,.192’N 174°30,192’E). Правый берег ручья, в 20 м вверх по склону от уреза воды на вершине техногенного холма опробованы перемытые промприбором отложения.

Проба №14-1 отобрана на сбойке у гидровашгарда.

Проба №14-2 отобрана из материала смытого гидропушкой.

Проба № 14-3 отобрана с пересечения потоков от мест отбора 14-1 и 14-2

Проба №14-4 отобрана непосредственно у края желоба гидровашгарда.

 

17  

Фотография с верхней части промприбора. Желоб вверху снимка направлен в сторону ручья, слева – выход для струи гидропушки.

 

 В 12:00 начат обзорный маршрут в верховье р. Лиственитовый. Цель маршрута – определение обнажений горных пород – возможных источников экзотических минералов, обнаруженных в пойме р. Лиственитовый.В 1 км  от точки №14 в правом борту ручья обнажаются выветрелые серпентиниты, возможно, частично расчищенные, далее вверх по течению находящиеся в естественном обнажении. 

 

18

Обнажение серпентинитов в верховье ручья Лиственитовый. 

Для некоторых серпентинитов характерна макроскопическая свилеватая текстура. В ядрах свилей, по-видимому, фрагменты или реликты серпентинизированных ультраосновных пород. цвет серпентинитов от светло-серого до темно-зеленого. Для серпентинитов характерно наличие блестящих плоскостей скольжения, на ощупь напоминают воск или мыло.

19

Свилеватые серпентиниты. 

 

Точка № 15 (62°39,017’N, 174°30,819’E). Взята проба из естественного коллектора временного водотока, в русле которого присутствуют обломки черных и коричневых горных пород, по-видимому, черные – серпентинизированные ультраосновные, красно-коричневые – какие-то метасоматиты типа роговиков. Рядом с руслом видна зона дробления с жилой ожелезненного кварца или зоной окварцованных пород. Точка № 16. Проба взята из временного водотока, идущего от зоны гидротермального изменения в песчаниках на юго-западном плече перевала – крайней точке маршрута. 28.07.2012 г. Повторное взятие пробы в точке № 2. Проба взята со дна закопушки американской экспедиции, возможно, с незначительной примесью делювиального материала (загрязнение при отборе пробы). Проба отситована и отмучена в ручье, фракция <2 мм отмыта до серого шлиха. Проба № 2/1 взята из свежей расчистки рядом с точкой № 2 в 2 м ниже по течению ручья. На глубину 40 см был пройдена борозда вдоль берега ручья. Структура пород в естественном залегании горизонтально-полосчатая, образованная переслаиванием светло-зеленых, желто-зеленых, голубовато-зеленых линзовидных прослоев с черными линзами консолидированного материала (вероятно менее выветрелые реликты серпентинизированных ультаосновных пород), напоминающими будины. Проба №2/1, без сомнения, представляет собой синие глины в первичном залегании. На точке 2/1 отмутили порядка 15 кг глины.

 

20

Расчистка в месте отбора пробы 2/1. Проба отбиралась со дна канавы.

Проба № 17. В 3 м выше по течению от точки № 11 – закопушка в русле ручья на правом берегу безымянного притока в 1 м от впадения в Лиственитовый. Проба была отситована, фракция <2 мм отмыта до серого шлиха.

 

29.07.2012 г. Камеральный день. Проводилось отмывание шлихов, предварительная магнитная сепарация шлихов с отделением сильно-магнитной фракции, микроскопическое изучение немагнитной и слабо-магнитных фракций.

 

30.07.2012 г. С.Е. Борисовский и Ю.А. Урадовский собирали материал для схемы техногенных отложений в долине р. Лиственитовый. В дополнение к этому материалу были отсняты снимки с точки у верхнего балка, панорама долины, где все техногенные отложения видны.

Продолжалось опробование русловых отложений, также намечались точки для опробования выше по течению ручья Лиственитовый. Цель этой работы – отобрать для минералогического исследования делювий и аллювий в естественном залегании, а также определить выходы коренных горных пород по берегам ручья, и таким образом по возможности попытаться выявить предпосылки для установления природы источника необычной минеральной ассоциации.

 

Проба № 18 (62°39,178’, 174°30,060’) взята в 50 м выше по течению от точки № 7 в левом борту р. Лиственитовый, между насыпью техногенных отложений в русле и естественным бортом долины с обнаженного, возможно искуственно-зачищенного дна долины ручья, покрытого слабо окатанным делювиально-пролювиальным материалом, мощность слоя которого порядка 20 см.

 

  21

Место отбора пробы № 18. Люди на заднем плане стоят на месте отмучивания глины, напротив них через ручей находится точка № 7. 

 

Проба № 19 (62°39,154’, 174°30,138’) взята из делювия в обрывистом левом борту р. Лиственитовый. С большой вероятностью делювий находится в естественном залегании.

 22

Расчищенный участок делювиальных отложений в месте отбора пробы № 19. 

 

Проба № 20 (62°39,185’N, 174°30,163’E). В вертикальной стенке правого борта р. Лиственитовый начиная от уреза воды до высоты 50 см обнажаются листвениты, выше сменяемые перемещенными техногенными отложениями глинисто-галечно-щебнистого состава с примесью песка. Листвениты нарушены трещинами в крест исходного направления структуры слоистости и сланцеватости. По некоторым трещинам наблюдается развитие прожилков розовато-белого кварца со следами позднего выщелачивания, возможно, растворялся менее стойкий минерал, исходно отложившийся вместе с кварцем, может быть, кальцит. В стенке сложенной лиственитами расчищена зона дробления, в которой обнаружены карманы заполненные желтой горной мукой или глиной. В пробу отобран материал из нескольких таких карманов для лабораторных исследований.Проба № 20/1 взята в той же точке. Она представляет фракцию промытого отситованного материала размерностью <2 мм из зоны дробления в лиственита.

 

 23

Расчищенная зона дробления в лиственитах в точке №20. Зона проходит вертикально по центру снимка. Желтый участок у верхнего края снимка – выбранный карман желтой глины, далее вниз – разобранная порода, из которой отситована тонкая фракция на шлих (20/1). 

 

31.07.2012 г. Проба № 20/2 в 3 м ниже по течению от точки №20. Расчистка вертикальной стенки в правом борту р. Лиственитовый. В расчистке снизу вверх от уреза воды последовательно обнажаются: 1) зеленый перетертый или выветрелый до состояния глины серпентинит; 2) минерализованная ожелезненная зона милонитизации или выветрелых до состояния глин горных пород (серпентинитов) видимой мощностью 15 см; 3) породы аналогичные описанным в пункте 1 мощностью до 10 см; 4) практически белый сильно выветрелый или гидротермально-измененный серпентинит мощностью 10-30 см. Этот блок пород по плоскости трещины, заполненной коричневой глиной контактирует с коренными механически прочными серпентинитами или лиственитами.

Проба 20/2/1 – бело-зеленая глина.

Проба 20/2/2 – ожелезненная зона.

Проба 20/2/3 – образец окварцованной породы с контакта глин и твердых пород.

 

24

Расчистка 20/2.

 

25

Бело-зеленая глина в расчистке № 20/2. 

 

Точка № 21 (62°39,182’, N 174°30,202’E). В пробу отобран материал из основания техногенного конуса. Поначалу была идея, что это нетронутый останец исходного материала русла или склона, однако затем в обрыве этого холма была обнаружена бочка.

 

 26

Место отбора пробы № 21.

 

27

На фото холм с закопушкой, где отобрана проба 21. В центре снимка видна мятая бочка, выступающая из обрывистого склона холма. 

Проба № 22 (62°39,177’N, 174°30,249’E). На правом борту ручья, на расчищенном каменном основании русла насыпан отвал – «хвосты» промприбора, высотой 5 м. Склон отвала частично порос травой, но, по-видимому, сезонно обновляется. В составе материала в основном слабо окатанная галька, пестрая по петрографическому составу – среднезернистые песчаники, конгломераты, листвениты, серпентиниты, ультраосновные и основные магматические горные породы, жильный кварц,аргиллитыи брекчии по ним.

 

28

Место отбора пробы № 22, отвалы «хвостов» промприбора. 

Проба № 23 (62°39,157’, N 174°30,259’E). Делювиально-пролювиальные отложения в естественном залегании, сложены суглинком с в основном не окатанными обломками горных пород пестрого петрографического состава – брекчированные алевролиты с наложенной кварцевой минерализацией, грубозернистые песчаники, гравелиты, конгломераты, жильные магматические горные породы, средне-кислого состава. Многие обломки ожелезнены. В пробу отобрана фракция <2 мм. Масса просеянной породы составила 15 кг.

 

Проба № 24 (62°39,172’N, 174°30,321’E). Аллювий из устья правого малого притока.

 

Проба № 27. Аллювий из русла р. Лиственитовый со щетки в 15 м выше по течению от техногенного холма.

 

Проба № 28 (62°39,115’N, 174°30,475’E). Правый приток р. Лиственитового, по-видимому, р. Безымянный. В 5 м от впадения в Лиственитовый в его правом борту вертикальная обрывистая стенка сложенная аллювиально-делювиальными отложениями – суглинок со значительным количеством галечника. Отобрана проба <2 мм на отмыв шлиха.

 

01.08.2012-02.08.2012 г. проводились работы по отмыванию больших количеств делювиальных и аллювиальных пород на промприборе.

 

03.08.2012 г. День посвящен массовой отмывке материала из нижней части расчистки в точке № 7. В глине найдено черное округлое срезанное лопатой стяжение, внутри которого блестели зерна вероятно силикатов (последующая проверка не подтвердила предположение о его метеоритном происхождении). Вообще книзу канавы в точке 7 есть горизонт с часто попадающимися углефицированными включениями, но черное стяжение отличается по структуре от таких включений. Расчистка лопатой глины внизу техногенного холма в 10 м выше по течению от точки № 7 показала, что его строение в этом месте точно такое же. Тут встречен тот же горизонт с черными органическими лохмотьями в нижней части склона.

 

Техногенная загрязненность территории. Так как версия о техногенном происхождении хатыркита и купалита и содержащихся в них квазикристаллов имела место, то была оценена техногенная загрязненность территории. Начиная с 1974-76 годов здесь велась разработка россыпного золота открытым способом. Следы этих работ прослеживаются практически по всей долине р. Лиственитовый - от его устья до впадения р. Безымянный, и далее по Безымянному (правый приток). До сих пор здесь находится относительно недавняя база старательской артели с двумя уцелевшими балками, и несколько временных стоянок. Техногенный алюминий и медь встречаются здесь повсеместно. Кругом валяются обломки толстостенных алюминиевых буровых труб, обломки радиоаппаратуры, электролампочек и прочий мелкий цветно-металлический мусор, в том числе и непосредственно в русле ручья.Обнаружены признаки электросварочных работ по алюминию, образцы шариков взяты на анализ. Сопровождавший экспедицию житель Анадыря Виктор Комельков много раз упоминал в разговоре, что при работе в других районах Чукотки ему встречались в шлихах непонятные частицы, относительно мягкие с металлическим белым блеском. В частности, поэтому он против метеоритной природы минералов в данном месте. Однако, образцов этих у него не сохранилось, да и никто тогда эти частицы не анализировал. В отчетах он писал, что встречены неизвестные частицы техногенного происхождения. Никто из его старших коллег тогда не сомневался, что это техногенные образования, и никого они не интересовали. В связи с этим есть предположение, что техногенные частицы содержащие алюминий могут сыпаться из космоса при сгорании спутников, или из стратосферы от баллистических ракет, которые летят с Капустина Яра или Плесецка на Камчатку.

Все местные геологи считают, что аномальная минерализация связана с ульраосновными породами. Они уверенны в том, что в глубине мантии породы имеют метеоритный состав изотопов кислорода, и переубедить их не удается.

 

2015 г. Доклад на 78-й конференции Международного метеоритного общества (78th Meteoritical Society MeetingBerkeleyUSA, 2015; abstract #5311).

 


 

THE HOLOTYPE OF Al-Cu-Zn ALLOYS: RELATED TO METEORITE MATERIAL? 

Ivanova M.A.1, Lorenz C. A.1, Borisovskiy S.E.2, Burmistrov А.A1., Korost D.V.3, Korochantsev A.V.1, Logunova M. N.4

ЧАСТИЦА Al-Cu-Zn МЕТАЛЛА С КОРЯКСКОГО НАГОРЬЯ, ЕЕ ПРОИСХОЖДЕНИЯ И СВЯЗЬ С МЕТЕОРИТНЫМ ВЕЩЕСТВОМ?

Иванова М.А.1, Лоренц К.А.1, Борисовский С.Е.2, Бурмистров А.А.1, Корост Д.В.3, Корочанцев А.В.1, Логунова М.Н.4

1Институт Геохимии и Аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН), Россия; 2Институт Геологии Рудных Месторождений, Минералогии, Петрографии и Геохимии РАН (ИГЕМ РАН), Россия; 3Московский Государственный Университет им. В.М. Ломоносова (МГУ), Россия; 4Горный Музей, Санкт-Петербург, Россия.

Несколько зерен (~ 1 мм), содержащих кристаллические Cu-Al зерна хатыркита и купалита, были обнаружены в единственном месте на Земле: в глинистых отложениях русла ручья Лиственитовый, притока реки Хатырка, в районе распространения ультраосновных пород на Корякском нагорье Чукотки.

 

Из истории обнаружения частиц

Первый типовой образец хатыркита и купалита, был найден в 1984 году В. Крячко и сейчас находится в Горном музее Санкт-Петербурга.

Вторая частица, найденная в том же году, попала в геологический музей Флоренции. Наряду с Al-Cu металлом она содержит квазикристалл (Al63Cu24Fe13) и минералы, известных в белых тугоплавких Ca,Al-включениях  углистых хондритов (форстерит, диопсид, шпинель) (Bindi et al. 2012).

  В 2011 г. несколько других образцов были обнаружены в ходе работ американской экспедиции. Эти частицы также содержат квазикристаллы (Al63Cu24Fe13 и Al71Ni24Fe5) в ассоциации с силикатами углистого хондрита CV3, или полностью состоят из сплава Al-Cu-Fe (Bindi et al. 2012, 2015,  MacPherson et al. 2013)

В 2012 году Музеем Истории  Мироздания была организована экспедиция  в район реки Хатырки.  Ее целью было обнаружение частиц Al-Cu-металла и фрагментов углистого хондрита  в шлихах, отобранных на ручье Лиственитовый.

 На данный момент в шлиховых пробах, полученных при переработке более чем 600 кг глины, частиц метеоритного вещества или Al-Cu–минералов обнаружить не удалось.

 

Методы исследования частицы

В 2015 г. Горный Музей г. Санкт-Петербурга предоставил  лаборатории метеоритики ГЕОХИ РАН Горный  для исследования первый типовой образец хатыркита-купалита,  найденный В. Крячко в 1984 году. Образец был изучен методами рентгеновской микротомографии, сканирующей электронной микроскопии и электронно-зондового микроанализа.

 

Изображение типового образца хатыркита и купалита, полученное при компьютерной микротомографии.

2

Типовой образец хатыркита-купалита (компьютерная микротомография).

 

Результаты

Типовой образец, размером 1.2 x 0.5 мм состоит из хатыркита (Cu,Zn)Al2, мелких включений купалита (Cu,Zn)Al и неизвестной фазы - Al-Zn сплава (приблизительная формула (Zn,Cu)Al3)). Выделения Zn-Al фазы редки, они представлены тонкими вытянутыми кристаллами 2-12 мкм, заключенными в оксид-содержащие продукты вторичных изменений, которые находятся в интерстициях между зернами хатыркита.

  Во всех фазах присутствует Zn. Содержание цинка в Al-Zn-металле в среднем составляет 32 (вес.%), в (Cu,Zn)Al2  - 2 (вес.%) и в (Cu,Zn)Al – 8 (вес.%). Увеличение содержания Zn наблюдается  в хатырките по направлению к интерстициям. Валовый состав типового образца (вес.%): Cu 47.4, Al 46.7, Zn 5.9. 

 3

Изображение полированной поверхности типового образца хатыркита-купалита в обратно рассеянных электронах (BSE).

 

4

BSE изображения структуры минералов Al,Cu,Zn.

 

5

Богатая Zn фаза в интерстициях между зернами хатыркита.

 

6

Химический состав хатыркита, купалита и богатой Zn фазы в типовом образце по сравнению с составами Al-Cu –фаз из других частиц, найденных в районе р.Хатырка.

 

7

Профили химического состава хатыркита.

 

8

Профиль R1.

 

9

Профиль R2. Содержание Zn увеличивается в направлении интерстиций зерен хатыркита.

 

10

Валовый химический состав типового образца (Bulk), а также хатыркита (CuAl)2, купалита (Cu,Al) и богатой Zn фазы на диаграмме Cu-Al-Zn.

 

11

Условия формирования хатыркита, купалита, а также сосуществующего с ними оливина в частицах, изученных зарубежными исследователями (Bindi et al. 2012). График фугитивности кислорода и температуры.

 

12

Изображение (BSE) шлифа. Темная часть – оливин и клинопироксен. светлая – Cu-Al-металл (хатыркит и купалит).

 

Обсуждение и выводы

Настоящее исследование подтвердило предыдущие результаты (Разин и др. 1984) и дополнило его новыми данными о составе богатой Zn фазы.

Типовой образец хатыркита-купалита отличается от всех других частиц, обнаруженных в районе Хатырки. По сравнению с данными Bindi et al. 2012 он существенно обогащен Zn  и не содержит Fe.

Структура изученного образца может быть интерпретирована как ассоциация интерметаллических соединений, образовавшихся при охлаждении Cu-Zn-Al-расплава.  Согласно фазовой диаграмме хатыркит и купалит образовались при температуре 400-560oC, а алюминиды Zn - при 300-400oC. Возможно также, что алюминиды Zn образовались благодаря диффузии (Разин и др. 1984).

Формирование Cu-Al-Zn металла нельзя объяснить с точки зрения равновесной небулярной конденсации, поскольку геохимически Al – литофильный элемент, а Cu и Zn – халькофилы, и конденсируются при более низкой температуре, чем Al.

Cu/Al и Cu/Zn отношения в расплаве заметно превышают солнечные. Относительно состава углистых хондртов CI типа отношение Cu/Al больше в 100 раз, а Cu/Zn - в 20 раз.

 Такие соотношения этих элементов нигде больше не встречены — ни в хондритах, ни в Ca,Al-включениях.  Сконцентрировать их вместе в известных природных процессах, чтобы образовать подобные сплавы, представляется проблематичным. Однако самородный Zn, соединение CuZn, самородную Cu и Al встречали в трапповых телах Сибирской платформы (Округин и др.1978).

Al-Cu фазы, по-видимому, были образованы в крайне восстановительных условиях (Bindi et al. 2012). Как показали наши расчеты, оливин (Fa0.47), обнаруженный в тесной ассоциации с Al-Cu-металлом, не мог образоваться одновременно c Al-Cu-металлом при тех восстановительных условиях, при которых формировался металл.

Остаются нерешенными вопросы – почему наблюдается сосуществование Cu-Zn-Al фаз с квазикристаллами (Al63Cu24Fe13 и Al71Ni24Fe5), если они имеют разные условия формирования и термальную историю? Квазикристаллы образовались при высокой температуре (1100-1500К) и давлении, и очень быстром охлаждении а Cu-Zn-Al фазы стабильны при низкой температуре (< 600К).

Как объяснить существующий парагенезис минералов, который наблюдается в частицах, представляющих собой углистый хондрит CV3 типа  - оливин хондр, содержащий Al-Cu фазу (MacPherson et al. 2013, Bindi et al. 2012), если окислительно-восстановительные условия образования этих минералов противоречат совместному образованию этих фаз.

 


 

Работа была поддержана Музеем истории мироздания.

 
См. также:
Рейтинг@Mail.ru
©Использование любых материалов сайта, неукоснительно требует ссылки на Музей истории мироздания.