Блог

Патрушева Д.Г., Петрова Е.В., Гроховский В.И., Оштрах М.И.

МЕССБАУЭРОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ФАЗ В ОЛИВИНЕ ПАЛАССИТА ОМОЛОН

Метеорит Омолон принадлежит к главной группе палласитов класса железокаменных метеоритов. Он был обнаружен в 1982 году в бассейне реки Омолон в Магаданской области. Общая масса найденного фрагмента составляет 250 кг. В настоящее время основная масса метеорита хранится в геолого-минералогическом музее СВК НИИ ДВО РАН. Исследованный фрагмент метеорита Омолон имеет размеры 43.53 см и угловатую поверхность с многочисленными оборванными острыми выступами никелистого железа, содержащего включениями кристаллов оливина желтого цвета (рис. 1). Содержание фаялита в оливине – 12.3 мол. % [Sharygin et al., 2006]. Распределение ионов Fe2+ в позициях М2 и М1 в оливине можно использовать для оценки термической истории минерала. В настоящей работе приводятся первые результаты изучения оливина из метеорита Омолон методом мессбауэровской спектроскопии с высоким скоростным разрешением.
 
Рис. 1. Фрагмент палласита Омолон.

Образец оливина из метеорита Омолон получали следующим образом: выделенные из железоникелевой матрицы кристаллы оливина измельчались в порошок в агатовой ступке, затем с помощью магнита удалялась магнитная фаза. Полученный порошок наклеивался на подложку диаметром 2 см из очищенного от железа алюминия. Эффективная толщина образца ~ 5 мг Fe/см2.

Мессбауэровские спектры измерялись на автоматизированном прецизионном мессбауэровском спектрометрическом комплексе с высоким скоростным разрешением (4096 каналов) при комнатной температуре. Характеристики комплекса приведены в работах [Oshtrakh et al., 2009; Семенкин и др., 2010]. Мессбауэровские спектры обрабатывались по методу наименьших квадратов по программе UNIVEM-MS (НИИ Физики Южного федерального университета, Ростов-на-Дону) с использованием линии лоренцевой формы и оценивались следующие параметры: изомерный сдвиг , квадрупольное расщепление (квадрупольный сдвиг для магнитно расщепленных спектров) EQ, магнитное сверхтонкое поле Hэфф, ширина линии , относительная площадь компонент спектра S и статистический критерий 2. Изомерные сдвиги приводятся относительно -Fe при 295 К.

Мессбауэровские спектры оливина из метеорита Омолон, измеренные в двух разных скоростных диапазонах, показаны на рис. 2. Результаты наилучшей аппроксимации этих спектров приведены в таблице 1. В спектре, измеренном в большом скоростном диапазоне, выявляется небольшой (2 %) магнитный секстет, параметры которого соответствуют троилиту (FeS). Очевидно, что это остаточный троилит, который не удалось удалить с помощью магнитов. В спектре также присутствуют три квадрупольно расщепленных дублета (компоненты 2–4).  Мессбауэровские  параметры компонент 2 и 3

Рис. 2. Мессбауэровские спектры оливина из метеорита Омолон, измеренные при комнатной температуре на 4096 каналов: а – в большом скоростном диапазоне, б – в малом скоростном диапазоне.

соответствуют ядрам 57Fe, находящимся в позициях М1 и М2 в оливине (см., например, [Morozov et al., 2005; Oshtrakh et al., 2008]). Параметры компоненты 4 можно связать с неизвестным соединением Fe+3. Следует отметить, что вид дифференциального спектра на рис. 2, а свидетельствует о недостаточном качестве аппроксимации этого спектра. Однако, дальнейшее увеличение числа компонент при аппроксимации данного спектра не давало положительного результата. Поэтому, учитывая малый вклад троилита, было проведено новое измерение мессбауэровского спектра в меньшем скоростном диапазоне (рис. 2, б). Этот спектр был аппроксимирован тремя квадрупольно расщепленными дублетами (компоненты 1–3), параметры которых приведены в таблице 1. Мессбауэровские параметры компонент 1 и 2 соответствуют ядрам 57Fe, находящимся в позициях М2 и М1 в оливине. Величины EQ для этих компонент слегка отличаются от соответствующих значений EQ, полученных для мессбауэровского спектра оливина, измеренного в большом скоростном диапазоне. Кроме того, значения относительных площадей компонент 1 и 2 оказались различны (~ 41 % и ~59 %), что соответствует ранее полученным данным для обыкновенных хондритов [Oshtrakh et al., 2008]. Компонента 3 по своим параметрам соответствует высокоспиновому соединению Fe+3.

Таблица 1
Параметры мессбауэровских спектров оливина из метеорита Омолон
Спектр , мм/с EQ, мм/с Hэфф, кЭ S, % (ошибка 10 %) № компоненты в спектре Минерал
Рис. 2,а 0.780.01 –0.120.02 313.40.8  2.07 1 Троилит
 1.1470.004 3.0570.004 – 47.88 2 Оливин (М1)
 1.1280.004 2.8870.004 – 47.46 3 Оливин (М2)
 0.0410.004 1.2500.008 –  2.58 4 Соединение Fe+3
Рис. 2,б 1.1240.002 2.8340.002 – 40.78 1 Оливин (М2)
 1.1460.002 3.0330.002 – 58.56 2 Оливин (М1)
 0.470.03 0.450.05 – 0.66 3 Соединение Fe+3

Таким образом, первое исследование оливина, выделенного из метеорита Омолон, методом мессбауэровской спектроскопии с высоким скоростным разрешением позволило выявить присутствие троилита и соединения Fe+3 в оливине, а также оценить доли ядер 57Fe, находящихся в позициях М1 и М2 в оливине.

Литература

Семенкин В. А., Оштрах М. И., Мильдер О. Б., Новиков Е. Г. Мессбауэровский спектрометрический комплекс с высоким скоростным разрешением для биомедицинских исследований // Известия РАН, сер. Физическая. 2010. 74. № 3. С. 475–479.
Morozov M., Brinkmann C., Lottermoser W., Tippelt G., Amthauer G., Kroll H. Octahedral Cation Partitioning in Mg,Fe2+-Olivine // Eur. J. Mineral. 2005. 17. P. 495–500.
Oshtrakh M. I., Petrova E. V., Grokhovsky V. I., Semionkin V. A. A Study of Ordinary Chondrites by Mössbauer Spectroscopy with High-Velocity Resolution // Meteor. & Planet. Sci. 2008. 43. P. 941–958.
Oshtrakh M. I., Semionkin V. A., Milder O. B., Novikov E. G. Mössbauer Spectroscopy with High Velocity Resolution: An Increase of Analytical Possibilities in Biomedical Research // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2009. 281. Р. 63–67.
Sharygin V. V., Kovyazin S. V., Podgornykh N. M. Mineralogy of Olivine-Hosted Inclusions from the Omolon Pallasite // 37 LPSC, 2006, № 1235.