Силикоглассы — загадочные падения из космоса?
К 50-летию открытия
метеоритного кратера Жаманшин
и миллионолетнему юбилею его образования
П.В.Флоренский , А.А.Коноваленко
Российский государственный университет нефти и газа (Национальный исследовательский университет) имени И.М.Губкина (Москва, Россия)
————————————————————————————————————-
В околонаучной печати регулярно сообщается о непосредственных наблюдениях падений с неба, а также о находках различных образований — от комков снега и льда и ароматной грязи до стекол и шлаков. Интерес к ним возрос после изучения полученного вещества комет, а также в связи с раздуваемой в СМИ «метеоритно-астероидной угрозой». Высококремнистые стекла относят к тектитам, но остальные образования остаются загадкой, и они оказались вне научного систематического сбора и исследования. Сведения о более чем полусотне таких объектов собра- ли В.Н.Крупко и Е.В.Дмитриев, который неоднократно печатался в «Природе». Стекла и шлаки, содержащие до 20% Al2O3 и до 40% CaO, рассматриваются в качестве остаточного расплава после высокотемпературного селективного испарения при импактных событиях. Однако проис- хождение описываемых в статье образований, содержащих до 25% Na2O или до 20% K2O, остаются загадкой.
—————————————————————————————————————
Посвящается памяти безвременного ушедшего
Евгения Валентиновича Дмитриева (1937–2020)
————————————————————————————-
Павел Васильевич Флоренский, доктор геолого/ми/ нералогических наук, профессор Российского государст/ венного университета нефти и газа имени И.М.Губкина. Область научных интересов — нефтегазовая геология, метеоритика, этнология, история русской философии. е/mail: florenpv@kmail.ru
Антон Алексеевич Коноваленко, студент того же института. Специализируется по обработке аналитичес/ ких материалов. е/mail: tonton99@mail.ru
Силикоглассы — загадочные падения из космоса?
П.В.Флоренский у памятного знака, установленного у входа в метеоритный кратер Жаманшин в честь его миллионнолетнего юбилея
История метеоритики началась в 1769 г., когда Французская королевская академия наук путем вполне демократического голосования опровергла возможность падения с неба камней. Наша статья посвящена именно падению «с неба» — но не признанных уже теперь метеоритов, а комков снега (как Тунгусский метеорит), стекол и шлаков, которые и поныне подвергаются остракизму (удалению из коллекций), а в результате теряются для науки. Начнем с отрывка из книги «Земля людей» французского летчика и писателя Антуана де Сент-Экзюпери: «Пролетая над побережьем Сахары, тут и там видишь своеобразные плоскогорья, все они одной высоты. Когда нам приходилось садиться, мы предпочитали гладкую поверхность этих плоскогорий. Но я замешкался. Быть может, это ребячество, но мне радостно было ощущать под ногами землю, по которой ни разу еще не ступали ни человек, ни животное. И вдруг сердце у меня замерло, словно на пороге необычайного открытия: в каких-нибудь 30 шагах от меня чернел камень. Каким чудом один из них могло вынести на эту нетронутую поверхность? На скатерть, разостланную под звездами, может падать только звездная пыль. Никогда ни один метеорит не показывал так ясно, откуда он родом. Я тотчас пустился на поиски, чтобы проверить догадку. Она оказалась верна. Я подбирал камень за камнем, примерно по одному на гектар. Все они были точно капли застывшей лавы. Все тверды — черный алмаз. И в краткие минуты, когда я замер на вершине своего звездного дождемера, предо мною словно разом пролился этот длившийся тысячелетиями огненный ливень».
Теперь, после долгого забвения, плоскогорья в Марокко стали местом поисков метеоритов. К.П.Флоренский, руководивший в 1958–1960 гг. экспедицией Комитета по метеоритам АН СССР в месте падения Тунгусского метеорита [1], быть может, помня о написанном Сент-Экзюпери, посоветовал искать метеориты, тектиты (от греческого τεκτοζ — оплавленный; небольшие природные тела с характерной скульптурной поверхностью, состоящие из силикатного стекла) и подобные им образования. В 1960 г. П.В.Флоренский начал работать в степных и пустынных районах Казахстана и Средней Азии, а вскоре на территории Актюбинской обл. в Казахской Советской Социалистической Республике был открыт метеоритный кратер Жаманшин с его тектитами и импактитами (от англ. impact — удар, столкновение; особый класс горных пород, образовавшихся при взрыве или столкновении крупных метеоритов с поверхностью Земли).
Полвека назад в «Природе» вышла статья «Загадка Жаманшина»* а в 1976 г. — ее разгадка — «Первая находка тектитов»**, неоднократно публиковавшаяся за рубежом [2]. Отметим, что тектитам «Природа» посвящала публикации регулярно***. В кратере Жаманшин найдены тектиты, названные иргизитами. Образцы вещества из кратера были разосланы по всему миру, и он стал своего рода эталоном при изучении метеоритных кратеров, импактитов и тектитов [3]. Время образования Жаманшина — около 1 млн лет. Так и указано на памятном знаке, установленном жителями г.Иргиза у въезда в кратер. А это дает основание отпраздновать его миллионный юбилей, что и сделал акимат (cкімшілік — региональный орган исполнительной власти в Казахстане) Актюбинской обл. Но кроме тектитов и импактитов из метеоритных кратеров известны непосредственные наблюдения падений и находки различных образований, в том числе стекол и шлаков. Специалисты по метеоритам относят их к техногенным, однако на таковые они не похожи. Лет 30 назад с неба упал кусок льда. Рядом оказался человек, который понял значение происшедшего и сохранил найденное в морозильнике своего домашнего холодильника, а потом передал в Академию наук СССР. На конференции в Институте физики Земли академик А.П.Виноградов вызвал одобрительный смех в зале, сообщив, что «это был лед, примерзший к стоку туалета самолета. Даже с запахом аммиака». По окончании заседания К.П.Флоренский с сожалением сказал: «Упущена возможность изучить уникальное явление». Теперь, когда в кометах найдены и лед, и аммиак, все равно продолжается игнорирование мно гих объектов, несмотря на то что было засвидетельствовано «падение их с неба».
* Кирюхин Л.Г., Флоренский П.В., Соболев В.С. Загадка Жаманшина // Природа. 1969. №3. С.69–77. ** Флоренский П.В. Первая находка тектитов в СССР // Природа. 1976. №1. С.75–76. *** См., напр.: Ярошевский А.А. Загадочные тектиты // Природа. 1998. №4. С.15–16.
Падения и находки
Каждая находка, а тем более наблюдение падения чего-то с неба есть событие. И не только падение метеоритов. Образцы этого «чего-то иного» собирают энтузиасты. Лидером среди них был Е.В.Дмитриев, который более 35 лет разрабатывал гипотезу кометной метеоритики*. Из его публикаций заимствованы и обстоятельства наблюдений падений, описание находок и химические анализы [4, 5]. Он собрал образцы от более 50 объектов, которые не имеют аналогов среди земных (в том числе техногенных) образований. Систематическим сбором подобных материалов занимается и В.Н.Крупко — руководитель планетария г.Омска [6].
Размеры большинства находок обычно не более 10–30 см, а масса — 500 г, хотя встречаются и крупнее. Иногда это единичные находки, но чаще они образуют поля рассеяния, и их общая масса достигает сотни килограммов. Образцы представляют собой черные обсидианоподобные стекла, светлые пемзы, темные шлаки и куски металлического железа, которые нередко перемешаны даже в одном куске
Силикоглассы — загадочные падения из космоса?
Силикогласс Нижегородский. Виден след от его столкновения в вязком состоянии. Находка Е.В.Дмитриева. Фото Е.В.Дмитриева
Стекла и шлаки — изотропные. Под микроскопом при увеличении в 100 раз они довольно однородны, хотя видна флюидальная структура и железные микросферы. При больших увеличениях (особенно в электронном микроскопе) наблюдается их разнородность и включения наночастиц самородных металлов [7].
Химический состав образцов весьма разнообразен, их трудно сравнивать между собой даже в одном шлифе. Попытка пересчитать анализы на нормативные минералы (CIPW**) подтвердила несоответствие их состава представлениям о распределении оксидов при кристаллизации, заложенным в принципы пересчетов. В то же время суммарное содержание CaO, Na2O и K2O в изученных стеклах в 2–3 раза превышает их содержание в магматических породах (табл.1, 2). На основе анализов более чем 50 находок Дмитриев предложил их классификацию по содержанию щелочных металлов и Са, определяющих в земных магматических породах количество полевых шпатов. Образцы четко делятся на кальциевые, натриевые и калиевые. Каждая группа формирует ограниченное поле. И при этом практически нет переходных разностей. Повторяем, мы не нашли им аналогов ни в природных, ни в техногенных продуктах.
* Дмитриев Е.В. Появление тектитов на Земле // Природа. 1998. №4. С.17–25.
** Метод пересчета химического анализа горных пород на минеральный состав. Разработан У.Кроссом, Й.П.Иддингсом, Л.В.Пирссоном и Х.С.Вашингтоном в 1902 г. и назван по первым буквам фамилий авторов.
Силикоглассы — загадочные падения из космоса?
Силикоглассы протваниты. Находка Р.Н.Рубцова. Фото Р.Н.Рубцова
Силикоглассы — загадочные падения из космоса?
Силикоглассы. Прозрачные шлифы без анализатора. Высота 2 см. а — протванит флюидальной структуры с пузырьками и шариками железа, б — алтайнит ячеистой структуры с пузырьками, количество которых возрастает к непрозрачной с краю корочке, в — однородное стекло с корочкой (Химки), г — пористый непрозрачный шлак (Чукреево).
Силикоглассы — загадочные падения из космоса?
Силикоглассы — загадочные падения из космоса?
загадочные падения из космоса?
Содержания K2O, Na2O и CaO в силикоглассах, пересчитанные на 100%. Образцы четко делятся на кальциевые, натриевые и калиевые: каждая из групп занимает ограниченное поле, при этом нет промежуточных разностей.
Особо рассмотрим силикоглассы, богатые Al2О3 и CaO, так как для их состава нашлось достаточно правдоподобное объяснение. В первую очередь, дабы снять сомнения в их реальности, расскажем о четырех наблюдениях падений и о шести находках [2, 4].
Чарджоу (Туркмения). Дж.Джумакулыев 11августа 1983 г. около 21 ч 30 мин при выезде из г.Чарджоу (ныне Туркменабад) к мосту через Амударью наблюдал, как нечто похожее на красную ракету прилетело с юго-запада и при падении образовало ямку глубиной около 20 см и диаметром около 60 см, в которой лежало несколько черных стекол: одно размером 100×70 мм и массой 340 г и два — размером 70×10 мм с оплавленной поверхностью и следами сдувания. Падение зарегистрировано в КМЕТ’е за №51/00 [8].
Хмельницкий (Украина). Падение произошло ночью 26 июля 2017 г. Житель г.Хмельницкого Б.В.Калынюк услышал удар, а утром обнаружил две стекловатые глыбы массой 8 и 9.6 кг и россыпь оплавленных стекол общей массой 3.1 кг. Их плотность 2.53 г/см3 , а твердость выше, чем у оконного стекла.
Голабки (Польша). Здесь в июле-августе 1998 г. выпал рой темно-зеленых стекол и шлаков.
Протваниты. Находка. В 2012 г. Р.Н.Рубцов около дер.Писково Боровского р-на Калужской обл. обнаружил поле рассеяния стекол, шлаков и металлического железа, впоследствии названных протванитами — по протекающей поблизости р.Протве. Он собрал 120 кг стекла и 140 кг железа — более 1000 шт. весом от нескольких граммов до 3 кг. Ширина полосы, где были обнаружены образцы, — 700 м, а глубина их залегания — до 60 см. Средняя плотность стекол высокая — 3.3 г/см3 , твердость — около 7, цвет в тонких срезах — оливково-зеленый. По материалам Рубцова В.А.Цельмович (Геофизическая обсерватория «Борок» филиала Института физики Земли имени О.Ю.Шмидта РАН) провел более 30 микрозондовых анализов на двух образцах [7], 22 анализа на трех образцах выполнила Т.А.Горностаева (Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН). Даже в одном шлифе колебания состава весьма велики, но распределение содержания оксидов имеет бимодальный характер, и обе моды относятся к высококальциевым участкам с содержанием CaO, равным 15 и 23%.
загадочные падения из космоса?
Р.Н.Рубцов работает щупом в поисках протванитов в районе дер.Писково (Боровский р/н Калужской обл.)
Химкиниты. Находка. В 2016 г. в районе г.Химки А.В.Волков обнаружил черные стекла с натечными струями плотностью 2.31 г/см3 , частично оплавленную породу и несколько кусков железа. Было собрано стекол массой: более 10 кг — 5 шт. (общим весом 115 кг), до 10 кг — 9 шт. (32 кг) и до 1 кг — 285 шт. (36 кг). Стекла содержали микросферы железа. Нашли еще две глыбы железа весом 38 и 4.5 кг и более мелкие образцы с включениями различных пород и стекла, общей массой 183 кг.
Силикоглассы — загадочные падения из космоса?
Силикоглассы из Туркмении: а — Акмула (близ Чарджоу), находка 1989 г.; б — Новота (Копетдаг), находка 1991 г.; в — Кокбахты, падение 1998 г.; г — Дарваза, находка А.Г.Бушмакина 1972 г.; д — Чарджоу, падение 11–12 августа 1983 г., наблюдение и находка Дж.Джумакул
Дарваза. Находка. По сообщению А.Г.Бушмакина, в 1972 г. в 80 км к северо-востоку от пос.Дарваза в Центральных Каракумах нашли кусочек черного стекла размером 55×50 мм с аномально высокими содержаниями MnO и CaO, небольшим количеством Cr и низким содержанием щелочей (см. табл.1). Под микроскопом в стекле наблюдаются включения сфер железа размером до 0.01 мм с примесью до 1% Ni и Mn [8]. Образец хранится в музее Туркменского государственного университета имени Махтумкули в Ашхабаде.
Новата. Находка. По сообщению Бушмакина, в горах Копетдага, около кишлака Новата, в 1991 г. найден кусок черного стекла с флюидальной структурой размером 65×55 мм и показателем преломления 1.6. По определению В.В.Пошибаева (Туркменский государственный университет имени Махтумкули), стекло содержит лешательерит (аморфный кремнезем), остеклованные диопсид, апатит и титанит. К стеклу примыкает корочка шлака. Образец также хранится в музее Университета имени Махтумкули [8].
Тунгусскиты. Находка. Летом 2012 г. Рубцов (первооткрыватель протванитов) в 40 км к востоку от места Тунгусской катастрофы нашел 12 образцов железа общим весом 96 кг. Один из них, весом 3.5 кг, содержал включения богатого кальцием зеленого стекла.
Канскиты. Находка. А.И.Коршунов в 1980 г. обнаружил россыпи зеленых стекол возле р.Метляковки (приток р.Кан, Красноярский край). Стекла содержали повышенные количества Ni и других металлов.
Гипотезы происхождения силикоглассов
Экспериментально изучено селективное испарение хондрита в диапазоне 1165–2105°С, т.е. от плавления до полного испарения [9]. До 1500°С испарилось только около 10% общей массы исходной пробы: K2O и Na2O и треть FeO, начал улетучиваться и SiO2.
В интервале 1500–1800°С испарилось около половины массы пробы за счет потери более 80% SiO2 и FeO. После этого обозначилось относительное обогащение остаточного расплава тугоплавкими соединениями: примерно в два раза выросли содержания Al2O3 (c 3 до 6%), CaO (с 2 до 5%) и MgO (c 25 до 60%).
Выше 1900°С испарилось от 60 до 90% расплава. Рестит продолжал обогащаться тугоплавкими элементами: Al2O3 — от 10 до 80%, CaO — от 10 до 40%. MgO при таких температурах практически полностью улетучивается. После 2000°С испаряется CaO и начинает испаряться Al2O3. Таким образом, по относительному содержанию CaO и Al2O3 возможно условно оценить степень высокотермической проработки силикатной горной породы. В общем виде можно наметить ряд положений, характеризующих процесс образования алюмокальциевых силикоглассов.
ПРОДОЛЖЕНИЕ
http://tektite-protvanit.ru/?page_id=1399 
