Урейлиты — ультраосновные ахондриты, состоящие в основном из оливина и пироксена, но сохраняющие примитивные хондритовые черты: высокое содержание углерода, сидерофильных элементов и благородных газов. Их родительское тело остаётся загадкой: в нём сочетаются текстурное равновесие и химически примитивные составы. Почти все урейлиты брекчированы и ударно изменены. Полевые шпаты и кремнезём в них крайне редки, что объясняют удалением 15–25% исходного вещества при частичном плавлении. Полимиктовые урейлиты, такие как EET 87720, содержат обломки разных литологий и дают доступ к более широкому спектру пород родительского тела. Соседние работы в архиве касаются минералогии дифференцированных метеоритов, оливин-доминированных астероидов и экспериментов по частичному плавлению — все они лежат в русле изучения ранней дифференциации малых тел.
Исследовали тонкий срез EET 87720 TS57 толщиной 30 мкм. Состав минералов определили электронно-зондовым микроанализом на JEOL JXA-8530F. Тройные изотопы кислорода измерили методом вторично-ионной масс-спектрометрии на приборе IMS 1280 с пучком Cs+ 2 нА, сфокусированным до ~12 мкм. Для картирования внутренней структуры шпинели применили темнопольную рентгеновскую микроскопию (DFXM) на синхротроне ESRF, линия ID03, энергия 17 кэВ, отражение (400). Собрали 36 слоёв с шагом 1 мкм, реконструировали объём и построили карты мозаичности и локальной разориентации (KAM). Температуру кристаллизации оценили по геотермометру распределения алюминия между оливином и шпинелью.
В EET 87720 найдены два крупных зерна алюминиевой шпинели размером 400–500 мкм, розового цвета, с содержанием Al2O3 56.4–58.7 вес.% и Cr2O3 11.3–11.8 вес.%. Состав ядра одного зерна: (Mg0.87Fe0.13)(Al1.73Cr0.23Fe0.04)O4. Изотопы кислорода шпинели и ассоциирующего оливина лежат на линии CCAM, в поле урейлитов; у оливина δ18O достигает ~9.7‰, расширяя известный диапазон. По распределению алюминия между оливином и шпинелью получена температура кристаллизации 1318±43 K. DFXM выявила три уровня микроструктуры: распределённую кривизну решётки, локализованные полосы скольжения и когерентные границы мозаичных доменов. Максимальная RMS-мозаичность ~0.795°, RMS-мозаичность слоёв снижается от ~0.26–0.29° у верхней поверхности до ~0.16–0.19° в нижней части зерна.
Работа отличается от соседних исследований тем, что впервые детально характеризует алюминиевую шпинель в урейлите — минерал, который ранее в урейлитах почти не встречался, а если встречался, то как хромит или ульвошпинель. Это первая трёхмерная реконструкция кристаллопластической деформации в алюминиевой шпинели из урейлитового родительского тела. Открытие показывает, что ранние алюминиевые расплавы на родительском теле урейлитов могли локально сохраняться, несмотря на их почти полное исчезновение из основной массы урейлитов.
Тема может развиваться через поиск алюминиевой шпинели в других полимиктовых урейлитах и сравнение её изотопного состава с известными резервуарами. Дальнейшие DFXM-исследования на других отражениях позволят определить активные системы скольжения и уточнить историю ударного нагружения. Эксперименты по кристаллизации алюминиевых расплавов при низких давлениях и низкой фугитивности кислорода помогут проверить предложенный сценарий образования шпинели.
Результаты повлияют на модели термической эволюции и дифференциации родительского тела урейлитов, а также на интерпретацию ударных деформаций в метеоритах.
Провести поиск алюминиевой шпинели в других образцах урейлитов и выполнить DFXM на нескольких отражениях для индексации границ. Дополнить данные изотопами кислорода для мелких обломков матрицы.
Работа напрямую связана с нерешённой проблемой происхождения и эволюции родительского тела урейлитов: как совместить текстурное равновесие с примитивным химическим составом. Находка алюминиевой шпинели даёт редкое прямое свидетельство раннего алюминиевого расплава, который был почти полностью удалён при частичном плавлении. Это заполняет пробел между экспериментальными моделями частичного плавления хондритового предшественника и реальной минералогией урейлитов.
Шпинель в EET 87720 имеет розовый цвет, который виден даже в поляризованном свете, — редкий случай для урейлитов, где обычно доминируют оливин и пироксен. Зерно шпинели размером 400–500 мкм можно сравнить с песчинкой, но по меркам урейлитов это гигант: типичные акцессорные шпинели в них в десятки раз меньше.