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。     

南极月球陨石EET96008矿物学和岩石学特征

EET 96008是一块发现于南极Elephant地区的玄武岩质角砾岩月球陨石。本文对该陨石的矿物岩石学特征进行了详细的观察和描述。EET 96008具有典型的碎屑结构,其角砾浑圆度低,角砾大小一般为0.1-2mm,它主要由角砾（50.2vol%）和基质（49.8vol%）组成,该陨石角砾类型多样：（1）晶屑：主要为辉石、橄榄石、长石以及石英;（2）岩屑：主要为变粒岩岩屑、基性岩岩屑、苏长岩质斜长岩岩屑;（3）玻屑：主要为斜长岩质。基质和角砾在颗粒上是连续过渡的,基质主要是由粒度小于0.1mm的矿物碎屑和玻屑组成。该陨石辉石类型多样,成分变化大Fs18.0-58.0Wo3.9-45.2En3.5-79.1,出溶现象普遍,出溶条纹达到1μm宽;橄榄石中Fa值主要分为两个区域,Fa50-70以及Fa80-95,铁含量较高,平均Fa71.8;长石成分以钙长石为主（An84.9-97.9）,部分斜长石已熔长石化。该陨石与QUE 94281同为月球玄武岩质角砾岩,在结构及矿物组成上具有类似性,但是在岩屑类型及橄榄石矿物成分上存在着明显不同,为非成对陨石,且源区可能不同。EET 96008具有三个典型的冲击暗化区域,有大量的玻璃质以及冲击熔融囊的产生,冲击程度达到S5以上。该陨石在冲击作用下,富铁辉石分解产生钙铁辉石-铁橄榄石-石英,该现象为了解月球表面冲击历史提供了重要的科学依据。     

一块新发现月球陨石MIL090036的岩相学和矿物学

MIL090036是一块在南极新发现的月球陨石,属于斜长岩质月球角砾岩。本文对这块陨石开展了详细的岩石学、矿物学特征观察与研究。MIL090036月球陨石具有典型的碎屑结构。碎屑包括岩屑、矿屑和玻屑。岩屑类型有斜长岩岩屑、辉长质斜长岩岩屑、辉长岩岩屑、风化角砾岩岩屑、橄长岩岩屑、微斑熔融角砾岩岩屑、复合角砾岩岩屑等;矿屑有辉石、斜长石、橄榄石、钛铁矿等;玻屑主要为长石质。基质由玻璃质、重结晶的细粒矿物和矿屑胶结组成。辉长岩岩屑中的斜长石（An81-83）和斜长岩中的斜长石(An88-93)较其他碎屑中的斜长石(An90-98)贫钙。岩屑、矿屑和长石质玻屑中的辉石相对贫铁（Fs 12-35Wo3-44 En22-79）,而含玻璃质的辉长岩岩屑中的辉石（Fs37-65Wo10-29 En21-49）与基质中的辉石（Fs18-69Wo3-45 En14-50）相对富铁。辉长岩质斜长岩中辉石成分变化范围最小（Fs24-27Wo7-14 En59-69）。矿屑橄榄石和分布于基质中的橄榄石铁镁含量（Fo57-79）相对岩屑中的橄榄石(Fo67-77) 变化范围大。橄榄石Fe/Mn比值为47-83（平均76）、辉石Fe/Mn比值为76-112（平均73）,都与月球橄榄石和月球辉石一致。岩石结构、矿物模式组合和化学成分等特征表明MIL090036是来自Apollo和Luna采样范围外的样品。对MIL090036的矿物学、岩石学和化学成分的进一步研究将能够丰富我们对月表物质组成和演化的认识。     

月球陨石: 月球的物质组成及其演化历史的见证

月球陨石是遭受小行星物质撞击溅飞出来的月球岩石样品,是研究月球物质成分和演化历史的重要对象。自1979年发现和确认了第一块月球陨石（ALHA 81005）之后,至今已收集到136块月球陨石样品。虽然Apollo计划和Luna计划回收了382kg月球样品,但由于飞船登陆采样位置有限,月球陨石对了解月球的物质组成和成因演化提供了重要补充。除了少量具有结晶结构的岩石类型以外,大部分月球陨石为碎屑岩,这些碎屑岩主要有三类：高地斜长角砾岩、月海玄武质角砾岩、和高地斜长质-月海玄武质混合角砾岩。根据岩性分析,尤其是岩屑,月球陨石中存在斜长岩、玄武岩、辉长岩、橄长岩、苏长岩、KREEP岩。在月球陨石中逐渐发现了不少克里普岩组分,其中SaU169中VHK的富KREEP成分可能代表了月球中的原始富KREEP岩浆源,这为探索月球中KREEP成因提供重要信息。据研究,现已发现了6对溅射成对月球陨石,同时,发现了9个可能的月球陨石来源区域。后成合晶现象的发现对月球表面冲击变质作用研究具有重要的意义。此外,月球陨石同位素年龄和稀有气体成分研究不但获得了月球岩石结晶和月壳形成过程,同时获得了月球表面的冲击变质历史。     

南极陨石研究的启示Ⅷ:原始无球粒陨石及其成因

近年来,在南极和非南极地区回收的异常陨石中已识别８个原始无球粒陨石群：斜方辉石－橄榄石无球粒陨石、富橄榄石无球粒陨石、橄榄古铜陨铁、橄辉无球粒陨石、顽辉石－镁橄榄石无球粒陨石及ＡＢ－ＣＤ硅酸盐、顽辉石无球粒陨石及钛辉无球粒陨石。斜方辉石－橄榄石无球粒陨石及橄榄古铜陨铁具有相似的矿物学、矿物成分、热历史、氧同位素组成及宇宙射线暴露年龄,他们系来自共同的母体。ＡＢ－ＣＤ硅酸盐及顽辉石－镁橄榄石无球粒陨石的氧同位素组成、化学及矿物学也相似,认为他们来自共同的母体。在考察岩石学证据的基础上,将ＡＢ－ＣＤ硅酸盐和顽辉石－镁橄榄石无球粒陨石、富橄榄石无球粒陨石、斜方辉石－橄榄石无球粒陨石及橄榄古铜陨铁以及橄辉无球粒陨石划分为非岩浆型的原始无球粒陨石,他们为高度变质并伴随不同程度部分熔融的岩石;而顽辉石无球粒陨石及钛辉无球粒陨石为火成岩石,但未受到广泛的分异作用和分异形成不同岩性的岩石,将其划分为岩浆型的原始无球粒陨石。到目前为止,共有六个原始无球粒陨石母体。     

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)。     

部分格罗夫山陨石的类型划分及其矿物岩石学特征

对99块南极格罗夫山陨石的研究表明这些陨石分别属于普通球粒陨石H群、L群、LL群,橄辉无球粒陨石和碳质球粒陨石。其中普通球粒陨石H3为1块,H4为23块,H5为9块,H6为8块,L4为2块,L5为21块,L6为31块,LL4和LL6分别为一块。GRV 022888为橄榄石-易变辉石无球粒陨石,GRV 023159是一块CV3碳质球粒陨石。这些陨石的冲击程度普遍较高,冲击程度为S4的普通球粒陨石有15块,GRV 023138中出现了冲击熔融现象,该陨石的冲击程度为S5,这些样品为研究小行星早期的冲击作用提供了很好的素材。此外,这些陨石的风化程度普遍较低,风化程度为W1的陨石为75块,未见风化程度高于W4的陨石。     

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。     

西南极利文斯顿岛中部中－新生代火山岩的岩相学和矿物学特征

出露在利文斯顿岛中部的中－晚白垩世火山碎屑岩为多源的角砾凝灰岩、角砾岩和集块碎屑岩，成分以安山质为主。橄榄玄武岩主要在史莱夫角出露，为全晶质斑状构造；主要出露在中利文斯顿和汉那角的安山岩、玄武安山岩多具细晶微斑构造。更新世至现代的火山岩为全晶质斑状的橄榄玄武岩和火山碎屑岩。熔岩的基本矿物组合大致相似，均为斜长石＋辉石（＋橄榄石）＋铁的氧化物，但矿物的含量比例因岩性不同而有所区别。岩石中的斜长石斑晶多具正环带；随着岩石ＳｉＯ２含量的增加，斜长石中Ｏｒ和Ａｂ组分增加而Ａｎ含量下降，斑晶边缘成分一般与基质里长石的成分相近。安山岩和玄武安山岩含有中长石－拉长石斑晶，玄武岩主要含拉长石斑晶，但橄榄玄武岩和粗玄岩中斜长石斑晶的核部为富钙的倍长石。更新世－现代的橄榄玄武岩，其所含斜长石斑晶和基质长石亦比较富钙。玄武安山岩中的辉石多为普通辉石，橄榄玄武岩和玄武岩中含有透辉石斑晶。辉石的Ｔｉ含量低，这是钙碱性火山岩的共同特点。史莱夫角的橄榄玄武岩含有贵橄榄石斑晶。粗玄岩中橄榄石成分与史莱夫角基质橄榄石成分相近。更新世至现代的橄榄玄武岩中既有正常结晶的橄榄石斑晶，还见到高Ｆｏ组分的深源捕掳晶。上述玄武岩中矿物组合的基本特征证明     

GRV 051523:一块新的灶神星陨石

Grove Mountains(GRV)051523是一块新发现的钙长辉长无球粒陨石,主要由粗粒辉石(62.9 vol%)和长石(34.2 vol%)以及少量不透明矿物(2.7vol%)组成,含很少量的二氧化硅晶屑和细粒富铁橄榄石(Fa75)。粗粒辉石包括易变辉石和普通辉石,两者均普遍具有出熔现象,出熔的晶片大部分宽1-3μm。不透明矿物为铬铁矿、钛铁矿和硫化物。该陨石受到强烈的撞击并角砾化,形成冲击熔脉。粗粒辉石晶体普遍存在微粒状或细针状铬铁矿,并具有定向分布特征,可能也与强烈的冲击变质有关。不同产状的辉石成分均一,表明该陨石经历过强烈的热变质,使其矿物化学组成基本达到平衡,因此将其岩石类型划分为5-6型。GRV 051523的发现为了解灶神星的物质组成、岩浆分异、以及多阶段撞击和热变质历史提供了新材料。     

Mineralogy and petrology of paired lherzolitic shergottites Yamato 000027, Yamato 000047, and Yamato 000097: Another fragment from a Martian “lherzolite” block

Y000027, Y000047, and Y000097 are new lherzolitic shergottites that show a poikilitic texture with interstitial non-poikilitic basaltic areas. They have identical mineral compositions and petrography, confirming their pairing. The Y00 shergottites first crystallized olivine and chromite, which were then partially enclosed by low-Ca pyroxenes. Interstitial areas of melt then formed as a result of oikocryst accumulation. Plagioclase and Fe-rich pyroxene crystallized from the interstitial melt, forming the non-poikilitic basaltic areas. The cooling rate during crystallization of the basaltic area was fast enough to preserve chemical zoning within olivine and pyroxene in poikilitic areas. The Y00s have similar petrology and mineralogy to other lherzolitic shergottites: all are likely to have originated from the same igneous block on Mars. The subtle mineralogical differences that exist are probably due to spatially variable cooling rates during crystallization of the basaltic area. In terms of mineral composition, the Y00s are most similar to (although distinct from) LEW88516, Y-793605, and NWA1950. Olivine and pyroxene compositions within interstitial areas may be related to the abundance of intercumulus melt, which, as with the nakhlite case, varied spatially in the igneous block. Although the Y00s and other lherzolitic shergottites (ALH77005, LEW88516, Y-793605, GRV99027, GRV020900, and NWA1950) were located within deeper levels of the block, RBT04262, a new shergottite similar in petrology and mineralogy to lherzolitic shergottites, may have been located at a slightly shallower level characterized by abundant, evolved interstitial melts.     

Petrography of Yamato 984028 lherzolitic shergottite and its melt vein: Implications for its shock metamorphism and origin of the vein

Yamato 984028 (Y984028) is a newly identified lherzolitic shergottite, recovered from the Yamato Mountains, Antarctica, in 1999. As part of a consortium study, we conducted petrographic observations of Y984028 and its melt vein in order to investigate its shock metamorphism. The rock displays the typical non-poikilitic texture of lherzolitic shergottite, characterized by a framework of olivine, minor pyroxene (pigeonite and augite), and interstitial maskelynite. Shock metamorphic features include irregular fractures in olivine and pyroxene, shock-induced twin-lamellae in pyroxene, and the complete conversion of plagioclase to maskelynite, features consistent with those found in other lherzolitic shergottites. The melt vein is composed of coarse mineral fragments (mainly olivine) entrained in a matrix of fine-grained euhedral olivine (with several modes of compositional zoning) and interstitial glassy material. Some coarse olivine fragments consist of an assemblage of fine-grained euhedral to subhedral olivine crystals, suggesting shock-induced fragmentation, recrystallization, and/or a process of sintering. The implication is that the fine-grained olivine crystals in the matrix of the melt vein represent complicated crystallization environments and histories.     

西南极利文斯顿岛中部中生代－新生代火山岩岩石化学研究

出露在利文斯顿岛中部的白垩纪火山岩为玄武岩－玄武安山岩－安山岩－英安岩组合，基本属于钙碱性系列，但具有低钾拉斑玄武岩的某些特点。岩石富集Ｒｂ、Ｔｈ、Ｂａ，轻度亏损Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｎｂ，较强亏损Ｃｒ和Ｎｉ，而且随着岩浆从基性向酸性成分的演化，富集（或亏损）程度加大。岩石的轻稀土元素中度富集，岩石的（Ｃｅ／Ｙｂ）ＣＮ比值较低。白垩纪火山岩形成在一个造山环境，是南设得兰岩浆弧的一部分。然而，在利文斯顿岛不同地区出露的岩石其化学性质有所区别，因此认为它们可能源于不同的岩浆体系。在晚古生代至早中生代，利文斯顿岛中部处于一个独特的浊积扇的构造环境。主要产在利文斯顿岛中部和汉那角的鲍勒斯山组火山岩与其它地点的中生代火山岩相比，无论岩相学特征还是岩石化学性质均有所不同。因此认为它们的产生同时受到太平洋板块的俯冲作用和该地构造位置所控制。史莱夫角的橄榄玄武岩成分中碱高硅低，并且通常表现出高铝的特点，这些性质与百耳斯半岛的玄武岩极为相似。区域上火山活动不断发展，活动中心逐渐向北东迁移，导致粗玄岩岩颈和岩席生成，最后是英云闪长岩的侵入。更新世至现代的依诺特角组橄榄玄武岩以化学成分中的低硅高碱含量区别于中生代火山岩。岩石的高Ｍ值     

南极乔治王岛长城站地区火山岩中矿物包裹体的研究

本文主要讨论了长城站地区第三纪火山岩系的透辉石和斜长石中熔融包裹体的特征、均一温度、挥发组分、玻璃和子矿物的化学成分。透辉石中熔融包裹体均一温度为1070～1170℃,斜长石中熔融包裹体均一温度m≥1100℃。透辉石和斜长石熔融包裹体气泡中组分CO_2为45～93％,H_2S为微量～35％,CH_4为2～20％和CO为2～14％,少量为N_2,O_2,H_2O和H_2。这些组分从火山喷发早期至晚期呈规律性变化。对熔融包裹体的玻璃和子矿物进行成分测定,其子矿物为钙铁橄榄石。