橄辉无球粒陨石的矿物-岩石学特征及其分类

本文主要综述单矿和复矿碎屑橄辉无球粒陨石的矿物-岩石学特征及冲击变质效应,并依据Δ17O,δ13C,mg#[MgO/(MgO+FeO)mol%],稀有气体,辉石丰度及辉石类型讨论橄辉无球粒陨石的分类和成因模式。橄辉无球粒陨石为超基性的岩浆岩,既显示原始无球粒陨石,又显示分异无球粒陨石的一些特征,并认为是来自球粒陨石质母体的部分熔融,大多数典型的橄辉无球粒陨石具单矿碎屑岩的结构,复矿碎屑岩质橄辉无球粒陨石较少,其角砾岩碎片含单矿碎屑岩橄辉无球粒陨石的石屑碎屑及其它物质。橄辉无球粒陨石为原始和分异特征的混合物,其成因模式主要是超基性火成堆积岩或部分熔融的残余。     

陨石的矿物-岩石学特征及其分类

根据陨石的矿物岩石学特征、化学组成及结构可划分为球粒陨石及非球粒陨石质陨石两大类。球粒陨石进一步划分为碳质球粒陨石族(CI,CM,CO,CR,CB,CH,CV及CK球粒陨石)、普通球粒陨石族(H,L,LL球粒陨石)、顽辉石球粒陨石族(EH及EL球粒陨石)、R及K球粒陨石群,而非球粒陨石质陨石进一步划分为原始的无球粒陨石族(Acpulcoites,Lodranites,Wi nonaites,IAB硅酸盐包体及IIICD硅酸盐包体)和分异的陨石族。分异的陨石族包括:无球粒陨石(Angrites,Aubrites,Branchinites,橄辉无球粒陨石,HED灶神星陨石,SNCO火星陨石及月球陨石);石铁陨石(中铁陨石及橄榄陨铁);铁陨石(IAB,IC,IIAB,IIC,IID,IIE,IIIAB,IIICD,IIIE,II IF,IVA及IVB铁陨石化学群)。每一陨石族或陨石群,具有类似的成因或形成历史,并来自同一小行星体或行星体,藉此可建立不同陨石族或陨石群之间的成因联系,并可提供早期太阳星云的物理化学条件及其演化的信息。     

南极GRV 022888和GRV 052408橄辉无球粒陨石的岩石矿物学特征及成因探讨

主要介绍GRV 022888和GRV 052408两块南极陨石的岩相学和矿物化学特征,并在此基础上探讨其成因。GRV 052408陨石主要由橄榄石(~60 vol%)和辉石(~35 vol%)组成,含少量富碳质填隙物(~5 vol%);而GRV022888陨石基本由橄榄石(~98 vol%)构成,仅有很少量辉石,富碳质不透明填隙物含量也较低(~2 vol%)。这两块陨石中的橄榄石都可以见到明显的核部富铁边部富镁的反环带结构。结合岩相学和矿物化学特征,将它们划分为单矿Ⅰ型橄辉无球粒陨石。根据橄榄石-易变辉石-熔体温度计,计算得到两块陨石的形成温度在1 220℃左右。我们的研究结果支持橄辉无球粒陨石为球粒陨石质母体部分熔融后的残余物成因假说。     

南极陨石研究的启示Ⅶ:南极新的和独特的陨石类型

近年来在南极及澳大利亚、非洲和北美的沙漠地区发现和回收了大量的陨石，改变了以前的球粒陨石分类。球粒陨石群由９个增加到１３个（ＥＨ、ＥＬ、Ｈ、Ｌ、ＬＬ、Ｒ、ＣＩ、ＣＲ、ＣＨ、ＣＭ、ＣＯ、ＣＶ及ＣＫ），并提出了３个碳质球粒陨石小群。ＣＫ、ＣＲ、ＣＨ和Ｒ为１３个球粒陨石群中新的化学群。不同的球粒陨石群，其岩石学、矿物学、化学及氧同位素组成均有明显的差异。根据其结构、矿物、化学及氧同位素组成特征，将１３个球粒陨石群划分为碳质球粒陨石系（由ＣＩ－ＣＲ－ＣＨ、ＣＭ－ＣＯ及ＣＶ－ＣＫ族组成）和顽辉石－普通球粒陨石系（由ＥＨ－ＥＬ、Ｈ－Ｌ－ＬＬ及Ｒ族组成）。碳质球粒陨石系是在相对远离太阳的区域形成，它以高的氧化态为特征。顽辉石－普通球粒陨石系是在靠近太阳的内太阳系区域形成的     

中国南极陨石研究新进展

本文对我国南极陨石的收集、分类和研究工作进行了回顾和阶段性的总结。4次格罗夫山考察共发现陨石样品9834块,其中已完成和计划2008年完成分类的陨石共2431块。在正式公布的684块已分类陨石中,鉴定出2块火星陨石、2块灶神星陨石、6块橄辉无球粒陨石、5块中铁陨石、1块橄榄陨铁、1块铁陨石以及10块碳质球粒陨石等特殊样品,并对其中的部分样品开展了深入的研究。建议拓展南极陨石的收集,持续开展陨石的分类工作,并提出我国南极陨石研究的重点方向。     

中国南极陨石研究新进展

本文对我国南极陨石的收集、分类和研究工作进行了回顾和阶段性的总结。4次格罗夫山考察共发现陨石样品9834块,其中已完成和计划2008年完成分类的陨石共2431块。在正式公布的684块已分类陨石中,鉴定出2块火星陨石、2块灶神星陨石、6块橄辉无球粒陨石、5块中铁陨石、1块橄榄陨铁、1块铁陨石以及10块碳质球粒陨石等特殊样品,并对其中的部分样品开展了深入的研究。建议拓展南极陨石的收集,持续开展陨石的分类工作,并提出我国南极陨石研究的重点方向。     

顽火辉石球粒陨石分类方法综述及其应用

顽火辉石球粒陨石是已发现的陨石中还原程度最高的一类,源区接近太阳原行星盘的内部区域,对研究早期太阳星云演化和地球起源有较大意义。本文综述了不同类型顽火辉石球粒陨石的岩石学和矿物学特征,梳理了不同亚型顽火辉石球粒陨石的划分标准,并讨论其母体来源。按照此标准重新厘定和细分了1952年降落的Abee(EH4)和2013年回收于南极的GRV 13100(EH4)。Abee被重新厘定为EHb-5β型(碎屑和基质)或EHb-6β型(暗色包裹体), GRV 13100被细分为EHa-4α型。综合使用a、b亚群和结构-矿物学分类方法,可以直观体现顽火辉石球粒陨石的母体来源及变质过程中的峰值温度和变质后生作用的平衡程度。     

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)。     

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。     

GRV 13100:一块在南极新发现的顽火辉石球粒陨石

球粒陨石为太阳系中最早形成的岩石,包括普通球粒陨石、碳质球粒陨石、顽火辉石球粒陨石、R群和K群球粒陨石等,其中顽火辉石球粒陨石在所有陨石中还原程度最高,典型特征是含有大量铁镍镁锰钙等金属硫化物和(硅)磷化物等,对其的研究可以为早期高度还原性太阳星云的演化过程提供约束。利用电子探针和激光拉曼等微区分析技术,对新发现的南极陨石GRV 13100进行了详细的岩石学和矿物学研究工作。该陨石主要由不同类型的球粒、基质和不透明矿物组成,球粒及基质矿物组成均以顽火辉石(En_(90.2—99.5)Wo_(0.1—4.2))或辉石质玻璃(En_(85.0—88.8)Wo_(0.1—4.1))为主,次要矿物为钠长石(Ab_(91.0—98.3))、镁橄榄石(Fo_(98.7—99.9))、方石英和不透明矿物。不透明矿物包括铁纹石、陨硫铁、陨硫镁矿、陨硫铬铁矿、陨硫钙矿、陨磷铁矿和硅磷镍矿等。铁纹石中硅含量为2.23—3.90wt.%,陨硫镁铁锰矿固溶体以富含硫化镁为特征。根据球粒类型、结构、矿物组合和矿物成分,特别是含有大量高度还原的金属硫化物等特征说明研究对象属于顽火辉石球粒陨石。而根据球粒大小、热变质程度和金属中硅含量等标准,将其划分为EH4型,冲击变质程度为S2,风化程度为W2。     

南极陨石研究的启示Ⅴ:南极铁陨石的化学组成及其分类

报道了５２个南极铁陨石的１３个元素的浓度，并根据其构造和Ｇａ，Ｇｅ，Ｎｉ，Ｉｒ及其它微量元素的含量进行了分类，５２个铁陨石由１６个ＩＡＢ，１２个ＩＡＢ，１个ＩＥ，３个ＩＩＡＢ，１个ＩＩＣＤ，１个ＩＶＡ及１８个未分群的化学群组成。ＩＡＢ，ＩＩＣＤ及ＩＥ为非岩浆成因的铁陨石群，它们是由球粒陨石质母体近表面区冲击产生单独的熔体池形成的，ＩＡＢ，ＩＩＡＢ及ＩＶＡ显示金属岩浆分离结晶作用的特征，为岩浆成因的铁陨石。岩浆群铁陨石元素－Ｎｉ的斜率一般比非岩浆群高。有意思的是在南极回收的５２个铁陨石中，相对于非南极铁陨石ＩＡＢ和未分群的铁陨石丰度较高（分别为２７．８％和４７．２％），而ＩＩＡＢ群的丰度较低（５．８％），它们含有以前未采到样品的母体形成区域、质量、冲击碰撞频率的信息。     

南极MIL 090070月球陨石的岩石矿物学特征

MIL 090070陨石是2009年美国南极陨石搜寻项目(ANSMET)在南极横断山脉米勒山区(Miller Range)发现的一块月球陨石,属于斜长岩质月表角砾岩。它具有典型的碎屑结构,主要由岩屑、晶屑、玻屑和细粒基质组成。岩屑以复合斜长岩质岩屑和斜长岩岩屑为主,其次为辉长岩质斜长岩岩屑、辉长岩岩屑、辉长苏长岩岩屑、辉长岩质橄长岩岩屑和橄榄辉长岩岩屑等。晶屑有普通辉石、易变辉石、斜长石、尖晶石、石英和钛铁矿等矿物。玻屑主要为斜长石质的玻屑,呈细长或弯曲条状,多具裂纹。MIL 090070陨石的矿物组成主要为斜长石（86 vol%,An92—99）、橄榄石（6 vol%,Fo53—89）、辉石（7 vol%,En25—83Fs7—43Wo2—45）,以及少量的尖晶石、钛铁矿和石英等;其中,辉石有单斜辉石和斜方辉石二种。MIL 090070陨石中橄榄石和辉石的Fe-Mn值分布明显不同于地球、火星、金星和小行星的样品,基本落在月球岩石范围。MIL 090070陨石在多期次冲击和胶结作用下,岩屑的矿物成分和粒度不断变化,岩屑类型更多样,更复杂。基于MIL 090070陨石的岩石矿物学特征、碎屑类型及结构的特征等研究,可以进一步丰富我们对月球物质的形成及月岩—月壤演化过程的认识。     

我国南极橄辉无球粒陨石(GRV 024516)和H5球粒陨石(GRV 024517)宇宙射线暴露年龄和气体保存年龄

我国在南极格罗夫山陨石富集区回收的GRV024516和GRV024517陨石样品分别为橄辉无球粒陨石和H5普通球粒陨石,在矿物-岩石学研究的基础上测定和计算了这两个陨石的宇宙射线暴露年龄和气体保存年龄,其宇宙射线暴露年龄分别为33.3Ma和51.7Ma,气体保存年龄分别为1936.8Ma和3720Ma。橄辉无球粒陨石含金刚石、石墨和无定型碳,并为主要稀有气体的载体,且冲击变质效应明显,导致40Ar部分丢失。H5球粒陨石主要显示其母体内的热变质效应,其气体保存年龄落在未受严重冲击的H5球粒陨石范围(3220-4510Ma)内。     

南极GRV 024237橄辉无球粒陨石的岩石矿物学特征

GRV024237是第19次中国南极科学考察队在南极格罗夫山地区一号冰碛上发现的。主要由粗粒状橄榄石(60vol%)、易变辉石(30vol%)和不透明矿物(10vol%)组成,粗粒橄榄石辉石、颗粒边界呈120°接触角,无球粒,粗粒橄榄石具有明显的反环带结构,这些特征符合典型的橄辉无球粒陨石结构。薄片中橄榄石颗粒的边部到核部化学组成变化显著,边部富镁,Fa6.2—Fa17.5;易变辉石组成比较均一,Fs14.0—Fs15.5;基质不透明矿物富含碳质,充填于大颗粒的间隙及裂隙。岩石学和矿物化学组成两方面都表明GRV024237是一块橄辉无球粒陨石,且属于I型单矿角砾岩,中等FeO/MgO比值,冲击程度较弱,经历了部分熔融。     

南极格罗夫山球粒陨石冲击变质程度及特征

本文对93块南极格罗夫山普通球粒陨石的冲击变质特征进行了研究:在光学显微镜下观察并描述了橄榄石、辉石、长石等主要硅酸盐矿物的破裂、消光、熔融以及重结晶现象;在冲击熔脉和熔融囊中观察到了矿物的分解、相变,并确认了林伍德石、镁铁榴石、辉石玻璃和熔长石等多种硅酸盐矿物的高压多形。根据冲击变质特征以及高压矿物的组合对93块南极普通球粒陨石进行了冲击变质程度分类。冲击变质类型的统计结果表明,这批样品中共有23块陨石遭受了强烈的冲击变质作用(S4-S5),并且其中绝大部分为L群普通球粒陨石(22块),仅有1块H群陨石受到明显的冲击变质,并形成熔脉。H与L群陨石完全不同的冲击变质特征,可能反映了两者小行星母体表面不同的物性。此外,相同化学群陨石中,冲击变质程度的分布与岩石类型相关,平衡型(特别是5-6型)陨石具有最高比例的强烈冲击变质陨石。     

南极陨石研究的启示Ⅴ：南极铁陨石的化学组成及其分类

报道了５２个南极铁陨石的１３个元素的浓度，并根据其构造和Ｇａ，Ｇｅ，Ｎｉ，Ｉｒ及其它向量元素的含量进行了分类，５２个铁陨石油１６个ＩＡＢ，１２个ＩＩＡＢ，１个ＩＩＥ，３个ＩＩＩＡＢ，１个ＩＩＩＣＤ，１个ＩＶＡ及１８个未分解的化学群组成。ＩＡＢ，ＩＩＩＣＤ及ＩＩＥ为非岩浆成因的铁陨石群，它们是由球粒陨石质母体近表面区冲击产生单独的熔体池形成的，ＩＩＡＢ，ＩＩＩＡＢ及ＩＶＡ显示金属岩浆分离结晶作用的特     

南极陨石研究的启示Ⅳ．南极陨石热释光研究

陨石热释光研究揭示了陨石中自然ＴＬ值取决于陨石暴露在宇宙空间时的宇宙射线辐照和自身热衰变之间的平衡。宇宙剂量率（决定于初始屏蔽作用）和反照率直接影响陨石的自然ＴＬ值。相对于非南极陨石，南极陨石由于大的地球年龄而具有更低的自然ＴＬ值。一些具有特别低自然ＴＬ值的陨石（～１５％）表明经历了近期的加热作用，它们可能以特别小的近日距（＜０．８ＡＵ）轨道到达地球上。普通球粒陨石的ＴＬ灵敏度反映了长石的性质和丰度，冲击加热不仅降低陨石的自然ＴＬ值，而且破坏ＴＬ发光体，导致ＴＬ灵敏度下降。变质作用通过原始火成玻璃的脱玻作用产生长石，使普通球粒陨石的ＴＬ灵敏度增加达１０５倍。因此，ＴＬ灵敏度的测定已用作３型普通球粒陨石，ＣＯ、ＣＶ球粒陨石和钙长辉长无球粒陨石新的分类方法。诱导ＴＬ曲线的峰温和峰宽也与陨石的热历史有关。相对于ＴＬ发光体长石的无序化，它们随着变质作用的增加而增高，使得这些参数可以用来估计变质平衡温度。新的陨石ＴＬ数据已经用于讨论来自火星的Ｓｈｅｒｇｏｔｉｔｅｓ陨石的溅射、地－月转换时间、南极陨石风化作用和可能的地外来源。     

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。     

南极格罗夫山23个普通球粒陨石的化学群及岩石类型

对南极格罗夫山蓝冰地区收集的23个陨石进行了系统研究。经激光共聚焦显微镜观察,未查出碳质球粒陨石。经电子探针鉴定,也未发现顽火辉石球粒陨石。系统的研究确定这些陨石均为普通球粒陨石。运用X射线能谱仪进行全视域元素成分面分析方法,获得了23个陨石的化学成分。应用陨石中SiO_2、∑FeO、MgO、CaO的含量进行图解对比,划分出陨石的化学群,取得了初步的结果。又以电子探针测得的橄榄石、辉石矿物化学成分,采用Fa-Fs图解法进行化学群分类。这两种方法对23个陨石化学群的划分,取得了较为一致结果。陨石岩石类型的确定,主要根据陨石中球粒及基质的特征,参考其它标志,如橄榄石成分、辉石的结构、长石的特征等进行分类,效果较好。对于岩石类型为第3类的非平衡陨石,由于矿物成分变化较大,并可能有水等易挥发成分的存在,其化学群的划分不易确定。     

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)。