Дарвинское стекло

Да́рвинское стекло́ (англ. Darwin glass), иногда: дарвиново стекло или куинстауни́т (англ. queenstownite), варианты: куинстоунит, квинстаунит — одна из местных разновидностей тектита, природного метеоритного стекла-импактита, оплавленного в результате прохождения метеорита (астероида или кометы) через плотные слои атмосферы и последующего столкновения с землёй (взрыва).

Образцы дарвинского стекла

Как и подавляющее большинство тектитов, куинстаунит или дарвинское стекло получило оба своих названия по тому месту, где оно впервые было найдено: гора Дарвин (англ. Mount Darwin) и находящийся неподалёку от неё метеоритный кратер Дарвин (англ. Darwin Crater), к югу от города Куинстаун (англ. Queenstown) на юго-западном побережье острова Тасмания (Австралия).

Дарвинское стекло чаще всего непрозрачное, светло-зелёное до тёмно-зеленого, встречаются также белые и чёрные разновидности. По своему химическому составу квинстаунит (так же, как и ливийское стекло) выходит за условные границы, характерные для большинства тектитов. Содержание кремнезёма (86-90 %) в нём значительно выше обычных пределов в 68-82 %, а содержание глинозёма, соответственно — ниже (около 6-8 %).[1]:437 Возраст дарвинова стекла, измеренный методом датирования по 40Ar/39Ar, составляет 816 ± 0,007 миллионов лет.[2]

Месторождение

Мелкие осколки и оплавленные фрагменты дарвиновского стекла рассыпаны по обширной территории около 410 км² вокруг предполагаемого ударного метеоритного кратера диаметром 1,2 км. Причём, воронка кратера на сегодняшний не слишком глубока, она заполнена последующими осадочными породами, сплошь покрыта лесом пополам с кустарником и на местности выражена крайне нечётко, так что обнаружить её случайным образом было практически невероятно. Косвенным признаком для точного определения эпицентра и примерных границ кратера послужило именно дарвинское стекло, точнее говоря, характер его первоначального разброса и последующего распределения по окружающей местности. Как минерал, несомненно, тектитного происхождения, квинстаунит привлёк внимание исследователей к причине своего возникновения — вероятной катастрофе, произошедшей в плейстоценовый или доплейстоценовый период. В поисках возможного источника минерала эту доисторическую воронку в ближних окрестностях горы Дарвин обнаружил в 1972 году геолог Р. Дж. Форд и присвоил ему аналогичное название «кратер Дарвин».

Именно дарвинское стекло как минерал, несомненно, тектитного происхождения, стал важнейшим диагностическим объектом для определения происхождения, местоположения, характера и времени образования кратера Дарвина, а также гипотезы о доисторической метеоритной катастрофе.

Кратер Дарвин, цифровая модель воронки,
наложенная на снимок НАСА

В результате удара (и взрыва) метеорита мелкие фрагменты дарвиновского стекла оказались разбросаны по площади около 410 км² по склонам горы Дарвин и прилегающему к ней нагорью на высоте 250—500 метров над уровнем моря. Стёкла находятся неглубоко под поверхностью почвы, местами присыпанные торфом, песком или перегноем и перемешанные с осколками кварцита. Как правило слой верхового торфа здесь не превышает 20 см, а основные кварциты залегают ниже, на глубине 30 см. При подъёме на высоту более 500 м, где коренные породы постоянно подвергается ветровой и водной эрозии, дарвинское стекло иногда можно найти выходящим прямо на поверхность. Напротив того, в долинах ниже 220 м над уровнем моря куинстауниты покрыты более толстым слоем растительности, торфа и других отложений.

При тестовых раскопах гравийных отложений содержание дарвинова стекла в полуметровом слое почвы колеблется в пределах от 0,3 до 47 кг/м³, а в среднем на всей территории разброса — около 15-20 кг/м³. Наибольшее содержание куинстаунита было обнаружено на расстоянии примерно в 2 километрах от внешних границ кратера. Таким образом, общее расчётное количество метеоритного стекла (составляющее примерно 25 тысяч тонн или 10 тысяч кубических метров), раскиданного по окрестностям, оказывается относительно велико по сравнению с небольшими размерами кратера, а также и образовавшего его гипотетического метеорита. При этой оценке следовало бы учитывать, что сохранению куинстаунитов способствовали кислые грунтовые воды, которые не растворяют (и даже консервируют) стекло, — хотя сам по себе этот факт никак не объясняет его изобилия. Вывод: количество дарвинского стекла в зоне катастрофы настолько велико, что позволяет предполагать его значительно более высокое содержание в исходном метеорите, чем при других аналогичных случаях.[3]

Геофизические исследования и тестовое бурение в границах воронки (эпицентра взрыва) показали, что на глубину до 230 метров кратер заполнен полимиктовой брекчиёй, покрытой отложениями плейстоценового озера.[4] Несмотря на то, что на данный момент не имеется непосредственных доказательств ударного происхождения кратера, гипотеза метеоритного взрыва полностью подтверждается разбросом дарвинского стекла относительно местоположения кратера, а также весьма чёткой стратиграфией и характером деформации материала, заполняющего кратер.[5]

Куинстаунит очень редко можно встретить внутри границ метеоритного кратера Дарвин (буквально единичные случаи, отмеченные в литературе).[3] Чаще всего образцы находят в зонах к северу, западу или югу от воронки (с восточной стороны находится естественная помеха: горный склон). Зона разброса частично захватывает залив Келли и нижний северо-восточный берег «гавани» Маккуори. На север она простирается почти до шоссе Лайелла и дамбы Кроти.

По всей видимости, дарвиново стекло (как и многие другие тектиты) представляет собой смешанный минерал, состоящий из местных осадочных пород и материнского материала большого метеорита. Результат расплава местных и «космических» пород, он возникал на разных стадиях процесса прохождения метеорита через плотные слои земной атмосферы, затем, его удара о землю, взрыва и последующего сплавления с местными субстратами, также содержавшими достаточное количество сырья для образования стекла.

Предполагаемый эпицентр и источник куинстаунита, кратер Дарвин представляет собой воронку в поперечнике около 1,2 километра. Для образования ударного кратера такого размера требуется метеорит диаметром от 20 до 50 метров, в результате его столкновения с Землёй выделяется энергия около 20 мегатонн в тротиловом эквиваленте.

Внешний вид

Дарвинское стекло чаще всего имеет невзрачный или грязноватый вид. В большинстве оно — полностью непрозрачное от большого числа включений, цвет имеет от светло-оливково-зелёного до тёмно-зеленого (или даже чёрно-зелёного), изредка встречаются также белые или почти чёрные образцы. Форма различная, преимущественно — асимметричная: каплевидная и грушевидная, округлая или уплощённая; обломки или оплавленные кусочки стекловидной массы чаще всего заметно витые или закрученные в результате вращения.[1]:437 Образцы обычно очень небольшие, компактные (1-3 см.), редкие фрагменты достигают длины в 10 см. Внутренняя структура и, отчасти, внешний вид минерала определяется спиральными линиями эллиптических пузырьков.[6] Большинство образцов подразделяются на два основных типа: образцы первого типа обычно белые или светло-зелёные и содержат больше кремнезёма в смеси с окислами магния и железа; тогда как второй чаще чёрный и тёмно-зелёный, в его составе больше оксидов хрома, никеля и кобальта. Одна из версий различий в химическом составе состоит в том, что дарвиново стекло второго типа содержит больше расплавленного материала собственно из метеоритного вещества, а первый тип включает в себя местные осадочные породы, попавшие в зону катастрофы.

Какого-либо ювелирного или поделочного применения дарвинское стекло не имеет (кроме чисто сувенирного, в качестве артефакта столь древней космической катастрофы), его декоративные и механические свойства невысоки, как и у большинства других тектитов, цвет грязный, прозрачность почти отсутствует, блеск в лучшем случае — стеклянный, а об игре света и вовсе говорить не приходится.

По аргон-аргоновому методу датировки возраст дарвинского стекла определён примерно в 816 тысяч лет.[7] — Примерно в этом временном диапазоне и произошла метеоритная катастрофа возле горы Дарвин.

Химический состав

Как и все тектиты, дарвинское стекло состоит в основном из диоксида кремния с относительно высоким содержанием оксида алюминия. Оно не содержит воды, а внутренние микрополости заполнены смесью углекислого газа, водорода, метана и других газов (часто, инертных). Именно метеоритный (катастрофический) характер происхождения минерала определяет обилие его местных вариаций и форм. Как уже было сказано выше, дарвинское стекло по своему составу весьма ощутимо выходит за границы, характерные для большинства тектитов (содержание кремнезёма в которых считается нормальным в пределах 68-82 %). В отличие от большинства других метеоритных стёкол, куинстаунит содержит значительно больше кремнезёма (86-90 %), а содержание глинозёма в нём, соответственно — ниже (около 6-8 %).[1]:437

Кроме того, в дарвинском стекле были обнаружены многочисленные углеродистые (органические) примеси и включения, в числе которых следует особо отметить целлюлозу, лигнин, алифатические биополимеры и белковые остатки. По результатам анализов было установлено, что они представляют собой типичные биомаркеры живых объектов, оказавшихся в зоне метеоритного взрыва и являются репрезентативными для типовой флоры, существовавшей в местной экосистеме.[8]

Плотность дарвинского стекла колеблется между 1,85 и 2,3. Эти параметры, напротив, ниже обычных для других тектитов.[1]

См. также

Примечания
  1. Г.Смит. «Драгоценные камни» (перевод с G.F.Herbert Smith «Gemstones», London, Chapman & Hall, 1972). — Москва: «Мир», 1984 г.
  2. Тектит Дарвиново стекло, Музей истории мироздания
  3. Distribution and Abundance of Darwin Impact Glass. KT Howard and PW Haines
  4. Fudali, R.F.; Ford, R.J. (1979). «Darwin glass and Darwin crater — A progress report». — Meteoritics. 14: 283—296.
  5. Howard, K.T.; Haines, P.W. (2007). «The geology of Darwin Crater, western Tasmania, Australia». Earth and Planetary Science Letters. 260 (1-2): 328—339. — Bibcode:2007E&PSL.260..328H. doi:10.1016/j.epsl.2007.06.007
  6. Keiren T Howard, Peter Haines, 2004, Fire in the Sky above South West Tasmania. 17th Australian Geological Conference.
  7. Ching-Hua Lo et al., 2002, Laser Fusion argon-40/argon-39 ages of Darwin Impact Glasses, Meteoritics and Planetary Science 37, p.1555-2002 paper
  8. Howard, K.T.; Bailey, M.J.; et al. (2013). «Biomass preservation in impact melt ejecta». Nature Geoscience. 6: 1018—1022.

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.