空间风化对C型小行星的光谱影响研究概述

C型小行星主要由硅酸盐矿物和含碳有机质组成,保存了太阳系形成初期的原始物质,是认识太阳系形成初期的重要物质,对研究水和生命起源与演化具有重要科学意义。目前对小行星物质组成的认识主要基于光谱特征分析,但长期的空间风化作用会改变小行星表面物质的光谱特征,所以认识小行星的物质组成需要准确厘清空间风化对光谱的影响。随着中国小行星探测工程的推进,迫切需要深入认识C型小行星的光谱特征及对空间风化的响应规律。为此,分析了C型小行星的反射率、水和有机质吸收等光谱特征以及空间风化的影响,提出研究存在的主要问题,进而指出了该研究方向的未来发展趋势和研究重点。

钙长辉长无球粒陨石NWA 11592的岩石矿物学特征及富铁橄榄石脉成因研究

灶神星是太阳系最大的硅酸盐质小行星,它的岩石样品(HED族陨石)是目前太阳系最古老的岩浆岩之一,很有可能记录了类地行星最早期地质流体活动的重要信息。本次工作首次在一块非角砾岩平衡型的Eucrite NWA 11592中发现了较粗长的富铁橄榄石脉。通过对NWA 11592陨石进行详细的岩相学和地球化学特征研究,将NWA 11592陨石划为玄武质非角砾岩型Eucrite,冲击变质程度至少为S4,热变质程度为6型。NWA 11592中富铁橄榄石脉最有可能为含H_(2)O流体沿裂隙的沉淀产物,反应系统应是开放且较为氧化的(f_(O2)达IW+0.9),且应发生在灶神星浅层地壳>4 km的埋藏深度。含H_(2)O流体渗透作用除更多地发生在灶神星表面或近地表外,还有可能发生在灶神星内部的浅层地壳中。

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。

一块新发现的月球陨石NWA 12279的岩石矿物学、源区和冲击变质作用

NWA 12279为2016年发现的一块斜长岩质月球陨石,由86%的斜长岩和14%的冲击熔融角砾岩组成。斜长岩具嵌晶结构,矿物组成主要为斜长石(70. 6%)、橄榄石(11. 3%)、辉石(10. 0%)、镁铝尖晶石(7. 0%),含少量石英、铬铁矿和钛铁矿;冲击熔融角砾岩具角砾状结构,主要由岩屑(斜长岩、辉长-橄长-斜长岩、微斑熔融角砾岩、辉长岩)、晶屑(橄榄石、辉石、斜长石、尖晶石)、玻屑和基质组成。斜长岩和角砾岩的矿物组成基本一致,主要为斜长石(An92. 9~98. 4)、紫苏辉石(Fs15. 5~32. 2Wo2. 98~4. 22)、易变辉石(Fs27. 9~53. 1Wo7. 19~14. 7)、普通辉石(Fs8. 42~38. 9Wo17. 0~44. 1)、橄榄石(Fo53. 7~89. 4)、尖晶石[(Mg4. 97Fe0. 86)5. 83(Al11. 4Cr0. 61)12. 0O24]。通过对陨石的矿物组成、碎屑组成、矿物成分、全岩成分和冲击变质特征进行研究,并和已发现的月球斜长岩进行了对比,认为该陨石可能起源于一个新的富含尖晶石的辉长橄长斜长岩高地。该陨石的斜长岩和角砾岩具有不同的冲击特征,斜长岩区域发育橄榄石面状破裂、斜长石熔长石化及含未熔融的辉石和橄榄石晶屑的冲击熔脉;角砾岩区域发育玻璃质熔脉、冲击熔体及岩石角砾化,这些特征限制了斜长岩区和角砾岩区经历的冲击压力峰值分别约为45 GPa和78 GPa,温度峰值分别约为1 100℃和1890℃,冲击变质阶段为S5~S6。

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℃。

钙长辉长无球粒陨石NWA 11586稀有气体及其年代学

HED族陨石来自灶神星,是研究太阳系和类地行星形成及演化的重要窗口,而研究稀有气体是了解HED族陨石和灶神星撞击历史与热事件的主要途径。本文对非角砾岩化钙长辉长无球粒陨石NWA 11586开展了稀有气体、宇宙暴露(CRE)年龄和气体保存年龄研究。稀有气体同位素表明,NWA 11586陨石He、Ne和Ar气体主要是宇宙射线成因和放射性衰变成因的;该陨石CRE年龄(38.5±4.1 Ma)与HED族陨石35~41 Ma的主要撞击溅射事件年龄相一致,故其可能在~40 Ma前从灶神星或V型小行星溅离;陨石U、Th-^(4)He(T_(4))及^(40)K-^(40)Ar(T_(40))气体保存年龄分别为1019±41 Ma和3041±77 Ma,已受到后期热事件影响而发生了重置。

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。

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。

中国陨石学与天体化学研究进展(2011—2020)

过去十年,中国陨石学与天体化学研究迎来了一个迅速发展时期。嫦娥工程与月球采样返回,以及天问一号火星探测等一系列深空探测工程的成功实施,极大地推动了我国陨石学和天体化学的发展;南极格罗夫山陨石库的建设,为学科发展提供了充足样品;高精度同位素分析平台的建设,保障了陨石及地外返回样品的分析研究需要;此外,国内还涌现了一批优秀行星科学与天体化学青年人才。与此同时,通过对各类陨石的研究,在太阳星云起源与演化、火星与月球等类地行星形成与宜居性研究、小行星岩浆作用和含水蚀变及后期撞击历史等方面也取得了重要成果。

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。

钙长辉长无球粒陨石NWA 12274/12275/12276/12277/12278稀有气体及年代学研究

岩石矿物学研究发现HED(Howardite-Eucrite-Diogenite)族陨石NWA 12274/12275/12276/12277/12278与NWA 11586可能为成对陨石,但需要稀有气体等证据支持。本次工作对这5块陨石开展了稀有气体、宇宙暴露(CRE)年龄和气体保存年龄研究。结果发现它们具有相一致的稀有气体同位素比值和CRE年龄,表明NWA系列陨石互为降落成对陨石;陨石CRE年龄[(36.2±3.7)Ma]与灶神星主要溅射事件/时期年龄(35.0~42.5 Ma)一致,表明它们可能在约36 Ma前从灶神星或V型小行星溅离;陨石的U、Th-^(4)He(T4)及^(40)K-^(40)Ar(T_(40))气体保存年龄分别为0.3~1.3 Ga和2.8~3.4 Ga,显示这些陨石不同程度受到了后期热事件的影响;该流星体进入大气层的初始半径约为12.2 cm,在穿越大气层期间质量损失了约56%。

月球高地陨石NWA 15528撞击历史及源区分析

中国嫦娥5号计划、美国Apollo计划以及苏联的Luna计划返回了具有重要科学意义的月球正面样品,但尚未返回月球背部样品,因此针对月背陨石的研究可以更好地理解月背撞击历史及演化特征.NWA 15528是一块新发现的月球长石质表土角砾岩陨石,研究表明其极有可能来自月球背面的长石质高地地体区域(FHT).对NWA 15528基质及角砾的岩相学,主量、微量元素和稀有气体(He、Ne、Ar)同位素研究表明:NWA 15528含有丰富的岩石碎屑和矿物碎屑,包括斜长质岩屑、麻粒岩质岩屑、撞击熔融角砾岩岩屑、玄武质岩屑、撞击玻璃以及矿物集合体等.斜长岩屑占比较大,其中结晶粒度较大且化学成分均匀的矿物可能来自深成侵入岩,如苏长/橄长质岩屑来自深部月壳,而其余橄长质岩屑、辉长质岩屑皆为高地来源.NWA 15528矿物的Sm浓度具有与第四组Apollo 16熔融样品相似的特征,表明NWA 15528具有典型的斜长质高地月球陨石成分.全岩化学成分与Apollo样品数据及全月遥感结果对比表明,NWA 15528与月球背面长石高地地体(FHT)和亚铁斜长岩(FAN)有很强的亲缘关系.稀有气体同位素组成显示为太阳风(SW)成因和宇宙射线成因混合来源,在分步加热提取过程中观察到,随着温度的升高,宇宙射线成因稀有气体同位素占比逐渐降低,而SW成因稀有气体同位素占比逐渐增加.NWA15528的基质和麻粒岩屑的屏蔽深度都在10~20g cm^(-2)范围内,平均宇宙射线暴露年龄为(42±6)Ma,气体保留年龄为2.14Ga,古龄为(0.69±0.2)~(0.74±0.2)Ga(假设50%40Arm=^(40)Artrap),表明NWA 15528角砾岩形成时间可能晚于0.69~0.74Ga.

GRV 13100顽火辉石球粒陨石中金属硫化物特征与成因

顽火辉石球粒陨石中的大量金属硫化物形成于早期极还原的太阳星云条件。GRV13100是一块发现于南极格罗夫山的顽火辉石球粒陨石,不透明矿物包括陨硫铁、陨硫铬铁矿、陨硫镁矿、陨硫钙矿、含硅铁纹石、陨磷铁矿、硅磷镍矿等金属硫化物和磷化物,总丰度达21%,经历了一定程度的热变质。通过对其岩石学和矿物化学特征研究,并和其它顽火辉球粒陨石进行对比分析,结果表明:(1)陨硫镁矿中FeS含量可以反映母体变质温度,GRV 13100中大部分陨硫镁矿变质温度为200℃~300℃,个别经历了400℃~800℃的高温,可能为外来吸入成因,或者代表了原始星云的凝聚或结晶温度;(2)陨硫镁矿形成于太阳星云的直接凝聚,并在橄榄石和顽火辉石冷凝结晶之后形成;(3)陨硫铁的成因分为原生和次生两种,原生的陨硫铁由太阳星云直接凝聚而成,次生的陨硫铁是在后期热变质过程中由铁镍金属经过硫化作用或者由陨硫镁矿分解而形成;(4)硅磷镍矿可能来自含硅铁纹石的出溶。本论文的研究工作为太阳系早期高度还原星云演化及其后期热变质提供了约束。

9块西北非HED族陨石的岩石矿物学特征及亚型划分

HED族陨石是太阳系最早的岩浆岩,对其进行亚型划分对认识其成分特征以及了解其母体岩浆演化和后期变质作用有重要意义。对西北非9块HED陨石进行了岩石结构及矿物组成、辉石Mg~#值、全岩Mg元素X射线分布和热变质程度等分析研究。结果表明,NWA 11600可划分为堆晶辉长岩型Eucrite,热变质程度为1型(最低);NWA 11602为玄武质非角砾岩型Eucrite,热变质6型(最高);NWA 11601为玄武质单矿碎屑角砾岩型Eucrite,热变质4型;NWA 11593、NWA 11594、NWA 11596和NWA 11597为玄武质复矿碎屑角砾岩型Eucrite,NWA 11598和NWA 11605为Howardite,不同角砾具有不同的热变质程度,分布在1~6型之间。NWA 11600冲击程度为S1,其余样品为S2。玄武岩的热变质程度远高于堆晶岩,热变质发生在冲击破碎之前,冲击并非导致热变质的原因。

中国南极科考队汇集陨石数据集

中国南极科考队汇集陨石数据集是中国南极科考队在南极格罗夫山地区开展的7次陨石考察和汇集基础上汇编而成。中国南极科考共回收了12,665块陨石样品。目前,3,175块陨石获得了国际陨石命名委员会批准,并在陨石公报上刊登,所有陨石标本均保藏在中国极地中心陨石保藏库中。该数据集汇集的陨石信息包括:陨石名称、简称、陨石类型、质量、发现者、发现日期、纬度、经度、块数、冲击程度、风化程度、Fa值、Fs值、Wo值、命名的研究单位等信息。数据集由3部分组成:(1)Excel表格数据,包括3,175块陨石的野外基本信息以及陨石的类型、风化程度、冲击变质等级、主矿物化学成分等信息;(2).kml文件,在Google Earth中精确地反映陨石的地理位置、质量和类型等信息;(3).shp文件,包括了3,147块陨石的野外基本信息以及陨石的类型、风化程度、冲击变质等级、主矿物化学成分等信息。压缩后数据量为1.24MB。该数据集可作为我国南极陨石学研究的基础数据,推动我国南极研究和天体化学的发展。