锌同位素在行星科学中的研究进展

近年来有关太阳系天体中等挥发性元素的研究掀起了一波浪潮。锌作为中等挥发性元素,其稳定同位素对于高温挥发过程具有很好的指示作用。因此,在行星科学领域锌同位素逐渐成为研究星云和行星演化的一个理想工具。本文系统地归纳了各类陨石和行星天体储库的锌同位素组成,并对不同种类的陨石以及地外样品(碳质球粒陨石、普通球粒陨石、顽火辉石球粒陨石、橄辉无球粒陨石、铁陨石、石铁陨石、月球陨石和Apollo样品、火星陨石、灶神星陨石等)中的锌稳定同位素研究内容进行了较全面的总结。主要包括不同陨石和行星锌同位素组成的控制因素以及锌同位素对太阳系内星云过程和行星过程的指示;同时,简要论述了锌同位素在太阳系形成和演化过程中的分馏机制,并立足目前的研究基础,探讨锌同位素在行星科学领域的研究前景和发展趋势。     

月球物质的Re-Os同位素组成研究：对月球后期增生历史的指示

Re-Os同位素体系是理解月球强亲铁元素的分布规律和示踪月球的后期增生历史的重要手段。目前人们对月球物质Re-Os同位素成分的了解还是十分有限的,已有的Re-Os同位素数据显示一些能代表月幔成分特征的月海玄武岩具有很低的Re和Os的浓度,以及类似于球粒陨石的187Os／188Os成分特征,而月球火山玻璃和月壤等表现出相对高的Re-Os丰度和相对富放射成因Re-Os同位素成分。一般认为月球月幔的Re、0s和其他强亲铁元素相对球粒陨石是非常亏损的,而地球地幔则具有相对较高的强亲铁元素丰度（0．008倍CI球粒陨石的丰度）。新的Re-Os同位素结果证明月幔确实是亏损的,但是月球和地球在太阳系演化的较晚时期都有外来的球粒陨石物质的大量加入,即后期增生（late accretion）过程,导致了月球和地球上部物质（如月球火山玻璃、月壤等）相对地富集Os同位素和强亲铁元素,这些外来物质的后期增生可能是长期和持续的,增生过程主要发生在3．9～4．4Ga。但目前仍不清楚后期增生的陨石物质是被逐渐加入的,还是在一个相对较短的时期大量加入的,因此尚需对更多的月球物质做进一步的Re-Os同位素和强亲铁元素成分的研究。     

陨石学及天体化学研究某些新进展

陨石是来自含气体-尘粒的太阳早期星云盘凝聚和吸积的原始物质,大多数原始物质因吸积后的作用过程而改变（如月球、地球及火星样品）,但有一些却完整的保存下来（如球粒陨石或球粒陨石中的难熔包体）。这些原始的物质通常依据同位素丰度特征来识别,依据其矿物-岩石学特征和成因可将已知的陨石划分许多更小的类型。陨石学及天体化学的新近进展包括：新近识别的陨石群;发现新类型球粒陨石及行星际尘粒中发现前太阳和星云组分;利用短寿命放射性核素完善了早期太阳系年代学;洞察宇宙化学丰度、分馏作用及星云源区及通过次生母体的作用过程阐释星云和前星云的记录。本文概述了早期太阳系内从星云到陨石的演化过程。依据这些资料,对早期太阳系所经历的多种核合成的输入、瞬时加热事件与星云动力学有一些新的认识,以及认识到小星子和行星体系的演化比以前预期的更快速。     

HED族陨石:分异型小行星物质组成和演化

Howardite-Eucrite-Diogenite(HED)族陨石是地球上发现数量最多的无球粒陨石类型,也是太阳系中除地球岩石之外数量最多的岩浆岩样品。本文对大量HED族陨石的岩石学和矿物化学特征进行了归纳总结,讨论了陨石的后期热变质作用和母体起源,对HED族陨石的中文定名提出了具体意见。     

太阳系~(53)Mn-~(53)Cr同位素体系

短周期放射性核素的初始丰度和分布情况,已成为陨石学和天体化学的重要研究领域之一。已有研究证实地外天体中53 Cr的放射性母体为53 Mn。53 Mn的半衰期为3.7±0.4Ma,可对太阳系形成之后的20Ma内发生的事件进行精确定年。本文系统总结了已报道的碳质球粒陨石、普通球粒陨石、顽辉石球粒陨石和分异陨石中的53 Mn-53 Cr同位素体系数据,依据55 Mn/52 Cr值和53 Cr异常探讨了太阳系形成时53 Mn和53 Cr的初始分布情况、太阳系初始的53 Mn/55 Mn值,讨论了陨石中普遍存在的54 Cr/52 Cr值异常和碳质球粒陨石全岩的54 Cr和53 Cr异常值之间的正相关关系对53 Mn-53 Cr体系定年影响。     

L群普通球粒陨石母体的撞击历史

撞击作用发生在太阳系形成和演化的所有阶段,是最基本的地质过程之一.陨石可以从微观尺度记录下这些重要的过程.在所有陨石族群中,L 群普通球粒陨石保留了最完备的冲击变质记录,对撞击发生的时间、冲击过程中的物理条件提供了重要制约.矿物学证据表明,在太阳系形成 100 Ma 内,L 群陨石母体可能发生一次撞击裂解事件,并在随后重组.4. 48 Ga左右,原始小行星带经历大范围的撞击作用,这一事件也记录于L群普通球粒陨石中,可能是由月球大撞击事件溅射的大量碎屑进入到原始主小行星带引起.约800 Ma,包括L群陨石母体在内的内太阳系部分天体经历了同时期撞击事件,可能由这一时期裂解的大质量小行星产生的溅射物引发.L群陨石母体在～465 Ma发生撞击裂解,这一事件在 L 群陨石中保留了丰富的矿物学、年代学记录,并在地球全球奥陶纪地层发现相关信息.综合与该事件相关的所有L群陨石冲击变质特征,本文认为该裂解事件是由一颗大直径(18～22 km)石陨石质小行星,以较低速率(5～6 km/s)撞击导致.同位素年代学数据表明,L 群普通球粒陨石母体很可能未受到晚期大撞击事件的影响,这难以用L群陨石母体过小予以解释.可能的原因有:① L群普通球粒陨石母体在原始主小行星带分布非常有限,导致其受到晚期大撞击事件影响的概率不高;② 晚期大撞击事件对原始主小行星带的影响可能并没有之前估计的那么严重,一个持续时间更长但更加温和的撞击模型更加符合现阶段的观察.     

稀土元素内潜同晶分馏模式及其意义

稀土元素所具有的内潜同晶现象,可将其14个元素则可视为一个元素,而其它稀土元素视为其同位素,其在地质作用过程中,将像同位素一样,存在分馏。按照同位素的分馏模式,以球粒陨石值作为标准,计算出每一个稀土元素的分馏值,其值按δREE=[(REE/ΣREE)样品/(REE/ΣREE)球粒陨石-1]×100计算,以此为纵坐标,以原子序数为横坐标,作一个模式图,这种模式图称为稀土元素内潜同晶分馏模式图。该模式图在岩石成因,特别是岩浆岩的成因、岩浆岩的演化等方面有其独特的意义。     

从稀土元素和同位素比值看分异的陨石

根据分异型陨石的稀土元因丰度模式和年代学研究,对如何解释母体分异过程,介绍目前的研究成果。一、前言在获得原始太阳系行星形成初期事件及其时间信息方面,陨石是很珍贵的样品。陨石分为原始型陨石—球粒陨石和分异型陨石两大类。其中,分异型陨石组的石质陨石—     

Juan de Fuca洋脊Endeavour段热液硫化物稀土元素地球化学特征

用 ICP-MS对取自 Juan de Fuca洋脊 Endeavour段 5块热液硫化物样品的 13个分析样进行了稀土元素(REE)测试.结果显示该区硫化物样品的 REE含量较低(0.35～ 14.8 μ g/g),所有样品的 REE球粒陨石标准化分布模式均表现出 Eu正异常和 LREE富集的特征,表明硫化物中的 REE来自热液.不同喷口硫化物的 REE含量变化较大,同一块状硫化物不同部位的含量也有较大差异,主要是由于硫化物形成过程中,热液和海水的混合不均一性以及不同矿物沉淀和 (或 )溶解的结果.硫化物 REE的分布特征主要受热液的影响,烟囱内外层 Eu正异常的变化主要受矿物组成和物理化学条件的控制.     

陨石、超基性岩、花岗岩及其主矿物中某些微量元素的仪器中子活化分析

研究地球物质中化学元素的分布、迁移和转变的规律，进一步探讨地球的形成与演化过程是地球化学的主要课题之一。球粒陨石的平均化学组成可能代表着形成太阳系的太阳星云的平均化学组成，也是组成地球的初始物质，而地壳上的各种岩浆岩都是从地球的初始物质经过熔融、调整、演化而逐渐形成的。我们通过对普通球粒陨石、超基性岩、各     

碰撞作用与类地行星起源探讨

类地行星挥发性元素普遍亏损很可能是由于太阳星云早期剧烈的太阳活动引起的。当气体、尘粒、挥发性元素和水被驱赶出内太阳系时，只有米级到公里级的物质保存下来并堆积成星子，最终吸积星子形成类地行星。我们认为类地行星的初始物质主要是已分异的星子和一些未分异的球粒陨石质星子或不同类型的陨石母体，最靠近太阳形成的星子具有最低的ＦｅＯ／（ＦｅＯ＋ＭｇＯ）值，水星是在靠近太阳的高度还原条件下吸积成分类似ＥＨ球粒陨石的星子形成的。地球的初始物质为分异的铁陨石及Ｈ群球粒陨石。随着距太阳距离增大及温度降低，陨石形成的部位大致为：ＥＨ、ＥＬ－ＩＡＢ－ＳＮＣ（辉玻无球粒陨石、辉橄无球粒陨石、纯橄无球粒陨石）－Ｅｕｃ（钙长辉长无球粒陨石）－Ｈ、Ｌ、ＬＬ－ＣＶ、ＣＭ、ＣＯ－Ｃｌ－彗星。物体之间、星子之间及行星与星子之间的碰撞对太阳系的形成和演化起着重要的作用。     

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     

陨石样品制作工艺及处理技巧

陨石是在太阳系早期历史的过程中形成的,可提供太阳系组成的物理和化学信息,这些信息代表了太阳系形成时的时空条件,因此陨石具有巨大的科研价值。陨石收集入库后首先要对其进行精确的基础分类工作,制作陨石样品进行光薄片是必不可少的。一方面陨石样品非常珍贵,要求制作标准的0.03mm的光薄片,在样品不被破坏和浪费的要求下进行光片制作存在相当大的难度,而地球岩石样品只需进行光片或者薄片的制作;另一方面绝大多数陨石中含有金属,由于金属的应力及其导热等特性,在薄片的制作过程中,容易产生金属脱落,样品损坏等情况,所以大部分岩石磨片室都处理不好陨石样品。笔者参与了500块的陨石样品光薄片制作,根据陨石光薄片制作的经验描述陨石样品处理的基本流程,及其在制作过程中常出现的问题和处理技巧,从而提高国内陨石样品的处理方法与技术。     

6块新回收沙漠陨石的矿物岩石学特征及类型划分

干旱沙漠地区与南极冰盖均有利于陨石样品保存。2013年4-5月,通过首次新疆哈密沙漠陨石考察,回收了陨石样品47块。文中报导其中6块样品的矿物岩石学特征,并划分它们的化学岩石类型。Arlatager004、006、0014、0022和TuzLeik001等5块样品主要由橄榄石、辉石、长石、铁镍金属和陨硫铁组成,具有典型的普通球粒陨石岩石结构特征,其球粒结构不明显,表明经历过较强的热变质,岩石类型划分为5型;根据样品中橄榄石Fa值,低钙辉石Fs值和样品的金属含量等,将Arlatager004、006、0014、0022划分为L5型普通球粒陨石;TuzLeik001划分为H5型普通球粒陨石。Kumtag005具有典型的球粒结构,结合橄榄石Fa值和低钙辉石Fs值以及岩石学特征,将其划分为L3型普通球粒陨石。根据橄榄石Fa值与其百分标准平均方差(PMD)之间的关系,将Kumtag005的岩石类型亚型划分为L 3.4。这6块样品代表了3个化学群,结合该地区回收到的其他陨石分析结果,表明新疆哈密沙漠是一个新的陨石富集区,这些沙漠陨石的发现和研究,必将极大促进中国陨石学和天体化学的发展。     

我国南极陨石研究的新进展

近年来,因在南极发现了大量的陨石样品,我国天体化学和陨石学研究得到了快速发展,并取得了一系列可喜的成果,如:①在南极已收集了近万块南极陨石样品,使我国已成为南极陨石拥有大国;②大量的陨石发现和研究成果表明格罗夫山地区为我国发现的新的陨石富集区,填补了我国在南极陨石领域的空白;③发现了许多我国奇缺的陨石类型,如火星陨石、CR型碳质球粒陨石等;④开展了较深入的CAI研究等.这些都将为我国天体化学和比较行星学的发展展示广阔的前景.提出了一些南极陨石研究工作中存在的问题和今后的工作方向.     

大冶-武山矿化夕卡岩的稀土元素地球化学研究

用ICP-MS分析了25个含矿夕卡岩样品的REE含量,其中对8个样品的石榴子石等矿物中的熔融包裹体进行了均一温度测定,还对5个夕卡岩样品石榴子石中的熔融包裹体进行了电子探针分析.在这些样品的石榴子石、辉石或方解石中都观察到熔融包裹体.夕卡岩的球粒陨石标准化REE分布模式具有两个突出特点:其一是以富集轻稀土元素(LREE)右倾为特征;其二是多数以具有Eu正异常为特征.夕卡岩球粒陨石标准化REE分布模式有三种类型:第一类型显示斜率不大的右倾直线;第二类型具有以Ce为峰值的折线的特征,即REE线段向上凸,在Ce处有一极大值(个别无峰值,LREE曲线向上凸,呈穹隆状);第三类型为过渡型REE分布模式.在当今REE资料有限的情况下,利用稀土元素地球化学特点鉴别夕卡岩成因是困难的.     

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)。SiO₂-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...     

肇东陨石研究

1984年10月25日15时,在黑龙江省肇东县境内坠落了两颗陨石,一颗落地后即碎成多块,另一颗形貌保持完整,重约14公斤。陨石基体部分呈灰色,表面有厚约1毫米的黑色熔壳。经研究,陨石的化学成分,主要化学参数,稀土元素,主要矿物成分和结构特征等与吉林陨石和普通H型球粒陨石大体相同,但局部特征也有某些变化。在陨石中见有26种矿物,主要硅酸盐矿物为贯橄榄石和古铜辉石;主要金属矿物为铁纹石、镍纹石和陨硫铁等。陨石具有典型而复杂的球粒结构,如全晶球粒、玻晶球粒、隐晶球粒和玻璃球粒等。球粒轮廓清晰,大小不等,最大者达5毫米,一般0.2至1毫米。球粒含量约占44％。陨石具显著的热变质(重结晶,脱歧化、金属扩散等)和冲击形变(晶体碎裂、弯曲、玻状消光等)现象。稳定同位素分析,δO~(18)值为 6.3(?);δS~(34)值为 0.31(?)。氧、硫同位素没有分馏现象。陨石稳定同位素成分与月岩和地球玄武岩大体相同,表明它们同来源于太阳系的星云物质。陨石中不相容矿物(如橄榄石与石英)的共生,复杂的原生、次生结构特征,以及矿物形成顺序的复杂性和矛盾性,反映了陨石的形成与演化历经了复杂而特殊的物理化学环境,是多种复杂因素长期作用的结果。     

普通球粒陨石NWA15004岩石矿物学特征及球粒类型研究

普通球粒陨石是目前发现数量最多的陨石,对认识早期太阳星云演化和太阳系物质成分具有重要的意义。Northwest Africa (NWA) 15004是一块非洲西北部新发现的普通球粒陨石。本次研究使用光学显微镜、电子探针以及扫描电镜等分析仪器对该陨石进行详细的岩石学、矿物学及球粒特征研究。结果表明该陨石球粒轮廓较为模糊,基质重结晶明显,橄榄石平均Fa值为25.4 mol%(PMD为2.65%),低钙辉石的平均Fs值21.3 mol%(PMD为3.95%),硅酸盐矿物化学成分较为均一,根据岩相学及矿物学特征将其划分为L5型普通球粒陨石。橄榄石和辉石颗粒发育波状消光和面状破裂,且观察到有熔融囊的出现,表明该陨石受到S3以上的冲击变质作用。球粒的成因和形成的星云环境需要准确的球粒类型划分,球粒按结构类型分类较多,但其化学成分均一,该陨石所有球粒的橄榄石辉石的Mg^#约为74.5,均为Ⅱ型富铁球粒,结合“CIPW标准”计算基质化学成分均为A5型球粒。利用共生单斜辉石和斜方辉石矿物对成分特征计算得到NWA 15004陨石热变质平衡温度为814℃,说明该陨石母体经历了较高程度热变...     

太阳星云凝聚过程的岩石学模型：（1）球粒陨石的凝聚成因

建立类地行星区太阳星云凝聚过程的岩石学模型，对于合理解释陨石、地球和类地行星的成因关系，探讨地球起源和估算地球的整体成分都有着重要意义。本文中根据天体化学和太阳系演化学说关于太阳星云物理化学条件的基本分析，以及实验凝聚岩石学的研究结果，推断在太阳星云盘的类地行星区中可能有星云的气－固和气－液－固两种凝聚作用发生。通过对球粒陨石中球粒和基质矿物成分及结构构造特征的对比，论证了绝大多数球粒的气－液－固凝聚成因和基质的气－固凝聚成因，并讨论了球粒陨石各化学群的凝聚成因模式。