Деформационная микроструктура, металлическое железо и включения полых отрицательных кристаллов в оливине из палласита сеймчан: свидетельство твердофазного восстановления Fе2+

Abstract

Оливины из палласита Сеймчан исследованы методами оптической микроскопии, рамановской спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Оливин характеризуется наличием полых прямолинейных каналов шириной <1 мкм и включений полых отрицательных кристаллов призматического габитуса толщиной 1–2 мкм. Каналы ориентированы параллельно [001] оливина и развиты по винтовым дислокациям [001]. Оси удлинения отрицательных кристаллов также ориентированы параллельно [001]. В каналах полые сегменты чередуются с сегментами, заполненными металлическим железом. Негативные кристаллы представляют собой кристаллографически ограненные пустоты в оливине; наиболее крупные из них содержат вкрапления металлического железа. Прямолинейная конфигурация и кристаллографическая ориентация каналов соответствуют характеристикам [001] винтовых дислокаций, что позволяет считать [001] дислокации прекурсорами каналов. Полученные данные впервые демонстрируют эволюцию [001] дислокаций в оливине в результате восстановления двухвалентного железа при взаимодействии оливина с вмещающим FeNi металлом. Предложена модель преобразования дислокаций с образованием в оливине Сеймчана каналов и полых отрицательных кристаллов в соответствии с одной из реакций: 2Fehost+ (Mg1−nFen)2SiO4 = 2n[FeO]host + [nSiO2 + 2nFe0 + (1 − n)Mg2SiO4 + 2nv2− + 2nv2+ ]ol, 2Fehost+ (Mg1−nFen)2SiO4 = 2n[FeO]host + [nMgSiO3 + nFe0 + (1 − n)Mg2SiO4 + nv2− + nv2+ ]ol. Согласно модели, при T > 1000°C восстановительный процесс сопровождается возрастанием концентрации Fe0 и ассоциирующих вакансий (v2− и + v2+) в зонах дислокаций. Пустоты в каналах и в отрицательных кристаллах являются продуктом аннигиляции анионных и катионных структурных вакансий, имеющих противоположные заряды. Фазовая ассоциация, образующаяся в данном твердофазном превращении оливина, соответствует буферным равновесиям OSI (оливин ↔ SiO2 + 2Fe0) или OPI (оливин ↔ пироксен + Fe0). Результаты в дальнейшем могут использоваться для сравнительной реконструкции термической и ударной истории разных типов палласитов.