拉曼光谱在划分普通球粒陨石化学群及冲击变质程度中的应用

平衡型普通球粒陨石的化学群和冲击变质程度是判断陨石母体特征的重要指标,常根据其矿物组合、成分和结构特征等来确定。激光拉曼光谱作为一种无损快速分析技术,被广泛用于矿物成分的半定量分析和晶体结构判定。Northwest Africa(NWA)15006为一块普通球粒陨石,橄榄石(平均Fa_(25.4),PMD=2.9)和辉石(平均Fs_(21.4),PMD=4.5)成分相对均一,被划分为L4型。在NWA 15006岩石学和矿物学研究基础上,对橄榄石、辉石、斜长石及磷酸盐矿物进行了拉曼光谱分析,获得橄榄石和辉石的特征拉曼峰位(X_A和X_B)与成分(Fa和Fs)的对应关系:H、L和LL群普通球粒陨石中橄榄石的X_A分别为821.4~822.1 cm^(-1)、820.4~821.0 cm^(-1)和819.4~820.4 cm^(-1);辉石的X_B分别为680.3~681.5 cm^(-1)、679.0~680.0 cm^(-1)和677.8~679.0 cm^(-1)。利用对应特征峰,能够较为准确且快速划分NWA 15006属于L群。斜长石的拉曼特征峰为508.7和476.7 cm^(-1)、陨磷钙钠石为956.9和972.6 cm^(-1)、磷灰石为958.9 cm^(-1),结合矿物谱峰与压力变化相关关系,三者均显示受到较弱冲击,所受冲击压力小于6.8 GPa,与通过岩石学特征判断的冲击程度S2较一致。以上分析说明,通过典型矿物的拉曼光谱划分普通球粒陨石化学群和冲击变质程度是可行的,本工作为陨石分类提供了一种新的手段。

南极格罗夫山普通球粒陨石的矿物岩石学特征

本文研究了第19次中国南极科学考察队收集的97块普通球粒陨石样品的矿物岩石学特征,在此基础上划分了陨石的岩石学类型、化学群、冲击变质和风化类型。共发现5块非平衡型普通球粒陨石:GRV 020011(L3),GRV 020035(H3),GRV 020054(H3),GRV 020137(L3)和GRV020169(L3)。化学群分类的结果是H群陨石24块,L群70块,LL群3块。多数样品的冲击变质程度较低,但也有少量样品具有S5型的冲击变质特征。样品的风化程度普遍较低,仅GRV020055(H5),GRV022123(L5)和GRV022462(LL6)3块陨石达到了W3型。

2006年南极格罗夫山普通球粒陨石综述

近年来,在南极格罗夫山地区,我国共收集到9834块南极陨石样品,这些样品目前被保存在中国极地研究中心。2006年,国家天文台对其中100块陨石进行了系统分类和研究,确定陨石的化学群及岩石类型。本文系统介绍和总结了本次分类研究过程及结果。通过光学显微镜观察和电子探针测试,确定其中98块为普通球粒陨石。具体类型如下:3块为非平衡型普通球粒陨石(2块H3、1块L3);其他为平衡型普通球粒陨石。平衡型普通球粒陨石的化学-岩石类型分别为:高铁群(H)有43块(2块H3、12块H4、20块H5和9块H6),低铁群(L)有53块(3块L4、13块L5和37块L6),低铁低金属群(LL)有两块(1块LL4和1块LL6)。

荷叶塘陨石:一个L3型普通球粒陨石的岩石学和地球化学特征

荷叶塘为一块我国降落的原始3型普通球粒陨石,因此具有重要研究意义。本文对荷叶塘陨石光薄片及粉末样品的岩石学、矿物学和全岩组成地球化学特征进行研究,为这块陨石的深入研究提供重要基础数据。研究表明荷叶塘陨石具L3型陨石岩石学特征,具典型的球粒陨石结构,球粒清晰,球粒结构类型多,基质重结晶程度低,组成模式为:球粒80vol%,金属和硫化物含量为5vol%,基质15vol%。矿物化学成分表明,该陨石球粒以Ⅰ型(贫铁型)球粒为主,橄榄石Fa0.41-34.1(PMD=51),低钙辉石Fs1.82-27.2(PMD=88),Wo0.18-3.13(PMD=103),铁纹石中Co含量平均0.62%(PMD=20),矿物成份不均一程度高,橄榄石矿物结晶颗粒内部化学成分变化大,呈正环带分布,与岩浆型结晶顺序一致,球粒与基质及间隙物成分明显不同,表现为不同物质来源。化学成分全岩分析结果显示,荷叶塘陨石亲石、亲铁元素含量均为L型陨石特征。依据以上岩石矿物学和化学组成特征,依照陨石亚分类参数,将其类型划分为L3.4型普通球粒陨石。冲击变质程度S2,风化程度W1。研究结果表明荷叶塘陨石为一块受后期水、热蚀变和风化影响较少的原始类型陨石。组成矿物成分极不均一,在矿物晶体内部,球粒内部及球粒与基质间均有明显变化。

普通球粒陨石的冲击变质与冲击角砾岩化──特征、形成的动力学条件与地质背景

陨石母体间的高速碰撞会在陨石体中产生大量的冲击效应，它主要包括冲击变质和冲击角砾岩化。冲击变质基本上是在相对封闭的条件下发生的，而冲击角砾岩化是在开放体系中进行的，它包含了物质与能量的交换。冲击变质与冲击角砾岩化是普通球粒陨石冲击作用的两个重要效应。一般来说，冲击角砾岩含有受冲击变质的角砾或岩屑。本文比较全面地阐述了冲击作用对普通球拉陨石的岩石学特征及物理与化学特性（矿物结构、热释光和稀有气体等）的影响，计算了主要陨石类型中特征冲击结构形成的最小碰撞速度，描述了不同规模球拉陨石母体之间的碰撞情形以及冲击变质与冲击用麻岩化形成的地质背景。

南极格罗夫山普通球粒陨石的岩石学和矿物学特征及分类

从南极格罗夫山地区回收的11个陨石均具有球粒结构,确定为普通球粒陨石。研究了这些陨石的岩相学特征和矿物化学特征,进行了化学群-岩石类型的划分。结果表明,在所研究的11个普通球粒陨石中,4个为H群,6个为L群,1个为LL群。其中GRV020010(LL3)和GRV021481(H3)的两个陨石是稀少的、在我国尚未见过的非平衡普通球粒陨石。进行了陨石磁化率的测试,初步探讨了磁化率在陨石化学群分类中的作用。

南极陨石GRV052483中岩石矿物学特征:撞击熔融型普通球粒陨石

南极陨石GRV052483样品为中国第22次南极科学考察队在蓝冰上发现的一块普通球粒陨石。初步研究发现,该样品中球粒结构并不发育。薄片中可见大量自形-半自形橄榄石斑晶镶嵌在细粒基质矿物中,具有典型的斑状结构。这些橄榄石斑晶大多为残留相,斑晶橄榄石和基质中主要矿物橄榄石、低钙辉石成分均一,平均橄榄石Fa值为24.7 mol%,而低钙辉石平均Fs值为21.1 mol%,斑晶中偶有粗粒长石玻璃化,根据岩相学及矿物成分特征,可确定此陨石为L6。不透明矿物含量较少,包括金属(铁纹石和镍纹石)与陨硫铁,此外可见少量的铬铁矿和磷灰石。冲击熔融脉发育、斑晶中粗粒长石玻璃化、基质中橄榄石、辉石、长石重结晶等现象说明该样品经历了强烈冲击,其冲击程度可能达到S6以上。因此,GRV052483可能为撞击熔融型L6普通球粒陨石。

碳质球粒陨石和普通球粒陨石的拉曼光谱

碳质球粒陨石和普通球粒陨石的拉曼光谱陈建，张卫红，张卓良（中山大学测试中心广州５１０２７５）李肇辉，王瑛（中科院广州地质新技术研究所广州５１０６４０）ＲａｍａｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｏｆＣａｆｂｏｎａｃｅｏｕｓＧｒａｎｕｌａｒＡｅｒｏｌｉｔｅａｎｄ...

部分中国普通球粒陨石的热释光与热历史

分析测定了近年收集的部分中国普通球粒陨石的热释光数据 ,结合宇宙成因核素的研究 ,讨论了陨石母体辐照历史、变质热历史、冲击热历史和轨道演化。

南极普通球粒陨石风化等级的重新厘定

在南极格罗夫山普通球粒陨石的风化等级划分中出现了和Wlotzka(1993)标准矛盾的现象。部分普通球粒陨石的金属和陨硫铁氧化不足20%,然而硅酸盐却发生了蚀变。如果考虑金属的氧化量,这种风化程度应为W1,如果考虑硅酸盐的蚀变,这种风化程度应为W5。对于存在如此大的差异本文给出了折衷的解决办法——对金属和硅酸盐同时进行风化等级划分。金属的风化等级划分为W_m0-W_m4五个,硅酸盐风化等级划分为W_s0-W_s3四个。依据新方案,GRV 021588、021636、021772和021957等4块无法用Wlotzka(1993)标准来确定风化等级的陨石的风化等级均为W_m1-W_s1。而陨石GRV 023312的风化等级为W_m3-W_s0,其相当于Wlotzka(1993)标准中的W3。

南极格罗夫山H群普通球粒陨石冲击变质特征

本文研究了47块南极格罗夫山H群普通球粒陨石冲击变质效应。在光学显微镜下对陨石中硅酸盐矿物和不透明矿物的冲击变质效应,其中包括波状消光、破裂、马赛克消光、冲击熔融和金属硫化物枝状共晶,进行了观察。利用扫描电镜对10块H群普通球粒陨石的不透明冲击熔脉进行观察与分析,在GRV022469冲击熔脉中发现了瓦茨利石。GRV022469成为我国第一块发现高压相矿物的南极H群普通球粒陨石。瓦茨利石的岩石矿物学特征表明它形成于固态相变机制。根据冲击变质效应,特别是冲击熔脉中矿物结构及成分,分析得出H群普通球粒陨石的冲击变质特征:H群普通球粒陨石冲击变质程度普遍偏低(低于S5),陨石中冲击熔脉宽度较窄,脉体中矿物组合为常压相矿物。

内蒙古林东普通球粒陨石的角砾特征

林东陨石是一块具有强烈碎裂结构的普通球粒陨石,其中包含多种不同陨石类型的角砾。丰富的角砾碎屑表明该陨石来自其母体表层,为表土角砾岩。陨石的角砾和基质各约占一半,其中含有LL5型角砾、LL4型角砾、LL冲击熔融型角砾、LL5球粒型角砾、无球粒陨石型角砾、LL3球粒型角砾和H5型等类型角砾。不同类型角砾基质中的橄榄石和低钙辉石成分比较均一,橄榄石Fa=28.0 mol%~30.4 mol%,低钙辉石Fs=22.8 mol%~24.8 mol%,二者Fa和Fs的PMD值均小于5%。陨石的Fe-Ni金属和硫化物丰度较低,模式含量为4.1vol%。根据矿物成分和金属含量分析,林东陨石母体为LL5型普通球粒陨石。7种不同类型角砾或6种不同于陨石母体类型角砾的组成表明,林东陨石母体源区至少经历了6次不同的撞击事件。不同类型角砾以及H5型角砾和无球粒陨石角砾中橄榄石和低钙辉石成分均一的特点,表明普通球粒陨石母体表层角砾岩在碰撞碎裂后固结成岩的过程中发生了热变质平衡作用。此外,林东陨石母体表面发生矿物成分平衡作用,可能指示了小行星母体表面存在较高的变质温度,因此,林东陨石母体的位置可能具有日心距小、环境温度高的特点。

南极GRV 090196普通球粒陨石熔壳特征及其成因探讨

熔壳是陨石在穿过大气层时因摩擦发热熔融所形成的表层皮壳。由于进入速度差异和大气层的结构变化,陨石可能产生不同的熔壳结构特征和类型,因此,熔壳的研究对探索陨石穿过大气层过程和反映当时的大气层结构具有一定意义。因为南极特殊的地理气候条件,很多南极陨石样品保存了原始或完整的熔壳结构,因此,南极陨石是研究熔壳的理想对象。GRV 090196是H5型普通球粒陨石,具有完整的熔壳结构,而且存在定向飞行的特征,前后存在结构不同和厚薄不一的熔壳,即四层结构的Ⅰ号熔壳(1.3 mm厚)和二层结构的Ⅱ号熔壳(0.4 mm厚),是一块研究熔壳形成过程的理想样品。本文对GRV 090196的熔壳开展了系统的岩石学和矿物学研究,对熔壳成因进行了讨论。Ⅰ号熔壳由外向里分为四个不同结构层。第一和第二层主要由辉石质玻璃质组成,可见橄榄石斑晶,说明发生了完全熔融和重结晶。这两层熔壳橄榄石斑晶的形态与成分有明显的差别,表明它们为二次熔融体的冷凝形成。第三层熔壳发生部分熔融,大部分矿物颗粒发生圆化,其中含有少量气泡。第四层熔壳产生热变质,单偏光下不透明,反光下发黑,这可能是高温还原的暗化现象,该层岩石结构特征与陨石内部相似。Ⅱ号熔壳由外向里分为三层,第一层硅酸盐颗粒发生过部分熔融且可见大量金属颗粒,第二、三层特征与Ⅰ号熔壳三、四层基本相同。通过对比研究,我们认为熔壳可以由陨石熔融物堆积作用产生并且可以利用其判断陨石降落的方向性。Ⅰ号熔壳存在两层玻璃质层且橄榄石斑晶发生了重结晶,判断在陨石降落过程中,陨石头部因摩擦发热而产生的熔融物质受到气流驱动而在陨石定向飞行的尾部产生堆积,二次熔体的形成可能反映了该陨石运行时穿过两层密度相对大的大气结构层,而Ⅱ号熔壳位于陨石的前侧部,熔化物质仅有少量保留,形成了很薄的玻璃质熔壳。

南极格罗夫山H群和L群普通球粒陨石对比研究

通过对15块南极格罗夫山普通球粒陨石(中国第19次和第22次南极科考回收)进行岩石学、矿物学分析,为其进一步研究提供重要基础数据。研究表明这些陨石均为平衡型陨石,其中有5块为H群,其余为L群。除GRV 051869和GRV 021491经历较强冲击变质作用、具有S4型的冲击变质程度外,其他陨石的冲击变质作用轻微,主要集中在S1和S2型。这些陨石的风化程度普遍较轻,仅GRV052076达到了W3型,其他为W1和W2型。主要矿物成分分析表明,组成H群和L群的最初始星云物质可能是相同的,陨石的主要差别是由于两个群陨石各自所处环境的不同所造成。L群平均球粒半径大于H群球粒半径,可能为球粒形成过程中星云温度变化不均一或者不同类型球粒分不同时期形成。另外,研究表明橄榄石中的Ca含量可以作为一个反映陨石热历史的有用指标。

L群普通球粒陨石母体的撞击历史

撞击作用发生在太阳系形成和演化的所有阶段,是最基本的地质过程之一。陨石可以从微观尺度记录下这些重要的过程。在所有陨石族群中,L群普通球粒陨石保留了最完备的冲击变质记录,对撞击发生的时间、冲击过程中的物理条件提供了重要制约。矿物学证据表明,在太阳系形成100 Ma内,L群陨石母体可能发生一次撞击裂解事件,并在随后重组。4.48 Ga左右,原始小行星带经历大范围的撞击作用,这一事件也记录于L群普通球粒陨石中,可能是由月球大撞击事件溅射的大量碎屑进入到原始主小行星带引起。约800 Ma,包括L群陨石母体在内的内太阳系部分天体经历了同时期撞击事件,可能由这一时期裂解的大质量小行星产生的溅射物引发。L群陨石母体在~465 Ma发生撞击裂解,这一事件在L群陨石中保留了丰富的矿物学、年代学记录,并在地球全球奥陶纪地层发现相关信息。综合与该事件相关的所有L群陨石冲击变质特征,本文认为该裂解事件是由一颗大直径(18~22 km)石陨石质小行星,以较低速率(5~6 km/s)撞击导致。同位素年代学数据表明,L群普通球粒陨石母体很可能未受到晚期大撞击事件的影响,这难以用L群陨石母体过小予以解释。可能的原因有:(1)L群普通球粒陨石母体在原始主小行星带分布非常有限,导致其受到晚期大撞击事件影响的概率不高;(2)晚期大撞击事件对原始主小行星带的影响可能并没有之前估计的那么严重,一个持续时间更长但更加温和的撞击模型更加符合现阶段的观察。

普通球粒陨石中超高压变质矿物——林伍德石的特征

陨石母体在太空中会经历剧烈的撞击事件,冲击过程中产生的极端高温高压条件可与地幔转换带乃至下地幔类比。地幔过渡带的极高温压条件下有主要造岩矿物——橄榄石的γ相高压多形林伍德石产出,而普通球粒陨石中相当比例的样品有冲击熔融脉,脉中广泛发育硅酸盐高压相矿物,是易取得的研究地幔矿物学的珍品。本文利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针和激光拉曼等手段,对五块南极普通球粒陨石进行了岩石学和矿物学的研究,基于此划分了陨石的类型,判断了冲击变质程度,并着重探讨超高压变质矿物——林伍德石的产状及成分等。

三块普通球粒陨石岩石矿物学特征及其复合球粒研究

普通球粒陨石数量约占球粒陨石的80%,对其开展研究有助于揭示早期太阳系的演化。本文使用扫描电镜和电子探针对三块普通球粒陨石的岩石学、矿物学和地球化学特征进行了分析,重点讨论了复合球粒的成因。研究表明,三块陨石均具典型的球粒陨石结构,其中GRV 050191与GRV 051993分别为LL3型和H3型陨石,球粒结构清晰且丰富;NWA 15005为H5型陨石,球粒可分辨,基质出现重结晶。GRV 050191与GRV 051993中矿物成分变化较大,橄榄石有成分环带,NWA 15005中矿物成分均一。根据陨石岩石矿物学特征,GRV 050191、GRV 051993和NWA 15005冲击变质程度分别为S2、S1和S3,风化程度为W1、W1和W2。复合球粒是由两个或多个球粒熔融形成的,本次研究发现的3个复合球粒,其中2个属于包封型复合球粒(CPC-1和CPC-3),1个为伴生型复合球粒(CPC-2)。SiO_(2)-FeO-MgO相图数据表明,复合球粒形成温度窗口约为100℃。根据复合球粒中橄榄石的FeO含量变化推测越早形成的球粒,其FeO含量越低,橄榄石化学成分变化趋势表明复合球粒可能经历了类似岩浆结晶的过程。

普通球粒陨石NWA15004岩石矿物学特征及球粒类型研究

普通球粒陨石是目前发现数量最多的陨石,对认识早期太阳星云演化和太阳系物质成分具有重要的意义。Northwest Africa(NWA)15004是一块非洲西北部新发现的普通球粒陨石。本次研究使用光学显微镜、电子探针以及扫描电镜等分析仪器对该陨石进行详细的岩石学、矿物学及球粒特征研究。结果表明该陨石球粒轮廓较为模糊,基质重结晶明显,橄榄石平均Fa值为25.4 mol%(PMD为2.65%),低钙辉石的平均Fs值21.3 mol%(PMD为3.95%),硅酸盐矿物化学成分较为均一,根据岩相学及矿物学特征将其划分为L5型普通球粒陨石。橄榄石和辉石颗粒发育波状消光和面状破裂,且观察到有熔融囊的出现,表明该陨石受到S3以上的冲击变质作用。球粒的成因和形成的星云环境需要准确的球粒类型划分,球粒按结构类型分类较多,但其化学成分均一,该陨石所有球粒的橄榄石辉石的Mg^(#)约为74.5,均为Ⅱ型富铁球粒,结合“CIPW标准”计算基质化学成分均为A5型球粒。利用共生单斜辉石和斜方辉石矿物对成分特征计算得到NWA 15004陨石热变质平衡温度为814℃,说明该陨石母体经历了较高程度热变质过程。利用镍纹石中心镍浓度和镍纹石的带宽计算得到平均冷却速率约为10℃/Myr,说明该陨石在母体阶段还经历了较快速的冷却历史。

南极格罗夫山普通球粒陨石的化学-岩石类型分布及成对陨石的判别

中国第16次南极科考队在格罗夫山地区的蓝色冰表面上发现并回收了28块陨石,其中26块为普通球粒陨石.根据电子探针分析数据和岩石矿物学特征,对这些普通球粒陨石进行了化学-岩石类型的划分,包括6个非平衡型L群陨石(L3),6个平衡型H群陨石(3个H4,1个H5,2个H6),9个平衡型L群陨石(3个L4,1个L5,5个L6)和5个平衡型LL群陨石(2个LL4,3个LL5).进一步详细的岩石结构特征和矿物化学组成对比表明,格罗夫山28块普通球粒陨石(包括首次回收的2块)中有5对陨石可能分别属于相同降落事件的不同陨石碎块,即成对陨石.因此,格罗夫山已回收的全部32块陨石可能代表了27次不同的陨石降落事件,表明该地区存在某种陨石的迁移和富集机制,是一新的陨石富集区.格罗夫山陨石的化学-岩石类型分布和质量分布特征与南极其他区域的陨石有显著的差异,可能反映了格罗夫山地区陨石的来源或富集机制的特殊性,但需进一步的工作加以确认,并揭示其内在的原因和意义.

南极格罗夫山6块非平衡型普通球粒陨石的矿物-岩石学特征

主要报导了南极格罗夫山新回收的6块非平衡型普通球粒陨石的岩石学和矿物化学特征。它们都保存了原始的矿物-岩石学特征,包括非常清晰的球粒结构、基质不透明、橄榄石和低钙辉石颗粒具有明显的成分环带、以及颗粒之间极不均匀的化学组成等。这6块陨石包括3块高铁群(H3)和3块低铁群(L3)群。根据非平衡型普通球粒陨石中橄榄石成分Fa变化的PMD(相对标准偏差)值与陨石热变质程度的相关性,进一步划分岩石类型亚类:GRV 020016为H3.7型、GRV 020162为H3.5型、GRV 020166为H3.4型、GRV 020106为L3.7型、GRV 020164为L3.7型、GRV 020165为L3.7型。全部6块陨石的冲击变质程度很低,为S1-S2;样品比较新鲜,风化作用划分为W1-W2。