Science研究发现原始陨石可能是地球和太阳系内水的来源

正2014年10月31日,Science发表题为《早期太阳系内部的吸积水来自碳质球粒陨石——可能的来源》(Early Accretion of Water in the Inner Solar System from A Carbonaceous Chondrite-Like Source)的文章指出,伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)研究发现了地球和太阳系内水的第一个证据。研究人员提出了地球上水的另一个潜在来源——碳质球粒陨石。最原始的陨石即碳质球粒陨石,形成于大约46亿年前太阳引发的灰尘、砂     

地外有机化合物

球粒陨石中的有机化合物起源于星际介质,是构成太阳星云的初始组分,并与其他物质一起吸积形成小行星和行星。在小行星内,有机质经历了不同程度的水蚀变和热变质作用。球粒陨石中的有机化合物尽管是非生命成因,但组成极为复杂,主要是类似于干酪根的大分子物质,以及少量可溶性有机物。大部分可溶有机分子也发现于地球生物圈,但前者可具有完全不同的H、C、N等同位素组成,这也是它们来源于地球之外的重要证据。星云中宇宙线和紫外线（UV）的辐射、小行星的热变质和水蚀变,是地外有机质演化的主要过程。球粒陨石中的有机质是地球生命起源的物质基础,是生命起源不可或缺的重要环节。同样重要的是,大量的火星探测表明,火星历史上有过满足生命存在的基本条件,而在火星陨石中还发现了一些生物活动相关的线索。未来很可能首先在火星上发现地外生命存在的证据。     

超大型金刚石矿床、磷矿床、油气田、油页岩矿床与碳质球粒陨石星子的成因联系

通过对太阳系起源的研究,笔者指出,超大型金刚石矿床、磷矿床、油气田和油页岩矿床,都与碳质球粒陨石星子有成因联系。碳质球粒陨石星子被吸积于原始地球上地幔表层,形成原始富碳区。当地壳形成后,富碳区的岩石圈没有被软流层的对流作用均匀化,并在155—250km深度范围内,碳质聚合成金刚石。随着金伯利岩和钾镁煌斑岩岩浆侵位,金刚石被带入地壳上部形成金刚石矿床。在富碳区,除金刚石矿床外,还形成了超基性岩-碱性岩-碳酸岩富磷杂岩体及超大型,大型磷灰石矿床。富磷杂岩体为超人型磷块岩矿床的形成提供了成矿物质,也为成油生物群的繁殖提供了矿物养料,从而为形成超大型油气、油页岩矿床创造了物质条件。碳质球粒陨石中的有机质在高温条件下合成油气,被封存于大陆岩石圈上地幔部分,在构造条件有利时进入储油构造,促进了超大型油气田的形成。超大型矿床的存在,是岩石圈成矿物质横向不均匀性的反映。     

第一性原理计算陨石中主要含钙矿物间平衡钙同位素分馏系数

<正>钙是亲石元素且有着很高的半凝聚温度,受到蒸发作用影响较小,在陨石形成和演化过程中不会进入金属核。前人利用Ca同位素来示踪陨石和地球的成因联系。Simo等[1]、Huang等[2]以及Valdes等[3]分别测量了碳质球粒陨石、普通球粒陨石和顽火辉石球粒陨石中的钙同位素组成。其中碳质球粒陨石和普通球粒陨石的测量结果非常一致,但是Simo等[1]测量的顽火辉石球粒陨石比其他两组普遍富集重Ca同位素。     

超大型矿床全球背景一大陆板块源于天外的探讨

作者根据碳酸岩、金伯利岩、金刚石矿床和大型、超大型硼矿床与碳质球粒陨石的成因联系,根据超大型矿床密集区中超大型矿床组合与某些陨石中相对富集元素组合的一致性,对全球主要矿床分布规律进行了综合研究,提出地球大陆岩石圈可能主要是由碳质球粒陨石组成的星子(C群星子)演化而来。论文认为,4100—3900Ma时,(群星子陨击地球,形成主要由C群星子组成的原始微板块。富含水、碳和有机物的C群微板块在局部熔融的过程中形成绿岩、花岗岩,并释放出大量水和二氧化碳,形成双层结构的大陆岩石固、原始的酸性水圈和二氧化碳气圈。不同星子形成的大陆岩石圈,成矿元素背景不一致,导致在大陆的不同部位形成不同的超大型矿床密集区。     

俯冲带中石墨质碳的研究进展

自然界中,石墨质碳可以稳定存在于沉积岩、岩浆岩和变质岩中,由有机质或无机碳酸盐转变而来。随着对俯冲带碳循环研究的不断深入,通常作为副矿物产出在变质岩中的石墨质碳也引起了广泛的关注。相比于碳酸盐矿物和含碳流体,石墨质碳因其低溶解性、低移动性常作为碳汇稳定存在于俯冲带中。然而,在一些特殊的地质条件下(例如流体出现的开放体系中),石墨质碳不再稳定,它会变得活跃并发生迁移。因此,石墨质碳也是俯冲带碳循环研究中的关键载体。本文在综述前人研究成果的基础上,总结了俯冲带中石墨质碳的性质、来源、形成和分解过程,并重点介绍了俯冲带中非生物成因石墨的形成机制、石墨质碳的稳定性以及石墨质碳的释放,全面探讨了石墨质碳在俯冲带碳循环中的重要意义。俯冲带中石墨质碳的成因机制主要有3种:生物有机质石墨化、饱和含碳流体沉淀、碳酸盐矿物的还原反应。俯冲带中石墨质碳可通过分解脱气和溶解的方式释放。俯冲作用和风化侵蚀是石墨质碳全球循环的两个主要过程,其中俯冲作用对石墨质碳的地球内部循环影响较大。     

太阳系生命信息探测

寻找地外生命是人类开展太阳系探测的根本出发点。火星是太阳系中最可能存在生命的天体之一。尽管海盗号开展的生物科学实验没有获得存在生命的确凿证据,但是近二十年的探测利用高分辨成像、光谱、质谱、雷达、中子分析等多方面的探测手段,获得了河流侵蚀地貌、古湖泊河流沉积物、水成矿物、极地冰盖、大气中水蒸气组分等一系列反映火星上有水的证据。这些发现暗示了火星过去或现在存在适宜生命繁衍的环境特征。大气甲烷、火星样品中有机物是下一步火星生命探测的重点。木星和土星的天然卫星,包括木卫二、土卫二和土卫六等在地外生命的研究中引起极大关注。木卫二上的盐水海洋环境被认为可能孕育生命,海洋中可能存在类似地球上的水热地质作用。土卫二南极存在细粒冰晶的喷射,且喷射物含有对于生命非常关键的液态水、氨气和其他碳氢化合物等。碳质球粒陨石存在大量可溶性有机物,其中包括多种构成蛋白质的氨基酸。星尘号和深度撞击任务的探测结果证实彗星所代表原始物质中含有大量的有机化合物,部分类型的氨基酸在碳质陨石和星际尘埃IDP颗粒相同,进一步支持了彗星与地球生命的起源之间存在联系。文中分析了太阳系生命探测中亟须解决的关键问题,包括系统建立地外生物标志化合物、发展适合太阳系探测的有机物分析技术、开展地球极端生命研究。最后呼吁我国在未来火星等天体探测任务中能增加有机物探测的相关载荷,及时介入太阳系生命探测,开拓深空领域。     

Murchison陨石中草莓状磁铁矿的成因及意义

碳质小行星富含水和有机物,被认为是地球水与生命的重要潜在来源,是当前深空探测的重要目标。通过研究碳质球粒陨石中蚀变矿物的特征,可有效揭示其母体小行星早期的水活动历史。以Murchison碳质球粒陨石(CM2)中的草莓状磁铁矿为研究对象,利用扫描电镜和透射电镜对其微观结构和元素组成进行分析。结果显示,Murchison陨石中的草莓状磁铁矿具有交代黄铁矿的五角十二面体晶型假象,其颗粒边缘具有次生环带结构以及颗粒间隙填充有蛇纹石等次生层状硅酸盐矿物。研究结果表明,受~(26)Al等放射性元素衰变生热影响,Murchison陨石母体小行星早期曾发育有上限为150～200℃的水热蚀变作用,随着流体由酸性向碱性演变以及溶解氧的形成,早期形成的草莓状黄铁矿被后期流体交代而形成草莓状磁铁矿。     

太阳星云中同位素异常和分馏

最新的陨石学资料证明,陨石中表征早期太阳星云同位素异常的证据普遍存在,尤其是碳质球粒陨石难熔包体中。近年在铁陨石和球粒陨石单矿物中也发现了同位素异常,看来在形成行星初始物质的早期太阳星云中,同位素不均匀性是一种非常普遍的现象。 1.氧同位素异常陨石中氧同位素的变化过去一直认为是由于质量分馏造成的。例如,Onuma等(1972)将其变化归结于原始尘埃和冷却的太阳星云气体之间的同位素交换。在3个含钙铝黄长石-尖晶石的阿伦德包体中,相对于SMOW,δ~(18)O为—9.7‰～—11.5‰,这样的组成是在与太阳星云的平衡温度低至800K产生的,或者在包体形成的太阳星云区有非常低的δ~(18)O,此温度较包体的矿物学和结构显示的温度低得多,这一明显差异难以得到合理解释。Clayton等(1973)首先证明了碳质球粒陨石中无水高温矿物强烈贫重氧同位素~(17)O和~(18)O,这种效应是核过程的结果,来自于几乎纯~(16)O组分的的混合,也许产生于太阳系,也许代表了与核合成历史分离的星际尘埃。Clayton等(1977)指出,C_2、C_3和C_4球粒陨石中,相对于地球丰度都存在~(18)O过剩,所有C_3、C_4陨石全岩和矿物分离相都落在与1％     

太阳星云凝聚过程的岩石学模型：（Ⅲ）类地行星区星云凝聚作用和地球原始成分的估算

在建立了小行星区星云凝聚模型的基础上，对类地行星区中上物质（硅酸盐、氧化物、金属、硫化物等）的凝聚作用，以及凝聚物的水化作用进行了讨论，进而建立了包括小行星区在内的整个类地行星区的星云凝聚模式。根据地球核慢质量比和关于地球初期演化的研究结果；使用顽火辉石球粒陨石和Ｃ１陨石的化学成分分别做为地球形成区中类顽火辉石球粒陨石质星子和类Ｃ１陨石质星子的成分数据；假定类顽火辉石无球粒陨石质星子的成分与类顽火辉石球粒陨石质星子的硅酸盐部分成分相同，计算出原始地球可能由１．５８％的类铁陨石质星子、１３．９％的类顽火辉石无球粒陨石质星子、８２．５２％类顽火辉石球粒陨石质星子、２％的类Ｃ１陨石质星子组成。     

宁强碳质球粒陨石可溶有机质初步研究

用二氯甲烷抽提宁强碳质球粒陨石中的可溶有机质,经色谱、色-质谱分析鉴定后,发现有正构烷烃、异构烷烃、烯烃、萘、甲基蒽、甲基萘等有机化合物。采用实验室内防止人为污染、空白试验对照和多次分析等方法,证实这些化合物并非室内污染所致,应是陨石自身存在的有机物质。此外,讨论了这些有机质的可能成因及其意义。     

玄武质陨石NWA8545的岩石地球化学特征以及对其母体岩浆过程的启示

NWA 8545 是一块玄武质无球粒陨石,它与碳质陨石(CC)NWA 011 成对.CC 被认为是来自于外太阳系的一类物质,由于同位素异常,它们区别于来自内太阳系的非碳质陨石(NC).NWA 011 及其成对陨石作为CC中稀有的玄武质无球粒陨石,其记录的岩浆过程可以被用来研究外太阳系早期行星母体的岩浆活动.本文利用扫描电镜、电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪(LA-ICP-MS)对NWA 8545 中的辉石、斜长石和陨磷钙钠石进行岩相学以及原位主微量元素的分析,并根据矿物模式丰度计算全岩稀土元素含量.电子探针结果显示NWA 8545 与 HED族陨石Eucrite(钙长辉长无球粒陨石)具有相似的主量元素特征,同时其岩相学与5 型Eucrite类似.激光微量数据表明辉石、斜长石和陨磷钙钠石的稀土元素配分都表现出略微的Ce异常,但其辉石的Ba、Sr等元素并未出现明显的富集现象,即该陨石受地球风化作用影响不明显.利用辉石和斜长石的稀土元素含量,计算平衡熔体的成分,显示其平衡熔体的成分都与全岩的成分比较接近,可以认为两者是在封闭的体系下接近同时结晶.结合变质过程和母体岩浆的成分,本文认为NWA 8545 是由其母体岩浆在经历分离结晶过程后喷发到母体行星表面冷却形成的.     

太阳星云凝集过程的岩石学模型：（Ⅲ）类地行星区星云凝集作用和地球…

在建立了小行星星云凝聚模型的基础上，对类地行星区中土物质（硅酸盐、氧化物、金属、硫化物等）的凝聚作用，以及凝聚物的水化作用进行了讨论。进而建立了包括小行星区在内的整个类地行星区的星云凝聚模式。根据地球核幔质量比和关于地球初期演化的研究结果：使用顽光辉石球粒陨石和Ｃ１陨石的化学成分分别做为地球形成区中类顽光辉石球粒陨石质星子和类Ｃ１陨石质星子和类Ｃ１陨石质星子的成分数据，假定类顽光辉石无球粒陨石质昨     

对南极类C1陨石成因和星云水化作用范围的几点看法

南极陨石的研究发现，有几个碳质球粒陨石富含与Ｃ１陨石类似的含水层状硅酸盐集合体及其角砾．其氧同位素比值也与Ｃ１接近，因而称之为类Ｃ１陨石。类Ｃ１陨石与Ｃ１陨石的区别是：类Ｃ１陨石中的含水层状硅酸盐既以基质的形式产出，也出现在球粒中；类Ｃ１陨石中含有球粒及有关组分，如球粒碎块、矿物集合体等。每个陨石中所含这些组分的数量不同，其矿物的成分也差别很大，从而说明它们形成的星云环境不同。因此笔者认为类Ｃ１陨石可能是小行星区星云盘外层的星云凝聚物受到不同程度水化作用后吸积形成的陨石。     

新晃贡溪-天柱大河边重晶石矿床有机地球化学成因标志

本文采用有机地球化学方法分析了湘西-黔东一带重晶石矿床中的有机质特征。结果表明,矿石中有机碳含量较低,但具有原生残留有机质的明显特征;重晶石矿床形成于缺氧环境,但较形成上覆富碳质页岩的还原条件弱;矿质来源主要为热液喷气作用。生物的发育为Ba的转化和沉淀提供了条件,海水硫酸盐为重晶石的形成提供了充分的硫源。     

国外陨石矿物学研究简介

众所周知,与地球样品不同,陨石样品的研究难度较大。但随着测试手段的不断改进,近代陨石矿物学研究的进展甚为迅速。在陨石矿物的数量上和成因矿物学方面都取得了很大成绩。 1.陨石矿物数量到1983年为止,陨石矿物总数为140个左右(不包括陨石在大气层坠落时所形成的次生矿物),其中以各种硅酸盐矿物、合金矿物、硫化物和氧化物较为常见。非金属矿物几乎是金属矿物数量的两倍。根据初步统计仅存于陨石样品中而在地球上尚     

对南极类C1陨石成因和星云水化作用范围的几点看法

南极陨石的研究发现，有几个碳质球粒陨石富含与ＣＩ陨石类似的含水层状硅酸盐集合体及其角砾，其氧同位素比值也与ＣＩ接近，因而称之为类Ｃ１陨石。类Ｃ１陨石与Ｃ１陨石的区别是：类Ｃ１陨石中的含水层状硅酸盐既以基质的形式产出，也出现在球粒中；类Ｃ１陨石中含有球粒及有关组分，如球粒碎块、矿物集合体等。每个陨石中所含这些组分的数量不同，其矿物的成分也差别很大，从而说明它们形成的星云环境不同。因此笔者认为类Ｃ１陨     

地球形成前后的演化历史：兼论地球的年龄

本文对地球形成过程的不同阶段给出了一个推测的时间表。目前公认的地球形成年龄是以陨石年代学推断的，因而，实际的地球年龄应晚于陨石形成年龄而大于目前已知的最古老的地球物质年龄，即介于４５６０Ｍａ和４２７６Ｍａ之间。根据球粒陨石年代学资料，球粒的年龄约为４５６０Ｍａ，星子的形成年龄间隔为１０＾７￣１０＾８Ｍａ年，考虑到原地球形成和上地幔补堆积层形成时间，地球最后形成年龄约在４４００Ｍａ前后。上、下地幔的     

地球圈层构造和岩浆岩

一、地球原始物质——陨石 在我们居住的地球上,至今还不断地收容来自天空的宇宙尘和陨石,每天可增加30000吨的新成员。这是形成行星时遗漏下来物质的归队。这种状态实际是地球形成的继续,地球是这些陨石、宇宙尘集聚而成的。     

宁强地区碳质球粒陨石的化学全分析

在陨石研究中,除需要了解它的物理性状外,化学组分也是其重要参数,为此需选择适宜的分析方法。最近对我国陕西宁强安家山、张家合等地碳质球粒陨石(1983年6月陨落)样品进行分析,根据该处陨石样品中磁铁矿、陨硫铁矿较多,金属铁甚少及碳质的干扰等特点,着重在样品的处理和分析方法上进行试验,最后拟定了适宜的分析步骤和计算方式。分析结果与国外类似样品(Allende)比较,令人满意。