Дифракция отраженных электронов в исследовании микродеформаций в зернах циркона из метеоритных кратеров: методические аспекты

   Предмет исследования. Описание методических аспектов пробоподготовки и дифракции отраженных электронов в исследовании микродеформаций в зернах циркона.

   Объекты исследования и методы. При помощи сканирующей электронной микроскопии (SEM) и метода дифракции отраженных электронов (EBSD) исследованы фрагменты импактитов из ударно-преобразованной породы кратеров Вредерфорт (ЮАР) и Кара (хр. Пай-Хой, п-ов Югорский, Россия).

   Результаты. Поиск циркона с определенными микродеформациями требует детального обследования значительных площадей полированных фрагментов породы с высоким пространственным разрешением (десятки нм), что требует значительных затрат приборного времени. Для оперативного и надежного выявления микродеформаций в цирконе необходимо решение ряда методических вопросов: (1) анализ значимости влияния условий регистрации дифракционных картин (EBSP-изображений) при разном ускоряющем напряжении пучка (10, 20, 29 кВ) на соотношения сигнал/шум, пространственное разрешение и ширину полос Кикучи, (2) сравнение карт зерна циркона, полученных при 10, 20 и 29 кВ, (3) разработка алгоритма поиска минералов и диагностики деформаций в минералах, (4) апробация методики на зернах циркона из метеоритных кратеров Вредерфорт и Кара.

   Выводы. Отработана методика пробоподготовки шлифов для EBSD-метода, рассмотрены методы обработки EBSD-данных, позволяющих повысить качество индексирования дифракционных изображений Кикучи. Повышена эффективность обнаружения и анализа ударно-преобразованных зерен циркона с использованием сканирующего электронного микроскопа, оптимизированы условия регистрации электронных изображений и EBSD-карт; разработан алгоритм поиска минералов в шлифах (срезы пород). Методика апробирована на серии из 50 шлифов импактных пород Кара и Вредефорта, в результате чего обнаружено 436 зерен циркона, среди которых выявлены все известные типы микродеформаций зерен циркона.

1. Фельдман В.И. (2018) Импактитогенез. (Ред. Л.И. Глазовская). М.: КДУ; Университетская книга, 154 с.

2. Bohor B.F., Betterton W.J., Krogh T.E. (1993) Impact-shocked zircons: Discovery of shock-induced textures reflecting increasing degrees of shock metamorphism. Earth Planet. Sci. Lett., 119(3), 419-424.

3. Cavosie A.J., Erickson T.M., Timms N.E., Reddy S.M., Talavera C., Montalvo S.D., Moser D. (2015) A terrestrial perspective on using ex situ shocked zircons to date lunar impacts. Geology, 43(11), 999-1002.

4. Cavosie A.J., Quintero R.R., Radovan H.A., Moser D.E. (2010) A record of ancient cataclysm in modern sand: Shock microstructures in detrital minerals from the Vaal River, Vredefort Dome, South Africa. Bulletin, 122(11-12), 1968-1980.

5. Cavosie A.J., Timms N.E., Ferrière L., Rochette P. (2018) FRIGN zircon – The only terrestrial mineral diagnostic of high-pressure and high-temperature shock deformation. Geology, 46(10), 891-894.

6. Chinchalkar N.S., Osinski G.R., Erickson T.M., Cayron C. (2024) Zircon microstructures record high temperature and pressure conditions during impact melt evolution at the West Clearwater Lake impact structure, Canada. Earth Planet. Sci. Lett., 636, 118714.

7. Corfu F., Hanchar J.M., Hoskin P.W., Kinny P. (2003) Atlas of zircon textures. Rev. Miner. Geochem., 53(1), 469-500.

8. Erickson T.M., Pearce M.A., Reddy S.M., Timms N.E., Cavosie A.J., Bourdet J., Nemchin A.A. (2017) Microstructural constraints on the mechanisms of the transformation to reidite in naturally shocked zircon. Contrib. Miner. Petrol., 172, 1-26.

9. Erickson C.A., Wink L.K., Ray B., Early M.C., Stiegelmeyer E., Mathieu-Frasier L., McDougle C.J. (2013) Impact of acamprosate on behavior and brain-derived neurotrophic factor: An open-label study in youth with fragile X syndrome. Psychopharmacology, 228, 75-84.

10. Finch R.J., Hanchar J.M. (2003) Structure and chemistry of zircon and zircon-group minerals. Rev. Miner. Geochem., 53(1), 1-25.

11. French B.M. (1998) Traces of catastrophe: A handbook of shock-metamorphic effects in terrestrial meteorite impact structures (No. LPI-Contrib-954).

12. Kovaleva E., Zamyatin D.A. (2021) Revealing microstructural properties of shocked and tectonically deformed zircon from the Vredefort impact structure: Raman spectroscopy combined with SEM microanalyses.

13. Leroux H., Reimold W.U., Koeberl C., Hornemann U., Doukhan J.C. (1999) Experimental shock deformation in zircon: A transmission electron microscopic study. Earth Planet. Sci. Lett., 169(3-4), 291-301.

14. Moser D.E., Cupelli C.L., Barker I.R., Flowers R.M., Bowman J.R., Wooden J., Hart J.R. (2011) New zircon shock phenomena and their use for dating and reconstruction of large impact structures revealed by electron nanobeam (EBSD, CL, EDS) and isotopic U–Pb and (U–Th)/He analysis of the Vredefort dome. Canad. J. Earth Sci., 48(2), 117-139.

15. Timms N.E., Erickson T.M., Pearce M.A., Cavosie A.J., Schmieder M., Tohver E., Wittmann A. (2017) A pressure-temperature phase diagram for zircon at extreme conditions. Earth-Sci. Rev., 165, 185-202.

16. Timms N.E., Reddy S.M., Healy D., Nemchin A.A., Grange M.L., Pidgeon R.T., Hart R. (2012) Resolution of impact‐related microstructures in lunar zircon: A shock‐deformation mechanism map. Meteor. Planet. Sci., 47(1), 120-141.