بهطور کلی، وجود کوارتز (SiO₂) در شهابسنگها بسیار نادر است، اما کاملاً غیرممکن نیست. برخلاف پوسته زمین که سرشار از سیلیس آزاد است، بیشتر اجرام سنگی منظومه شمسی که منشأ شهابسنگها هستند، ترکیب شیمیایی متفاوتی دارند و شرایط تشکیل آنها معمولاً برای ایجاد کوارتز مناسب نیست.
در سنگهای زمینی، فرآیندهایی مانند ذوب مکرر، تبلور تفریقی و فعالیتهای گرمابی (هیدروترمال) باعث غنیشدن سیلیس و تشکیل کانیهایی مانند کوارتز میشوند. اما در بیشتر سیارکهای مادر شهابسنگها چنین شرایطی وجود نداشته است.
مقطع نازک یک شهابسنگ کندریتی زیر میکروسکوپ قطبی. کانیهای غالب این شهابسنگ الیوین و پیروکسن هستند و معمولاً کوارتز در این نوع شهابسنگها وجود ندارد
۱. چرا در بیشتر شهابسنگها کوارتز وجود ندارد؟
بیشتر شهابسنگهایی که به زمین میرسند، بهویژه کندریتهای معمولی (Ordinary Chondrites)، از نظر شیمیایی سیلیساشباع (Silica-undersaturated) نیستند
در این شرایط، سیلیسیم موجود ترجیح میدهد با منیزیم و آهن ترکیب شود و کانیهایی مانند الیوین و پیروکسن را تشکیل دهد. در نتیجه، سیلیس آزاد کافی برای تشکیل کوارتز باقی نمیماند.
به همین دلیل، الیوین و پیروکسن فراوانترین کانیهای بیشتر شهابسنگها هستند، در حالی که کوارتز تقریباً همیشه غایب است.
بلور الیوین در یک کندریت معمولی. بخش عمده سیلیسیم موجود در شهابسنگها در ساختار الیوین و پیروکسن مصرف میشود و به همین دلیل کوارتز آزاد تشکیل نمیشود.
۲. کوارتز در چه شهابسنگهایی یافت میشود؟
اگرچه کوارتز در شهابسنگها کمیاب است، اما در برخی شهابسنگهای متمایزشده (Differentiated Meteorites) مقدار اندکی از فازهای سیلیسی مشاهده شده است.
آکندریتها (Achondrites)
در برخی آکندریتها، بهویژه اوکریتها (Eucrites) که منشأ آنها پوسته بازالتی سیارک وستا است، ممکن است مقدار بسیار کمی از فازهای سیلیسی مانند:
- کریستوبالیت (Cristobalite)
- تریدیمیت (Tridymite)
بهصورت دانههای ریز و معمولاً در مقیاس میکروسکوپی دیده شوند.
شهابسنگهای ماه و مریخ
در برخی از شهابسنگهای منشأگرفته از ماه و مریخ، به دلیل سابقه طولانی فعالیتهای آذرین و تکامل پوسته، حضور فازهای سیلیسی از جمله کوارتز، کریستوبالیت و تریدیمیت گزارش شده است. با این حال، این کانیها معمولاً بخش بسیار کوچکی از سنگ را تشکیل میدهند.
۳. پلیمورفهای پرفشار سیلیس (اثر شوک)
یکی از جالبترین جنبههای حضور سیلیس در برخی شهابسنگها، تشکیل پلیمورفهای پرفشار SiO₂ در اثر برخوردهای بسیار شدید کیهانی است.
هنگامی که سنگهای سیارکی یا سیارهای در اثر برخوردهای پرسرعت تحت فشارهای بسیار زیاد (چندین تا دهها گیگاپاسکال) و دماهای بالا قرار میگیرند، اگر سیلیس آزاد (SiO₂) در سنگ وجود داشته باشد، ساختار بلوری آن میتواند بدون تغییر در ترکیب شیمیایی، به فازهای پرفشار تبدیل شود.
مهمترین این پلیمورفها عبارتاند از:
- کوئسیت (Coesite)؛ پلیمورفی که در فشارهای بالا تشکیل میشود.
- استیشوویت (Stishovite)؛ پلیمورفی با چگالی بیشتر که در فشارهای بسیار بالاتر ایجاد میشود.
شناسایی این کانیها در شهابسنگها یا سنگهای حاصل از برخوردهای شهابسنگی، یکی از معتبرترین شواهد وقوع دگرگونی شوکی (Shock Metamorphism) و ثبت فشارهای بسیار زیاد ناشی از برخوردهای کیهانی است.
نکته علمی: کوئسیت و استیشوویت تنها در صورتی تشکیل میشوند که فازهای سیلیس (SiO₂) مانند کوارتز، کریستوبالیت یا تریدیمیت پیش از وقوع شوک در سنگ حضور داشته باشند؛ بنابراین، در بسیاری از کندریتهای معمولی که فاقد سیلیس آزاد هستند، انتظار تشکیل این پلیمورفها وجود ندارد.
رگه ضخیم کوارتز در یک سنگ زمینی. وجود چنین بلورهای درشت یا رگههای کوارتزی تقریباً همیشه نشاندهنده منشأ زمینی سنگ است، نه منشأ شهابسنگی
۴. یک نکته مهم در شناسایی شهابسنگها
اگر در یک سنگ، بلورهای درشت یا رگههای ضخیم کوارتز مشاهده شود؛ بهویژه کوارتزهای شفاف، شیری یا رگهای که شباهت زیادی به کوارتزهای رایج زمین دارند، این موضوع با منشأ شهابسنگی سازگار نیست.
در شهابسنگها، سیلیس آزاد معمولاً تنها بهصورت دانههای بسیار ریز، میکروسکوپی و در کنار کانیهایی مانند پلاژیوکلاز و پیروکسن دیده میشود. بنابراین وجود بلورهای بزرگ یا رگههای کوارتز، تقریباً همیشه نشاندهنده منشأ زمینی سنگ یا دگرسانی و آلودگی پس از سقوط است.
جمعبندی
کوارتز یکی از فراوانترین کانیهای پوسته زمین است، اما در شهابسنگها کانی بسیار کمیابی به شمار میرود. دلیل اصلی این موضوع، ترکیب شیمیایی بیشتر سیارکهای مادر است که در آنها سیلیس آزاد برای تشکیل کوارتز وجود ندارد و سیلیسیم عمدتاً در ساختار الیوین و پیروکسن مصرف میشود. تنها در برخی شهابسنگهای متمایزشده، بهویژه آکندریتها و شهابسنگهای ماه و مریخ، مقدار اندکی از فازهای سیلیسی مانند کوارتز، کریستوبالیت یا تریدیمیت یافت میشود. همچنین، در اثر برخوردهای بسیار شدید، سیلیس موجود ممکن است به پلیمورفهای پرفشار مانند استیشوویت و کوئسیت تبدیل شود که از مهمترین شواهد وقوع شوکهای برخوردی در تاریخچه شهابسنگها هستند.
نظرات کاربران