КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер 17-17-01080

НазваниеИмпактные стекла в астроблемах: фундаментальные и прикладные аспекты

РуководительШумилова Татьяна Григорьевна, Доктор геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Коми научный центр Уральского отделения Российской академии наук", Республика Коми

Период выполнения при поддержке РНФ

2020 г. - 2021 г.

Конкурс Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (18).

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-205 - Минералы, их ассоциации и процессы минералообразования

Ключевые словаИмпактные процессы, астроблемы, высокобарные стекла, импактные алмазы

Код ГРНТИ38.27.21

СтатусУспешно завершен

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Неупорядоченные вещества являются одним из широко востребованных видов материалов, среди которых стекла имеют особо важное значение. Однако, строение и особенности фазового состава стекол остаются недостаточно ясными, несмотря на активно ведущиеся исследования в области материаловедения. При этом поведение неупорядоченных систем в условиях сильного сжатия вызывает особый интерес в материаловедении, данному вопросу посвящены многочисленные экспериментальные исследования, проводящиеся в настоящее время при давлениях до 100 ГПа при комнатной температуре, как правило, в микрообъемах с использованием алмазных наковален. В то же время стекла имеют достаточно широкое распространение в природе, среди которых особое место занимают импактные разновидности, образовавшиеся при формировании крупных астроблем, возникшие в результате воздействия на породы мишени сверхвысоких давлений (35-90 ГПа и выше) и высоких температур (до 3000°С). При этом, природные импактные стекла, находясь с метастабильном состоянии, могут сохранять особенности своего строения на протяжении миллионов лет, образуют относительно существенные объемы по сравнению с экспериментально возможными высокобарными продуктами, что может позволить их изучить не только для решения геологических задач и моделирования процессов формирования астроблем, но и решить целый ряд фундаментальных проблем формирования некристаллических веществ в экстремальных условиях и их устойчивости, а также оценить их с точки зрения возможных материалов для высокотехнологичного применения, в частности для различного рода микроэлектроники и высокоэнергетических лазерных технологий. В связи с этим детальное изучение природных импактных стекол является актуальным и весьма своевременным как для решения фундаментальных вопросов поведения вещества в экстремальных условиях и последующей его релаксации, так и для решения прикладных задач. На этапе выполнения проекта 2017-2019 гг проведено изучение вещественного состава, структуры, свойств, особенностей распространения, многообразия природных коренных импактных стекол на примере Карской и Попигайской астроблем, кратера Рис для уточнения условий формирования крупных астроблем, анализа влияния степени раскристаллизации импактного расплава на сохранность импактных алмазов и оценки импактных стекол как нового типа высокобарных материалов, в частности, стекол с коэситом. Проведен сравнительный анализ коренных импактных стекол низкобарной конденсации - жаманшинитами, ливийскими стеклами, стеклами вулканического происхождения и продуктами экспериментального синтеза. В результате изучения импактных стекол, сформировавшихся в разных термодинамических условиях выявлено, что ультравысокобарные жильные стекла Карской астроблемы характеризуются наиболее высокими термодинамическими параметрами формирования и представляют наибольший интерес для дальнейших исследований с целью изучения состояния вещества, сформировавшегося при экстремально высоких давлениях и температурах, а также для анализа возможности использования подобных веществ для микро- и нанотехнологий. В то же время, установленная неоднородность импактных ультравысокобарных природных стекол требует более локального анализа структуры и свойств с применением более детальных высокоразрешающих методов. Выявлено также несовершенство принципиальной модели формирования крупных сложноустроенных импактных кратеров, а также получены предварительные данные, указывающие на более крупные размеры Карской астроблемы, требующие более детальных инструментальных исследований и геологических наблюдений. Выполненные в рамках проекта 2017-2019 гг полевые наблюдения и опробование расплавных импактитов на территории Байдарацкой губы (Усть-Карский район, так называемая "Усть-Карская астроблема") позволили выявить в зювитах импактные стекла лентообразного облика и вкрапленники, которые по макроскопическим признакам и геологическому положению среди импактитов могут быть аналогичными жильным ультравысокобарным импактитам южно-карского сектора Карской астроблемы. Предварительные аналитические исследования лентообразных импактных стекол Усть-Карского района позволили выявить наличие многоуровневой дифференциации импактного расплава (аналогично карским ультравысокобарным стеклам). Кроме того, проведенные в 2019 г полевые исследования на астроблеме Арагуаинья (штаты Мату Гросу, Гояс, Бразилия, кратер - 40 км в диаметре, координаты центра кратера S16°48' W52°59') также позволили выявить перспективные расплавные коренные импактиты лентоподобного облика в аналогичной геологической позиции. Таким образом, актуальность дальнейших исследований импактных стекол астроблем в проекте на продление не только сохраняется, но и расширяется за счет выявления новых геологических объектов с потенциально ультравысокобарными импактными стеклами и применения более локальных высокоразрешающих методов изучения их структуры и свойств. Проектом предусматривается 1) более детальный анализ геологических особенностей импактитов Карской астроблемы и локальный анализ структуры и свойств ультравысокобарных импактных стекол Карской астроблемы и выявленных новых природных объектов с импактными стеклами потенциально ультравысокобарного генезиса – импактитов Усть-Карского сектора («Усть-Карская астроблема», Пай-Хой) и астроблемы Арагуаинья (штаты Мату Гросу, Гояс, Бразилия); 2) доизучение Карской астроблемы в районе центрального поднятия и в северо-западном секторе; 3) изучение продуктов экспериментального моделирования на высоком уровне разрешения; 4) проведение сравнительного анализа особенностей строения природных импактных стекол и синтезированных импактных стекол, полученных при известных термодинамических параметрах; 5) выяснение фундаментальных отличий импактных стекол высокобарной конденсации от низкобарных разновидностей на структурном уровне; 6) определение потенциально практически значимых свойств ультравысокобарных импактных стекол. Продолжение исследований расплавных импактитов Карской астроблемы и новых выявленных объектов позволит получить более обширную информацию о распространении ультравысокобарных расплавных импактитов, что будет способствовать решению проблем геологии импактного метаморфизма, уточнению механизмов формирования и строения крупных импактных структур. Более детальное изучение Карской импактной структуры в рамках продолжения проекта, в том числе анализ центрального поднятия и обрамления импактного кратера, выяснение времени формирования жильных расплавных импактитов, позволит уточнить размеры сложного импактного кратера и особенности его строения, что имеет важное значение для выяснения специфики геологического строения Карской впадины и северо-восточного окончания Пай-Хоя. С практической точки зрения изучение новых объектов и применение высокоразрешающих методов исследований позволит получить более всеобъемлющую информацию о фазовом состоянии, условиях формирования и физических свойствах импактных стекол в целях выяснения их потенциала в качестве материалов, для разработки новых технологических решений и выяснения фундаментальных аспектов состояния вещества в экстремальных условиях.

Ожидаемые результаты
В результате выполнения проекта ожидается получение следующих результатов: - анализ особенностей структурно-вещественного характера и фациальной специфики разновидностей импактитов и уточнение геологической позиции ультравысокобарных импактных стекол, строение центрального поднятия и северо-западного сектора Карской астроблемы; - выявление геологической позиции импактитов Усть-Карского сектора и их связи с Карской астроблемой; - локальный анализ структуры и свойств ультравысокобарных импактных стекол Карской астроблемы; - выявление природы потенциально ультравысокобарных импактных стекол импактитов Усть-Карского сектора («Усть-Карская астроблема», Пай-Хой) и астроблемы Арагуаинья (штаты Мату Гросу, Гояс, Бразилия). Анализ возможного распространения ультравысокобарных импактных стекол в астроблемах; - построение геологической модели Карской астроблемы с учетом полученных новых и уточненных данных. Построение общей уточненной принципиальной модели строения крупного сложного кратера на поверхности суши Земли; - сравнительный анализ продуктов экспериментального синтеза с известными термодинамическими параметрами образования и природных импактных стекол, включая ультравысокобарные; - детальный анализ структуры и свойств ультравысокобарных импактных стекол на локальном уровне; - выяснение фундаментальных отличий импактных стекол высокобарной конденсации от низкобарных разновидностей на структурном уровне; - определение потенциально практически значимых свойств природных ультравысокобарных импактных стекол и возможности их использования в качестве материалов или прототипов создания искусственных материалов. Ожидаемые результаты исследований расплавных импактитов Карской астроблемы и новых выявленных объектов находятся на передовом рубеже мировой науки в области исследований геологии и вещества импактных объектов и изучения состояния вещества в экстремальных условиях. Выполнение проекта будет способствовать решению общих проблем геологии импактного метаморфизма, уточнению механизмов формирования и строения крупных импактных структур. Изучение новых объектов и применение высокоразрешающих методов исследований позволит получить более всеобъемлющую информацию о фазовом состоянии, условиях формирования и физических свойствах импактных стекол в целях выяснения их потенциала в качестве материалов, для разработки новых технологических решений и выяснения фундаментальных аспектов состояния вещества в экстремальных условиях. В случае выявления ценных свойств импактные ультравысокобарные стекла могут быть использованы как материал для микро- и нанотехнологий, а также как прототипы для создания искусственных технологий их получения. С точки зрения экономики выполнение проекта имеет потенциальное значение при создании материалов на основе ультравысокобарных импактных стекол, что может быть установлено только после выяснения локальных свойств изучаемых стекол. Общественно значимыми будут новые сведения о характере глобальных событий, связанных с падением крупных астероидов. По результатам исследований после окончания научной работы по проекту предполагается создание научно-популярных материалов через Интернет-ресурсы и печатные издания.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---