Помощь студентам в учебе
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МИКРОЧАСТИЦЫ В ОСАДОЧНЫХ ПОРОДАХ: СОСТАВ, СТРОЕНИЕ, ГЕНЕЗИС
|
Аннотация 2
Список иллюстраций 3
Список таблиц 7
ВВЕДЕНИЕ 9
1. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МИКРОЧАСТИЦ 11
В ОСАДОЧНЫХ ПОРОДАХ 11
2. ОБЪЕКТЫ И ОБЪЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 13
3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ 15
3.1 Отбор образцов из осадочных пород и подготовка объектов к
прецизионным исследованиям 15
3.2 Сканирующая электронная микроскопия и микрозондовый анализ 19
3.3 Рентгеновская микротомография 19
3.4 Дифференциальный термомагнитный анализ 21
4. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ 23
4.1 Морфология металлических частиц 23
4.2 Внутреннее строение металлических микросфер 23
4.3 Химический и минеральный состав микрочастиц 29
4.4 Состав микрочастиц по данным дифференциального термомагнитного
анализа 37
5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 47
5.1 Корреляция полифациальных отложений и поиски стратифицируемых
полезных ископаемых 47
5.2 Обнаружение импактных структур 49
5.3 Сравнение объектов микро- и макромира 58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 65
Список иллюстраций 3
Список таблиц 7
ВВЕДЕНИЕ 9
1. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МИКРОЧАСТИЦ 11
В ОСАДОЧНЫХ ПОРОДАХ 11
2. ОБЪЕКТЫ И ОБЪЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 13
3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ 15
3.1 Отбор образцов из осадочных пород и подготовка объектов к
прецизионным исследованиям 15
3.2 Сканирующая электронная микроскопия и микрозондовый анализ 19
3.3 Рентгеновская микротомография 19
3.4 Дифференциальный термомагнитный анализ 21
4. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ 23
4.1 Морфология металлических частиц 23
4.2 Внутреннее строение металлических микросфер 23
4.3 Химический и минеральный состав микрочастиц 29
4.4 Состав микрочастиц по данным дифференциального термомагнитного
анализа 37
5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 47
5.1 Корреляция полифациальных отложений и поиски стратифицируемых
полезных ископаемых 47
5.2 Обнаружение импактных структур 49
5.3 Сравнение объектов микро- и макромира 58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 65
На протяжении миллиардов лет ежегодно на поверхность Земли выпадает 1-2 миллиона тонн космического вещества. Частицы космической пыли обнаруживаются в различных геологических объектах: глубоководных морских осадках и железо-марганцевых конкрециях, во льдах Антарктиды и Арктики, ледниковых отложениях, солях, эоловых и пляжных песках, осадочных породах широкого стратиграфического диапазона (от четвертичного периода до докембрия), почвах вокруг метеоритных кратеров и др. Среди частиц космической пыли встречаются экзотические металлические микросферы (шарики) с диаметром, преимущественно, до 1 мм. Происхождение последних является спорным среди геологов уже 150 лет, когда экспедицией на судне «Челленджер» они были обнаружены в глубоководных красных глинах Атлантики и названы «космическими шариками» [35].
В связи с увеличением количества прецизионных методов и их возможностей в последние десятилетия, среди исследователей, стало актуальным изучать металлические микрочастицы сферичной, спиралевидной и пластинчатой форм. Металлические микрочастицы имеют разное происхождение: природное земное, космическое или техногенное. Понимание природы их происхождения может помочь при корреляции разрезов осадочных толщ глобального, регионального и местного уровней [6, 13]. При этом, необходимо учесть, что современные
биостратиграфические, литологические, минералого-геохимические методы, включая и определение абсолютного возраста осадочных пород, не позволяют сопоставлять разнофациальные отложения как в пределах отдельных месторождений, так и для удаленных друг от друга участков. Поэтому изучение металлических микрочастиц может стать дополнительным методом при поисках стратифицируемых полезных ископаемых [20]. Расшифровка происхождения металлических микрочастиц помогает также восстановлению минерального и химического состава космических тел. Кроме того, интерес к изучению подобных объектов связан с исследованием влияния земных и космических процессов на биотические кризисы в продолжительной геологической истории планеты, поможет ответить на вопросы возникновения жизни.
Настоящая работа написана на основании материалов, собранных лично автором в период с 2013 по 2016 годы, а также образцов, предоставленных доцентом кафедры палеонтологии и стратиграфии Г. М. Сунгатуллиной.
Цель исследования - изучение морфологии, внутреннего строения, химического и минерального составов металлических микрочастиц в осадочных породах для установления их генезиса и применения в геологической практике.
Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи: 1) анализ опубликованной отечественной и зарубежной литератур по металлическим микрочастицам в осадочных породах; 2) отбор металлических микрочастиц из осадочных пород; 3) изготовление полированных шлифов; 4) фотографирование микросфер с помощью электронного микроскопа; 5) проведение микрозондовых исследований для определения химического состава; 6) исследование внутреннего строения микросфер с помощью рентгеновской микротомографии; 7) применение термомагнитного анализа для определения магнитных минералов; 8) сравнение полученных результатов с геологическими объектами крупного уровня; 9) выводы из полученных результатов.
Все оригинальные анализы выполнены в лабораториях Казанского федерального университета. Автор благодарит сотрудников КФУ Ю. Н. Осина, В. В. Воробьева, Б. М. Галиуллина, Е. О. Стаценко, Д. М. Кузину за проведение прецизионных исследований и консультации при обработке полученных результатов.
В связи с увеличением количества прецизионных методов и их возможностей в последние десятилетия, среди исследователей, стало актуальным изучать металлические микрочастицы сферичной, спиралевидной и пластинчатой форм. Металлические микрочастицы имеют разное происхождение: природное земное, космическое или техногенное. Понимание природы их происхождения может помочь при корреляции разрезов осадочных толщ глобального, регионального и местного уровней [6, 13]. При этом, необходимо учесть, что современные
биостратиграфические, литологические, минералого-геохимические методы, включая и определение абсолютного возраста осадочных пород, не позволяют сопоставлять разнофациальные отложения как в пределах отдельных месторождений, так и для удаленных друг от друга участков. Поэтому изучение металлических микрочастиц может стать дополнительным методом при поисках стратифицируемых полезных ископаемых [20]. Расшифровка происхождения металлических микрочастиц помогает также восстановлению минерального и химического состава космических тел. Кроме того, интерес к изучению подобных объектов связан с исследованием влияния земных и космических процессов на биотические кризисы в продолжительной геологической истории планеты, поможет ответить на вопросы возникновения жизни.
Настоящая работа написана на основании материалов, собранных лично автором в период с 2013 по 2016 годы, а также образцов, предоставленных доцентом кафедры палеонтологии и стратиграфии Г. М. Сунгатуллиной.
Цель исследования - изучение морфологии, внутреннего строения, химического и минерального составов металлических микрочастиц в осадочных породах для установления их генезиса и применения в геологической практике.
Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи: 1) анализ опубликованной отечественной и зарубежной литератур по металлическим микрочастицам в осадочных породах; 2) отбор металлических микрочастиц из осадочных пород; 3) изготовление полированных шлифов; 4) фотографирование микросфер с помощью электронного микроскопа; 5) проведение микрозондовых исследований для определения химического состава; 6) исследование внутреннего строения микросфер с помощью рентгеновской микротомографии; 7) применение термомагнитного анализа для определения магнитных минералов; 8) сравнение полученных результатов с геологическими объектами крупного уровня; 9) выводы из полученных результатов.
Все оригинальные анализы выполнены в лабораториях Казанского федерального университета. Автор благодарит сотрудников КФУ Ю. Н. Осина, В. В. Воробьева, Б. М. Галиуллина, Е. О. Стаценко, Д. М. Кузину за проведение прецизионных исследований и консультации при обработке полученных результатов.
Таким образом, по морфологическим, химическим и минералогическим параметрам изученные нами металлические микрочастицы можно отнести, с большой вероятностью, к объектам космического происхождения, которые образовались в первичном космическом веществе или при полете в земной атмосфере и расплавлении метеорных тел. При этом не исключено, что некоторые металлические микрочастицы могут иметь земное природное (вулканическое) или техногенное происхождения.
К основным выводам выполненной работы можно отнести:
> приведены доказательства внеземного происхождения металлических микросфер;
> впервые показаны возможности неразрушающей рентгеновской микротомографии для изучения внутреннего строения микрообъектов космического происхождения;
> намечены процессы дифференциации вещества при образовании микросфер, что находит выражение в наличии «ядра», «мантии» и «корки»; при этом, минеральный состав меняется от самородного железа и никеля («ядро»), через никелистое железо к вюститу («мантия»), магнетиту и гематиту, которые образуют «корку» микросфер;
> «корка» (образованная за счет соединения металлов с земным кислородом), возможно, предохраняет космические объекты от окисления в земных условиях на протяжении геологической истории;
> процессы дифференциации могут быть отнесены к основным признакам микросфер космического вещества;
> данные ДТМА дополняют нормативные пересчеты результатов микрозондовых исследований, поэтому совместное использование нескольких прецизионных методов позволяет получить более полную информацию о минеральном составе металлических микрочастиц;
> изучение микрочастиц поможет определить степень влияния космических процессов на Землю, в частности, ответить на вопросы возникновения жизни и причины биотических кризисов в продолжительной геологической истории планеты;
> исследование металлических микрочастиц перспективно при проведении стратиграфических корреляций глобального, регионального и местного уровней и поисках полезных ископаемых;
> нами продолжаются исследования микрочастиц для установления объективных критериев их происхождения и обнаружения связи с формированием космических объектов.
К основным выводам выполненной работы можно отнести:
> приведены доказательства внеземного происхождения металлических микросфер;
> впервые показаны возможности неразрушающей рентгеновской микротомографии для изучения внутреннего строения микрообъектов космического происхождения;
> намечены процессы дифференциации вещества при образовании микросфер, что находит выражение в наличии «ядра», «мантии» и «корки»; при этом, минеральный состав меняется от самородного железа и никеля («ядро»), через никелистое железо к вюститу («мантия»), магнетиту и гематиту, которые образуют «корку» микросфер;
> «корка» (образованная за счет соединения металлов с земным кислородом), возможно, предохраняет космические объекты от окисления в земных условиях на протяжении геологической истории;
> процессы дифференциации могут быть отнесены к основным признакам микросфер космического вещества;
> данные ДТМА дополняют нормативные пересчеты результатов микрозондовых исследований, поэтому совместное использование нескольких прецизионных методов позволяет получить более полную информацию о минеральном составе металлических микрочастиц;
> изучение микрочастиц поможет определить степень влияния космических процессов на Землю, в частности, ответить на вопросы возникновения жизни и причины биотических кризисов в продолжительной геологической истории планеты;
> исследование металлических микрочастиц перспективно при проведении стратиграфических корреляций глобального, регионального и местного уровней и поисках полезных ископаемых;
> нами продолжаются исследования микрочастиц для установления объективных критериев их происхождения и обнаружения связи с формированием космических объектов.