کندریتهای معمولی بیشترین سهم از شهابسنگهای یافتشده در زمین را تشکیل میدهند و بهعنوان اسناد ارزشمندی از تاریخچه آغازین منظومه شمسی شناخته میشوند. کندرولها که اجزای اصلی این شهابسنگها هستند، شواهدی از ذوب و سردشدن سریع مواد سحابی و همچنین دگرگونیهای بعدی در ریز سیارههای والد را حفظ کردهاند. در این پژوهش، چهار نمونه کندریت معمولی با استفاده از میکروسکوپ پلاریزان در مقاطع نازک بررسی شدند. هدف این مطالعه مستندسازی بافتها، کانیشناسی، ویژگیهای مزوستاز، حاشیهها و فازهای اوپک در کندرولها بود. نتایج نشان داد که بافتهای متنوعی شامل کندرولهای اولیوین پورفیری بهعنوان نوع غالب، همراه با کندرولهای اولیوین میلهای و پیروکسن شعاعی وجود دارند. مزوستاز از حالت شیشهای تا فلدسپار تجدید تبلور یافته تغییر کرده است که نشاندهنده درجه دگرگونی میانی است. حضور حاشیههای ریزدانه و بازتوزیع فازهای اوپک (فلزات و سولفیدها) نیز مؤید وقوع فرآیندهای ریز سیارهای است. مقایسه ویژگیهای نمونههای مورد مطالعه با توصیفهای کلاسیک در منابع نشان میدهد که نمونهها از نوع کندریتهای معمولی با درجه متوسط هستند. بنابراین نتایج پتروگرافی کندرولها میتواند معیار مناسبی برای تشخیص فرآیندهای سحابی و ریز سیارهای ثبتشده در کندرولها باشد.
واژههای کلیدی
کندرول، کندریت معمولی، سنگنگاری، مزوستاز، ترولیت
Abstract
Ordinary chondrites constitute the largest proportion of meteorites found on Earth and are recognized as valuable records of the early history of the Solar System. Chondrules, the principal components of these meteorites, preserve evidence of melting and rapid cooling of nebular materials, as well as subsequent metamorphic processes within their parent planetesimals. In this study, four ordinary chondrite samples were examined in thin section using a polarizing petrographic microscope. The aim was to document chondrule textures, mineralogy, mesostasis characteristics, rims, and opaque phases. The results reveal a variety of chondrule textures, dominated by porphyritic olivine (PO) types, accompanied by barred olivine (BO) and radial pyroxene (RP) chondrules. The mesostasis varies from glassy to recrystallized feldspathic, indicating an intermediate degree of metamorphism. The presence of fine-grained rims and the redistribution of opaque phases (metals and sulfides) also support the occurrence of planetesimal processes. Comparison of the studied samples with classical descriptions in the literature indicates that they correspond to moderately metamorphosed ordinary chondrites. Therefore, petrographic observations of the studied chondrules provide reliable criteria for identifying nebular and planetesimal processes recorded within ordinary chondrite chondrules
Keywords: Chondrule, Ordinary chondrite, Petrography, Mesostasis, Troilite
مقدمه
کندریتهای معمولی(Ordinary chondrites) حدود ۸۰ درصد از سقوطهای شهابسنگی بر سطح زمین را شامل میشوند (Wasson and Kallemeyn, 1988). این شهابسنگها از نظر شیمیایی و بافتی متنوعاند و درک آنها برای بازسازی تاریخچه آغازین منظومه شمسی اهمیت فراوانی دارد (Ohlsson, 2007). کندریتهای معمولی بر اساس محتوای آهن کل و نسبت فلز به سیلیکات به سه گروه H, L و LL تقسیم میشوند و از دیدگاه پتروگرافی براساس میزان دگرگونی گرمایی به انواع ۳ تا ۶ طبقهبندی میشوند (Van Schmus and Wood, 1967; Stöffler and Keil, 1991).
کندرولها اجزای کروی و میلیمتری این شهابسنگها هستند (شکل ۱ تصاویر A و F) که حدود ۶۰ تا ۸۰ درصد حجم کل کندریتهای معمولی را تشکیل میدهند (Brearley and Jones, 1998). این اجسام کوچک از ذوب و سردشدن سریع تجمعات غبار سحابی شکل گرفتهاند (Seto and Shoda, 2017) و انواع مختلفی از بافتها مانند پورفیری، میلهای، شعاعی و دانهای را نشان میدهند (شکل ۱ تصاویر D و E؛ شکل ۲ و شکل ۴ تصاویر A تا C). تنوع بافتی کندرولها، شرایط متفاوت ذوب و سرمایش در سحابی خورشیدی را بازتاب میدهد (Gooding and Keil, 1981).
شکل ۱. تصویری از انواع کندرولهای مختلف در شهابسنگ WL002. A) تصویر میکروسکوپی کندرولها در نور xpl. B) تصویر میکروسکوپی کندرولها در نور ppl. C) تصویر شماتیک از کندرولها در زیرمیکروسکوپ. D) فنوکریستهای اولیوین تجدید تبلور یافته. E)پیروکسن شعاعی درxpl . F) نمایی از کندرولها در xpl. G) تصویر شماتیک از فنوکریستهای اولیوین تجدید تبلور یافته. H) تصویر شماتیک از پیروکسن شعاعی. I) تصویر شماتیک از کندرولها.
شکل ۲. ) اولیوین های میلهای کندرول (تصاویر A و D در نور ppl و تصاویر B و C در نور xpl).
مطالعات پیشین نشان دادهاند که دگرگونی گرمایی در ریز سیارههای والد موجب تغییرات چشمگیری در کندرولها میشود (Sears, 2004; Rubin, 2005). مهمترین این تغییرات شامل تجدید تبلور مزوستاز، همگن شدن ترکیب اولیوین و پیروکسن، و باز توزیع فازهای اوپک است (شکل ۳). بنابراین بررسی سنگنگاری کندرولها نهتنها اطلاعاتی درباره شرایط تشکیل اولیه آنها در سحابی خورشیدی فراهم میکند، بلکه شواهدی از دگرگونیهای بعدی در جرم والد را نیز آشکار میسازد.
مزوستاز بخشی از کندرول است که بین بلورهای بزرگتر (مثل اولیوین و پیروکسن) قرار میگیرد و معمولاً ریزدانه یا شیشهای است؛ چون در آخرین مرحلهی انجماد کندرول شکل میگیرد (Hutchison et al., 1998). ویژگیهای مزوستاز در کندریتها به دو صورت کلی است. در کندریتهای نوع ۳ (نابرابر)، مزوستاز اغلب شیشهای و ایزوتروپ است و در نور XPL تاریک میماند (Grossman and Brearley, 2003). در کندریتهای انواع بالاتر (۴ تا ۶)، مزوستاز به مرور زمان تجدید تبلور پیدا میکند و به مخلوطی از فلدسپار ریزدانه و فازهای ثانویه تبدیل میگردد (Lewis and Jones, 2016). تغییرات مزوستاز (از شیشهای به فلدسپار) شاخص درجهی دگرگونی است؛ بنابراین یکی از معیارهای کلیدی برای تعیین انواع کندریتهاست.
علیرغم تحقیقات گستردهی صورتگرفته بر روی شهابسنگها، منشأ دقیق کندرولها همچنان موضوع بحث است. نظریههای متعددی از جمله ذوب ناشی از صاعقههای سحابی، گرمایش ناشی از امواج ضربهای و فرایندهای برخوردی مطرح شدهاند (Sears, 2004) که هر یک از این فرضیه ها بهگونهای میتواند برخی از ویژگیهای کندرولها را توضیح دهد، اما شواهد سنگنگاری همچنان ابزار کلیدی برای آزمون این نظریه ها به شمار میآید.
شکل ۳. تصاویر A و B نشاندهندهی ادغام سه کندرول در نور ppl و xpl است که با سه بخش متفاوت در تصویر A از یکدیگر قابل تفکیک هستند. ادغام دو کندرول در تصاویر Cو D (نورهای ppl و xpl) به خوبی قابل تشخیص است.
در پژوهش حاضر چهار نمونه کندریت معمولی Ordinary Chondrites (OCs) مورد بررسی قرار گرفته و ویژگیهای پتروگرافی آنها تشریح و با نمونههای شناخته شده مقایسه شده است. این کار تنها با استفاده از مقاطع نازک و میکروسکوپ پلاریزان انجام شد و نتایج آن با مطالعات منتشرشده مقایسه گردید.
مواد و روشها
برای این مطالعه، چهار نمونه کندریت معمولی انتخاب و مقاطع نازک صیقلی از آنها تهیه شد. این مقاطع با استفاده از میکروسکوپ پلاریزان مورد بررسی قرار گرفتند (شکل ۴). مشاهدات در هر دو حالت نور عبوری (PPL)، نور متقاطع (XPL) و انعکاسی انجام شد. بافت کندرولها، فراوانی کانیها و روابط آنها با خمیره ثبت شد. تمرکز اصلی بر بافت کندرولها بود که شامل پورفیری، میلهای، شعاعی، دانهای و مرکب میشود. روابط بافتی کانیهای اولیوین، پیروکسن، فازهای اوپک (فلز و سولفیدها) و مزوستاز مورد بررسی قرار گرفت. حاشیههای کندرولها و روابط آنها با خمیره از نظر وجود یا عدم وجود حاشیههای ریزدانه بررسیشد. همچنین ویژگیهای دگرگونی از جمله دگرشکلی مزوستاز، تجدید تبلور فلدسپار و بازتوزیع فازهای اوپک در نظر گرفته شد (شکل ۵). کلیه مشاهدات با توصیفهای موجود از کندریتهای معمولی مندرج در متون کلاسیک (Rubin, 1990; Rubin, 2005 Brearley and Jones, 1998; Scott and Krot, 2003; Sears, 2004) مقایسه شدند.
شکل ۴. نمای کلی از تصاویر میکروسکوپی چهار شهابسنگ مورد مطالعه. Aو B) پیکانهای سفید رنگ معرف اولیوینهای میلهای هستند. C) پیروکسن شعاعی و اولیوین میلهای درکنار هم دیده میشوند.
نتایج
مشاهدات نشان داد که کندرولهای اولیوین پورفیری غالبترین نوع در نمونهها هستند. این کندرولها از بلورهای نیمه شکلدار تا شکلدار اولیوین تشکیل شدهاند که در مزوستاز جای گرفتهاند (شکل ۱ تصاویر A، D و F). کندرولهای اولیوین میلهای با لایههای موازی و کندرولهای پیروکسن شعاعی با آرایش بادبزنی پیروکسن نیز به تعداد کمتری مشاهده شدند (شکل ۲؛ شکل ۴ تصاویر A تا C). کندرولهای دانهای و مرکب حضور ضعیفتری داشتند. این تنوع بافتی با آنچه در منابع مختلف (Sears, 2004; Gooding and Keil, 1981) گزارش شده است، همخوانی دارد.
مزوستاز کندرولها ویژگیهای متفاوتی نشان میدهند. برخی کندرولها مزوستاز شیشهای ایزوتروپ داشتند، درحالیکه برخی دیگر دگرشکل بوده یا بهصورت فلدسپاری تجدید تبلوریافته بودند. این تغییرات بیانگر درجه دگرگونی متوسط است. بر اساس طبقهبندی سییرز (Sears, 2004)، این ویژگیها با کندریتهای نوع ۳ تا ۴ مطابقت دارد.
شکل ۵. حضور آلیاژ آهن-نیکل (Fe) و ترولیت (Tr) در نمونهها (نور انعکاسی میکروسکوپ).
بسیاری از کندرولها دارای حاشیههای ریزدانه هستند و مرز آنها با خمیره، ناگهانی است (شکل ۳، تصویر A؛ شکل ۴، تصویر D). در این حاشیهها، فازهای اوپک مانند ترولیت (FeS) و آلیاژ آهن-نیکل مشاهده میشوند (شکل ۵). این فازها همچنین درون مزوستاز و در امتداد مرز دانهها حضور دارند. چنین ویژگیهایی نشاندهنده ترکیبی از فرآیندهای تجمعی در سحابی و دگرگونیهای جرم مادر هستند (Rubin, 1990; Sears, 2004). ویژگیهای مشاهدهشده در این مطالعه از قبیل غلبه کندرولهای اولیوین پورفیری، حضور اولیوین میلهای، پیروکسن شعاعی، مزوستاز دگرشکل و بازتوزیع فازهای اوپک با توصیفهای کلاسیک کندریتهای معمولی نوع ۳ تا ۴ مطابقت دارد (Rubin, 2005; Brearley and Jones, 1998).
بحث و نتیجهگیری
بافتهای مختلف کندرولها بازتابدهنده شرایط حرارتی متفاوت در سحابی خورشیدی هستند. بافت اولیوین پورفیری نشاندهنده ذوب جزئی و سرمایش آهسته است، درحالیکه اولیوین میلهای و پیروکسن شعاعی شرایط فوق گرمایش و سرمایش سریعتر را نشان میدهند. این موضوع بهخوبی در بافتهای اسکلتی آنها بازتاب مییابد (Sears, 2004). مشاهدات سنگنگاری مقاطع نازک نشان داد که کندرولهای اولیوین پورفیری غالبترین نوع در چهار نمونه کندریت معمولی هستند و کندرولهای اولیوین میلهای و پیروکسن شعاعی نیز به طور فرعی حضور دارند. وجود چندین نوع بافت در یک مقطع در هر چهار شهابسنگ کندریتی نشاندهنده وقوع رویدادهای حرارتی متعدد و ناهمگون در زمان شکلگیری کندرولها است.
مزوستاز نمونههای مورد مطالعه از حالت شیشهای تا تجدید تبلوریافته فلدسپاری تغییر کرده است که نشاندهنده درجه دگرگونی میانی (نوع ۳–۴) این نمونهها است. در نمونههای مورد مطالعه، حاشیههای دانهریز، کُندرولها را از زمینه جدا میکنند و گاهی حاوی دانههای فلز و سولفید هستند. فازهای اوپک در امتداد لبههای کُندرول و درون مزوستاز یافت میشوند که مؤید گزارشهای پیشین در خصوص ویژگیهای حاشیه کندرولها بوده و در نتیجه نشانگر صحت هر دو نظریه برافزایش سحابی و پردازش در جرم مادر میباشد.
ویژگیهای مزوستاز و فازهای اوپک نشان میدهند که کندرولها پس از تشکیل اولیه، متحمل فرایندهای گرمایی در جرم والد شدهاند. تجدید تبلور مزوستاز و همگن شدن ترکیب اولیوین و پیروکسن بیانگر وقوع دگرگونی گرمایی است. علاوه بر این، باز توزیع فلزات و سولفیدها نشاندهنده حرکت و تمرکز مجدد این فازها در طی دگرگونی است (Gattacceca et al., 2014; Rubin, 1990).
اگرچه الگوهای متعددی برای منشأ کندرولها وجود دارد، بسیاری از شواهد با الگوی گرمایش ناشی از موج ضربهای در سحابی خورشیدی همخوانی دارند (Sears, 2004). بافتهای اسکلتی اولیوین میلهای و پیروکسن شعاعی و همچنین وجود مزوستاز شیشهای، نشانههای روشنی از ذوب ناگهانی و سرمایش سریع نمونهها است. درعینحال، حاشیههای ریزدانه و باز توزیع فازهای اوپک بیانگر نقش فرایندهای جرم مادر نیز هستند. این مجموعه شواهد نشان میدهد که منشأ کندرولها احتمالاً ترکیبی از فرایندهای سحابی و ریز سیارهای بوده است.
این پژوهش نشان میدهد که مطالعه سنگنگاری مقاطع نازک میتواند اطلاعات ارزشمندی درباره تاریخچه تشکیل و تحول کندرولها فراهم کند
. دگرسانی مزوستاز و غنیشدگی اولیوین از آهن، نشاندهنده تحولات دگرگونی است. حاشیهها و فازهای اوپک، هم فرایندهای بر افزایشی سحابی و هم فرایندهای جرم مادر را برجسته و از مدلهای ترکیبی پشتیبانی میکنند. گرمایش آنی سحابی موید ذوب کُندرولها است و همراهی با فرایندهای رگولیت نشاندهنده صحت مدل جرم مادر برای جدایش و تشکیل کُندریتها است.
سپاسگزاری
این تحقیق بخشی از پایاننامه کارشناسیارشد نویسنده نخست است که با حمایت معاونت پژوهشی دانشگاه تهران در حال انجام است.
نویسندگان:
مریم نسترن ۱، علی کنعانیان۱، عبدالرحمان رجبی۱، محسن رنجبران۱، مسعود کیانی۲
۱- دانشگاه تهران، دانشکدگان علوم، دانشکده زمینشناسی
۲- موسسه گوهرشناسی کیان پارس (کیپا)
بیشتر بخوانید:
گزارش اولیه شناسایی شهاب سنگ NL004 در ایران، اولین شهاب سنگ اکندریتی از سیارک وستا
منابع:
Brearley, A. J., and Jones, R. H. 1998. “Chondritic meteorites”. In: Planetary Materials (Papike, J. J., Editor): Chapter 3, 398 pages. Mineralogical Society of America: Washington, DC, USA
Gattacceca, J., Suavet, C., Rochette, P., Weiss, B. P., Winklhofer, M., Uehara, M., and Friedrich, J. M. 2014. “Metal phases in ordinary chondrites: Magnetic hysteresis properties and implications for thermal history”. Meteoritics and Planetary Science, Vol. 49. No. 4. 652-676
Gooding, J. L., and Keil, K. 1981. “Relative abundances of chondrule primary textural types in ordinary chondrites and their bearing on conditions of chondrule formation”. Meteoritics, Vol. 16. No. 1. 17-43
Ohlsson, E. 2007. “Classification of stony meteorites from north-west Africa and the Dhofar desert region in Oman”. Dissertations in Geology at Lund University
Rubin, A. E. 1990. “Kamacite and olivine in ordinary chondrites: Intergroup and intragroup relationships”. Geochimica et Cosmochimica Acta. Vol. 54. No. 5. 1217-123
Rubin, A. E. 2005. “Relationships among intrinsic properties of ordinary chondrites: Oxidation state, bulk chemistry, oxygen-isotopic composition, petrologic type, and chondrule size”. Geochimica et Cosmochimica Acta. Vol. 69. No. 20. 4907-4918.
Scott, E. R., and Krot, A. N. 2005, December. “Chondritic meteorites and the high-temperature nebular origins of their components”. In Chondrites and the protoplanetary disk. Vol. 341, p. 15
Sears, D. W. G. 2004 . “The Origin of Chondrules and Chondrites”. Cambridge University Press.
Seto, Y., Suzuki, K., and Shoda, 2017. “Reproduction of chondrules using ambient-controlled levitation system”.
Stöffler, D., and Keil, K. 1991. “Shock metamorphism of ordinary chondrites”. Geochimica et Cosmochimica Acta. Vol. 55. No. 12. 3845-3867.
Van Schmus, W. R., and Wood, J. A. 1967. “A chemical-petrologic classification for the chondritic meteorites”. Geochimica et Cosmochimica Acta. Vol. 31. No. 5. 747-765.
Wasson, J. T., and Kallemeyn, G. W. 1988. “Compositions of chondrites”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. Vol. 325. No. 1587. 535-544.
Hutchison, R., ALEXANDER, C. M. D., and Bridges, J. C. 1998. “Elemental redistribution in Tieschitz and the origin of white matrix”. Meteoritics & Planetary Science. Vol. 33. No. 5. 1169-1179.
Lewis, J. A., and Jones, R. H. 2016, August. “Feldspar in the l4 chondrite Saratov: the history and timing of metasomatism”. In 79th Annual Meeting of the Meteoritical Society . 79. No. 1921. p 6121
Grossman, J. N., and Brearley, A. J. 2003, March. “Cryptic metamorphic effects in chondrules from highly unequilibrated ordinary chondrites: an insidious parent-body process”. In Lunar and Planetary Science Conference p. 1584
نظرات کاربران