Введение 4
Глава 1. Минеральный состав каменных метеоритов.
1.1 Метеориты и их классификация 6
1.2 Классификация каменных метеоритов 11
1.3 Характеристика Челябинского метеорита 25
Глава 2. Метод рентгеновского фазового анализа
2.1 Понятие кристаллической фазы 32
2.2 Задачи рентгенофазового анализа 33
2.3 Основы метода рентгенофазового анализа 34
2.4 Регистрация дифрактограмм 41
2.5 Расчет дифрактограмм 42
Глава 3. Исследование химического и минерального состава Челябинского метеорита.
3.1 Дифрактограммы метеорита Челябинск 45
3.1.1 Исследуемый образец 45
3.1.2 Запись дифрактограмм образцов метеорита Челябинск 46
3.2 Фазовый состав образцов метеорита Челябинск 48
3.3 Электронная и оптическая микроскопия метеорита Челябинск 54
Заключение 57
Список литературы 59
Приложение
Метеорит - твердое тело космического происхождения, упавшее на поверхность крупного небесного объекта.
Метеориты представляют собой обломки железокаменных планет, в которых в значительной мере запечатлена история формирования этих планет. Детальное изучение метеоритов позволяет получить важную научную информацию о составе вещества, из которого сложены небесные тела Солнечной системы; имеет ключевое значение для ответа на фундаментальные вопросы, связанные с происхождением и ранней эволюцией Солнечной системы на междисциплинарной основе, что делает, изучение этой темы актуальным. В настоящее время, хондриты - наиболее распространенный класс метеоритов Солнечной системы, количественно преобладающий среди падений. Их изучение представляет предельный интерес, так как метеориты этой группы образовались вовремя, или непосредственно после конденсации до планетного облака.
Целью настоящей работы является определение химического и минерального состава образца Челябинского хондрита методами рентгеновской дифрактометрии и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ); анализ характерных особенностей структуры и состава метеорита этого типа; сравнение полученных результатов с данными других исследований и подтверждение наличия подобных соединений.
Задачи, решение которых необходимо для достижения поставленной цели:
• изучение и анализ литературы по классификации метеоритов в целом;
• изучение и анализ литературы по классификации каменных метеоритов;
• обзор литературы по Челябинскому событию, и известным на сегодняшний день данным о его минеральном и химическом составе, структуре;
• теоретическая и практическая проработка принципов и устройства работы рентгеновского дифрактометра;
• подготовка образца и непосредственно съемка дифрактограмм;
• расшифровка и анализ результатов съемки, сравнение с данными других исследований;
• анализ СЭМ-фото поверхности Челябинского метеорита.
Установлено, что доминирующими фазами являются силикатные минералы группы пироксенов, оливинов; а также апатитов и плагиоклазов (стекло). Так же присутствуют металлические включения никелистого железа в виде камасита и тэнита. Химический анализ показал наличие включений самородной меди.
Стоит отметить, что в ходе работы сравнивался состав разных литологий. И было выяснено, что в темной содержится больше Fe-Ni сплава.
При рассмотрении теоретической части вопроса, а точнее классификации каменных метеоритов, и более детального изучения Челябинского события необходимо обратить внимание на обыкновенные хондриты, и их характеристики. Углубляясь в изучение теории рентгеновского фазового анализа, стоит детальней разобраться в устройстве ДРОНа-3 и методах работы с ним.
Обработка и анализ полученных данных выполняется аналитически, с использованием возможностей программы MSExel. Полученные в ходе работы результаты и выводы по ее итогу имеют теоретическую и практическую значимость, и могут послужить основой для дальнейшего изучения и анализа простых хондритов, в частности Челябинского.
Таким образом, изучение малых тел Солнечной системы — астероидов, комет, метеороидов — это ключ к пониманию процессов химической, тепловой и динамической эволюции протосолнечной туманности и протопланетного диска, процесса образования планет [1]. С ними связаны процессы миграции вещества в Солнечной системе, в том числе переноса летучих, включая появление воды на Земле, и, возможно, процессов зарождения и распространения жизни [2]. Изучение малых тел, к которым относится Челябинское событие, напрямую связано также с проблемой астероидно-кометной опасности [3].
На сегодняшний день единственным источником информации о ранних процессах в газопылевой туманности и дальнейшей эволюции Солнечной системы являются хондриты, так как они обладают значительным возрастом (4,55 млрд лет) и схожим с Солнцем составом. Это объясняет бесконечный интерес и желание исследовать различные метеориты, в частности хондриты, в надежде однажды найти ответы на фундаментальные вопросы о причинах и следствии зарождения всего на Земле, в Солнечной системе, во Вселенной.
Целью этой работы было определение минералогического и химического состава метеорита Челябинск методами рентгеновского фазового анализа, сканирующей электронной и оптической микроскопии. Поставленные в начале работы задачи были успешно выполнены и привели к следующим результатам.
С помощью дифрактометра общего назначения ДРОН-3, было определено, что исследуемый образец - обыкновенный хондрит класса LL5/S4-WO метеорит Челябинск, имеет характерный для своего класса состав. Установлено, что доминирующими фазами являются силикатные минералы группы пироксенов (Mn,Mg,Fe,Ca)Si2O6, оливинов (Fe,Mg,Mn)2SiO4, причем преобладает
высокожелезосодержащий форстерит; а так же апатитов Pb^PO.ib и плагиоклазов (стекло) (Na,K)[AlSi3O8]. Так же присутствуют металлические включения никелистого железа в виде камасита a-Fe(Ni,Co) и тэнита y-Fe(Ni,Co). Кроме этого в достаточном количестве присутствуют сульфиды железа, к примеру, троилит FeS; а также хромит FeCr2O4; меррилит Na0.98Ca9(Mg,Fe)[PO4]7; магнетит Fe3O4 ортоклаз и др.
Результаты электронно-микроскопических исследований подтверждают полученный методом РФА фазовый состав, и дополняют его детальным химическим анализом, который показал наличие включений самородной меди на границах или внутри зерен фазового состава Fe-Ni - металл - троилит.
Стоит отметить, что в ходе работы не было обнаружено значительных различий в составе в корке и основе. Однако, в корке содержится больше Fe-Ni сплава и есть аморфная составляющая.
Полученные данные достаточно точно соответствуют проводимым ранее исследованиям по нахождению фазового состава других фрагментов метеорита Челябинск.
Продолжение исследования актуально, и эта работа предполагается, так как еще не определялся фазовый состав образцов смешанных литологий, и на рассмотренных и изученных в этой работе дифракционных картинах остались не идентифицированные пики в области, где пиков от известных силикатных или железных проявлений уже быть не может. Эти области требуют дополнительных съемок и исследований.
Полностью поняв и определив закономерности по которым образуются метеориты, в том числе изучая их минералогический и химический состав, можно найти ответы на множество вопросов не только масштабного, космического происхождения, касающиеся эволюции вещества во Вселенной, но и на более «приземленные» вопросы породообразования и метаморфизма.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
