к списку научных трудов

Особенности магнитных минералов палеозойских вулканитов Дальнего Востока

Ю.С. Бретштейн1, В.А. Цельмович2

1 ИТиГ ДВО РАН, Хабаровск;
2Геофизическая Обсерватория “Борок” ИФЗ РАН, пос. Борок Ярославской обл.

В пределах Южно-Синегорской наложенной тектонической депрессии в Юго-Западном Приморье, сложенной коллажем тектонически разобщённых по возрасту и генезису геоблоков пород различного состава, изучены магнитные свойства девонских и карбоновых риолитов. Указанные вулканиты различаются внешним обликом и, в меньшей степени, – химизмом. Обе возрастные группы принадлежат к щелочным эффузивным разностям, их возраст базируется на достаточно устаревших K-Ar определениях, выполненных в 60-х годах прошлого столетия.

Термомагнитные кривые и петли магнитного гистерезиса характеризуют особенности состава, размера зёрен и структуры магнитных минералов этих пород (Рис. 1).

По данным термомагнитного анализа магнитные свойства липаритов обусловлены наличием в основной массе этих пород преимущественно ферримагнитного магнетита, окисленного при высоких температурах. Реже в составе ферримагнитной фазы присутствует магнетит с примесью маггемита и гематит. В экструзивных разностях риолитов, судя по параметрам коэрцитивности Hc и Hcs, а также соотношениям величин Is и Irs в различных температурных интервалах, на графиках температурного размагничивания Is(T) и Irs(T) в отдельных случаях фиксируются блокирующие температуры, превышающие 700° градусов, которые отвечают ТC (блокирующей температуре) чистого железа. Последнее обстоятельство представляется достаточно необычным, поскольку, в отличие от пород основного и ультраосновного состава, где самородное железо встречается достаточно часто, в эффузивных и экструзивных породах, формирующихся при излиянии на поверхность в окислительной, а не восстановительной среде, более характерно присутствие окислов железа. Для минералогической идентификации состава ферримагнетиков образцы вулканической породы были измельчены в яшмовой ступке, дополнительно раздроблены и очищены в ультразвуковом диспергаторе по разработанной методике [1]. В водной среде при помощи мощного ручного магнита были извлечены агрегаты магнитных зёрен, которые затем изучались при помощи электронно-зондового микроанализатора “Tescan-Vega II”.

Рис. 1. А – гистерезисные петли нормального намагничивания Ir(H); Б – графики температурного размагничивания Is(T): 1 (2) – первый (второй) нагревы. 1-4 (большие цифры слева) – графики для пород с различным минеральным составом носителей In: 1 – окисленным при высоких температурах магнетитом, 2 – магнетитом с примесью маггемита, 3 – с преобладанием парамагнитных минералов, 4 – с самородным железом.

В результате микрозондового анализа были обнаружены магнитные частицы различной морфологии и состава: магнетитовые шарики размером от 1мкм до 20 мкм, микросферулы самородного железа, никеля, а также магнетита Fe304, и аваруита Ni3Fe и некоторых сульфидов. Самородное железо и частицы магнетита встречены также в виде пластинок, чешуек, изогнутых иголок и гофрированных пластинок самой разнообразной формы. Величина (в % соотношении) ряда элементов в изученных (сканированных) зёрнах может достигать: Fe для металлического железа и магнетита – соответственно до 100% и 74%, Ni – до 35% Cr и Co – 1-3%, олова и меди – соответственно до 20% и 68%.Учитывая процентные соотношения Сu, Fe, Ni и Sn в сканируемых зёрнах, не исключено также присутствие в приморских риолитах (обычно содержащих высокие кларковые содержания олова) вторичного оловорудого минерала станнина Cu2FeSnS4. Отдельные зёрна, возможно, могут представлять собой различные сплавы Fe, Ni, Сr и Cu. Фото и результаты сканирования отдельных зёрен приведены на Рис. 2.

Рис. 2. Типичные частицы самородного железа (Fe), магнетитовые сферулы (шарики), а также включения частиц магнетита (Mt) в силикатах и станнина (Fe2SnS4)?

Обычно чаще всего шарикам железа и никеля (широко распространённым и в осадочных породах различных мест нахождения и возраста) приписывается космическое происхождение. Примеры нахождения металлических и магнетитовых микросферул предположительно внеземного происхождения известны по данным изучения осадочных пород различного возраста, где они образуют скопления, в виде отдельных горизонтов или микрослоев, в отложениях различного возраста – кембрия, девона, на границе перми-триаса, мела-палеогена и др. [25 и др.]. В некоторых случаях находки металлических микросферул и микрочастиц сопровождаются минералами импактного происхождения (микроалмазами, муассанитом, Ni-содержащей шпинелью [6]).

Вместе с тем следует отметить, что, несмотря на достаточно широкое распространение магнетитовых шариков в различных геологических обстановках (в консолидированной земной коре, морских донных отложениях, ледниковых толщах), в породах различного возраста – от протерозоя до четвертичных и тот факт, что, как предполагается, ежегодно на поверхность Земли выпадает до 10 тысяч тонн космического вещества [7], “стойкий соблазн” считать все подобные микрочастицы маркерами только космического происхождения, как представляется, не всегда оправдан. Существует и другая точка зрения – им приписывается эндогенное происхождение.

Ряд исследователей связывает, в частности, образование микросферул с кавитационными явлениями, возникающими в процессе магматического и гидротермального минералообразования [89], т. е. постулируется их эндогенная природа. Их формирование в вулканитах может обуславливаться “вскипаниемнеравновесной магмы по механизму кавитации в результате быстро протекающих газотранспортных реакций при прохождении высокотемпературных восстановительных флюидов. Кавитация представляется распространённым и важным физическим эффектом в процессах формирования нано- и микрочастиц минералов в горных породах и на рудных месторождениях.

Эффект кавитации может возникать при заполнении флюидом приоткрывающихся трещин и пустот в зонах минерализации. Переход от режима медленного просачивания гидротермальных растворов по каналам во вмещающей породе к быстрому заполнению трещин приводит к значительному понижению локального давления, выделению пузырьков газа, а затем к кавитационному сжатию пузырьков в процессе восстановления давления при полном заполнении приоткрывшегося пространства. При сжатии кавитационных пузырьков в них могут развиваться давления в сотни килобар и температуры порядка десятков тысяч градусов, формироваться сверхзвуковые кумулятивные микроструи и ударные волны, идти высокотемпературные химические реакции [10].

Данная модель позволяет объяснить появление микросферул с размерами, находящимися в приемлемом соответствии с данными наблюдений. Рассмотренный кавитационный механизм формирования сферических и псевдо-сферических частиц может приводить к образованию в гидротермальном флюиде минеральных наночастиц. Если размеры зёрен находятся в нанометровом диапазоне, то в результате взаимодействия со сжимающимся кавитационным пузырьком твёрдые зёрна переходят в капли расплава, которые впоследствии затвердевают, превращаясь в наночастицы сферической (или почти сферической) формы.

К появлению микросферул может также приводить процесс абляции – выброс в окружающую жидкость перегретого слоя расплавленного вещества в виде мелких нанокапель в случае, когда температура в сжимающемся кавитационном пузырьке превосходит температуру кипения вещества нанокапли, соответствующую внешнему давлению в гидротермальном флюиде. Микросферулы могут формироваться в результате плавления уже изначально находящихся в породах зёрен минералов и самородных элементов-металов. Их размер не должен превосходить характерные размеры и формы зерен, обусловленные термодинамическими условиями системы, которые способствуют возникновению и сохранению структур с минимальными энергетическими затратами на их формирование – мелких шарообразных наночастиц рудных минералов и самородных элементов. Такие формы зёрен могут возникать в случае проникновения, например, в пористую среду флюидальных риолитов восстановленных флюидов, их спонтанном переохлаждении и пересыщении катионами соответствующих химических соединений и самородных элементов [11].

Резюмируя вышесказанное, можно констатировать, что многими авторами, прежде всего петрологами и металлогенистами, в отличие от геофизиков, постулируется преимущественно эндогенный генезис магнитных сферул, которые часто обнаруживаются в виде агрегатов включений на стенках полостей застывших вулканических пород, возникших в кристаллизующейся магме под воздействием газовых струй. Их формирование в вулканитах может обуславливаться “вскипаниемнеравновесной магмы в результате быстро протекающих газотранспортных реакций при прохождении высокотемпературных восстановительных флюидов.

Вместе с тем, вслед за [12], можно утверждать, что выявляемые в различных породах разнообразные микрочастицы самородных, окисных и сернистых металлов как предположительно космического, так и магматического происхождения морфологически практически не различаются. Чёткие критерии их отличия в породах на сегодняшний день отсутствуют. В большей степени они различаются по химическому составу, который более дифференцирован для частиц, которым приписывается космический генезис.

В пользу космического происхождения микрочастиц часто указывается на преобладание в магнитной фракции пород самородных металлов – чистого железа, никеля, платины. С другой стороны, известны экспериментальные работы, а также результаты изучения реальных парагенезисов минералов, позволяющие восстановить возможные физико-химические Р-Т – условия и в магматических расплавах, которые могли способствовать возникновению подобных составов и морфологических особенностей у отдельных представителей минеральных ассоциаций минералов и самородных металлов.

На основе обзора литературных источников [13 и др.] можно полагать, что сферулы могут образовываться на протяжении всего магматического процесса, при этом механизмы образования могут быть самыми различными. Аналитическими методами установлено, что сферулы представляют собой сложные поликомпонентные минеральные агрегаты, в строении которых принимают участие самородное железо и сложные его окислы с примесью других элементов. В ассоциации со сферулами встречаются самородные металлы – Fe, Cu, Pb, Zn, Ag, интерметаллические соединения системы Cu-Zn-Sn-Pb и другие акцессорные минералы (корунд, рутил, альмандин, циркон, шпинели сложного состава, графит, муассанит и др.), а также остроугольные обломки стёкол тёмно-бурого цвета и шлаковидные частицы чёрного цвета. Сравнение состава обломков стёкол, шлаковидных частиц и сферул показывает, что это генетически родственные образования.

По [14] наиболее благоприятная обстановка для образования сферул создаётся при вскипании и дегазации магматического расплава, а также во время извержений вулканов, сопровождающихся взрывными явлениями и процессами плавления. В таких условиях сферулы образуются в результате быстро протекающих газотранспортных реакций с участием восстановительных флюидов, которые способствуют расщеплению вещества на несмешивающиеся компоненты по типу ликвации и приводят к образованию рудных, рудно-силикатных или силикатных капель расплава. В виде включений магнетитовые сферулы установлены в интрузивах и эффузивных породах андезитобазальтового состава в наиболее ранних генерациях вкрапленников пироксенов и плагиоклазов, а также в основной массе пород. Они являются характерными компонентами минеральных ассоциаций, развивающихся на стенках пустот средних и кислых вулканитов. Температурный интервал образования сферул и сопутствующих минералов достаточно широк, по разным оценкам он колеблется в среднем от 1200°С до 600°С [12, 15].

Существующая конвергенция признаков на данном этапе изученности проблемы не позволяет придти к однозначным выводам и затрудняет обоснованное разделение в природных объектах частиц космического и эндогенного происхождения. Вероятно в общем случае есть основания предполагать более широкое распространение микросферул и микрочастиц ферритов (минералов и самородных элементов) космического происхождения в осадочных породах, нежели в эффузивных (возникших из магматичских расплавов).

Следует отметить, что геологическую структуру района, где обнаружены микровключения минералов столь своеобразного состава и морфологии, в геолого-тектоническом отношении некоторые исследователи интерпретируют как “тектоносферную воронку” [16] или “дива-структуру” [17]. Сама овальная форма Южно-Синегорской тектонической депрессии дискордантна всем выше и ниже лежащим толщам – не согласуется как с более древними структурами протерозойского и раннепалеозойского фундамента (имеющим преимущественно северо-западное простирание), так и с молодыми мезокайнозойскими структурами северо-восточного (“тихоокеанского”) направления. Эту депрессию, представляющую собой коллаж мелких геоблоков различного простирания, сложенных породами разнообразного состава и возраста, “при достаточном воображении”, можно рассматривать даже как древнюю палеозойскую астроблему. Обнаруженные здесь микрочастицы самородных элементов могут иметь, кроме “чисто космического”, также и эндогенное происхождение, в т. ч., возможно, обусловленное неким импактным событием. Можно предположить, что последнее, интенсифицируя своим ударно-взрывным воздействием деятельность магматического очага, могло привести к активизации высокотемпературного флюидно-газового режима, способствовавшего формированию микросферул и микрочастиц различных химических элементов и соединений.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке ДВО РАН (проект 09_III_А_08_442) и РФФИ (проект № 10-05-00117).

  1. Цельмович В.А. Микроскопическая диагностика магнитных частиц в изверженных и осадочных породах. // Палеомагнетизм и магнетизм горных пород; теория, практика, эксперимент. Материалы семинара. Борок, 2006. С.149-154.
  2. Бретштейн Ю.С., Климова А.В., Цельмович В.А. Магнитно-минералогическая идентфикация компонент намагниченности девонских пород Приамурья. Материалы VIII Совещании “Физико-химические и петрофизические исследования в науках о Земле”. ИФЗ РАН, Геофизическая обсерватория “Борок”, 2007. С.
  3. Корчагин О.А., Цельмович В.А., Дубинина С.В. Метеоритные микросферы и частицы из глубоководных известняков верхнего кембрия (Батырбай, Южный Казахстан) // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. Минералогия, петрография, литология. 2007, №3. С. 17-22.
  4. Грачёв А.Ф., Цельмович В.А., Корчагин О.А. Космическая пыль и микрометеориты в древних земных слоях. Земля и Вселенная. 2008. № 5. С. 59-67.
  5. Grachev A.F. (Ed.). The K/T boundary of Gams (Eastern Alps, Austria) and the nature of terminal Cretaceous mass extinction. (2009). Abhandlungen der geologischen Bundesanstalt. Bd. 63. 199 p.
  6. Взрывные кольцевые структуры щитов и платформ. М.: Недра, 1985. 200 с.
  7. Юдин И.А. Исследование искусственной метеорной пыли (шариков) // Метеоритика, 1969. Вып. XXIX. С. 132-141.
  8. Адушкин В.В., Андреев С.Н., Попель С.И. Кавитационный механизм формирования нано- и микрочастиц минералов в рудных месторождениях // Геология рудных месторождений. 2004. Т. 46. № 5. С. 363-370.
  9. Новгородова М.И., Андреев С.Н., Самохин А.А., Гамянин Г.Н. Кавитационные эффекты в образовании минеральных микросферул в гидротермальных растворах // Докл. РАН. 2003. Т. 389. С. 669-671.
  10. Маргулис И.А., Маргулис М.И. Динамика одиночного кавитационного пузырька // журн. Физической химии. 2000.Т. 74. № 3. С.566-574.
  11. Хенкина С.Б. Продукты ликвации в породах мелового – палеогенового возраста Охотско-Чукотского вулканогенного пояса (ОЧВП) и особенности их металлоносности // ДАН СССР, 1978. Т. 238. № 2. С. 433-436.
  12. Сандимирова Е.И. Особенности химического состава силикатных сферул из вулканических пород Курильских островов и Южной Камчатки // Проблемы геохимии эндогенных процессов и окружающей среды. Мат. Всероссийской научной конференции. Иркутск, 2007. Т. 2. С. 217-221.
  13. Самородное минералообразование в магматическом процессе // Тез. докладов, Якутск, Якутский филиал СО АН СССР, 1981. 208 с.
  14. Филимонова Л.Г. Закономерности развития вулканизма и рудообразования активизированных тихоокеанских окраин. М.: Недра, 1985. 159 с.
  15. Шарапов В.Н., Павлов А.Л., Акимцев В.А. и др. Физико-химические характеристики отложения минералов из магматического флюида при кристаллизации базальтов срединно-океанических хребтов // Геология рудных месторождений, 2001. Т. 43. № 1. С. 83-96.
  16. Изосов Л.А. Южно-Синегорская тектоносферная воронка Ханкайского массива // Тектоника,геодинамика и процессы магматизма и метаморфизма: Тез. докл. ХХХII тектонического. Совещания. Т. 1. М.:РАН, 1999. С. 278-281.
  17. Chen Guoda. Characteristics and nature of diwa-region compared with so-called “paraplatform” // Acta Geol. Sinica. 1960. V. 40. p. 162-186.
к списку научных трудов

(время поиска примерно 20 секунд)

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 01.10.2019 - 05:20: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
30.09.2019 - 12:51: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Дэйвида Дюка - Карим_Хайдаров.
30.09.2019 - 11:53: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Васильевича Квачкова - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 19:30: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 09:21: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 07:41: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Михаила Делягина - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 17:35: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Пешехонова - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 16:35: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 08:33: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от О.Н. Четвериковой - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 06:29: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.
24.09.2019 - 03:34: ТЕОРЕТИЗИРОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ - Theorizing and Mathematical Design -> ФУТУРОЛОГИЯ - прогнозы на будущее - Карим_Хайдаров.
24.09.2019 - 03:32: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> "Зенит"ы с "Протон"ами будут падать - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution