Тектиты — состав, свойства, происхождение



В 1908–1909 гг. во время раскопок в Виллендорфе на Дунае археологи обнаружили стоянку пещерного человека, где были найдены многочисленные каменные орудия среди которых встречались осколки, похожие на зеленое бутылочное стекло и по форме напоминавшие дно бутылки. Виллендорф находится в Австрии неподалеку от местечка Вахау между Шпиц и Агсбах на расстоянии около 100 км к юго-востоку от г. Тршебич в Чехии. Культурные слои Виллендорфа принадлежат ко времени ориньякской культуры, относимой к позднему палеолиту и совпадающей с окончанием максимального оледенения. Зеленые стекловидные осколки находились в верхнем однородном чистоэловом лессе, в котором была обнаружена ледниковая фауна.

Такие же многочисленные находки мелких каменных орудий в виде треугольников, трапеций, сегментов и других форм были сделаны на Филиппинах неподалеку от Манилы в районах археологических раскопок Пигад — Бабуй и Кубао. Эти тектиты человек обрабатывал во время среднего каменного века — мезолита, т. е. от 20 до 15 тысяч лет назад и позже. Он использовал их в качестве наконечников для стрел, ножей, амулетов и талисманов. Геологические исследования показали, что пласты с тектитами образовались в течение среднего плейстоцена, т. е. около 250–300 тыс. лет назад, когда на земную поверхность падал тектитовый град. Впрочем, тектиты могли быть переотложены и встречаться во вторичных залеганиях, как это теперь доказано для тектитов Центральной Европы.

Впервые тектиты были обнаружены на территории нынешних Чехии и Словакии. Не позднее первой половины XVIII в. местные жители находили их по руслам некоторых рек, шлифовали и использовали в качестве украшений. Особенно много тектитов было собрано на берегах реки Молдавы (теперь Влтавы), от которой они получили название «молдавитов» (или «влтавинов»). Однако и в других местах южной Чехии и южной Моравии они так же часто встречались [2,6].

В настоящее время тектиты найдены в различных частях света — в Чехии, на Филиппинах, в Индо-Китае, в Австралии, на о. Тасмания, на о. Ява, в Индонезии, США и др. Распространение тектитов на земном шаре представлено на рис.1. Их принято называть по месту находок: молдавиты (Чехия), филиппиниты (Филиппины), австралиты (Австралия), яваниты (о. Ява), индошиниты (Индо-Китай) и т. д. Основная область их находок — Юго-Восточная Азия и Австралия. Но самые замечательные районы по частоте находок тектитов на единицу площади — Южная Чехия и Южная Моравия. Наряду с ними имеются напротив большие белые пятна на карте земного шара, где тектиты пока не обнаружены. К ним относится большая часть Африки и Азии, Индия и др. [2]. Не найдены они и на территории Российской Федерации, несмотря на ее обширную территорию.

Рис. 1. Тектитные поля на поверхности Земли

В середине прошлого века в урочище Жаманшин, что по-казахски значит «плохая земля», были найдены многочисленные кусочки стеклообразного вещества в виде глыб, брызг и капелек причудливой формы [4]. Урочище находится между Аральским морем и Мугоджарами — южными отрогами Уральских гор — в песчаной и каменной безводной пустыне. Район находок расположен в пределах древней Урало-Сибирской платформы, где неизвестны практические проявления мезозойской или более молодой вулканической деятельности. Были рассмотрены три гипотезы происхождения найденных стекол: результаты извержения вулкана, металлургические шлаки древнего человека, осколки метеорита. Также были проведены химические анализы находок: темного стекла, пемзообразного вещества и стекла смешанного с ним.

Внешний вид и форма тектитов различны и, очевидно, зависят от способа их образования. Делаются попытки связать внешние характеристики тектитов с их генезисом. Они имеют форму шаров, груш, дисков, капель («слезок»), шишек, эллипсоидов, серпов, колокольчиков, пальцев, гантелей и др.

Среди других обращает на себя внимание луковичная форма отдельных тектитов, напоминающая некоторые стадии выработки стекла на стекольном заводе (рис. 2). Можно предполагать, что первоначально образовавшийся вязкий расплав тектитного вещества под влиянием определенных сил (взрыва, полета и т. п.) подвергался раздуванию, растягиванию, вращению или другим воздействиям. Важно для разгадки способа образования тектитов наблюдение, что подобные формы возникают также у продуктов атомных или вулканических взрывов.

Рис. 2. Индошинит

Тектиты имеют обычно небольшие размеры — от лесного до крупного грецкого ореха — и малый вес. Лишь отдельные экземпляры более крупные. Наименьший вес, согласно Д. Бейкеру, был отмечен у одного австралийского образца, который весил 0,065 г, наибольший у одного из индошинитов — 3200 г.

Цвет тектитов черный, темно-зеленый, бутылочно-зеленый. буровато-зеленый, желто-коричневый или желтый.

Тектиты — хорошо сплавленные стекла, прозрачные, без каких-либо анизотропных включений. Они образовались при очень высокой температуре, намного превосходящей температуру современных заводских пламенных печей. Ни в одном из них никогда не замечалась даже начальная стадия кристаллизации. Весьма вероятно, что как химический состав тектитного стекла, так и быстрое охлаждение его («закалка»), препятствовали процессу кристаллизации.

Они содержат мельчайшие пузырьки шаровой или эллипсоидальной формы, их размеры от n*10–³ до 0,2–0,3 мм. При оптическом исследовании тектитного стекла в нем обнаруживается слоистость, т. е. то, что стеклоделы называют «шлирами» и «свилями». Это свидетельствует о том, что для полной гомогенизации расплава после его образования не было достаточных условий: температуры и времени.

При изучении тектитов ученые обращали внимание также на форму рельефа их поверхности — в надежде найти зависимость между ним и процессом их образования. Г. Г. Воробьев различал, например, такие формы элементов скульптуры, как «складки», «желобки», «лунки», «оспины», «личинки», и пр. [2].

Одна из наиболее важных характеристик этих своеобразных природных стекол — их химический состав. Таблица 1 дает представление о среднем химическом составе тектитов. Макрокомпоненты, определенные при помощи химического (мокрого) анализа, выражены в окислах; микрокомпоненты на основании спектроскопического изучения — в виде элементов [2]. Вода условно отнесена к макрогруппе, как определенная химическим анализом. При поверхностном ознакомлении они кажутся похожими на кислые вулканические стекла и, в частности, на обсидианы, за которые их первоначально принимали. Но при тщательном рассмотрении химических характеристик видна разница между ними: тектиты не принадлежат к земным магматическим породам и представляют собой особую группу стекол [2]. При таком же высоком содержании глинозема они отличаются большим количеством кальция, магния и железа, малым содержанием натрия и калия сравнительно с кислыми вулканическими породами, имеющими сходное количество кремнезема [6]. Отношение трехвалентного железа к двухвалентному у них весьма низкое (Fe³/Fe² около 0,1–0,2); калий преобладает над натрием. Важная особенность этих природных стекол — близкое сходство их химических составов из разных географических мест.

Таблица 1

Средний химический состав тектитов

Макрокомпоненты. Окислы.	%	Микрокомпоненты.
		элементы	%	элементы	%
SiO2	73,29	Li	2*10–2	Ga	6*10–4
TiO2	0,86	Zr	1,9*10–2	Pb	5*10–4
Al2O3	12,04	P	1,5*10–2	Y	5*10–4
Fe2O3	0,79	Rb	1*10–2	U	2*10–4
FeO	4,48	Cr	7*10–3	Se	2*10–4
MnO	0,12	V	6*10–3	Cs	2*10–4
CaO	2,76	Ni	3*10–3	Be	1,5*10–4
MgO	2,19	Cu	1,7*10–3	Sr	1*10–4
K2O	2,44	Co	1*10–3	W	1*10–4
Na2O	1,36	Zn	1*10–3	Os	1*10–4
H2O	0,001	B	1*10–3	Ru	1*10–4
		Ba	1*10–3	Mo	5*10–5
		Th	1*10–3	As	5*10–5
				Ge	4*10–5

Способ формования («выработки») стеклянного расплава, как известно, зависит в значительной степени от вязкости и изменения ее по температуре. Исследование нескольких образцов тектитов промышленного стекла и некоторых других стеклоподобных веществ, выполненные А. А. Леонтьевой, показали, что вязкость тектитного стекла более чем в тысячу раз превосходит вязкость обычного стекла [1]. Эти определения дают ключ к пониманию способов образования тектитов и объяснению некоторых их свойств (пузыри, свили, шлиры и т. п.)

Существенное различие между тектитами и другими стеклами (природными и техническими) оказалось, по содержанию в них воды, как показал это И. Фридман [6], выполнивший в 1958 г. тщательный их анализ. Во времянагревания до 1450° в платиновом тигле в вакууме он не обнаружил в тектите углекислого газа, окиси углерода и водорода, всегда находящихся в других стеклах, и измерил малые количества воды, извлеченные из образцов.

Очень высокая устойчивость тектитов против выветривания в природных условиях или, как принято называть ее в стекловедении — «химическая стойкость» — объясняется прежде всего также химическим составом их — значительным содержанием глинозема и кремнезема [3]. Вопреки мнению Д. Бейкера [6] изменения на поверхности тектитов следует объяснять скорее эрозией — механическим истиранием, а не коррозией, т. е. химическим взаимодействием предмета со средой. Обращает на себя внимание. что на тектитах нет «иризации» или «патины», весьма характерных поверхностных явлений на древних и средневековых стеклах, свидетельствующих именно о химической их коррозии.

Возникновение и прошлое тектитов все еще остается загадочным [2]. А. А. Сауков писал в 1951 г., что их происхождение не ясно, так как никто никогда не наблюдал их падения на Землю [5]. Дискуссия о происхождении тектитов продолжается 180 лет [2]. Непосредственно с проблемой происхождения значительный интерес имеет их возраст.

Можно различать три стадии в «жизни» тектитов: 1) время образования самого тектитного вещества. 2) космический и 3) геологический возраст. Время возникновения тектитного стеклообразного вещества, т. е. когда оно дифференцировалось из обшей массы прототектитной материн (по Пинсону) 2 миллиарда лет.

Пребывание тектитов в космическом пространстве, согласно разным авторам для разных географических групп, определяется по-разному в зависимости от методов определения и находится в пределах максимумов от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов лет. В зависимости от геологического — земного возраста тектиты можно разделять, по Г. Г. Воробьеву, на 4 группы:

индо-австралийские	—	0,6млн.лет,
тектиты Берега Слоновой Кости	—	1,3млн.лет,
молдавиты	—	15млн.лет,
северо-американские	—	34млн.лет.

Эти цифры подразумевают время выпадения тектитов на Землю.

Первоначально возникшие гипотезы, согласно которым тектиты созданы были людьми или имеют чисто земное — геологическое — происхождение, оказались несостоятельными. В настоящее время все более утверждается догадка, что тектиты — космические стекла и прибыли на Землю из межпланетного пространства [2].

Согласно некоторым авторам, тектиты могли попасть Землю с Луны в результате извержения лунных вулканов («лунная лава») или столкновения комет и метеоритов с лунной поверхностью. Астрономические расчеты, выполненные К. М. Варсавским, подтвердили, что Луна могла служить вероятным источником, судя по распространению тектитных полей на земной поверхности. Весьма правдоподобно, что тектиты могут быть действительно фрагментами лунного материала, достигшего Земли. После получения фотографий обратной стороны Луны эта гипотеза приобрела много сторонников. Предполагается, что когда происходило затвердевание Луны, то притяжение Земли влияло на лунные извержения, отчего на обращенной к нам стороне получилось больше кратеров.

Анализ лунных пород покажет в дальнейшем, насколько «лунная» гипотеза основательна.

Литература:

1. Воларович М. П., Леонтьева А. А. Исследование вязкости метеоритов и тектитов. «Метеоритика». вып. 1. М. — Л., 1941, стр. 33–41;
2. Воробьев Г. Г. Что вы знаете о тектитах? — М.: Наука, 1966. — 112 с.;
3. Дралле Р., Кеппелер Г. Производство стекла. т. II, ч. 1. Пер. с нем. М., 1935, стр. 34;
4. Кирюхин Л. Г., Соболев Ю. С., Флоренский П. В. Загадка Жаманшина. «Природа», № 3, 1969;
5. Сауков А. А. Геохимия, М., 1951, стр. 66;
6. Тектиты, Под ред. Дж. О’Кифа, Пер. с англ. М., 1966.