普通球粒陨石中富铝球粒的成因:离子探针氧同位素证据

富铝球粒(ARC)在岩矿学和同位素组成等方面兼具富钙富铝难熔包体(CAI)和镁铁质球粒的特征,可以揭示其成因及时空关系因而成为天体化学重要的研究对象之一.本文研究了3个普通球粒陨石(GRV 022410(H4),GRV 052722(H3.7)和Julesburg(L3.6))中发现的7个富铝球粒.详细的岩相学和矿物学研究表明,这些富铝球粒的全岩Al2O3含量为17%~33%,均显示火成结构,主要由橄榄石、高钙和低钙辉石、长石、尖晶石和玻璃组成.离子探针原位分析显示,富铝球粒组成相的氧同位素成分(δ18O=–6.1‰~7.1‰;δ17O=–4.5‰~5.1‰)与镁铁质球粒相近,远比CAI(δ18O=-40‰;δ17O=-40‰)亏损16O.在三氧同位素图上,大部分富铝球粒投在地球分异(TF)线附近,少部分(含尖晶石)投在TF线和碳质球粒陨石无水矿物(CCAM)线之间.长石、霞石及玻璃的氧同位素成分是母体变质过程中氧同位素交换的结果.尖晶石、橄榄石及辉石的氧同位素成分代表了原始的富铝球粒的氧同位素组成,这些数据拟合线的斜率为0.7±0.1.与前人研究结果相比,更缓的斜率及更贫16O的成分进一步表明普通球粒陨石中的富铝球粒不是CAI与镁铁质球粒简单混合形成的.相反,他们很有可能在多次熔融过程中与贫16O的星云气体储库经历了更高程度的氧同位素交换.     

球粒陨石天然和实验冲击特征对小行星冲击事件P-T条件的启示

通过对球粒陨石的天然和实验冲击特征加以比较,探讨用实验结果来校正Ｈ－ 和Ｌ－群球粒陨石天然冲击特征的可行性．实验中对吉林陨石（Ｈ５）样品施加的冲击载荷 分别为 １２, ２７, ３９,５３, ７８, ８３, ９３和 １３３ ＧＰａ．当压力大于 ７８ ＧＰａ时球粒陨石质熔体开始 产生,压力达１３３ ＧＰａ时形成占体积约６０％的熔体．在所有受冲击样品中,无论在陨石 的变形区或熔融区,均未发现高压相矿物．实验冲击样品的结构特征和矿物组合可与 天然受强烈冲击岩庄陨石（Ｈ６）相比较,但显然与天然受强烈冲击的Ｌ６球粒陨石不相同． Ｌ６球粒陨石冲击脉体包含橄榄石和辉石的高压多型以及高压液态相。     

陨石高温难熔矿物陨硫钙石微量元素化学

报道了5个顽辉石球粒陨石中陨硫钙石的REE,Sc,Se,Br和Zn的INAA数据,结果表明非平衡类型陨石中陨硫钙石的REE丰度较平衡陨石中高得多,而且Sc,Se,Br和Zn也有相似的分布,说明了陨硫钙石的早期星云凝聚效应,它们不是简单的蒸发作用残余物.平衡陨石中陨硫钙石的微量元素丰度表明热变质作用导致了矿物微量元素的再分配,这种变质分馏作用反映了元素的挥发性和化学性质差异.陨硫钙石的REE模式说明在变质和火成作用中相对贫化的Eu可能由含Cr硫化物(A,B)矿所携带.     

岩庄陨石中冲击成因的气成晶体

在宇宙空间受过强烈碰撞的岩庄球粒陨石中发现了与冲击变质有密切关系的气相成因晶体.这些气成晶体具有特殊的产状:(1)亚自形的低钙辉石产出在冲击温度高于1500℃的陨石熔体块内部孔洞壁上.(2)铁镍针(镍纹石)产在冲击温度850～1300℃的陨石部分熔融相区内裂隙中.(3)含丰富微孔道的陨硫铁形成在冲击温度小于850℃的陨石角砾化相区及弱变形球粒陨石相区裂隙中.气成晶体的产状和矿物特征表明,高能冲击作用可以导致陨石中矿物发生气化以及就地或近地少量的沉淀再结晶.     

随州陨石中铬铁矿和谢氏超晶石的产状和矿物化学

本文利用多种近代微矿物学技术,对随州陨石中铬铁矿和谢氏超晶石的产状和矿物化学进行了研究,发现了3种产出类型的铬铁矿,即粗粒铬铁矿、斜长石熔体池中的铬铁矿集合体簇团和橄榄石晶体中的片状出溶铬铁矿.前两种类型的铬铁矿在化学成分上完全相同,但出溶铬铁矿的成分不均一,Al2O3含量变化明显.谢氏超晶石是不久前在随州陨石中发现的一种超尖晶石结构新矿物,它是由铬铁矿高压相变形成的一种具CT结构的高压多形.在随州陨石中谢氏超晶石也有3种产出类型,即熔脉内的单相粗粒谢氏超晶石、熔脉边上由谢氏超晶石内带＋CF结构相中间带＋铬铁矿外带组成的三相颗粒,以及熔脉内由谢氏超晶石分别与玲根石、林伍德石或镁铁榴石等硅酸盐高压相矿物组成的两相颗粒.在两相颗粒中,谢氏超晶石与硅酸盐高压相矿物间的分界线有轻到中度的弯曲,表明硅酸盐矿物曾发生过局部甚至整体的熔融.EPMA和EDS的分析结果显示,单相和三相颗粒中的谢氏超晶石,在成分上与脉外的铬铁矿完全相同,但在两相颗粒中,谢氏超晶石与硅酸盐高压相矿物之间则发生过明显的组分交换：少量的Al3＋从玲根石和少量的Fe2＋从林伍德石向谢氏超晶石扩散,而微量的Cr3＋则从谢氏超晶石向玲根石或林伍德石扩散.在谢氏超晶石＋镁铁榴石的双相颗粒中,镁铁榴石的母矿物斜方辉石已全熔,并与周围的熔脉硅酸盐熔体已有相当程度的混合,致使其晶出的石榴子石相中SiO2和MgO含量明显下降,而Al2O3和CaO的含量则急剧增高.熔脉中两相颗粒在矿物化学上的复杂化,可以用冲击熔脉的温度（1800～2000℃）大大高于陨石未熔主体的温度（～1000℃）和硅酸盐矿物的密度（2.6～3.3g/cm3）都比铬铁矿（4.43g/cm3）要低,对冲击波的阻抗能力明显低于铬铁矿来解释,因为冲击波易从高阻抗物质向低阻抗物质反射,使后者局部甚至整体熔融,并引起颗粒内元素在两相之间的扩散,甚至使斜方辉石与颗粒外的熔体发生组分的交换.     

我国两个南极陨石及光明山和庄河球粒陨石宇宙射线暴露历史

在岩石矿物学研究的基础上, 测定了我国两个南极陨石、以及光明山和庄河球粒陨石的稀有气体同位素丰度, 并根据宇宙成因核素的产率, 获得了这4个普通球粒陨石的宇宙射线暴露年龄和气体保存年龄. 两个南极陨石的暴露年龄分别为17.0±2.5 Ma(GRV 98002)和0.052±0.008 Ma(GRV 98004), 光明山球粒陨石为68.9±10 Ma, 庄河球粒陨石为3.8±0.6 Ma. GRV 98004(H5)的暴露年龄是目前南极陨石中已知最低的, 而光明山球粒陨石的暴露年龄高于我国其他H群球粒陨石. GRV 98002和庄河球粒陨石在宇宙射线暴露期间可能受到冲击事件或由于小的近日距轨道导致加热, 造成低的4He含量, 而GRV 98002和光明山球粒陨石的宇宙成因核素³He和⁴He则基本上同步丢失.     

陨石状态方程形式的选择与参量的确定——以吉林球粒陨石和南丹铁陨石为例

在二级轻气炮动高压装置上用电探针技术测量了吉林球粒陨石(H5)和南丹铁陨石(ⅢCD)的冲击压缩线,然后分别选择几种可能适用于普通球粒陨石和铁陨石状态方程的数学表达式,并确定了状态方程中的有关参量值.从状态方程的P(V)关系曲线与实验数据的比较来看,吉林球粒陨石最适合采用普适状态方程形式,而南丹铁陨石则最适合采用三项式状态方程形式.吉林球粒陨石的普适状态方程参量K_(OS)=48.10GPa,K’_(OS)=4.13.南丹铁陨石的三项式状态方程参量Q=41.2353lGPa,q=12.27179,这是吉林球粒陨石和南丹铁陨石状态方程的首次报道.     

地幔地球化学:洋岛玄武岩制约

对地幔的地球化学研究为理解地球的形成和演化、其内部结构以及地幔动力学提供了重要制约.全地球的成分是通过由地幔岩石与球粒陨石对比所得到,并由此引出了球粒陨石质地球模型.这个模型认为地球难熔元素比例与球粒陨石相同,但挥发份相对亏损.洋岛玄武岩可能是源于地幔柱深部成因,进而成为研究深部地球的独特途径.洋岛玄武岩同位素组成变化可用有限几个地幔端元(例如,DMM、EM1、EM2和HIMU)来描述,由此用来解译重要的地幔过程.地壳物质通过俯冲和拆沉进入深部地幔,对地幔不均一的形成起到了重要作用.然而,这些地壳物质如何由部分熔融所提取,例如洋岛玄武岩成因中贫橄榄石岩石的作用,仍是热点争论话题.高~3He/~4He地幔的位置和成因仍有争议,存在从下地幔未演化(或弱演化)的原始物质到浅部成因的高程度演化物质的看法,后者包括古老熔融残留、弧下镁铁质堆晶和再循环含水矿物.可能存在的核幔相互作用被假定为洋岛玄武岩中诸如放射成因~(186)Os以及Fe和Ni的富集之类地球化学特征形成的原因.诸如~(142)Nd、~(182)W和Xe同位素之类的短寿命核素的微小但重要的变化在古老和现代岩石中均有报道,这暗示地幔必须在地球形成后100Myr内即发生分异,而且地幔并未被对流所有效均一化.     

橄榄石矿物弹性研究进展

橄榄石是上地幔含量最丰富的矿物,对其弹性性质的研究对解释地球内部的物质组成和动力学过程至关重要.近年来,对橄榄石矿物弹性的研究,无论是实验测试还是模拟计算都取得了很大的进展.本文首先介绍了研究橄榄石弹性的主要方法,然后从铁、镁不同配分比例下橄榄石的弹性性质,水对橄榄石弹性的影响以及橄榄石各向异性等三个方面,对近年来橄榄石弹性研究所取得的主要进展做了介绍.实验方法方面主要介绍了1)超声共振谱法(Resonant Ultrasound Spectroscopy,RUS);2)X射线衍射法;3)X射线照相法;4)超声干涉法;5)布里渊散射法.     

吉林陨石中铁镍合金的磁学性质

铁镍合金是陨石中重要的磁性物质,其中铁纹石、镍纹石和四方镍纹石是球粒陨石中的主要铁镍合金.然而,迄今针对陨石中铁镍合金的磁学性质研究仍非常缺乏.本文研究了吉林陨石中的铁纹石、四方镍纹石、以及陨硫铁的磁学特征.实验表明,镍含量为6%~7%的铁纹石是该陨石中最主要的铁镍合金物质,它具有低矫顽力和高的热稳定性,居里温度~750 ℃.镍含量为~48%的四方镍纹石具有高矫顽力和高的热稳定性,居里温度~565 ℃,它是剩磁的主要载体.陨硫铁在室温为反铁磁性,不具有载剩磁能力,在60 K左右存在一个低温转换,在氩气中加热较稳定而在空气中加热被氧化转化为磁铁矿.这些研究结果为鉴定球粒陨石中的磁性物质提供了依据.     

东北太平洋天然气水合物伴生沉积物中自生石膏矿物

自生微球粒状石膏集合体和颗粒状石膏集合体被首次发现于东北太平洋水合物脊海区的两个沉积物钻孔SO143-221和SO143/TVG40-2中. X光粉晶衍射和电子探针分析表明, 上述两种不同形态的集合体内矿物晶体均具有典型的石膏衍射峰和化学成分, 其中主要化学组成略小于其他海区自生石膏. 扫描电子显微镜分析显示, 石膏呈清晰的单晶和双晶, 清晰的晶体边界、晶面、晶棱和解理面. 结合沉积物岩芯中已发现的与水合物伴生的自生碳酸盐岩和富含SO₄^2-和Ca²⁺离子的孔隙水, 有理由认为这类石膏是自生形成于与水合物相关的沉积环境中, 很可能形成于研究区富含SO₄^2-离子的海底水与下伏沉积物中甲烷水合物层之间的交互地段. 自生的颗粒状石膏集合体和石膏微球粒集合体分别产自同一研究区不同的钻孔沉积物内, 说明了两个钻孔位置处在不同的微地球化学动力环境. 因此, 这种特征性自生石膏可视作一种识别标志应用于其他海区, 以确定其沉积环境是否与天然气水合物有关.     

随州陨石熔脉中微粒矿物的同步辐射X射线衍射原位研究

为同步辐射X射线衍射原位研究新添加了两个用于陨石冲击熔脉中微细矿物鉴定的成功事例, 它们是: (1) 随州陨石熔脉中极细粒基质矿物组成的X射线衍射测定; (2) 陨石熔脉内被基质矿物包裹的细粒新矿物——涂氏磷钙石的X射线鉴定. 研究结果表明, 熔脉基质是由结晶很好的石榴石、铁纹石和陨硫铁3种矿物组成, 而对微米级大小的涂氏磷钙石的研究, 也获得了相当理想的粉晶衍射图, 包括17条谱线的d值、强度、相对强度和缪勒指数. 石榴石等微细矿物是在上地幔的温压条件下稳定的矿物相, 其中涂氏磷钙石是大离子半径亲石元素(如Na, K, Sr, Ba等)和稀土元素的载体相, 它能够载带这些元素在地球深部保持下来.     

1908年俄罗斯西伯利亚通古斯大爆炸物体性质的地球化学证据

用ICP-MS分析了西伯利亚中部通古斯地区的沉积物和附近的岩石样品, 在1908年爆炸事件影响层中分别发现和证实了Pd, Ni, Co, REE, Ti和Sr等元素的异常,比背景值高出4~35倍. 事件影响层中, Pd与Ni, Co, ∑REE之间均具有良好的相关性, 而这些元素在非事件层中则不具相关性, 表明它们应具有相同的来源, 即通古斯爆炸物体. 事件影响层中REE的碳质球粒陨石标准化配分曲线比较平坦, 而非事件层中的配分曲线更为陡峭, 前者的(La/Yb)N为2.1～3.2, 后者则为7.0～143.2; 附近的岩石样品中REE与球粒陨石的比值为10~100, 而事件影响层样品中的该比值为1左右; 并且影响层的Ti/Ni比值以及Sr/Co比值与彗星的相近, 表明这些元素异常不可能由地内物质污染所致, 而是由通古斯爆炸事件引起的, 爆炸物体的成分可能与碳质球粒陨石相似, 很可能是彗星. 此外, 根据事件层中Pd的异常丰度, 估算出爆炸物体的质量大于107吨, 半径大于126 m.     

NO月球，NO火星，京城又现神秘陨石

这块神秘陨石一半是淡淡的褐色,一半是黑色,这样的熔壳颜色极为罕见 该陨石的表面有金属镶嵌点。呈现金黄色和银白色,绝非普通的石质球粒陨石 从陨石上一块硬币大小的破损点可以观察到。它的内部物质呈现青色     

石榴石异剥橄榄岩中橄榄石的钛铁矿和含铬钛磁铁矿出溶体

在中国大陆科学钻探(CCSD)岩心中石榴石异剥橄榄岩橄榄石中发现杆状钛铁矿和含铬钛磁铁矿出溶体. 利用透射电子显微镜及电子探针详细研究了杆状钛铁矿和含铬钛磁铁矿出溶体的成分、形态、结晶习性以及与寄主矿物橄榄石之间的拓扑关系. 发现钛铁矿出溶体与Arami橄榄石中钛铁矿出溶体具有相似的特征, 但含铬钛磁铁矿出溶体与Arami橄榄石中铬铁矿出溶体具有较大的差异. 分析认为文中发现的杆状钛铁矿和含铬钛磁铁矿出溶体最初都是固溶在b 相橄榄石中, 以后随着压力降低, 发生固溶体分解而产生含铬钛磁铁矿及钛铁矿出溶体; 该石榴石异剥橄榄岩可能曾经就位于300 km以下的地幔转换带.     

南极碳质球粒陨石Yamato 791717(CO3)中富Ca和Al包体的形成与蚀变作用

在南极碳质球粒陨石Yamato 791 71 7(CO3)的 3块光薄片中发现了 5 5个富Ca和Al包体 ,包括 2个含黑铝钙石包体 ,8个富黄长石型包体和 45个尖晶石 辉石型包体 .通过对这些包体的岩石矿物学研究 ,提出富黄长石型和尖晶石 辉石型包体属于太阳星云凝聚成因、含黑铝钙石包体属于熔融或部分熔融成因的观点和证据 ;证实Yamato 791 71 7陨石包体经历了强烈后期蚀变作用 ,并提出该蚀变事件发生于太阳星云强氧化条件下的有关证据 .     

金刚石压腔与地幔矿物物性研究

高温高压实验是探索地球深部奥秘的重要手段,金刚石压腔(Diamonnd Anvil Cell,DAC)作为一种静态超高压实验装置,目前能够达到的温压条件可以涵盖整个地球范围.近年来,随着实验技术的发展和实验装备的不断改进,DAC可以与多种物性测量方法相结合,在模拟地球深部温度和压力的条件下,原位获得有关地幔矿物的物性数据.本文首先介绍了金刚石压腔装置及其特点,然后重点阐述了近五年来DAC在典型地慢矿物物性研究方面取得的进展:(1)水在橄榄石、辉石中的结合方式及其影响;(2)组成成分变化对橄榄石、石榴子石、斯石英、钙钛矿等矿物物性的影响.文章最后对金刚石压腔装置的改进,特别是压砧的发展进行了探讨.     

地幔矿物的氧同位素分馏

采用增量方法,计算了地幔矿物(特别是MgsiO_3和Mg_2SiO_4同质多相变体)的氧同位素分馏.结果表明,地幔矿物相之间存在如下~(18)O富集顺序:辉石(Mg,Fe,Ca)_2Si_2O_6>橄榄石(Mg,Fe)_2SiO_4>尖晶石型(Mg,Fe)_2SiO_4>铁铁矿型(Mg,Fe,Ca)SiO_3>钙钛矿型(Mg,Fe,Ca)SiO_3.如果地幔内部处于氧同位素完全平衡状态,由于地幔不同深度矿物相化学组成与晶体结构的差异,预计过渡带中尖晶石结构的硅酸盐矿物比下地幔钙钛矿结构的硅酸盐矿物相对富集~(18)O,但相对于上地幔中的橄榄石和辉石亏损~(18)O,从而出现地幔的氧同位素分层.如果假定全球范围同位素平衡,地球内部的化学结构可用下述~(18)O富集顺序来描述:上地壳>下地壳>上地幔>过渡带>下地幔>地核.     

世界陨石大观

正陨石与地球岩石一样,基本上都是由矿物组成。组成陨石的近100种化学元素与组成太阳、地球和月球等太阳系天体的化学元素是一样的。但由于陨石体长期处于高度真空的宇宙空间环境,未经历地球岩石所受的变质作用和风化作用。因此,陨石矿物种类和共生组合与地球矿物存在明显不同。陨石中矿物约117种,其中约34     

高温高压下主要上地幔矿物的波速测量及地质意义

在0.2～5.0GPa和室温至1400℃温压范围内,测量了上地幔主要造岩矿物橄榄石、单斜辉石和斜方辉石在大洋地温梯度和大陆地温梯度下的纵波速度。测量结果表明,在较低压力下,矿物受到破裂、压实和重结晶作用的影响而导致其测得的波速值明显偏低,可以通过较高压力下的波速测量值外推获得低压下的波速值。在不同地温梯度下随着深度的增大,地幔矿物的波速逐渐增加,压力是影响波速变化的最主要因素,温度的升高不改变波速升高的总体趋势,但在较大的深度下温度对波速的影响明显加强。主要地幔矿物在一定深度范围内出现局部波速降低的现象,与矿物相变、软化及熔融作用有关。