Ударные опыты с цирконом, апатитом и витлокитом при 5–40 ГПа: отклик неодинаков даже в одном зерне
В лабораторных ударных опытах разные зоны одного зерна менялись по-разному при одном давлении, поэтому отсутствие ударных признаков не исключает прошлого удара.
Исследователи из Рочестерского университета под руководством Ким А. Коун подвергли цирконы, апатит и витлокит лабораторному ударному нагружению при 5, 10, 20 и 40 ГПа, сообщается в статье в «Journal of Geophysical Research Planets» agu.org
Journal of Geophysical Research Planetsagu.orgОткрыть источник ↗. Зёрна были помещены в искусственный базальтоподобный материал, а удар создавали на ускорительной установке Космического центра имени Джонсона. По данным авторов, отклик минералов различался как между зёрнами, так и внутри одного зерна при одном и том же давлении.
Отклик минералов на удар
После опытов структуру кристаллов изучали методами сканирующей электронной микроскопии, рамановской спектроскопии и дифракции обратно рассеянных электронов. Изотопные отношения U–Pb в отдельных цирконах измеряли in situ. Часть образцов отжигали при 950 °C в течение 36 часов, чтобы проверить влияние последующего нагрева.
В цирконе пятнами появлялся рейдит, более плотная фаза высокого давления: при 20 ГПа он возникал вблизи внешней границы зёрен, а при 40 ГПа области рейдита были повсеместными. Отжиг делал резче рамановский пик циркона около 1006 см⁻¹ при давлении до 20 ГПа включительно, но не восстанавливал его в рейдите, образовавшемся при 40 ГПа.
Апатит сохранял кристаллические области вплоть до 40 ГПа, хотя некоторые рамановские полосы около 1051 и 1145 см⁻¹ уширялись. Отжиг возвращал спектры к виду до удара agu.org
Journal of Geophysical Research Planetsagu.orgОткрыть источник ↗. Спектры витлокита с ростом давления становились всё более похожими на спектры мерриллита, но данные не позволяют установить ни дегидрирование, ни превращение в мерриллит.
Следствия для определения возраста
Ударно нагруженный циркон показал дискордантность U–Pb, а отжиг при 950 °C улучшал конкордантность. Авторы предполагают, что ударные изменения микроструктуры могут вызывать матричные эффекты и кажущиеся сдвиги возраста, что осложняет реконструкцию таких событий, как лунная бомбардировка. Поэтому сдвинутый возраст не обязательно отмечает новое событие.
Авторы заключают, что отсутствие диагностической микроструктуры в проанализированной области не исключает воздействия соответствующего ударного давления. Они указывают на важность характеризации зерна целиком в микро- и наномасштабе и учёта размера зёрен в ударно изменённых планетных материалах.
Работа охватывает единичные искусственные ударные события и ограниченное число зёрен, а не часто многократно переработанную историю природных пород. Для витлокита и U–Pb датирования данных пока недостаточно, чтобы в общем виде количественно описать все наблюдаемые изменения.
