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。     

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。     

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。     

南极陨石GRV052483中岩石矿物学特征:撞击熔融型普通球粒陨石

南极陨石GRV052483样品为中国第22次南极科学考察队在蓝冰上发现的一块普通球粒陨石。初步研究发现,该样品中球粒结构并不发育。薄片中可见大量自形-半自形橄榄石斑晶镶嵌在细粒基质矿物中,具有典型的斑状结构。这些橄榄石斑晶大多为残留相,斑晶橄榄石和基质中主要矿物橄榄石、低钙辉石成分均一,平均橄榄石Fa值为24.7 mol%,而低钙辉石平均Fs值为21.1 mol%,斑晶中偶有粗粒长石玻璃化,根据岩相学及矿物成分特征,可确定此陨石为L6。不透明矿物含量较少,包括金属(铁纹石和镍纹石)与陨硫铁,此外可见少量的铬铁矿和磷灰石。冲击熔融脉发育、斑晶中粗粒长石玻璃化、基质中橄榄石、辉石、长石重结晶等现象说明该样品经历了强烈冲击,其冲击程度可能达到S6以上。因此,GRV052483可能为撞击熔融型L6普通球粒陨石。     

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。     

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。     

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)。     

西宁陨石的岩石学特征及其类型划分

西宁陨石具有典型的球粒结构,球粒轮廓依稀可辨-模糊,基质重结晶程度中-高等,次生斜长石粒度5-40μm,部分颗粒大于50μm。橄榄石和低钙辉石的化学成分均一：球粒中橄榄石Fa24.7-25.2,平均Fa24.9,相对标准偏差PMD值0.64%;低钙辉石Fs21.3-21.9 En 77.6-78.2 Wo 0.46-0.57,平均Fs21.5,Fs的PMD值0.84%。说明该陨石已达热力学平衡状态,为平衡型普通球粒陨石。根据该陨石结构构造特征、金属含量、矿物化学组成特征和热变质特征（平衡温度为778℃）,西宁陨石被划分为L群普通球粒陨石,岩石类型为5型,但已开始向6型过渡。该陨石的冲击变质程度为S3,风化程度W0。陨石母体形成之后遭受了冲击变质作用和热变质作用,导致原始球粒破碎、脱玻化和基质重结晶。     

28块南极陨石的类型研究

本文研究的28块陨石,均为我国第16次南极科学考察队,在南极格罗夫山地区回收。由于样品量有限,每个样品仅有一个光簿片。利用透反两用的偏光显微镜,进行陨石结构,矿物组成等一些现象观察。它们都是石质陨石,有球粒陨石和无球粒陨石。根据球粒发育程度,分为五种类型。用电子探针分析陨石中矿物的化学成份。有两块为无球粒陨石,GRV 99018为钙长辉长无球粒陨石,GRV 99027为橄辉无球粒陨石。利用Dodd(1981)和Wasson(1985)球粒陨石化学群分类原则,将26块普通球粒陨石进行化学群的分类,两者划分的结果基本吻合。前者H群有6块,L群有9块,LL群有8块,另3块陨石近于L群(GRV 99019,GRV 99021,GRV99026)。后者H群有5块,GRV 99010近于L群,它可为H/L,L群有9块,L/LL群有2个,LL群有6块,而GRV 99019,GRV 99021和GRV 99026三块陨石与三个群的数据相差较大,它们属于非平衡球粒陨石,可能是L。26块普通球粒陨石,有5个为非平衡普通球粒陨石,其它21个为平衡球粒陨石。21个平衡普通球粒陨石的岩石类型,主要为4—6。     

南极GRV 99027火星陨石的地球化学特征

南极GRV 99027陨石是二辉橄榄岩质辉玻无球粒陨石(L-S)的火星陨石,具有嵌晶、非嵌晶和冲击熔融袋结构。矿物模式组成以橄榄石(55%)、辉石(37.5%)为主,有少量熔长石(6%)、铬铁矿(1.5%)以及微量白磷钙石、陨硫铁等。本文在阐述该陨石的岩石学和矿物化学特征的基础上进一步研究了稀土元素及氢同位素的地球化学特征。该陨石∑REE总量低;橄榄石及辉石以HREE富集为特征;熔长石富LREE,且具高正的δEu;副矿物白磷钙矿含量虽少(约0.2%),但具有极高的∑REE,LREE≈HREE,δEu负异常明显。GRV99027全岩稀土元素分配模式与L-S陨石的模式十分相似,而与SNC其它类型陨石的REE分配模式不同,反映不同类型火星陨石物质源区不同。火星陨石氢同位素以高δD为特征,各类含水矿物对陨石δD的贡献不同。陨石磷酸盐矿物中δD-水含量间一般没有正相关性,间或存有弱的负相关性。根据GRV99027陨石的矿物学模式,REE分配模式,及氢同位素特征,可以确定GRV99027陨石为L-S陨石。为了探讨GRV99027陨石的物质源区及演化历史,我们广泛收集了L-S火星陨石的Sr,Nd,Pb,Os和稀有气体同位素资料。GRV99027与同类L-S陨石的物质来源为原始火星幔源区;约4M a(溅射年龄)经天体强烈碰撞溅射,在宇宙空间经历不同时间的运行(宇宙射线暴露年龄不同),随后进入地球引力范围,先后陨落在南极。     

南极GRV 99027火星陨石的地球化学特征

南极GRV 99027陨石是二辉橄榄岩质辉玻无球粒陨石(L-S)的火星陨石,具有嵌晶、非嵌晶和冲击熔融袋结构。矿物模式组成以橄榄石(55%)、辉石(37.5%)为主,有少量熔长石(6%)、铬铁矿(1.5%)以及微量白磷钙石、陨硫铁等。本文在阐述该陨石的岩石学和矿物化学特征的基础上进一步研究了稀土元素及氢同位素的地球化学特征。该陨石∑REE总量低;橄榄石及辉石以HREE富集为特征;熔长石富LREE,且具高正的δEu;副矿物白磷钙矿含量虽少(约0.2%),但具有极高的∑REE,LREE≈HREE,δEu负异常明显。GRV99027全岩稀土元素分配模式与L-S陨石的模式十分相似,而与SNC其它类型陨石的REE分配模式不同,反映不同类型火星陨石物质源区不同。火星陨石氢同位素以高δD为特征,各类含水矿物对陨石δD的贡献不同。陨石磷酸盐矿物中δD-水含量间一般没有正相关性,间或存有弱的负相关性。根据GRV99027陨石的矿物学模式,REE分配模式,及氢同位素特征,可以确定GRV99027陨石为L-S陨石。为了探讨GRV99027陨石的物质源区及演化历史,我们广泛收集了L-S火星陨石的Sr,Nd,Pb,Os和稀有气体同位素...     

南极格罗夫山H群普通球粒陨石冲击变质特征

本文研究了47块格罗夫山H群普通球粒陨石冲击变质效应。在光学显微镜下对陨石中硅酸盐矿物和不透明矿物的冲击变质效应,其中包括波状消光、破裂、马赛克消光、冲击熔融和金属硫化物枝状共晶进行了观察。利用扫描电镜对10块H群普通球粒陨石的不透明冲击熔脉进行观察与分析,在GRV022469冲击熔脉中发现了瓦茨利石。GRV022469成为我国第一块发现高压相矿物的南极H群普通球粒陨石。瓦茨利石的岩石矿物学特征表明它形成于固态相变机制。根据冲击变质效应,特别是冲击熔脉中矿物结构及成分,分析得出H群普通球粒陨石的冲击变质特征：H群普通球粒陨石冲击变质程度普遍偏低（低于S5）,陨石中冲击熔脉宽度较窄,脉体中矿物组合为常压相矿物。     

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。