|
В. С. Зейлик, И. В.
Казачевский, Г. А. Шевелев
МЕТЕОРИТНОЕ ВЕЩЕСТВО НА МЕЛ-ПАЛЕОГЕНОВОМ РУБЕЖЕ И В
МЕТЕОРИТНЫХ КРАТЕРАХ
Бурное развитие космических исследований околоземного
пространства и планет позволило установить ряд общих явлений и
закономерностей, имевших место на различных стадиях становления и развития
Солнечной системы. Одно из таких явлений, общих для всех планет,— аккреция
метеорного вещества Землей и планетами в течение всей истории их развития.
Изучение этой проблемы стало возможным с появлением новых
высокочувствительных методов определения состава вещества, позволивших
надежно идентифицировать метеоритную компоненту в земной коре, даже если она
находится в сильно рассеянном состоянии.
К таким методам относится активационный анализ на иридий,
фоновое содержание которого в земной коре находится на уровне (2—4) • Ю-2
нг/г [Назаров, 1986 ], в то время как в метеоритном веществе его количество в
тысячи раз выше. Таким образом, в основе . идентификации космического
вещества в настоящее время лежит определение иридия в совокупности с другими
характерными для метеоритов элементами: осмием, хромом, никелем, железом.
Интерес к изучению выпадения космического вещества
определяется также и тем, что в последние годы во многих районах земного шара
были обнаружены так называемые «иридиевые аномалии», т. е. экстремально
высокие содержания иридия на границе мелового и палеогенового периодов.
В настоящее время упомянутые аномалии, а также вымирание
флоры и фауны на соответствующих им временных рубежах пытаются объяснить с
точки зрения «космического катастрофизма». Такими катастрофами для
животного и растительного мира могли быть вспышки Сверхновых вблизи Солнечной
системы, прохождение ее через молекулярные и пылевые галактические облака,
столкновения Земли с крупными метеоритами и астероидами. Результаты настоящей
работы могут служить аргументом в пользу последней гипотезы.
Цель нашего исследования — поиск остатков метеоритного
вещества в материале из мел-палеогепового разреза Сумбар (Западный
Копет-Даг), а также в метеоритных кратерах Шунак (Северо-Западное
Прибалхашье) [Зейлик, Сушков, 1976; Хрянина, Зейлик, 1979, 1980 ], Северный
(Северный Казахстан), Нордлин- гер Рис (ФРГ) [Геология астроблем, 1980], а
также в кольцевой структуре Верхнее Кайракты (Центральный Казахстан) [Зей-
лик, 1968; Зейлик, Альперович, 1971 ].
Для анализа элементного состава материала использовались
две методики: нейтронно-активационный анализ (НАА) и рент- генофлуоресцентный
анализ с полупроводниковым детектором (РФА) [Шевелев и др., 1984].
Разрешающая способность Si(Li)- детектора составляла 270 эВ на FeKcx. В пробы
были отобраны интервалы по 5—7 см из аномальных слоев Сумбарского разреза
(нижний слой — коричневая глина, пр. 2, верхний слой — зеленая глина, пр. 3),
а также подобные интервалы из подстилающих известняков маастрихтского яруса
(пр. 1) и перекрывающих мергелей датского яруса (пр. 4) [Назаров, 1986 ].
Образцы из аномальных слоев представляли собой глину, содержащую
кристаллическую фракцию.
Анализ аномальных образцов проводили как в исходном
состоянии, так и после разделения путем фильтрования из спиртового раствора
через сито на мелкую и крупную фракции. Вначале определяли относительное
содержание элементов методом РФА всех образцов с тем, чтобы на основе
полученных результатов выбрать оптимальные условия облучения в атомном
реакторе.
Относительные интенсивности линий характеристического
излучения (ХРИ), измеренные на установке РФА в аномальных, а также в
подстилающем и перекрывающем их слоях, приведены в 1. Здесь же даны
результаты анализа мелкой и крупной фракций из нижнего аномального слоя. Для
того чтобы избавиться от поверхностных загрязнений, крупная фракция была
протравлена азотной кислотой и промыта дистиллированной водой. Из
результатов, приведенных в 1, видно, что в коричневой глине (пр. 2), соответствующей
границе раздела мел — палеоген, имеет место обогащение по Ti, Cr, Fe, Ni, Rb,
Y, Мо. В мелкой фракции интенсивности ХРИ элементов, обычных для метеоритов,
в несколько раз больше, чем в неразделенной.
Кроме того, в основной массе материала, извлеченного из
коричневой глины и представленного крупной, преимущественно кристаллической,
фракцией, этих элементов практически нет, а железа в 120 раз меньше, чем в
мелкой фракции, хотя в крупной фракции, не подвергавшейся травлению, они
имеются.
Активационный анализ на иридий и другие характерные
для метеоритов элементы проводился с использованием атомного реактора ИЯФ АН
КазССР по методике, описанной О. И. Артемьевым и соавторами [1978 ]. Наряду с
материалом из аномальных слоев в качестве эталонов подвергались облучению в
идентичных условиях также образцы метеоритов Саратов,- Сихотэ-Алинь, Чинге.
Образцы из аномальных слоев в данном опыте не фракционировались. Абсолютные
концентрации некоторых элементов в указанных объектах даны в 2. Видно, что
наши результаты определения иридия в метеоритах достаточно хорошо совпадают с
литературными, за исключением Сихотэ-Алинского железного метеорита. Это
расхождение можно объяснить недостаточной представительностью. Из данных 2
также видно значительное увеличение содержаний иридия, никеля, хрома и железа
в аномальных слоях.
Анализ результатов свидетельствует о том, что как по
относительшму содержанию, так и по абсолютной концентрации иридий, хром и
железо имеют максимум на границе мел — палеоген.
Приведенное нами распределение элементов в разрезе Сум-
бар похоже на представленное в работе М. А. Назарова [1986] распределение
иридия для того же разреза. Здесь содержание иридия измерялось через каждые 2 см и поэтому плавное уменьшение его в более позднее время [четко выражено. Такое распределение
может быть вызвано фракционированием и оседанием распыленного в атмосфере
вещества. Это подтверждают данные по РФА (см. 1): в мелкой фракции из
нижнего аномального слоя (пр. 2) стали заметны никель, хром, ванадий и титан,
а относительное содержание железа и титана заметно выросло. Как видно из
данных 1, железо и ряд других элементов находятся в аномальном слое в виде
пылеобразной составляющей (мелкая фракция). В крупнокристаллической фракции
их нет. Следует заметить, что концентрация иридия в мелкой фракции нижнего
аномального слоя в несколько раз выше, причем это увеличение коррелирует с
увеличением концентрации железа.
Таким образом, совокупность приведенных данных, а также
тот факт, что мел-палеогеновая аномалия обнаружена практически на всей
поверхности Земли, свидетельствуют о том, что 1г, Fe, Cr, Ni, Ti, V и другие
элементы, характерные для метеоритного вещества, скорее всего осели в виде
пылевой фракции из атмосферы, и основная их масса содержится в слое мощностью
менее 10 см.
Относительные концентрации некоторых элементов иридиевой
аномалии, каменных и железных метеоритов, а также материала из кольцевых
структур, включая метеоритные кратеры, приведены в 3. Величины отношений
Ir/Ni и Ni/Cr для вещества иридиевой аномалии достаточно близки к таковой для
хондритов. Кроме того, эти отношения для материала из кратеров Шунак,
Северный, кольцевой структуры Верхнее Кайракты и классической астроблемы
Нордлингер Рис также по порядку величин близки к каменным метеоритам
[Вдовыкин, 1974].
На основании изложенного можно сделать вывод, что в
составе глин разреза Сумбар на границе мела и палеогена имеется метеоритное
вещество, причем по составу это вещество можно отнести к каменным
метеоритам. Указанные отношения для материала из кратеров Шунак, Северный,
кольцевой структуры Верхнее Кайракты и кратера Нордлингер Рис также по
порядку величин подобны аналогичным отношениям для каменных метеоритов. Это
прямо свидетельствует в пользу присутствия в названных кольцевых структурах
следов метеоритного вещества, характерного для хондритов. Сходство
рассматриваемых отношений элементов с таковыми для детально изученного
западно-германского кратера Нордлингер Рис [Геология астроблем, 1980] служит
дополнительным подтверждением космогенной природы упомянутых кольцевых
структур.
Выводы
1. Установлено распределение концентраций ряда элементов
поперек пограничного слоя разреза Сумбар, свидетельствующее о метеоритном
происхождении аномально высоких содержаний иридия, железа, хрома и никеля-.
2. Показано, что метеоритная компонента содержится
в аномальном слое в виде пыли на поверхности кристаллической фракции и
является, скорее всего, следствием осаждения метеоритного вещества из
атмосферы. По составу метеоритное вещество тяготеет к хондритам.
3. Впервые обнаружен иридий в материалах из
кратеров Шунак, Северный и из кольцевой структуры Верхнее Кайракты.
Соотношения иридия, никеля и хрома в них указывают на возможную метеоритную
природу названных структур, а величины этих отношений могут соответствовать
хондритовому составу ударников.
Авторы выражают благодарность-В. Г. Шевелеву за помощь в
измерениях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Артемьев О. И., Степанов Г. П., Винницкая Г. П.,
Ковельская Г. Е. Нейт- ронно-активационный анализ минерального сырья и
продуктов обогащения // Изв. АН КазССР. Сер. физ.-мат.- 1978.- No 2.- С.
84-89.
Вдовьшин Г. П. Метеориты.— М.: Наука, 1974.— 183 с.
Геология астроблем //. Масайтис В. Л" Данилин А. Н.,
Мащак М. С. и др.— Л.: Недра. Ленингр. отд-ние, 1980.— 231 с.
Зейлик Б. С. Минералого-геохимические, геофизические и
структурно-геологические критерии поисков вольфрамовых и других
редкометалльных месторождений в' Центральном Казахстане // Тезисы докладов
Второго совещания по минералогии, геохимии, генезису и- возможностям
комплексного использования вольфрамовых месторождений СССР.— Л.: ЛГУ, 1968.—
С. 13-15.
Зейлик Б. С., Альперович Е, В. Критерии поисков
комплексных вольфрамовых месторождений в Центральном! Казахстане //
Минералогия и геохимия вольфра.мовых месторожденпп.— Л.: ЛГУ, 1971.— С.
60—68.
Зсйлик Б, Ci, Сушков В. А. Тайны уснувших вулканов//
Природа.— 1976.— No 5.— С. 40—48, .
Назаров М. А. Геохимические свпдетельства катастрофы //
Природа. — 1986.—No 1.^ С. 53—57.
Хрянина Л. П., Зейлик Б. С. Геологические особенности
метеоритного кратера Шунак (Прибалхашье) // Общая и региональная геология;
геол. картирование. Экспресс-инфор.матшя.— М.: ВИЭМС, 1979.— Вып. 3.— С.
5-15.
Хрянина Л. П., Зейлик Б. С. Геологпческое строение кратера
Шунак (Прибалхашье) и признаки .метеоритного удара в нем // Изв. АН СССР.
Сер. геол.- 1980. — -No 3.— С. 124—134.
Шевелев Г. А., Маматказина А. Х., Печерский В. И.
Экспресспый метод идентификации мштеоритов // Тез псы докладов XI Х
Всесоюзной конфе- репции по метеоритике и космохшши.— М.: ГЕОХИ. 1984.— С.
99.
|