Геохимия, 2022, T. 67, № 5, стр. 413-422

Состав космогенных сферул из железомарганцевых корок Магеллановых гор

Д. П. Савельев a*, О. Л. Савельева a, С. В. Москалева a, В. А. Рашидов a

a Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
683006 Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9, Россия

* E-mail: savelyev@kscnet.ru

Поступила в редакцию 14.03.2021
После доработки 22.07.2021
Принята к публикации 09.09.2021

Аннотация

С помощью электронного сканирующего микроскопа изучены 2720 космогенных сферул, извлеченных из железомарганцевых корок двух гайотов Магеллановых гор. По сравнению с коллекциями современных космогенных сферул, изученная выборка значительно обогащена сферулами I-типа (состоящими из оксидов железа, часто с металлическим Fe–Ni ядром). Получены составы 406 металлических ядер. Найдены 6 сферул с ядрами, значительно обогащенными кобальтом (Co > 5 мас. %), сферулы такого состава найдены впервые. Столь высокое содержание кобальта в ядрах невозможно объяснить эволюцией микрометеорита хондритового состава при его плавлении и окислении во время пролета через атмосферу. Выделяются также группы сферул как с повышенным, так и с пониженным содержанием Co по сравнению с трендом эволюции состава сферул при окислении в атмосфере, что, видимо, отражает состав исходных микрометеоритов. Предлагается использовать состав ядер космогенных сферул для выявления закономерностей изменения во времени состава космической пыли, поступающей на Землю. Найдены несколько сферул с маленькими ядрами по сравнению с оксидной оболочкой, особенностью состава этих ядер является присутствие значительного количества элементов платиновой группы (ЭПГ) (максимально – до 2.4 мас. % суммы ЭПГ). Усредненный состав ЭПГ в высоконикелистом ядре, наиболее богатом платиноидами, показывает спектр, близкий к хондритовому.В изученной коллекции описаны 23 сферулы, содержащие самородки ЭПГ. В трех сферулах найдены микрометровые самородки с различными платиноидами (один – Os + Ir + Ru и два – с полным набором ЭПГ) и в 20 сферулах – нанометровые выделения родистой платины. Наиболее крупный самородок (3 мкм) имеет отношения ЭПГ, близкие к хондритовым, за исключением резкого истощения по Pd.

Ключевые слова: космогенные сферулы, железо-никелевое ядро, кобальт, элементы платиновой группы

Список литературы

  1. Бадюков Д.Д., Иванов А.В., Райтала Й., Хисина Н.Р. (2011) Сферические микрочастицы из района тунгусского события: может ли их источником быть Тунгусское космическое тело? Геохимия (7), 675-689.

  2. Badyukov D.D., Ivanov A.V., Raitala J., Khisina N.R. (2011) Spherules from the Tunguska event site: Could they originate from the Tunguska Cosmic Body? Geochem. Int. 49(7), 641-653.

  3. Иванов А.В., Ярошевский А.А., Иванова М.А. (2019) Минералы метеоритов – новый каталог. Геохимия 64(8), 869-932.

  4. Ivanov A.V., Yaroshevskiy A.A., Ivanova M.A. (2019) Meteorite minerals. Geochem. Int. 57(8), 931-939.

  5. Мельников М.Е. (2005) Месторождения кобальтоносных марганцевых корок. Геленджик: ФГУП ГНЦ “Южморгеология”, 230 с.

  6. Мельников М.Е., Плетнев С.П. (2013) Возраст и условия формирования кобальтоносных марганцевых корок на гайотах Магеллановых гор. Литология и полезные ископаемые (1), 3-16.

  7. Савельев Д.П., Ханчук А.И., Савельева О.Л. Москалева С.В., Михайлик П.Е. (2020) Первая находка платины в космогенных сферулах железомарганцевых корок (гайот Федорова, Магеллановы горы, Тихий океан). ДАН. Науки о Земле 491(2), 15-19.

  8. Сунгатуллин Р.Х., Сунгатуллина Г.М., Закиров М.И., Цельмович В.А., Глухов М.С., Бахтин А.И., Осин Ю.Н., Воробьев В.В. (2017) Микросферы космического происхождения в каменноугольных отложениях разреза Усолка, Предуральский прогиб. Геология и геофизика 58(1), 74-85.

  9. Хисина Н.Р., Бадюков Д.Д., Вирт Р. (2016) Микроструктура, наноминералогия и локальная химия криптокристаллических космических сферул. Геохимия (1), 8-88.

  10. Khisina N.R., Badyukov D.D., Wirth R. (2016) Microtexture, Nanomineralogy, and local chemistry of cryptocrystalline cosmic spherules. Geochem. Int. 54(1), 68-77.

  11. Afiattalab F., Wasson J.T. (1980) Composition of the metal phases in ordinary chondrites: Implications regarding classification and metamorphism. Geochim. Cosmochim. Acta 44(3), 431-446.

  12. Anders E., Grevesse N. (1989) Abundances of the elements: Meteoritic and solar. Geochim. Cosmochim. Acta 53(1), 197-214.

  13. Badjukov D.D., Raitala J. (2003) Micrometeorites from the northern ice cap of the Novaya Zemlya archipelago, Russia: The first occurrence. Meteoritics & Planetary Science 38(3), 329-340.

  14. Bi D., Morton R.D., Wang K. (1993) Cosmic nickel-iron alloy spherules from Pleistocene sediments, Alberta, Canada. Geochim. Cosmochim. Acta 57(16), 4129-4136.

  15. Brownlee D.E. (1985) Cosmic dust: Collection and research. Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 13(1), 147-173.

  16. Brownlee D.E., Bates D.A., Wheelock M.M. (1984) Extraterrestrial Pt-group nuggets in deep sea sediments. Nature 309(5970), 693-695.

  17. Dekov V.M., Molin G.M., Dimova M., Griggio C., Rajta I., Uzonyi I. (2007) Cosmic spherules from metalliferous sediments: A long journey to the seafloor. Neues Jahrbuch für Mineralogie-Abhandlungen 183(3), 269-282.

  18. Finkelman R.B. (1970) Magnetic particles extracted from manganese nodules: Suggested origin from stony and iron meteorites. Science 167, 982-984.

  19. Genge M.J., Engrand C., Gounelle M., Taylor S. (2008) The classification of micrometeorites. Meteoritics & Planetary Science 43(3), 497-515.

  20. Goderis S., Soens B., Huber M.S., McKibbin S., Van Ginneken M., Van Maldeghem F., Debaille V., Greenwood R.C., Franchi I.A., Cnudde V., Van Malderen S., Vanhaecke F., Koeberl C., Topa D., Claeys P. (2020) Cosmic spherules from Widerøefjellet, Sør Rondane Mountains (East Antarctica). Geochim. Cosmochim. Acta 270, 112-143.

  21. Goldstein J.I., Yang J., Scott E.R. (2014) Determining cooling rates of iron and stony-iron meteorites from measurements of Ni and Co at kamacite–taenite interfaces. Geochim. Cosmochim. Acta 140, 297-320.

  22. Halbach P., Kriete C., Prause B., Puteanus D. (1989) Mechanisms to explain the platinum concentration in ferromanganese seamount crusts. Chem. Geol. 76(1–2), 95-106.

  23. Hein J.R., Mizell K., Koschinsky A., Conrad T.A. (2013) Deep-ocean mineral deposits as a source of critical metals for high- and green-technology applications: Comparison with land-based resources. Ore Geol. Rev. 51, 1-14.

  24. Kosakevitch A., Disnar J.R. (1997) Nature and origin of chemical zoning in the metal nucleus and oxide cortex of cosmic spherules from the Tuamotu Archipelago, French Polynesia. Geochim. Cosmochim. Acta 61(5), 1073-1082.

  25. Krot A.N., Meibom A., Petaev M.I., Keil K., Zolensky M.E., Saito A., Mukai M., Ohsumi K. (2000) Ferrous silicate spherules with euhedral iron-nickel metal grains from CH carbonaceous chondrites: Evidence for supercooling and condensation under oxidizing conditions. Meteoritics & Planetary Science 35(6), 1249-1258.

  26. Love S.G., Brownlee D.E. (1991) Heating and thermal transformation of micrometeoroids entering the Earth’s atmosphere. Icarus 89(1), 26-43.

  27. Maurette M., Jehanno C., Robin E., Hammer C. (1987) Characteristics and mass distribution of extraterrestrial dust from the Greenland ice cap. Nature 328(6132), 699-702.

  28. Maurette M., Olinger C., Michel-Levy M.C., Kurat G., Pourchet M., Brandstätter F., Bourot-Denise M. (1991) A collection of diverse micrometeorites recovered from 100 tonnes of Antarctic blue ice. Nature 351(6321), 44-47.

  29. Millard H.T., Finkelman R.B. (1970) Chemical and mineralogical compositions of cosmic and terrestrial spherules from a marine sediment. J. Geophys. Res. 75(11), 2125-2134.

  30. Ramdohr P., El Goresy A. (1969) “Peckelsheim”, a new bronzite achondrite from Westfalic, Germany. Meteoritics 4, 291.

  31. Rochette P., Folco L., Suavet C., Van Ginneken M., Gattacceca J., Perchiazzi N., Braucher R., Harvey R.P. (2008) Micrometeorites from the Transantarctic Mountains. Proc. Natl. Acad. Sci. 105(47), 18206-18211.

  32. Rubin A.E. (1990) Kamacite and olivine in ordinary chondrites: Intergroup and intragroup relationships. Geochim. Cosmochim. Acta 54(5), 1217-1232.

  33. Rubin A.E., Grossman J.N. (2010) Meteorite and meteoroid: New comprehensive definitions. Meteoritics & Planetary Science 45(1), 114-122.

  34. Rudraswami N.G., Prasad S.M., Plane J.M. C., Berg T., Feng W., Balgar S. (2014a) Refractory metal nuggets in different types of cosmic spherules. Geochim. Cosmochim. Acta 131, 247-266.

  35. Rudraswami N.G., Shyam Prasad M., Babu E.V.S.S.K., Vijaya Kumar T., Feng W., Plane J.M.C. (2012) Fractionation and fragmentation of glass cosmic spherules during atmospheric entry. Geochim. Cosmochim. Acta 99, 110-127.

  36. Rudraswami N.G., Parashar K., Shyam Prasad M. (2011) Micrometer- and nanometer-sized platinum group nuggets in micrometeorites from deep-sea sediments of the Indian Ocean. Meteoritics & Planetary Science 46(3), 470-491.

  37. Rudraswami N.G., Shyam Prasad M., Babu E.V.S.S.K., Vijaya Kumar T. (2014б) Chemistry and petrology of Fe–Ni beads from different types of cosmic spherules: Implication for precursors. Geochim. Cosmochim. Acta 145, 139-158.

  38. Suttle M.D., Genge M.J. (2017) Diagenetically altered fossil micrometeorites suggest cosmic dust is common in the geological record. Earth Planet. Sci. Lett. 476, 132-142.

  39. Taylor S., Brownlee D.E. (1991) Cosmic spherules in the geological record. Meteoritics & Planetary Science 26(3), 203-211.

  40. Taylor S., Lever J.H., Harvey R.P. (2000) Numbers, types, and compositions of an unbiased collection of cosmic spherules. Meteoritics & Planetary Science 35(4), 651-666.

  41. Van Ginneken M., Genge M.J., Folco L., Harvey R.P. (2016) The weathering of micrometeorites from the Transantarctic Mountains. Geochim. Cosmochim. Acta, 179, 1-31.

  42. Vonderhaar D.L., McMurtry G.M. (1990) A geochemical interpretation of two ferromanganese crusts from Schumann seamount in the Hawaiian Archipelago. In Atlas: Mineral Resource of the Sea Floor - Cobalt-Rich Manganese Crust (ed. Aoki H.), Simizu (Japan): Tokai University Press, 114-119.

Дополнительные материалы отсутствуют.