Да́рвинское стекло́ ( англ. Darwin glass ) или куинстауни́т ( англ. queenstownite ), иногда: дарвиново стекло , варианты: куинстоунит, квинстаунит , а также, в ряде случаев, тасманит — одна из местных разновидностей тектита , природного метеоритного стекла- импактита , оплавленного в результате прохождения метеорита ( астероида или кометы ) через плотные слои атмосферы и последующего столкновения с землёй (взрыва).

Как и подавляющее большинство тектитов, куинстаунит или дарвинское стекло получило оба своих названия по тому району, где он был впервые обнаружен и где находится основной ареал его рассеивания: окрестности горы Дарвин ( англ. Mount Darwin ) и находящегося неподалёку от неё метеоритного кратера Дарвин ( англ. Darwin Crater ), к югу от города Куинстаун ( англ. Queenstown ) на юго-западном побережье острова Тасмания ( Австралия ). По географическому признаку оно относится к числу тектитов- тасманитов или, если говорить шире, австралитов (австралитов- индошинитов ) вообще.

Дарвинское стекло чаще всего непрозрачное, коричневатое, тёмно-зеленое или грязно-зелёное, реже светло-зелёное, встречаются также белёсые и чёрные разновидности. По химическому составу квинстаунит (так же, как и ливийское стекло ) выходит за условные границы, характерные для большинства региональных тектитов . Содержание кремнезёма (86-90 %) в нём значительно выше обычных пределов в 68-82 %, а содержание глинозёма , соответственно — ниже (около 6-8 %), ^:437 что определяется составом пород в месте падения метеорита . Возраст дарвинова стекла, измеренный методом датирования по ⁴⁰ Ar/ ³⁹ Ar , составляет 816 ± 7 тысяч лет.

Месторождение

Мелкие осколки и оплавленные фрагменты дарвиновского стекла рассыпаны по обширной территории около 410 км² вокруг предполагаемого ударного метеоритного кратера диаметром 1,2 км. Воронка кратера на сегодняшний день неглубока, она заполнена последующими осадочными породами, сплошь покрыта лесом пополам с кустарником и на местности выражена крайне нечётко, так что обнаружить её случайным образом было практически невероятно. Косвенным признаком для точного определения эпицентра и примерных границ кратера послужило именно дарвинское стекло, точнее говоря, характер его первоначального разброса и последующего распределения по окружающей местности. Как минерал, несомненно, тектитного происхождения, квинстаунит привлёк внимание исследователей к причине своего возникновения — вероятной катастрофе, произошедшей в плейстоценовый или доплейстоценовый период. В поисках возможного источника минерала эту доисторическую воронку в ближних окрестностях горы Дарвин обнаружил в 1972 году геолог Р. Дж. Форд и присвоил ему аналогичное название «кратер Дарвин» .

Именно дарвинское стекло как минерал, несомненно, тектитного происхождения, стал важнейшим диагностическим объектом для определения происхождения, местоположения, характера и времени образования кратера Дарвина, а также гипотезы о доисторической метеоритной катастрофе.

В результате удара (и взрыва) метеорита мелкие фрагменты дарвиновского стекла оказались разбросаны по площади около 410 км² по склонам горы Дарвин и прилегающему к ней нагорью на высоте 250—500 метров над уровнем моря. Стёкла находятся неглубоко под поверхностью почвы, местами присыпанные торфом , песком или перегноем и перемешанные с осколками кварцита . Как правило слой верхового торфа здесь не превышает 20 см, а основные кварциты залегают ниже, на глубине 30 см. При подъёме на высоту более 500 м, где коренные породы постоянно подвергается ветровой и водной эрозии, дарвинское стекло иногда можно найти выходящим прямо на поверхность. Напротив того, в долинах ниже 220 м над уровнем моря куинстауниты покрыты более толстым слоем растительности, торфа и других отложений.

При тестовых раскопах гравийных отложений содержание дарвинова стекла в полуметровом слое почвы колеблется в пределах от 0,3 до 47 кг/м³, а в среднем на всей территории разброса — около 15-20 кг/м³. Наибольшее содержание куинстаунита было обнаружено на расстоянии примерно в 2 километрах от внешних границ кратера. Таким образом, общее расчётное количество метеоритного стекла (составляющее примерно 25 тысяч тонн или 10 тысяч кубических метров), раскиданного по окрестностям, оказывается относительно велико по сравнению с небольшими размерами кратера, а также и образовавшего его гипотетического метеорита. При этой оценке следовало бы учитывать, что сохранению куинстаунитов способствовали кислые грунтовые воды , которые не растворяют (и даже консервируют) стекло, — хотя сам по себе этот факт никак не объясняет его изобилия. Вывод: количество дарвинского стекла в зоне катастрофы настолько велико , что позволяет предполагать его значительно более высокое содержание в исходном метеорите, чем при других аналогичных случаях.

Геофизические исследования и тестовое бурение в границах воронки (эпицентра взрыва) показали, что на глубину до 230 метров кратер заполнен полимиктовой брекчиёй , покрытой отложениями плейстоценового озера. Несмотря на то, что на данный момент не имеется непосредственных доказательств ударного происхождения кратера , гипотеза метеоритного взрыва полностью подтверждается разбросом дарвинского стекла относительно местоположения кратера, а также весьма чёткой стратиграфией и характером деформации материала, заполняющего кратер.

Куинстаунит очень редко можно встретить внутри границ метеоритного кратера Дарвин (буквально единичные случаи, отмеченные в литературе). Чаще всего образцы находят в зонах к северу, западу или югу от воронки (с восточной стороны находится естественная помеха: горный склон). Зона разброса частично захватывает залив Келли и нижний северо-восточный берег «гавани» Маккуори . На север она простирается почти до шоссе Лайелла и дамбы Кроти.

По всей видимости, дарвиново стекло (как и многие другие тектиты ) представляет собой смешанный минерал, состоящий из местных осадочных пород и материнского материала большого метеорита. Результат расплава местных и «космических» пород, он возникал на разных стадиях процесса прохождения метеорита через плотные слои земной атмосферы, затем, его удара о землю, взрыва и последующего сплавления с местными субстратами, также содержавшими достаточное количество сырья для образования стекла.

Предполагаемый эпицентр и источник куинстаунита, кратер Дарвин представляет собой воронку в поперечнике около 1,2 километра. Для образования ударного кратера такого размера требуется метеорит диаметром от 20 до 50 метров, в результате его столкновения с Землёй выделяется энергия около 20 мегатонн в тротиловом эквиваленте .

Вследствие локального расположения на юго-западе острова Тасмания и особого, точно установленного источника рассеивания, дарвинское стекло обычно упоминают отдельно от других региональных тектитов . Тем не менее, его фатический ареал полностью вписывается в границы самого крупного на земле разброса, простирающегося в форме S-образной дуги от острова Тасмания до Кратера Земли Уилкса в Антарктиде . Эта астроблема , крупнейшая на Земле, находится как раз в конечной точке Австрало-Тасманийской дуги, являющейся основным ареалом нахождения тектитов Южного полушария . С одной стороны, по своему местоположению дарвинское стекло входит в число австралитов вообще, представляя одну из разновидностей их южной формы — тасманитов . С другой стороны все перечисленные региональные тектиты включаются в общий класс индошинитов-австралитов , иногда упоминаемый под суммирующим названием австралазийские тектиты .

История изучения и название

является крупнейшим на Земле как по площади рассеивания, так и по числу находимых образцов тектитов . Он имеет вытянутую S-образную форму и имеет общую площадь покрытия (включая морское и океаническое дно) примерно равную всей суше на Земле, почти 150 000 000 км ² . Только на территории Австралии с прилежащим к ней островом Тасмания был собрано несколько миллионов частиц этих стёкол. Они были обнаружены и подняты даже со дна Индийского и Тихого океанов . На данным момент крайними установленными точками Австрало-Тасманийской тектитовой дуги являются, с одной стороны, кратер Земли Уилкса , а другой стороны — как раз остров Тасмания. Таким образом, тасманийские тектиты (или тасманиты ) делятся на две обособленных группы, имеющих различное происхождение: местное, происходящее от кратера возле горы Дарвин ; и общее австралазийское, представляя собой южную часть рассеивания австралитов .

Тасманийские аборигены во время охоты или обработки земли регулярно натыкались чёрные стекловидные предметы, в том числе, шаровидные или имеющие правильную дисковидную форму. Эти небольшие камешки при ударе давали острые осколки (аналогично обсидиану ), что позволяло использовать их в хозяйстве как режущие инструменты. Между тем, самые привлекательные по форме образцы нередко становились священными предметами ( фетишами ), талисманами или оберегами . Вместе с тем, находки тектитов происходили не только в зоне рассеивания дарвинского стекла, на юго-западе Тасмании, но и повсюду, на всей территории острова. Прежде всего, причудливая форма и место обнаружения, как правило, позволяет отличить куинстауниты от австралитов-тасманитов, хотя на протяжении XIX и большей части XX века (до обнаружения кратера Дарвин ) ещё не была проведена разделительная линия между тасманитами вообще и дарвинским стеклом в частности. Последнее обстоятельство и породило известную путаницу в научном употреблении названия «дарвинское стекло».

За условную начальную точку научного изучения тасманитов можно принять январь-февраль 1836 года, когда во время кругосветного путешествия на корабле « Бигль » Чарлз Дарвин оказался в Южной Австралии и на острове Тасмания . Именно тогда молодой английский учёный впервые взял в руки образцы тектитов . Впрочем, само по себе название тектиты возникло только спустя шесть десятков лет, в начале XX века.

В Австралии Дарвин провёл чуть более двух недель. Уже 5 февраля 1836 года « Бигль » прибыл в залив Сторм и более двух суток простоял в порту Хобарт (на юго-востоке острова). Во время своего краткого пребывания в Тасмании и Южной Австралии Дарвин частично приобрёл, а частично собрал небольшую коллекцию местных чёрных стёкол. Так что его с полным основанием можно считать «первооткрывателем» в мир науки не только тасманитов , но через них — и самого обширного поля рассеивания тектитов — австралазийского.

Когда « Бигль » бросил якорь у берегов Тасмании , Дарвин, отправившись в очередную экскурсию вглубь страны, неожиданно обнаружил на земле полые шары из чёрного стекла , немногим более грецкого ореха . Тщательно осмотрев, он принял их за вулканические бомбы. Однако никаких вулканов поблизости не было. Это подтвердили и специальные геологические маршруты. Осталось предположить, что шары занесли сюда кочующие туземцы . Дарвин сделал <соответствующую> запись в дневнике, но позднее к этому вопросу уже не возвратился. ^:12

Если судить по нескольким деталям описания, речь в дневнике Дарвина шла как раз о тасманитах , разновидности австралийского метеоритного стекла , но никак — не о куинстауните , который никогда не встречается в столь причудливых или мало-мальски упорядоченных формах («полые шары <...>, немногим более грецкого ореха »), но представляет собой угловатые, почти беспорядочные осколки или обломки. Кроме того, са́мое место швартовки корабля « Бигль » (залив Сторм ) находится едва ли не в противоположной стороне острова Тасмания, далеко за пределами области рассеивания чёрных «дарвиновых стёкол». Таким образом, из краткого описания можно сделать однозначный вывод, что в качестве сувенира своего путешествия Дарвин собрал или получил — не дарвинское стекло, а тасманийские австралиты.

Чёрные стеклянные шары и пуговицы попали в руки Дарвину в начале 1836 г. И тогда, и по возвращении « Бигля » в Англию развернувшийся в восточной Европе научный спор о происхождении молдавитов , единственных известных на тот момент тектитов, носил сугубо местный характер, и Дарвину ничего не было известно о гипотезах чешских и немецких учёных. Скорее всего, по этой причине тасманийские находки не привлекли особого внимания молодого учёного. ^:12 Примерно в том же состоянии научная дискуссия находилась и двадцать лет спустя, в 1857 году, когда в руки Дарвину попало ещё несколько ярких образцов природного чёрного стекла (также тасманитов и австралитов ) загадочной формы из коллекции Томаса Митчелла . Посчитав чёрные стёкла геологическим объектом, образовавшимся в недрах земли, Дарвин охарактеризовал их как некую разновидность «вулканических бомб», выкидываемых во время извержения из жерла вулканов. С лёгкой руки Дарвина до конца XIX века тасманиты часто называли « обсидиановыми бомбами» или «негритянскими пуговицами».

В 1857 году в собрание Чарльза Дарвина попало также несколько десятков образцов природного чёрного стекла причудливой формы из коллекции недавно умершего путешественника Томаса Митчелла . Однако, исходя из внешнего сходства исследуемых образцов с обсидианом , Дарвин повторно сделал тот же вывод, что попавшие в его руки объекты имеют вулканическое происхождение.

Между тем, к последней четверти XIX века научный и общественный вес личности Дарвина, а также авторитет его имени в научном сообществе далеко превосходил всех известных специалистов в области минералогии. Последствия подобного приоритета не замедлили сказаться на дальнейшей судьбе метеоритных стёкол. С одной стороны, собранные артефакты (австралийские, тасманийские, индонезийские и индокитайские) из коллекции Дарвина послужили не только прекрасной рекламой для привлечения внимания к научной проблеме <будущих> тектитов, но и материалом для дальнейшего изучения. С другой стороны, все «вулканические бомбы» из его коллекции, при всей неоднородности материала, со временем получили сокращённое название «дарвиновых стёкол» , — без должного разграничения места сбора и атрибуции отдельных предметов. Таким образом, к началу XX века под суммирующим термином «дарвиново стекло» в Европе циркулировало неопределённое множество австралитов , тасманитов , а также, вероятно, биллитонитов , индошинитов , и яванитов ... Короче говоря, произвольная смесь практически всех метеоритных стёкол, так или иначе, относящихся к зоне покрытия . За исключением, собственно, самого́ дарвиновского стекла в современном смысле этого термина.

Важным этапом, систематизировавшим прежние данные и повысившим интерес научного сообщества к тектитам, стали работы австрийского геолога, профессора Эдуарда Зюсса . На основе изучения, прежде всего, чешских молдавитов , а также опираясь на обобщённые сведения о «дарвиновых стёклах», в 1900 году Зюсс выдвинул гипотезу о метеоритном происхождении природных стёкол. Результатом его исследований стал, прежде всего, сам термин тектиты . Основываясь исключительно на визуальных данных (без химического анализа), Зюсс пришёл к заключению, что они не связаны с окружающими геологическими породами и имеют космическое происхождение. Главным аргументом для такого вывода стало сравнение формы и структуры поверхности нескольких групп образцов различных минералов, в том числе, железистых метеоритных осколков.

С момента публикации работ Зюсса в течение последующих семи десятков лет наступил принципиально новый этап накопления и систематизации информации в исследовании тектитов из разных районов земного шара, когда прежде разрозненные знания о минеральных стёклах стали сводиться в единую общемировую картину. Важнейшим событием на этом пути стало обнаружение нескольких тысяч великолепных образцов тектитов ( индошинитов ) экспедицией французского минералога А. Лакруа в джунглях южного Лаоса (1929 г.), находка американских бедиаситов (1936), а также причисление к общему числу тектитов информации об известных ранее разновидностях ( биллитонитах , и других региональных формах метеоритного стекла).

Внешний вид

Дарвинское стекло чаще всего имеет невзрачный или грязноватый вид. В большинстве оно — полностью непрозрачное от большого числа включений, цвет имеет от светло-оливково-зелёного до тёмно-зеленого (или даже чёрно-зелёного), изредка встречаются также белые или почти чёрные образцы. Форма различная, преимущественно — асимметричная: каплевидная и грушевидная, округлая или уплощённая; обломки или оплавленные кусочки стекловидной массы чаще всего заметно витые или закрученные в результате вращения. ^:437 Образцы обычно очень небольшие, компактные (1-3 см.), редкие фрагменты достигают длины в 10 см. Внутренняя структура и, отчасти, внешний вид минерала определяется спиральными линиями эллиптических пузырьков. Большинство образцов подразделяются на два основных типа: образцы первого типа обычно белые или светло-зелёные и содержат больше кремнезёма в смеси с окислами магния и железа ; тогда как второй чаще чёрный и тёмно-зелёный, в его составе больше оксидов хрома , никеля и кобальта . Одна из версий различий в химическом составе состоит в том, что дарвиново стекло второго типа содержит больше расплавленного материала собственно из метеоритного вещества, а первый тип включает в себя местные осадочные породы, попавшие в зону катастрофы.

Какого-либо ювелирного или поделочного применения дарвинское стекло не имеет (кроме чисто сувенирного, в качестве артефакта столь древней космической катастрофы), его декоративные и механические свойства невысоки, как и у большинства других тектитов , цвет грязный, прозрачность почти отсутствует, блеск в лучшем случае — стеклянный, а об игре света и вовсе говорить не приходится.

По аргон-аргоновому методу датировки возраст дарвинского стекла определён примерно в 816±7 тысяч лет — примерно в этом временном диапазоне и произошла метеоритная катастрофа возле горы Дарвин.

Химический состав

Как и все тектиты , дарвинское стекло состоит в основном из диоксида кремния с относительно высоким содержанием оксида алюминия . Оно не содержит воды, а внутренние микрополости заполнены смесью углекислого газа , водорода , метана и других газов (часто, инертных ). Именно метеоритный (катастрофический) характер происхождения минерала определяет обилие его местных вариаций и форм. Как уже было сказано выше, дарвинское стекло по своему составу весьма ощутимо выходит за границы, характерные для большинства тектитов (содержание кремнезёма в которых считается нормальным в пределах 68-82 %). В отличие от большинства других метеоритных стёкол, куинстаунит содержит значительно больше кремнезёма (86-90 %), а содержание глинозёма в нём, соответственно — ниже (около 6-8 %). ^:437

Кроме того, в дарвинском стекле были обнаружены многочисленные углеродистые (органические) примеси и включения, в числе которых следует особо отметить целлюлозу , лигнин , алифатические биополимеры и белковые остатки. По результатам анализов было установлено, что они представляют собой типичные биомаркеры живых объектов, оказавшихся в зоне метеоритного взрыва и являются репрезентативными для типовой флоры , существовавшей в местной экосистеме .

Плотность дарвинского стекла колеблется между 1,85 и 2,3. Эти параметры, напротив, ниже обычных для других тектитов.

Примечания

См. также

• Австралиты
• Тасманиты
• Индошиниты
• Тектиты
• Бедиаситы
• Георгианиты
• Молдавиты
• Ливийское стекло

Ссылки

• Тектиты — статья из Большой советской энциклопедии .
• , Музей истории мироздания
• : материал из GeoWiki, открытой энциклопедии по наукам о Земле
• Описание, фото
• // Система <Планета Земля>: XX лет Семинару <Система «Планета Земля»>. — М.: ЛЕНАНД, 2014. С. 364—372.
• // Околоземная астрономия XXI века. — М.: ГЕОС, 2001. С. 322—330.
• Цельмович В. А. // Двенадцатая Международная конференция <Физико-химические и петрофизические исследования в науках о Земле>. Москва, 3-5, Борок 6 октября 2011 г. Материалы конференции. Москва, 2011. С.293-296.