Murchison陨石中草莓状磁铁矿的成因及意义

碳质小行星富含水和有机物,被认为是地球水与生命的重要潜在来源,是当前深空探测的重要目标。通过研究碳质球粒陨石中蚀变矿物的特征,可有效揭示其母体小行星早期的水活动历史。以Murchison碳质球粒陨石(CM2)中的草莓状磁铁矿为研究对象,利用扫描电镜和透射电镜对其微观结构和元素组成进行分析。结果显示,Murchison陨石中的草莓状磁铁矿具有交代黄铁矿的五角十二面体晶型假象,其颗粒边缘具有次生环带结构以及颗粒间隙填充有蛇纹石等次生层状硅酸盐矿物。研究结果表明,受^(26)Al等放射性元素衰变生热影响,Murchison陨石母体小行星早期曾发育有上限为150~200℃的水热蚀变作用,随着流体由酸性向碱性演变以及溶解氧的形成,早期形成的草莓状黄铁矿被后期流体交代而形成草莓状磁铁矿。

钙长辉长无球粒陨石GRV 13001中SiO_(2)相的特征及其成因

钙长辉长无球粒陨石中SiO_(2)相的形成与母体经历的热改造作用密切相关,能在一定程度上指示母体的热变质历史。以中国第30次南极科学考察队发现的一块钙长辉长无球粒陨石GRV 13001为研究对象,重点分析了不同产状的SiO_(2)相,发现其可分为成分较纯的不规则粒状方石英和石英、富Al和K的板条状鳞石英以及高钙辉石边部的蠕虫状SiO_(2)相3种类型。不同产状SiO_(2)相的成因及其指示的陨石母体热变质历史为:(1)母星体浅表层岩浆快速冷却结晶,形成充填型不规则粒状方石英;(2)经历缓慢热变质作用形成4型热变质程度辉石,同时导致充填物中部分方石英转变为石英;(3)缓慢热变质作用期间,相对短暂且高温的重新加热事件引起充填物区域物质部分熔融,从而形成板条状鳞石英,亦导致原生辉石颗粒边缘高钙辉石次生边的形成,生长过程中蠕虫状SiO_(2)相被包裹进次生边。不同产状SiO_(2)相的成因为其陨石母体经历的热改造过程提供了依据。

火星陨石NWA 13763矿物岩石学特征及其岩浆演化

NWA 13763陨石为一块新发现的辉长质辉玻无球粒火星陨石,辉长结构和次辉绿结构,主要矿物组成为辉石(45.1%,其中普通辉石36.1%,易变辉石9.0%)和斜长石(42.3%,几乎全部熔长石化),次要矿物组成为富硅相(5.1%)、橄榄石(2.7%)、磷酸盐矿物(2.4%)、钛铁矿(2.2%),含极少量钛磁铁矿和斜锆石。陨石中广泛发育“铁橄榄石+富硅相”二相后成合晶和“钙铁辉石+铁橄榄石+富硅相”三相后成合晶。辉石主晶核部贫铁富镁(Fs_(24.7-55.3)),边部富铁贫镁(Fs_(61.5-86.1));熔长石成分均一(An_(44.4-54.6Ab43.7-53.7));铁橄榄石(Fa_(84.5-97.7))全部以细粒状分布于后成合晶中。由钛铁氧化物固溶体计算得到岩浆结晶的氧逸度(FMQ)f_(O_(2))=-0.045,钛铁矿结晶温度约975℃。利用全岩成分和MELTS程序模拟计算表明,NWA 13763陨石的母岩浆液相线温度范围可能为1190~830℃,矿物结晶顺序由早到晚可能为:培长石→拉长石→橄榄石→单斜辉石→中长石→磷酸盐矿物→钛铁矿→富硅残余相。

中国南极陨石的收集、研究与展望

陨石不仅是地球与宇宙之间联系的纽带,也是揭开太阳系历史、探索宇宙演化的关键钥匙。南极独特的地理条件和冰雪环境使其成为全球发现陨石最多的地区。自1998年在格罗夫山发现第一个陨石富集区以来,中国已收集了12665块陨石,在全球南极陨石收集数量中排名第三。本文概述了南极陨石发现历史,揭示了冰盖上陨石富集的独特性,集成了中国在格罗夫山陨石收集方面的成绩,并探讨了陨石的分类工作和最新的研究进展。总结取得成就的同时,也探索收集效率下降、富集区域限制和南极陨石自然“消失”等挑战和问题。最后,面对行星科学的快速发展和中国南极秦岭站建成的大好时机,本文提出了一些未来设想,包括成立南极陨石考察队,以秦岭站和中山站为后勤保障基地,开展横贯南极山脉和查尔斯王子山陨石综合考察,并加强南极陨石科研和科普的协同发展。

NWA 13943(CK5型)碳质球粒陨石的矿物岩石学和稳定同位素组成研究

CK型陨石是一类高度氧化的碳质球粒陨石,金属/磁铁矿的比值接近零.与其它类型的碳质球粒陨石(岩石类型:1-3)不同,大多数CK型陨石在母体上经历了强烈的热变质过程(550-1270K),以4-6型为主.多项证据表明,CK和CV3型陨石具有成因联系.但是,两者在岩相结构和化学组成方面仍存在微小差异.因此,精细地区分和比较两者的地球化学特征对于验证CK-CV单一母体假说非常重要.Northwest Africa(NWA)13943是一块新发现的陨石,经历过较强烈的热变质作用.利用扫描电子显微镜和电子探针,确定了NWA 13943的岩石类型.并运用质谱分析技术,重点测定了NWA 13943陨石的全岩氧同位素和铬同位素组成.综合岩石结构、矿物化学成分、氧同位素异常(△^(17)O,△代表同位素分馏值)和铬同位素异常(ε^(54)Cr,ε表示样品中的同位素比值与标样中的同位素比值的相对偏差的10^(4)倍),CK和CV型陨石的母体可能形成于原行星盘中两个相似但不同的化学源区.

古铜钙长无球粒陨石NWA 14701后成合晶富硫化物结构的成因研究

后成合晶在HED族陨石中较为罕见,对其中次生结构的研究有助于了解其母体岩浆期后矿物的变质作用,甚至可以揭示与含挥发分流体有关的交代作用过程。本次工作在Howardite NWA 14701的三相后成合晶中发现存在“富钙普通辉石-陨硫铁-SiO_(2)相(SRT-Ⅰ)”和“紫苏辉石-陨硫铁-少量SiO_(2)相(SRT-Ⅱ)”两种富硫化物结构,而在一些后成合晶相邻的鳞石英中还出现富硫化物交代结构(SRT-Ⅲ)。通过详细分析后成合晶岩屑的岩相学和矿物化学特征,认为NWA 14701后成合晶中SRT-Ⅰ和SRT-Ⅱ两种富硫化物结构分别为原亚稳态富铁辉石和后成合晶中的富铁橄榄石与富S蒸汽发生硫化作用的产物。此外,富S蒸汽亦交代了后成合晶相邻的鳞石英颗粒形成第三种富硫化物结构(SRT-Ⅲ)。本次工作在HED族陨石后成合晶岩屑中发现存在三种矿物硫化作用的痕迹。硫化作用可发生在HED族陨石母体演化过程的不同时间段,其中富铁辉石的硫化作用应是相对早期的过程,而富铁橄榄石的硫化作用则是一个相对晚期的过程。

五龙陨石:一块新发现的主群橄榄陨铁

橄榄陨铁作为太阳系早期分异小行星的碎片,记录了母体深部核幔分异过程,其成因研究对重建太阳系行星分异历史具有重要的指示意义.五龙陨石大约于1992年在内蒙古被发现,但直到2020年才被学界关注.本文对该陨石进行了详细的岩相学、矿物化学和同位素地球化学研究.五龙陨石的矿物模式丰度为:橄榄石(~72.7 vol.%)、金属(~26.2 vol.%)、陨硫铁(~0.6 vol.%)、陨磷铁镍石(~0.4 vol.%)、铬铁矿(~0.1 vol.%)等.橄榄石(Fa12.5±0.2)和铬铁矿(Al#~15.2±0.9、Fe#~67.9±1.5)颗粒成分均一,未发现成分环带.Fe-Ni金属成分:Ni-7.71 wt.%、Ga-17.8μg/g、Ge-26.2μg/g.橄榄石δ^(18)O(δ表示样品中的同位素比值与标样中的同位素比值的相对偏差)为3.04±0.01‰、△17O(△代表同位素分馏值)为-0.18±0.01‰.综合五龙陨石的岩相结构特征、矿物化学成分、Fe-Ni金属亲铁元素含量及橄榄石氧同位素组成,确定其为新发现的主群橄榄陨铁.

“陨石于宋五”的“五”是“五块”吗?

自《公羊传》《谷梁传》以来,大多数学者都将“陨石于宋五”的“五”解释为表名量的“五块”。事实上,这种说法是不符合上古汉语的普遍语序规则的。从语义上看,“名+数”语序凸显的是数量而非名词。“陨石于宋五”符合上古汉语数词表动量的普遍语序,而不符合数词表名量的普遍语序。按照上古汉语的语序规则,“名+数”之间是不能插入修饰谓语动词的处所状语的,因此,如果“五”是表名量,其语序应该是“陨石五于宋”或“陨五石于宋”,而不是“陨石于宋五”。可见,“陨石于宋五”的“五”应解释为“五次”而非“五块”。

陨石坑残留“旋转”的痕迹

数值模拟显示,撞击坑的形状取决于撞击物的旋转及其内部结合的松紧。20世纪初,商人Daniel Barringer因未寻获铁陨石而丢了一笔财富,他笃信那颗铁陨石就藏在亚利桑那陨石坑的下面。虽然鲜有大型陨石撞击(这值得庆幸)发生,但是物理学家认为Barringer的努力是徒劳的:那颗陨石在撞击时基本上蒸发了!不过我们对陨石残骸分布的细节仍知之甚少,包括撞击时陨石坑如何成形。

陨石坑中的高压矿物

高压矿物的形成与星球撞击作用或地球深部的高温高压环境有关,在地球与行星科学研究中具有特殊的地质环境指示意义。冲击变质岩石(陨石)是发现高压矿物的重要样品来源。目前在地球陨石坑中发现的高压矿物包括柯石英、斯石英、莱氏石、金刚石、蓝丝黛尔石、阿考寨石、里斯石、TiO_(2)-Ⅱ、毛河光矿和镁铁榴石等,这些高压矿物的成因与固态相转变,从熔体中结晶,或矿物分解反应等机制有关。由于地球表面岩石类型和矿物组成的复杂性,地球陨石坑的高压矿物研究具有重要的发展前景,是高压矿物的宝库。

太阳系的“信使”——流星与陨石

“四月辛卯夜,恒星不见,夜中星陨如雨”。两千多年前的古籍《左传》中,记录了在一个星辰寥落的夏夜里发生的一场流星雨。无独有偶,后来的《史记》里也有“星坠地则石也”的记载。说明古人对流星和陨石的观察记录很早就开始了,并对其成因提出了猜测性解释。到了近现代,随着观测技术的进步和天文理论的发展,人们一步步揭开了“星陨如雨”的秘密。

中国有几个陨石坑?

我们的地球,自诞生以来就不断遭受着“天外来客”的拜访。“小行星撞地球”的威胁,从没真正消失过。虽然陨石经常“光顾”地球,但撞击事件的直接产物——陨石坑(或者叫“撞击坑”),在地球上留下的并不多,迄今为止人类也就发现了大约200个。那么你肯定会关心,我们中国境内已经发现了多少个陨石坑?在21世纪前,答案是没有。在大约十年前,答案是1个。而现在,这个数字是3。

南极格罗夫山陨石岩石学特征Ⅰ:非平衡L3型普通球粒陨石

我国第16次南极科学考察队在格罗夫山区域的蓝冰表面回收到28块陨石,其中有6块属于非平衡型(即3型)普通球粒陨石。它们保存了原始的岩石矿物学特征,包括非常清晰的球粒结构、基质未重结晶和不透明、橄榄石和低钙辉石颗粒具有明显的成分环带和极不均一的化学组成等。Fe-Ni合金含量、含Fe总量和橄榄石成分综合分析表明这6块陨石全部属于低铁群(L)。因为非平衡普通球粒陨石橄榄石成分变化的PMD(Fa)值与岩石类型亚型有良好的相关性,因此,根据橄榄石Fa的PMD标准这6块陨石被划分为如下亚型:GRV 99019为3.6型,GRV99020、GRV 99021和GRV 99026为3.5型,GRV 99001为3.4型,GRV 99022为3.0—3.4型。

南极陨石与沙漠陨石的对比研究

南极冰盖和热带干旱－半干旱沙漠地区均有利于陨石样品的保存。到目前为止，已在南极约２５００ｋｍ２的蓝色冰区内回收了约１５０００块陨石。在非洲撒哈拉沙漠、西澳大利亚及美国新墨西哥州沙漠地区回收了约２０００块陨石。但由于两者的气候条件和保存陨石的环境不同，它们之间存在明显差异，南极陨石居地年龄大，风化程度低，地球污染小；沙漠陨石居地年龄小，风化程度高，地球污染大。南极和沙漠陨石的主要陨石类型的频率与已知降落的陨石相似，未观察到陨石类型通量随时间的明显变化，但在南极陨石中稀少和独特陨石类型的丰度较高，按其陨石来源将其划分为小行星陨石和行星陨石。新的和独特陨石类型的研究以及月球和火星陨石的研究有利于探索和了解早期太阳星云的连续化学分馏作用及月壳和火星表面的平均化学组成及其横向变化。

我国南极陨石研究的新进展

近年来,因在南极发现了大量的陨石样品,我国天体化学和陨石学研究得到了快速发展,并取得了一系列可喜的成果,如:①在南极已收集了近万块南极陨石样品,使我国已成为南极陨石拥有大国;②大量的陨石发现和研究成果表明格罗夫山地区为我国发现的新的陨石富集区,填补了我国在南极陨石领域的空白;③发现了许多我国奇缺的陨石类型,如火星陨石、CR型碳质球粒陨石等;④开展了较深入的CAI研究等。这些都将为我国天体化学和比较行星学的发展展示广阔的前景。提出了一些南极陨石研究工作中存在的问题和今后的工作方向。

南极格罗夫山陨石岩石学特征Ⅱ:平衡型普通球粒陨石

我国第16次南极科考队回收的28块陨石中,除1块火星陨石、1块HED陨石和6块非平衡L3型陨石外,其余20块为平衡型普通球粒陨石。根据橄榄石的平均Fa值、低Ca辉石的平均Fs值和Fe-Ni金属含量将这20块陨石分别划分为H、L和LL等化学群;根据球粒结构、基质重结晶程度和矿物成分对这些陨石进行岩石类型的划分。由于平衡型普通球粒陨石已达热力学平衡,橄榄石和低Ca辉石的成分相当均一,并且平均Fa和Fs值均与陨石的含Fe总量呈很好的反比关系,因此橄榄石平均Fa值和低钙辉石平均Fs值是平衡型陨石重要的化学群分类标准。20块平衡型普通球粒陨石的化学-岩石类型为:6个H群(3个H4、1个H5和2个H6)、9个L群(3个L4、1个L5和5个L6)和5个LL群(2个LL4、3个LL5)。

宁强碳质球粒陨石可溶有机质初步研究

用二氯甲烷抽提宁强碳质球粒陨石中的可溶有机质,经色谱、色-质谱分析鉴定后,发现有正构烷烃、异构烷烃、烯烃、萘、甲基蒽、甲基萘等有机化合物。采用实验室内防止人为污染、空白试验对照和多次分析等方法,证实这些化合物并非室内污染所致,应是陨石自身存在的有机物质。此外,讨论了这些有机质的可能成因及其意义。

南极GRV 99027陨石:火星陨石中的一个新成员

来自南极格罗夫山蓝冰地区的GRV 99027陨石为一无球粒陨石,主要由橄榄石及辉石组成。棕色橄榄石具堆晶结构及镶嵌结构等火成岩浆分异结晶的特征。陨石的矿物模式组成及化学成分显示与SNC族陨石特征相似,特别是与ALHA77005陨石十分接近。后者被确定为二辉橄榄岩质辉玻无球粒陨石类(Lherozolitic-Shergotty,L-S)火星陨石。GRV 99027陨石的矿物化学特征以及FeO/MnO比值也与L-S类相似。可以初步认为GRV 99027陨石为SNC族火星陨石一个新的成员。二辉橄榄岩相当于地球的上地幔成分。陨石来自火星探部,为世界上极为稀有的火星样品,极具研究价值。

南极格罗夫山陨石的磁化率

我国在南极格罗夫山发现并收集到大量南极陨石,需要一种无损、快速简单的分类方法。陨石磁化率(χ)的主要贡献是其中的铁镍金属,因而有可能成为一种简便有效的分类参数。同时,磁化率是陨石的一个重要物理参数。我们在国内首次开展陨石磁化率的研究,通过对模拟陨石磁化率样品的测量,证明可以通过不同取向的测量平均,将样品的大小和形状等几何因素的影响减小在仪器的测量精度范围之内。完成了首批613块南格格罗夫山陨石的磁化率测量,除普通球粒陨石外,还包括火星陨石、灶神星陨石、碳质球粒陨石、中铁陨石、橄榄陨铁、橄辉无球粒陨石等特殊类型。根据质量磁化率,可以划分大部分H、L、LL群陨石。特别重要的是,磁化率对于划分非平衡的普通球粒陨石化学群提供了更为可靠的参数。格罗夫山H群陨石的磁化率分布与南极其他地区的陨石十分相似,二者相对降落型陨石均向低质量磁化率方向平移0.2(10gχ,10^(-9)m^3/kg),反映了风化作用对南极陨石磁化率的平均影响程度;格罗夫山L群陨石的质量磁化率分布同样较降落型陨石偏低0.2左右,但南极其他地区的陨石与沙漠陨石的磁化率分布相似,二者均更为离散和偏低,可能反映了不同的风化程度。

100块南极格罗夫山陨石的化学-岩石类型

本文报道100块南极格罗夫山陨石的岩矿特征,以及它们的化学群和岩石类型。分类结果共发现4块特殊类型陨石,包括1块CM2型碳质球粒陨石(GRV050179),1块钙长辉长无球粒陨石(GRV051523),1块橄辉无球粒陨石(GRV 052382)和1块中铁陨石(GRV 050212)。GRV050179大部分球粒直径小于300μm,基质/球粒体积百分比为6∶1,且具有强烈的水蚀变特征,形成大量层状硅酸盐和PCP(Poor Characterized Phases)集合体。GRV 052382的橄榄石具有还原边,内部重结晶。橄榄石和辉石之间的富碳填隙物含有金刚石。GRV 050212的金属含量为12.3 vol%,其中的低钙辉石FeO/MnO质量百分比为30.0,而GRV 051523中辉石的FeO/MnO质量百分比为28.7—30.9,两者均与HED(Howardites-Eucrites-Diogenites)族陨石一致。普通球粒陨石有93块,其中5块属于非平衡型普通球粒陨石。依据橄榄石Fa的相对标准偏差(PMD)可以进一步划分这些非平衡型普通球粒陨石的亚型[1],其结果为:GRV 050165和GRV053167为3.5型,GRV050189、GRV050200和GRV050404为3.4型。88块平衡型普通球粒陨石包括低铁群(L)54块,高铁群(H)34块,与南极横贯山脉的陨石相比,L群所占比例明显偏高,且缺失LL群。另有3块小样品主要由金属和少量硅酸盐组成,其铁纹石的钴含量和橄榄石的Fa值分别落在H和L群范围。虽然这3块样品的金属含量类似铁陨石,但实际上很可能是普通球粒陨石中脱落的较大的金属团块。93块普通球粒陨石中有22块样品很新鲜(W1),金属和硫化物几乎很少遭受氧化,61块样品的金属和硫化物遭受明显氧化(W2),仅10块样品的金属和硫化物被强烈氧化(W3)。