我国在南极格罗夫山发现的首块古铜钙长无球粒陨石(GRV 150277)及其外源碎屑研究

HED(Howardite-Eucrite-Diogenite)族陨石及其可能母体灶神星是国际深空探测与小行星研究的热点。其中,经历了复杂撞击混合成岩作用而形成的Howardite(古铜钙长无球粒陨石),是研究灶神星表土层物质组成与演化这一国际前沿领域的主要对象。21世纪以来,中国在南极格罗夫山回收了大量陨石,这为我国行星科学的发展提供了重要的研究标本。我国目前已分类的南极陨石中发现有3块Eucrite陨石,其为研究灶神星岩浆活动提供了重要机遇。本次工作对2016年收集到的南极格罗夫山陨石GRV 150277进行了系统性岩石学与矿物学研究。研究结果表明GRV 150277具有典型的角砾结构,主要由近乎等比例的Diogenite陨石和Eucrite陨石碎屑组成,是我国在南极发现的第一块Howardite陨石。此外,GRV 150277中还可见少量的铁陨石与CM型陨石碎屑,表明灶神星表土层遭受了多种小行星撞击。GRV 150277陨石的发现及其外源碎屑的详细研究,对确定灶神星表土层物质组成与演化历史具有重要的指示意义。

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。

月球陨石NWA 11801中火山玻璃的特征与成因

对月球陨石NWA 11801开展了详细的岩石矿物学研究,发现了24颗玻璃,其中9颗玻璃成分相近。其主量元素Mg、Al、Ca和Fe的成分及微量元素Mn、Cr等的成分都分布在一个较小的范围内,且MgO/Al_(2)O_(3)=1.31~1.54,落在月球火山玻璃范围(>1.25),故这9颗玻璃为火山玻璃。然而,它们在结构上具有一定变化,其内部微晶的数量和形态表现出差异性,这些差异性是由于冷却环境不同造成的。因此,9颗火山玻璃的结构和成分特征表明,它们可能是同一岩浆喷发形成,但喷出后玻璃形成的环境温度条件不同。另外,在其中一颗火山玻璃中发现了橄榄石斑晶,橄榄石呈自形晶且Fo值(76.4 mol%~78.2 mol%)较高,可能表明这些橄榄石来自于月球内部,记录了月球岩浆结晶和演化的过程。

南极陨石GRV090228的岩石矿物学及冲击变质特征

GRV090228陨石是一块经历了强烈冲击变质作用的普通球粒陨石。该陨石主体中,球粒结构不清晰,多为残余球粒,基质重结晶颗粒粒径达50μm,橄榄石和辉石的成分均一,根据特征将该陨石的岩石类型划分为5型。陨石主体中橄榄石的Fa值(摩尔分数,下同)为23.1%~25.0%、辉石的Fs值为19.5%~21.2%,其化学群属于低铁的L群。陨石主体中,硅酸盐矿物具破裂、波状消光、击变面状页理,长石熔长石化;冲击熔脉中,铁镍金属与陨硫铁共熔,含橄榄石-林伍德石集合体、镁铁榴石等高压矿物组合,说明GRV090228陨石经历了强烈的冲击变质,强度达到S5。通过对高压矿物组合的研究,推测GRV090228陨石形成冲击熔融脉时,高压矿物结晶压力在18~23 GPa,冲击温度在1 800~2 500℃。

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。

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。

月球陨石稀有气体和宇宙暴露年龄研究进展与展望

稀有气体及宇宙射线暴露（CRE）年龄是研究月球陨石辐射历史的重要媒介,其能够反演陨石所经历的表土层地质过程。本文收集了月球陨石的所有稀有气体浓度、同位素比值和CRE年龄数据,结合前人研究成果进行了对比分析,结果显示,月球陨石角砾岩和非角砾岩稀有气体分别具有＂三峰三谷＂式和＂两峰＂式分配模式,且稀有气体浓度从非角砾岩、角砾岩到表土角砾岩逐渐增高;月球陨石不存在太阳高能粒子组分（SEP）,但存在太阳风分馏组分（FSW）的可能;月球陨石具有两个不同的CRE年龄,分别为指代地月转移时间的T（4π）年龄和陨石在表土层受到宇宙射线辐射累积时间的T（2π）年龄。表土角砾岩和非表土角砾岩的T（2π）年龄分别约为400-1000 Ma和28-60 Ma,而月球陨石的T（4π）年龄为（0.4±0.9）Ma;月球陨石在表土层中的埋深为0-7.5 m,其宇宙射线辐射起始年龄普遍大于T（2π）年龄。未来月球陨石稀有气体研究有望在宇宙成因稀有气体（2π）产率模型、月球原生稀有气体和紫外激光原位稀有气体测试方法方面取得进展。

地外样品的钙同位素组成及其在天体化学领域中的应用

陨石稳定同位素研究是探索太阳系物质起源与演化的重要窗口,也是类比认识地球早期过程的重要方法。本文以钙同位素为代表,归纳总结了陨石钙同位素质量相关分馏与核合成异常的研究进展,阐述了陨石钙同位素特征对于理解早期太阳星云演化及探究小行星早期地质过程的重要意义。尽管仍有许多尚待解决的科学问题,但随着钙同位素研究的深入,尤其是钙同位素高温分馏机理的不断完善,钙同位素在天体化学领域必定会有更广阔的应用前景。