سیارک ۴ وستا یکی از بزرگ‌ترین اجرام کمربند سیارکی است که به دلیل ترکیب بازالتی خاص خود منبع اصلی شهاب‌سنگ‌های HED (هاواردیت، اوکریت و دیوژنیت) شناخته می‌شود. در این پژوهش، نخستین نمونه هاواردیتی با منشاء ۴ وستا در ایران معرفی می‌گردد. این شهاب‌سنگ با نام NL004 توسط آقای محمد صالح خسروی در حاشیه شمالی بیابان لوت کشف و در موسسه گوهرشناسی کیان پارس تتیس(کیپا) مورد بررسی قرار گرفت. مطالعات ماکروسکوپی نشان داد که نمونه دارای پوسته سوخته و ترک‌های انقباضی ناشی از ورود به جو زمین است. بررسی‌های پتروگرافی و میکروسکوپی الکترونی (SEM) بیانگر ساختار برشی پلی‌میکتیکی بوده که از قطعات اوکریتی، دیوژنیتی و رگولیتی تشکیل شده است. همچنین وجود اینکلوژن‌های زینولیتی و مواد کندریت کربنی نشان‌دهنده منشأ آن از برخوردهای شدید در قطب جنوبی وستا است. نتایج حاصل تأیید می‌کند که NL004 به عنوان چهارمین شهاب‌سنگ ثبت‌شده از بیابان لوت، نمونه‌ای ارزشمند از گروه هاواردیت‌ها در ایران به شمار می‌رود.

واژه های کلیدی

شهاب‌سنگ هاواردیتی، سیارک ۴ وستا، شهاب‌سنگ‌های HED، بیابان لوت، پتروگرافی.

Abstract

Asteroid 4 Vesta is one of the largest bodies in the asteroid belt and, due to its distinct basaltic composition, is recognized as the primary source of HED meteorites (Howardite, Eucrite, and Diogenite). In this study, the first howardite specimen with origin from 4 Vesta in Iran is introduced. This meteorite, named NL004, was discovered by Mr. Mohammad Saleh Khosravi in the northern margin of the Lut Desert and analyzed at the Kipa Gemology Institute. Macroscopic observations revealed a fusion crust with contraction cracks resulting from atmospheric entry. Petrographic and scanning electron microscopy (SEM) analyses indicated a polymict breccia structure composed of eucritic, diogenitic, and regolithic clasts. The presence of xenolithic inclusions and carbonaceous chondrite fragments further suggests its derivation from major impacts in Vesta’s southern pole. The results confirm that NL004, registered as the fourth meteorite from the Lut Desert, represents a valuable howardite sample in Iran.

Keywords: Howardite meteorite, Asteroid 4 Vesta, HED meteorites, Lut Desert, Petrography

مقدمه

سیارک ۴وستا یکی از بزرگترین سیارک‎های شناخته شده با قطر ۳۳۰ مایل (۵۳۰ کیلومتر) است. تصاویر تهیه شده در برخی مناطق این سیارک سطحی را نشان می‎دهد که در درجه اول اوکریتی بوده و از نظر ترکیب بازالتی است. پوسته اوکریتی به مناطقی گفته می‎شود که جریان گدازه از زیر سطح فوران کرده و گسترش یافته است. برخی از سطوح تحت تأثیر سایر سیارک‎ها قرار گرفته و باعث ایجاد دهانه‎های برخوردی شده‎اند. این دهانه‎ها از پوسته نازک اوکریتی به یک لایه نفوذی در گوشته بالایی ۴ وستا ورود می‎کنند که از یک لایه آذرین با ترکیب دیوژنی[۱] تشکیل شده است (کیانی،۱۴۰۳). (اصطلاح HED مخفف Howardite – Eucrite – Diogenite و  مربوط به شهاب سنگ‎های بازالتی است که در ارتباط با ۴ وستا می‎باشند.) عمیق‎ترین لایه‎های ۴ وستا ممکن است از سنگ‎های غنی از الیوین تشکیل شده باشد (شکل ۱و ۲). گمان می‌رود شهاب‌سنگ‌های [۲]HED از همان جسم والد، احتمالاً از سیارک ۴وستا آمده باشند. به دلیل ترکیب غیرعادی بازالتی وستا و به ویژه تطابق خوب بین طیف وستا و شهاب‌سنگ‌هایHED، تصور می‌شود که این رابطه به خوبی برقرار است. شهاب‌سنگ‌های HED در مجموع بزرگترین گروه آکندریت‌های سیارکی یافته و افتاده هستند. در این مطالعه سعی شده اولین گزارش از یافت تنها نمونه ی هاوردیتی ایران با منشا سیارک ۴وستا که توسط یکی از جستجوگران شهاب سنگ بنام آقای محمد صالح خسروی ارائه شود.

از آنجا که شناخت منشأ و ترکیب کانی‌شناسی شهاب‌سنگ‌ها می‌تواند به درک بهتر فرآیندهای شکل‌گیری و تکامل سیارات اولیه کمک کند، بررسی چنین نمونه‌هایی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. مطالعه شهاب‌سنگ‌های هاواردیتی نه تنها اطلاعات ارزشمندی درباره تاریخچه برخوردی و ماگمایی وستا فراهم می‌آورد، بلکه می‌تواند به بازسازی شرایط اولیه منظومه شمسی نیز یاری رساند. کشف این نمونه در ایران، زمینه‌ای نوین برای پژوهش‌های سیاره‌شناسی و گسترش دانش زمین‌شیمی شهاب‌سنگ‌ها در منطقه ایجاد می‌کند.

شکل ۱:  نمودار مقطع شماتیک سیارک ۴ وستا که ساختار پوسته و گوشته فوقانی آن را نشان می‎دهد.

شکل ۲ : (تصویر چپ) تصویر سیارک وستا که توسط فضاپیمای داون ناسا گرفته شده است. (تصویرراست) ساختار داخلی ۴وستا که توسط مدل‌های ماگما-اقیانوسی با استفاده از ترکیبات شیمیایی شهاب‌سنگ‌های HED و مطالعات شبیه‌سازی شده است.

مواد و روش ها

جهت مطالعه این پژوهش از نمونه‌ای که توسط آقای خسروی به بخش آزمایشگاه شهاب‌سنگ‌شناسی مؤسسه گوهرشناسی کیپا (کیانپارس تتیس) ارائه شده بود استفاده گردید. با توجه به اینکه این نوع شهاب‌سنگ برای نخستین بار در ایران کشف شده بود، سعی بر آن شد که بخش کوچکی از نمونه جدا شده و مقطع میکروسکوپی جهت مطالعات پتروگرافی، مینرالوگرافی و SEM از آن تهیه شود. مطالعه میکروسکوپی الکترونی این نمونه در دانشگاه خوارزمی و توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (Scanning Electron Microscope) ساخت شرکت Zeiss انجام گرفت. لازم به ذکر است طبق استانداردهای تعریف‌شده در بولتن شهاب‌سنگ‌های ایران، این شهاب‌سنگ با نام NL004 نامگذاری شده است که معرف چهارمین شهاب‌سنگ ثبت‌شده از حاشیه شمالی بیابان لوت می‌باشد.

افزون بر این، برای اطمینان از نتایج به‌دست‌آمده،  تصاویر با بزرگنمایی‌های مختلف تهیه گردید تا ریزساختارها، شکستگی‌ها و نحوه توزیع کانی‌های درون‌سنگی به‌طور دقیق مشخص شود. تمامی مراحل آماده‌سازی و آنالیز مطابق با پروتکل‌های بین‌المللی شهاب‌سنگ‌شناسی انجام شد تا داده‌های حاصل قابلیت مقایسه با سایر مطالعات جهانی را داشته باشند.

نتایج

نمونه اصلی و بزرگ این شهاب‌سنگ توسط آقای محمد صالح خسروی، یکی از جستجوگران برجسته شهاب‌سنگ در کشور، در حاشیه شمالی بیابان لوت واقع در استان خراسان جنوبی یافت شد و بخش کوچکی از آن جدا و به آزمایشگاه شهاب‌سنگ‌شناسی مؤسسه گوهرشناسی کیپا ارسال شد. نمونه ارائه‌شده با رنگ سطحی سیاه به دلیل شوک برخورد و تنش حرارتی ایجادشده هنگام ورود به جو، دارای شکستگی و خردشدگی است. این نمونه با وزن ۱۳.۲۹ گرم و ابعاد حدود ۴۸.۲۶ × ۳۰.۳۶ × ۲۱.۷۳ میلی‌متر، دارای پوسته سوخته و ذوبی با ضخامت تقریباً ۱ میلی‌متر است که ترک‌های انقباضی را به‌صورت پوششی سیاه و براق روی بخش داخلی خاکستری پوشانده‌اند. عمق ترک‌های انقباضی کم ولی ترک‌های ناشی از شوک عمقی بوده و به بدنه اصلی نفوذ کرده‌اند. در زمینه ذوب شده سیاه، دانه‌هایی سفید و زرد به‌صورت گرد شده دیده می‌شود. بخش خاکستری نمونه شامل قطعات درشت بلور و شکسته‌شده تیره است که در زمینه‌ای از کانی‌های ریز و روشن‌تر پراکنده‌اند.

مقطعی که از شهاب‌سنگ NL004 تهیه شد، برشی ناهمگن شامل قطعات رگولیتی، دیوژنیتی و اوکریتی بود. بررسی با میکروسکوپ پلاریزان نشان داد کانی‌های پلاژیوکلاز و پیروکسن عمدتاً در زمینه‌ای ریزدانه قرار دارند؛ این کانی‌ها در قالب خاک‌های سیمانی‌شده تشکیل شده از کلاست‌های اوکریتیک و دیوژنیتی ظاهر شده‌اند. همچنین، برش‌ها شامل بخش‌های چندگانه با قطعات کربنی سیاه و اینکلوژن‌های زینولیتی (بیگانه‌سنگ‌ها) هستند که نشان‌دهنده منشا آنها از بقایای سنگی جداشده طی برخوردی بزرگ در قطب جنوبی وستا می‌باشد.

شکل ۳: بخشی از اکندریت هاواردیت  NL004 از سیارک وستا که در جنوب غربی بیرجند یافت شده است. پوسته سوخته ذوب شده سیاه و انقباضی روی سطح این نمونه کاملا مشهود می باشد. (ابعاد ۴۸.۲۶×۳۰.۳۶×۲۱.۷۳ میلی متر).

شکل ۴: در مقطع میکروسکوپی تهیه شده از نمونه  NL004بافت برشی شده کاملا مشهود می باشد.

شکل ۵ : بافت برشی شامل قطعات رگولیتی، دیوژنتی و اکریت در شهاب سنگ NL004

در ادامه برای مقایسه تصویر میکروسکوپی نمونه دیگری از شهاب‌سنگ هاواردیتی، کشف‌شده در تانزانیا (Kilimani)، Lorenz et al (2007 را آورده ایم (شکل ۶ ب). بافت بریچا چندریختی (polymict breccia) با زمینه‌ای ریزدانه قابل مشاهده است که در آن قطعات پلی‌کریستالین دیوژنیتی (دانه‌های خاکستری) به‌مراتب غالب‌تر از قطعات اوکریتی (سیاه یا تیره) هستند. این تصویر مشابه ساختاری است که در نمونه NL004 مشاهده شده و تائیدکننده هویت هاواردیتی آن است.

شکل ۶- نمای میکروسکوپی پلاریزان از مقطع نازک شهاب‌سنگ NL004؛ حضور کانی‌های پلاژیوکلاز و پیروکسن در زمینه‌ای ریزدانه و قطعات شکسته اوکریتی و دیوژنیتی دیده می‌شود.ب- مقطع نازک میکروسکوپی هاواردیت (نمونه مرجع بین‌المللی) در نور پلاریزان متقاطع، نمایانگر بافت بریچای چندریختی شامل کلاست‌های اوکریتی و دیوژنیتی در یک زمینه ریزبلور. بر گرفته از al (2007) Lorenz et.

برای درک بهتر اهمیت این یافته، می‌توان به پژوهش‌های انجام‌شده در زمینه شهاب‌سنگ‌های هاواردیتی و ساختار آن‌ها اشاره کرد. هاواردیت‌ها نوعی بریجا چندریختی (polymict breccia) هستند که از ترکیب قطعات اوکریتی و دیوژنیتی تشکیل شده‌اند و به‌عنوان لیتوفراگمان‌های سطحی یا رگولیتی شهاب‌سنگ والد (سیارک ۴ وستا) شناخته می‌شوند (Bischoff  & Goodrich, 2006).

این بریچاها اهمیت ویژه‌ای در درک فرآیندهای برخوردی و تاریخچه زمین‌شناسی وستا دارند؛ چرا که مخلوطی از اجزای مختلف را در یک نمونه واحد گردآوری می‌کنند (Johnson et al., 2011).

مطالعات پتروگرافی و ورود گازهای نجیب در هاواردیت‌های رگولیتی نشان می‌دهد که آن‌ها نمونه‌هایی از رگولیتی‌های کهن و کاملاً همگن سطح وستا هستند، در حالی که نمونه‌های fragmental بیشتر نشان‌دهنده رخدادهای برخوردی اخیرند(Mittlefehldt, 2014).

این زمینه مفهومی برای تحلیل دقیق‌تر ساختار NL004 فراهم می‌کند: ترکیب کانی‌های ریز و درشت بافت، وجود اینکلوژن‌های زینولیتی و ویژگی‌های بافتی نمونه، آن را در جایگاه ارزشمندی برای مطالعه تاریخچه فرگمنتاسیون، برخوردها و رویدادهای ماگمایی وستا قرار می‌دهد. (Mittlefehldt et al., 1998) ؛ (McSween ,1999).

بحث و نتیجه گیری

مطالعات ماکروسکوپی و سطحی بر روی شهاب‌سنگ NL004 که توسط آقای محمد صالح خسروی در شمال کویر لوت کشف گردیده است، نشان داد که پوسته سوخته‌ی ناشی از ورود به اتمسفر زمین به‌طور کامل حفظ شده است. این پوسته ذوبی با ضخامت حدود یک میلی‌متر، دارای ترک‌های انقباضی سطحی بوده و به‌عنوان نشانه‌ای از فرایندهای حرارتی و شوک برخوردی قابل شناسایی است.

بررسی‌های پتروگرافی و مقاطع نازک میکروسکوپی نشان می‌دهد که نمونه NL004 یک شهاب‌سنگ برشی پلی‌میکتیک (polymict breccia) از نوع هاواردیت است. این نمونه از قطعات متصل به هم شامل رگولیتی، دیوژنتی و اوکریتی تشکیل شده و در زمینه‌ای ریزبلور سیمانی‌شده جای گرفته‌اند. خاکه‌های سیمانی شده از کلاست‌های اوکریتیک و دیوژنیتیک حکایت دارند که به‌صورت ناهمگن در مقطع پراکنده‌اند. افزون بر این، حضور قطعات شکسته‌ی سیاه‌رنگ از مواد کندریت کربنی و اینکلوژن‌های زینولیتی (xenolithic inclusions) در زمینه، ویژگی بارز این نمونه است.

این شواهد نشان می‌دهد که شهاب‌سنگ NL004 حاصل فرایندهای برخوردی شدید بر سطح سیارک ۴ وِستا بوده و احتمالاً از نواحی نزدیک به قطب جنوبی این سیارک جدا شده است. نتایج این مطالعه، علاوه بر اثبات منشاء وستایی این شهاب‌سنگ، اهمیت علمی ویژه‌ای دارد زیرا نخستین گزارش مستند از یک هاواردیت با منشاء سیارک ۴ وِستا در ایران به‌شمار می‌رود و می‌تواند مبنایی برای پژوهش‌های ژئوشیمیایی و کانی‌شناسی تکمیلی قرار گیرد.

نویسندگان:

دکتر مسعود کیانی 1 ، دکتر سهیلا ساکی۲*

۱- دکترای زمین شناسی اقتصادی، موسسه گوهر شناسی کیپا

۲- دکترای پترولوژی دانشگاه خوارزمی تهران

بیشتر بخوانید:

کشف یک شهاب سنگ آکندریتی از سیارک وستا

شناسایی شهاب سنگ آکندریتی HED در ایران

منشا شهاب سنگ های آکندریت HED

مشاهده اطلاعات تکمیلی از شهاب سنگ NL004  در بولتن شهاب سنگ های ایران

منابع

–   کیانی، م، ۱۴۰۳، “مقدمه ای بر شهاب سنگ ها”، نشر مهارت آموزی و مربیان، ۳۱۰ صفحه.

-Bischoff, A., & Goodrich, C. A. (2006). Nature and origins of meteoritic breccias. In D. S. Lauretta & H. Y. McSween Jr. (Eds.), Meteorites and the Early Solar System II (pp. 679–۷۱۲)

University of Arizona Pres.

-Johnson, K. N., Herrin, J. S., & Mittlefehldt, D. W. (2011). Investigation of orthopyroxene diversity in howardite meteorites. Lunar and Planetary Science Conferenc

-Mittlefehldt, D. W. (2014). Asteroid (4) Vesta: I. The howardite-eucrite-diogenite (HED) clan of meteorites. Chemie der Erde, 75, 155–۱۸

-Mittlefehldt, D. W., McSween Jr., H. Y., & others. (1998). [Overview of HED polymict breccias]. Review in Mineralogy, 36

-Mindat. (n.d.). Howardite meteorite: Mineral information, data and localities. Mindat.org

-McSween Jr., H. Y. (1999). Meteorites and their parent planets. Cambridge University Press

[۱] – Diogenitic

[۲] – Howardite–Eucrite–Diogenite

دانلود مقاله به صورت PDF