Ударный метаморфизм породообразующих минералов полосчатого амфиболита

Проведено ударно-волновое нагружение полосчатого амфиболита с Южного Урала в ампулах сохранения плоской геометрии (ступенчатое ударно-волновое сжатие) с последующим изучением ударно-метаморфических трансформаций породообразующих минералов – плагиоклаза, амфибола, клинопироксена, скаполита. Максималь...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автори:	Белятинская, И.В., Фельдман, В.И., Милявский, В.В., Бородина, Т.И.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України 2009
Назва видання:	Физика и техника высоких давлений
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69159
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Ударный метаморфизм породообразующих минералов полосчатого амфиболита / И.В. Белятинская, В.И. Фельдман, В.В. Милявский, Т.И. Бородина // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 1. — С. 182-187. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-69159
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-691592014-10-07T03:01:42Z Ударный метаморфизм породообразующих минералов полосчатого амфиболита Белятинская, И.В. Фельдман, В.И. Милявский, В.В. Бородина, Т.И. Проведено ударно-волновое нагружение полосчатого амфиболита с Южного Урала в ампулах сохранения плоской геометрии (ступенчатое ударно-волновое сжатие) с последующим изучением ударно-метаморфических трансформаций породообразующих минералов – плагиоклаза, амфибола, клинопироксена, скаполита. Максимальные ударные давления составляли 26, 36 и 52 GPa. В ходе исследований выявлены механические и химические преобразования породообразующих минералов. Наиболее сильные изменения наблюдаются в плагиоклазе: при 36 GPa минерал практически полностью аморфизован, фиксируется вынос Na⁺, а при 52 GPa Ca²⁺ тоже начинает выноситься. Преобразования в амфиболе выражены слабее: при 36 GPa он сильно трещиноват и практически не аморфизован, а при 52 GPa минерал аморфизуется лишь наполовину. В клинопироксене и скаполите фиксируются лишь слабые диаплектовые трансформации. Наблюдаемая последовательность нарастания изменений в минералах при ступенчатом ударно-волновом сжатии соответствует установленному ранее ряду ударно-термического разложения силикатов. Проведено ударно-хвильове навантаження смужчатого амфіболіту з Південного Уралу в ампулах збереження плоскої геометрії (ступінчасте ударно-хвильове стиснення) з подальшим вивченням ударно-метаморфічних трансформацій породоутворюючих мінералів – плагіоклазу, амфіболу, клинопіроксену, скаполіту. Максимальний ударний тиск складав 26, 36 і 52 GPa. В ході досліджень виявлено механічні і хімічні перетворення породоутворюючих мінералів. Найбільш сильні зміни спостерігаються в плагіоклазі: при 36 GPa мінерал практично повністю аморфізований, фіксується винесення Na⁺, а при 52 GPa спостерігається винесення Ca²⁺. Перетворення в амфіболіті виражені слабкіше: при 36 GPa він сильно тріщинуватий і практично не аморфізований, а при 52 GPa мінерал аморфізується лише наполовину. У клинопіроксені та скаполіті фіксуються лише слабкі діаплектові трансформації. Спостережувана послідовність наростання змін в мінералах при ступінчастому ударно-хвильовому стисненні відповідає встановленому раніше ряду ударно-термічного розкладання силікатів. Shock-wave loading of Southern Ural’s streaky amphibolite were carried out in recovery ampoules (step-like shock compression). Shock-induced transformations of rock-forming minerals (amphibole, plagioclase, clinopyroxene, scapolite) were studied. The maximal shock pressures were 26, 36 and 52 GPa. In the course of studying mechanical and chemical transformations of rock-forming minerals were observed. The strongest transformations were observed in plagioclase: at 36 GPa the mineral almost completely became amorphous, escape of Na⁺ was fixed, and at 52 GPa Ca²⁺ started escaping too. Transformations of amphibole were less pronounced: at 36 GPa it was heavily cracked, but almost did not become amorphous, and at 52 GPa it became semiamorphous. Clinopyroxene and scapolite revealed just weak diaplectic transformations. The observed consistency of shock-induced changes of minerals under step-like shock compression corresponds to previously ascertained shock-thermal decomposition row of silicates. 2009 Article Ударный метаморфизм породообразующих минералов полосчатого амфиболита / И.В. Белятинская, В.И. Фельдман, В.В. Милявский, Т.И. Бородина // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 1. — С. 182-187. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 62.50.+p, 91.60.Gf, 91.60.–x http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69159 ru Физика и техника высоких давлений Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Проведено ударно-волновое нагружение полосчатого амфиболита с Южного Урала в ампулах сохранения плоской геометрии (ступенчатое ударно-волновое сжатие) с последующим изучением ударно-метаморфических трансформаций породообразующих минералов – плагиоклаза, амфибола, клинопироксена, скаполита. Максимальные ударные давления составляли 26, 36 и 52 GPa. В ходе исследований выявлены механические и химические преобразования породообразующих минералов. Наиболее сильные изменения наблюдаются в плагиоклазе: при 36 GPa минерал практически полностью аморфизован, фиксируется вынос Na⁺, а при 52 GPa Ca²⁺ тоже начинает выноситься. Преобразования в амфиболе выражены слабее: при 36 GPa он сильно трещиноват и практически не аморфизован, а при 52 GPa минерал аморфизуется лишь наполовину. В клинопироксене и скаполите фиксируются лишь слабые диаплектовые трансформации. Наблюдаемая последовательность нарастания изменений в минералах при ступенчатом ударно-волновом сжатии соответствует установленному ранее ряду ударно-термического разложения силикатов.
format	Article
author	Белятинская, И.В. Фельдман, В.И. Милявский, В.В. Бородина, Т.И.
spellingShingle	Белятинская, И.В. Фельдман, В.И. Милявский, В.В. Бородина, Т.И. Ударный метаморфизм породообразующих минералов полосчатого амфиболита Физика и техника высоких давлений
author_facet	Белятинская, И.В. Фельдман, В.И. Милявский, В.В. Бородина, Т.И.
author_sort	Белятинская, И.В.
title	Ударный метаморфизм породообразующих минералов полосчатого амфиболита
title_short	Ударный метаморфизм породообразующих минералов полосчатого амфиболита
title_full	Ударный метаморфизм породообразующих минералов полосчатого амфиболита
title_fullStr	Ударный метаморфизм породообразующих минералов полосчатого амфиболита
title_full_unstemmed	Ударный метаморфизм породообразующих минералов полосчатого амфиболита
title_sort	ударный метаморфизм породообразующих минералов полосчатого амфиболита
publisher	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
publishDate	2009
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69159
citation_txt	Ударный метаморфизм породообразующих минералов полосчатого амфиболита / И.В. Белятинская, В.И. Фельдман, В.В. Милявский, Т.И. Бородина // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 1. — С. 182-187. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series	Физика и техника высоких давлений
work_keys_str_mv	AT belâtinskaâiv udarnyjmetamorfizmporodoobrazuûŝihmineralovpolosčatogoamfibolita AT felʹdmanvi udarnyjmetamorfizmporodoobrazuûŝihmineralovpolosčatogoamfibolita AT milâvskijvv udarnyjmetamorfizmporodoobrazuûŝihmineralovpolosčatogoamfibolita AT borodinati udarnyjmetamorfizmporodoobrazuûŝihmineralovpolosčatogoamfibolita
first_indexed	2025-07-05T18:51:37Z
last_indexed	2025-07-05T18:51:37Z
_version_	1836834092769869824
fulltext	Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1 182 PACS: 62.50.+p, 91.60.Gf, 91.60.–x И.В. Белятинская1,2, В.И. Фельдман1, В.В. Милявский2, Т.И. Бородина2 УДАРНЫЙ МЕТАМОРФИЗМ ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ МИНЕРАЛОВ ПОЛОСЧАТОГО АМФИБОЛИТА 1Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Воробьевы горы, г. Москва, 119899, Россия 2Объединенный институт высоких температур РАН ул. Ижорская, 13, строение 2, г. Москва, 125412, Россия Проведено ударно-волновое нагружение полосчатого амфиболита с Южного Ура- ла в ампулах сохранения плоской геометрии (ступенчатое ударно-волновое сжа- тие) с последующим изучением ударно-метаморфических трансформаций породо- образующих минералов – плагиоклаза, амфибола, клинопироксена, скаполита. Мак- симальные ударные давления составляли 26, 36 и 52 GPa. В ходе исследований вы- явлены механические и химические преобразования породообразующих минералов. Наиболее сильные изменения наблюдаются в плагиоклазе: при 36 GPa минерал практически полностью аморфизован, фиксируется вынос Na+, а при 52 GPa Ca2+ тоже начинает выноситься. Преобразования в амфиболе выражены слабее: при 36 GPa он сильно трещиноват и практически не аморфизован, а при 52 GPa минерал аморфизуется лишь наполовину. В клинопироксене и скаполите фиксируются лишь слабые диаплектовые трансформации. Наблюдаемая последовательность нараста- ния изменений в минералах при ступенчатом ударно-волновом сжатии соответству- ет установленному ранее ряду ударно-термического разложения силикатов. Введение Изучение геологии, петрологии и механизмов формирования природных импактных структур (астроблем) и горных пород ударного метаморфизма вносит важный вклад в представления о строении и развитии литосферы Земли. Эксперименты по ударно-волновому нагружению горных пород не только позволяют в лабораторных условиях изучить процессы, происходя- щие при падении метеоритов, образовании импактных структур и специфи- ческих горных пород ударного метаморфизма – импактитов, но и помогают развитию различных научных геологических направлений, являются важ- ным аспектом исследований нашей планеты и других космических тел. В данной работе было проведено изучение закономерностей ударно- метаморфических преобразований породообразующих минералов (плагиок- Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1 183 лаз, амфибол, клинопироксен, скаполит) полосчатых кристаллических слан- цев, которые были подвергнуты воздействию ударных волн в ампулах со- хранения плоской геометрии. Исходные образцы, подготовка эксперимента, методика исследования Исходные образцы для проведения экспериментов были отобраны из протерозойских пород, развитых к востоку от г. Миасс на Южном Урале. Исходный плагиоклаз по химическому составу является существенно натро- вым и отвечает границе олигоклаза–андезина An28–33. Исходные амфиболы относятся к группе моноклинных кальциевых амфиболов и являются магне- зиопаргасситами (рис. 1). Исходный клинопироксен относится к кальциевым моноклинным пироксенам и по химическому составу является железистым членом ряда диопсид-геденбергита. Исходный скаполит относится к миццо- нитам (содержание мейонитового, т.е. кальциевого, компонента достигает 53–71 mol.%). Рис. 1. Химические составы исходных амфиболов (область, закрашенная серым) в сравнении с систематикой [4] Методика экспериментов по физическому моделированию импактных процессов представлена в работах [1–3]. Максимальные ударные давления в экспериментах составляли 26, 36 и 52 GPa и достигались в течение несколь- ких циркуляций волн в образце (ступенчатое ударно-волновое сжатие). Изу- чение минералов исходных пород и тех, что испытали ударно-волновое на- гружение, проводилось с применением оптической микроскопии, скани- рующей электронной микроскопии (СЭМ), микрозондового и рентгенофазо- вого (РФА) анализов. Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1 184 Результаты При исследовании влияния плоских ударных волн на породообразующие ми- нералы были выявлены их механические и химические преобразования. Меха- нические трансформации заключаются в основном в формировании трещинова- тости в минералах и их аморфизации, а химические преобразования – в привносе или выносе тех или иных компонентов. При 26 GPa во всех изученных минера- лах фиксируются только механические преобразования – наблюдается интен- сивное растрескивание. При 36 и 52 GPa ярко выражены различия в ударно- метаморфических преобразованиях исследованных минералов. Плагиоклаз. Наиболее сильные трансформации, как механические, так и химические, характерны для плагиоклаза. При 36 GPa 90 wt.% плагиоклаза аморфизовано. Реликты кристаллического плагиоклаза настолько малы, что практически неотличимы от аморфизованного плагиоклаза под оптическим микроскопом. В СЭМ они выделя- ются на фоне светло-серой амор- физованной массы темно-серым цветом и грубыми открытыми тре- щинами (рис. 2). В этих реликтах фиксируется уменьшение размера кристаллитов от 100 nm в исходном образце до 15 nm. При 36 GPa также наблюдается изменение химическо- го состава плагиоклаза. Из аморфи- зованного плагиоклаза интенсивно выносится Na+ (рис. 3). В реликтах кристаллического плагиоклаза ко- личество каких-либо элементов ста- тистически не уменьшается. Рис. 3. Изменение содержания натрия в Pl при воздействии ударной волны Рис. 2. Аморфизованный плагиоклаз (Pl) с реликтами кристаллического плагиок- лаза (ударное давление 36 GPa) Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1 185 При 52 GPa плагиоклаз аморфизован полностью. При этом давлении по- мимо Na+ из плагиоклаза начинает выноситься и Ca2+. Кроме того, при 36 и 52 GPa в аморфизованном плагиоклазе фиксируется снижение суммы катионов (с 1.0 формульных единиц (f.u.) в исходном пла- гиоклазе до 0.77–0.86 f.u. при 36 GPa и 0.72–0.86 f.u. при 52 GPa). Также на- блюдается изменение суммы Al3+ + Si4+ (в исходном плагиоклазе сумма Al3+ + Si4+ составляла 4.00 ± 0.01, а в аморфизованном – 4.05 ± 0.01 при 36 GPa и 4.06 ± 0.02 при 52 GPa). Эти факты свидетельствуют о начале плавления минерала, так как очевидно начало разложения алюмосиликатных тетраэдров. Амфибол. Преобразования амфибола не так сильны, как изменения пла- гиоклаза. При 36 GPa все зерна амфибола покрыты обширной системой гру- бых открытых трещин (в амфиболе наблюдается пик трещиноватости), но аморфизация минерала при данном давлении не обнаружена. При 52 GPa фиксируется амор- физация амфибола (количество аморфизованного амфибола оцени- вается в 50 wt.% и более). Аморфи- зация минерала начинается вдоль трещин. Они становятся похожи на тонкие прожилки, заполненные аморфизованным материалом. При движении к краям зерен трещины часто становятся более широкими, и от кристаллического амфибола остаются только реликты (рис. 4). Изменения параметров кристалли- ческой решетки и диспергация кристаллитов амфибола в наших экспериментах не обнаружены. В амфиболе и при 36, и при 52 GPa фиксируются вынос Fe2+ и привнос Mg2+, более выраженный в трещиноватом амфиболе при 36 GPa. Кроме то- го, при исследованных нагрузках в амфиболе выявлен вынос Al3+, интен- сивность которого выше при 52 GPa. Клинопироксен и скаполит. Ударно-метаморфические трансформации в клинопироксене и скаполите выражены слабее, чем в других породообра- зующих минералах. Для этих минералов в исследованном диапазоне удар- ных нагрузок ни аморфизация, ни миграция компонентов не зафиксированы – среди всех видов трансформаций в них отмечается только растрескивание. Выводы Ранее были изучены ударно-метаморфические трансформации породооб- разующих минералов этого же амфиболита в экспериментах со сферической сходящейся ударной волной [5]. При сравнении характера изменений поро- Рис. 4. Реликты трещиноватого амфибола (Cam) среди прожилок и линз аморфи- зованного амфибола (ударное давление 52 GPa) Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1 186 дообразующих минералов, вызванных воздействием сферической сходя- щейся ударной волны и являющихся результатом ступенчатого ударно- волнового сжатия, были выявлены значимые различия. Так, в сферических сходящихся ударных волнах амфибол уже при 40 GPa испытывает ударно- термическое разложение с возникновением агрегата андезина, амфибола и рудного минерала, чего не происходит при ступенчатом ударно-волновом сжатии даже при 52 GPa. Подобная ситуация имеет место и для пироксена – в сферических ударных волнах в интервале 40–60 GPa он превращается в агрегат плагиоклаза, амфибола, клинопироксена и магнетита. Скаполит в сферических ударных волнах в этом же интервале давлений претерпевает химические преобразования (привнос Si4+, Fe2+, K+ и вынос Al3+ и Na+), чего не наблюдается при ступенчатом ударно-волновом сжатии. Различия в диа- плектовых преобразованиях минералов, вероятно, вызваны тем, что в цикле ступенчатого ударно-волнового сжатия реализуется более низкая (по сравне- нию с нагружением сферической сходящейся волной) ударная температура. Тем не менее наблюдаемая в данной работе последовательность нараста- ния изменений в минералах при нагружении пород плоской ударной волной (ступенчатое ударно-волновое сжатие) соответствует установленному ранее [6] ряду ударно-термического разложения: слоистые–ленточные–цепочеч- ные силикаты и алюмосиликаты–силикаты с одиночными тетраэдрами. Работа поддержана РФФИ (проект № 09-05-00211). 1. V.I. Fel’dman, L.V. Sazonova, V.V. Milyavskii, T.I. Borodina, S.N. Sokolov, A.Z. Zhuk, Izvestiya, Physics of the Solid Earth 42, 477 (2006). 2. L.V. Sazonova, V.V. Milyavskii, T.I. Borodina, S.N. Sokolov, A.Z. Zhuk, Izvestiya, Physics of the Solid Earth 43, 707 (2007). 3. В.В. Милявский, Л.В. Сазонова, И.В. Белятинская, Т.И. Бородина, Д.М. Жернок- летов, С.Н. Соколов, А.З. Жук, ФТВД 17, № 1, 126 (2007). 4. B.E. Leake, A.R. Wooley, C.E.S. Arps, W.D. Birch, M.C. Gilbert, J.D. Grice, F.C. Haw- thorne, A. Kato, H.J. Kisch, V.G. Krivovichev, K. Linthout, J. Laird, J.A. Mandarino, W.V. Maresch, E.H. Nickel, N.M.S. Rock, J.C. Schumacher, D.C. Smith, N.C.N. Ste- phenson, L. Ungaretti, E.J.W. Whittaker, Y.Z. Guo, Canadian mineralogist 35, 219 (1997). 5. V.I. Feldman, E.A. Kozlov, Yu.N. Zhugin, in: Abstracts of 6th workshop of the ESF- Impact programme: Impact makers in the stratigraphic record, Spain, Granada, May 19–25 (2001), p. 29. 6. Е.А. Козлов, Л.В. Сазонова, В.И. Фельдман, Н.А. Дубровинская, Л.С. Дубровин- ский, в сб.: Тезисы докладов Российской конференции «Фазовые превращения при высоких давлениях», Россия, Московская обл., г. Черноголовка, 20–22 мая (2002), с. У13. Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1 187 І.В. Білятинська, В.І. Фельдман, В.В. Мілявський, Т.І. Бородіна УДАРНИЙ МЕТАМОРФІЗМ ПОРОДОУТВОРЮЮЧИХ МІНЕРАЛІВ СМУЖЧАТОГО АМФІБОЛІТУ Проведено ударно-хвильове навантаження смужчатого амфіболіту з Південного Уралу в ампулах збереження плоскої геометрії (ступінчасте ударно-хвильове стиснення) з подальшим вивченням ударно-метаморфічних трансформацій породоутворюючих мінералів – плагіоклазу, амфіболу, клинопіроксену, скаполіту. Максимальний ударний тиск складав 26, 36 і 52 GPa. В ході досліджень виявлено механічні і хімічні перетворення породоутворюючих мінералів. Найбільш сильні зміни спостерігаються в плагіоклазі: при 36 GPa мінерал практично повністю аморфізований, фіксується винесення Na+, а при 52 GPa спостерігається винесення Ca2+. Перетворення в амфіболіті виражені слабкіше: при 36 GPa він сильно тріщинуватий і практично не аморфізований, а при 52 GPa мінерал аморфізується лише наполовину. У клинопіроксені та скаполіті фіксуються лише слабкі діаплектові трансформації. Спостережувана послідовність наростання змін в мінералах при ступінчастому ударно-хвильовому стисненні відповідає встановленому раніше ряду ударно-термічного розкладання силікатів. I.V. Belyatinskaya, V.I. Fel’dman, V.V. Milyavskiy, T.I. Borodina SHOCK METAMORPHISM OF STREAKY AMPHIBOLITE ROCK-FORMING MINERALS Shock-wave loading of Southern Ural’s streaky amphibolite were carried out in recovery ampoules (step-like shock compression). Shock-induced transformations of rock-forming minerals (amphibole, plagioclase, clinopyroxene, scapolite) were studied. The maximal shock pressures were 26, 36 and 52 GPa. In the course of studying mechanical and chemical transformations of rock-forming minerals were observed. The strongest trans- formations were observed in plagioclase: at 36 GPa the mineral almost completely be- came amorphous, escape of Na+ was fixed, and at 52 GPa Ca2+ started escaping too. Transformations of amphibole were less pronounced: at 36 GPa it was heavily cracked, but almost did not become amorphous, and at 52 GPa it became semiamorphous. Clino- pyroxene and scapolite revealed just weak diaplectic transformations. The observed con- sistency of shock-induced changes of minerals under step-like shock compression corre- sponds to previously ascertained shock-thermal decomposition row of silicates. Fig. 1. Composition of the pristine amphibole (grey area) in comparison with the sys- tematics [4] Fig. 2. Amorphous plagioclase (Pl) with crystalline plagioclase relics (shock pressure 36 GPa) Fig. 3. Changing of Na concentration in Pl under shock wave influence Fig. 4. Crystalline amphibole (Cam) relics among streaks and lenses of amorphous am- phibole (shock pressure 52 GPa)

Ударный метаморфизм породообразующих минералов полосчатого амфиболита

Репозитарії

Схожі ресурси