昭平、惜福和哈密铁陨石的矿物岩石学研究和化学群分类

详细分析了中国新近发现的3块铁陨石即：昭平、惜福和哈密的矿物组成和化学成分，并根据它们的化学元素（Ga、Ge、Ni和Ir等）含量进行了分群；昭平和惜福铁陨石分别属于IAB的低Ni低Au亚群和ⅢCD铁陨石群，哈密铁陨石因为其本身的Ga和Ge的含量很低以及实验仪器的精度限制，只能得知该陨石的Ga含量小于2ppm、Ge含量小于10ppm，根据其化学元素含量、结构特征和矿物组成，初步判断哈密铁陨石应属于未分群铁陨石．     

乌希里克铁陨石的组织结构、冷却历史和定量预测模型

铁陨石记录了陨石母体所经历的熔融、分异和冷却的热历史, 研究铁陨石内部的组织结构对理解陨石母体的热历史和内部圈层结构有重要的指导意义. 分析阿勒泰铁陨石个体-乌希里克(Wuxilike)铁陨石中铁纹石和镍纹石所构造的维斯台登(Widmanstatten)纹、梳状合纹石以及云状区等组织结构来探究其各自的形成过程. 通过热动力学计算软件和数据库, 建立了Widmanstatten经过取向校正的冷却速率计算模型, 并据此计算了该陨石在695℃–400℃区间内的冷却速率; 通过研究梳状合纹石内部铁、镍纹石中Ni元素的成分分布及其位相关系, 推理得到梳状合纹石的低温马氏体分解形成机制; 通过研究云状区域中颗粒大小和局部Ni含量的关系, 得出形成云状区域所对应的铁陨石在350℃下的冷却速率. 据此模拟计算出该铁陨石在695℃–200℃范围内形成Widmanstatten纹、各类合纹石和云状区的整个热历史. 基于固态相变所建立的定量模型可望为分析铁陨石的冷却历史提供更为准确的分析手段.     

东乌珠穆沁旗中铁陨石

石铁陨石是由几乎相等的硅酸盐和铁镍金属组成的,其矿物组成、结构构造、化学成分和演化历史等,都兼有石陨石和铁陨石的特征,对探讨陨石的成因具有特殊的意义。石铁陨石分为两类:中铁陨石(Mesosiderite)和橄榄陨     

云南西双版纳(曼桂)目击陨石的热变质和冲击变质研究

曼桂陨石是新近(2018年6月1日)陨落在云南西双版纳地区的目击球粒陨石,其中的主要矿物为橄榄石(Fa_(24.3±0.6))、斜方辉石(Fs_(20.6±0.5)Wo_(0.4±0.2))、长石(An_(11-12)Or_(2-4))、铁镍金属和陨硫铁,次要矿物为铬铁矿、白磷钙矿等.橄榄石和辉石的化学成分表明曼桂陨石属于L型普通球粒陨石.陨石中球粒很少且轮廓不清晰,基质矿物普遍经历过重结晶,重结晶矿物颗粒粒径较大,高钙辉石粒径25–30μm,长石颗粒大多超过50μm,说明该陨石属于6型岩石类型.橄榄石和辉石颗粒中发育有波状消光、嵌晶块状消光现象、平面裂隙和面状变形构造,长石熔长石化并不完全,陨石中观察到宽度不等且纵横交错的冲击熔融脉,表明曼桂普通球粒陨石受到的冲击变质作用可以达到S5级以上.通过熔融脉中的矿物组合推断出熔融脉中矿物经历的压力在15–16 GPa左右.     

寺巷口普通球粒陨石的热变质和冲击变质历史研究

寺巷口陨石是一块经历强冲击变质的普通球粒陨石.系统研究陨石主体和冲击熔融脉的岩相学和矿物学.该陨石中球粒较少且轮廓和内部结构均模糊不清,基质重结晶程度高,橄榄石和辉石的成分非常均一.单斜辉石-斜方辉石矿物对计算得到的平衡温度峰值为891 4-36°C.说明寺巷口陨石的热变质程度与6型一致.陨石主体中的橄榄石具有明显的波状消光和面状变形裂隙,熔长石广泛存在,在冲击熔融脉中含有粗粒的林伍德石和镁铁榴石以及细粒的高压矿物组合,这些特征预示了寺巷口陨石经历了S6级的冲击变质作用且形成冲击脉的峰期压力可能在20 GPa-24 GPa左右,而温度可能高于2000°C.冲击熔融脉中自磷钙矿和铬铁矿的存在可能是因为经历了较长的退火时间,导致其高压矿物的回退.     

火星陨石NWA 8716的岩矿学特征及粗粒橄榄石斑晶的来源

火星陨石可以为研究火星岩浆演化过程提供直接证据并限制其源区特征.通常认为含粗粒橄榄石斑晶辉玻无球粒陨石携带有火星原始地幔的信息,因此选取该类样品Northwest Africa (NWA) 8716为研究对象,进行岩相结构及矿物成分分析. NWA8716由橄榄石、辉石、填隙状熔长石以及其他次要矿物组成.其中橄榄石颗粒有两种级别的粒径,长轴分别约为0.5–1.8 mm和50–400μm.较小橄榄石斑晶内部的熔体包裹体和NWA 8716全岩成分(计算值)均显示明显的轻稀土元素亏损([La/Yb]CI值为0.06–0.1),说明NWA 8716源于一个亏损的火星岩浆池.粗粒橄榄石斑晶的来源对衡量该样品是否能够代表原始熔体成分非常重要.对橄榄石晶体的粒径统计分析发现,粗粒橄榄石斑晶应为堆晶.进一步对铁-镁以及稀土元素分配特征的计算表明NWA 8716并非形成于一个封闭系统,但是计算所得原始熔体成分与全岩成分差异不大,因此粗粒橄榄石斑晶应当来源于与母岩浆成分相似的熔体.总的看来, NWA 8716应当来源于亏损型火星幔源区且演化程度较低.     

国内18块普通球粒陨石的岩石矿物学研究

描述了国内收集的18块普通球粒陨石的岩石矿物学特征,其中13块为新疆罗布泊地区的发现型陨石,1块为新疆库姆塔格地区的发现型陨石(Kumtag),1块为新疆阿克赛钦地区的发现型陨石(.Aksai Chin),另外3块分别为降落于青海省西宁市(Xining)、湖北省随州市(Fuhe)以及浙江省东阳市(Dongyang)内的降落型陨石.18块陨石均属于平衡型普通球粒陨石,其中H群8块(全部为H5),L群10块(1块L4,7块L5,2块L6).18块陨石所受冲击变质作用较弱,以S2、S3程度居多.大多数罗布泊陨石经历了较强的风化作用,仅有2块风化程度较低,分别为W1和W2,Kumtag与Aksai Chin陨石风化程度均为W2.在新疆塔克拉玛干沙漠东部的戈壁荒漠区发现的大量陨石表明该区域可能是欧亚地区重要的陨石富集区.     

碳质球粒陨石有机物红外光谱研究

碳质球粒陨石是太阳系中最原始的物质之一.通过对碳质球粒陨石的光谱分析,可以建立其与母体小行星之间的联系,有助于探测小行星表面物质成分、研究太阳系早期的演化历史.研究了6个CM2型碳质球粒陨石和11个煤炭样品(碳质球粒陨石所含有机质的地球类比物)可见-远红外谱段反射光谱特征,并分析了它们与有机组分的关系.结果表明,对于不同类型的煤样随着煤化程度的升高,各有机物碳氢基团的吸收峰深度逐渐降低, 3.41μm处脂肪族碳氢化合物的吸收深度与H/C比存在线性正相关,当H/C比小于0.55时, 3.41μm处无明显光谱吸收特征.在3–4μm区域, CM2陨石存在明显的脂肪族CH2、CH3吸收带,缺乏3.28μm芳香族CH吸收带,但在5–6.5μm区域存在微弱的芳香族C=C、CO吸收带,指示CM2碳质球粒陨石的有机组分含有脂肪族和芳香族.陨石红外光谱中3.28μm和5–6.5μm区域光谱特征不明显可能是因为在此波段区域存在含水矿物OH的重叠吸收或受到其他不透明矿物的影响,具体原因有待进一步研究.研究也说明,需要更长的波段范围才能够准确识别小天体有机质类型.     

球粒陨石难熔包体中贵金属的矿物岩石学分析:对太阳星云演化的启示

球粒陨石中的富钙富铝难熔包体(Ca,Al-rich Inclusion,CAI)是太阳系最早形成的物体,保留了太阳星云早期的原始信息,但深入研究发现许多难熔包体具有复杂的演化历史,包括部分熔融和后期变质作用等.针对难熔包体中更为难熔、化学性质更为稳定的贵金属颗粒进行天体化学研究,选取CV群碳质球粒陨石NWA 2140,对其CAI中的贵金属颗粒进行岩石学观察及化学成分测定.根据得到的成分分析结果,能大致推出包体经历过的热力学历程,辨识出两类贵金属合金颗粒,这两类贵金属分别为早期冷凝产物和原生金属的后期蚀变产物.     

NWA 13943(CK5型)碳质球粒陨石的矿物岩石学和稳定同位素组成研究

CK型陨石是一类高度氧化的碳质球粒陨石, 金属/磁铁矿的比值接近零. 与其它类型的碳质球粒陨石(岩石类型: 1-3)不同, 大多数CK型陨石在母体上经历了强烈的热变质过程(550--1270K), 以4-6型为主. 多项证据表明, CK和CV3型陨石具有成因联系. 但是, 两者在岩相结构和化学组成方面仍存在微小差异. 因此, 精细地区分和比较两者的地球化学特征对于验证CK-CV单一母体假说非常重要. Northwest Africa (NWA) 13943是一块新发现的陨石, 经历过较强烈的热变质作用. 利用扫描电子显微镜和电子探针, 确定了NWA 13943的岩石类型. 并运用质谱分析技术, 重点测定了NWA 13943陨石的全岩氧同位素和铬同位素组成. 综合岩石结构、矿物化学成分、氧同位素异常(△¹⁷O,△代表同位素分馏值)和铬同位素异常(ε⁵⁴Cr, ε表示样品中的同位素比值与标样中的同位素比值的相对偏差的10⁴倍),CK和CV型陨石的母体可能形成于原行星盘中两个相似但不同的化学源区.     

月球澄海玄武岩矿物成分研究

月球玄武岩的矿物组成反映了源区的化学成分和岩浆的结晶环境.了解月海玄武岩的矿物组成对研究月球岩浆演化具有重要意义.选择澄海为研究区,综合利用光谱、地形、元素等多源遥感数据将澄海划分为55个地质单元.基于月球矿物制图仪(Moon Mineralogy Mapper, M~3)数据,提取84条新鲜撞击坑光谱曲线,计算吸收中心波长、波段面积比等光谱参数.通过分析光谱吸收特征,获得澄海玄武岩镁铁质矿物的空间变化特征.研究结果表明,澄海玄武岩镁铁质矿物主要为高钙单斜辉石.澄海中部和南部地质单元具有较低的橄榄石/辉石比,东部和西部地质单元具有较高的橄榄石/辉石比.从东、西部到中部区域,橄榄石/辉石比例逐渐降低.     

数字边带分离校准研究

边带分离(Sideband-separating, 2SB)接收可实现上边带(Upper Sideband, USB)和下边带(Lower Sideband, LSB)信号同时观测,观测效率高且上、下两边带不会出现混叠.因此在射电天文观测应用中越来越受到重视.由于全模拟边带分离接收机存在难以克服的幅度和相位误差,导致了边带抑制率较低,影响了系统的性能.数字边带分离接收机可通过数字信号处理方法,有效改善系统边带抑制率.在3–18 GHz频段构建数字边带分离接收机原理实验,并基于边带分离理论和数字校准方法,实现实验系统的边带不平衡度校准,大大改善了系统的边带抑制率.     

小行星族群热物理参数及分布特征研究

小行星热物理是近年来小行星研究领域的一个重要环节, 随着红外观测技术的进步, 该领域的研究取得了长足发展. 小行星发出的热辐射取决于小行星的尺寸、形状、反照率、热惯量(Gamma)、粗糙度等热物理参数. 研究小行星热物理特性的科学意义是多方面的, 比如能够帮助我们计算小行星的Yarkovsky效应和YORP (Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Paddackor)效应, 还能对小行星表面的表壤颗粒尺寸进行估算, 从而能更好地对小行星表面的物质成分特征进行研究. 另一方面, 研究小行星族群的热物理特性, 可进一步为研究小行星、小行星带乃至太阳系的形成和演化机制提供重要科学依据. 本文借助先进热物理模型(Advanced Thermophysical Model, ATPM), 结合相应的中红外观测资料计算了Vesta族群、Nysa-Polana族群、Pallas族群、Themis族群、 近地小行星(341843) 2008 EV5、 近地小行星(3200) Phaethon的热物理参数, 揭示了不同种类、不同族群的小行星之间热物理参数的差异和造成这些差异的原因, 以及相同族群中的小行星热物理参数的相似性, 并且基于这些差异和相似性对近地小行星和族群之间的联系及其轨道演化过程进行了讨论.
Vesta族群是由小行星(4) Vesta经历碰撞后产生的碎片形成的. 本文研究了该族群中的10颗小行星, 得到这10颗Vesta族群小行星的平均热惯量为42 $\rm Jm^{-2}\cdot s^{-1/2}\cdot K^{-1}$, 平均几何反照率大小0.328, 并发现与之对应的表面粗糙度普遍较低. 此外, 对已有的主带区域小行星几何反照率进行统计后, 发现Vesta族群小行星的几何反照率普遍偏大, 基于这些热物理参数, 我们进一步估算了这10颗小行星的表壤粒径尺寸范围在0.006--1.673 mm之间. Themis族群也是小行星带中重要的族群之一, 该族群小行星物质成分比较原始, 且成员中大部分可能都有水冰的存在, 对其成员小行星的热物理特性研究可为我们提供该族群母体小行星的内部信息. 我们借助WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer)红外观测和ATPM对该族群中3颗体积较大的小行星(62) Erato、(171) Ophelia和(222) Lucia的热物理参数进行了计算, 发现3者之间的热参数大小非常接近, 从热物理的角度证明了这3颗小行星有可能是来自于同一个母体.
小行星(341843) 2008 EV5是一颗Aten型近地小行星(NEA), 光谱类型为C型, 具有潜在撞击地球的危险, 该小行星曾是欧洲空间局(ESA)的小行星探测任务Marco-Polo-R的基准探测目标, 我们借助ATPM和WISE红外观测得到2008 EV5的热惯量$\Gamma = 110_{-10}^{+30}$ $\rm Jm^{-2}\cdot s^{-1/2}\cdot K^{-1}$, 几何反照率$p_v= 0.095_{-0.003}^{+0.016}$, 有效直径$D_eff= 431_{-33}^{+6} \rm m$. 由于其热惯量相对大多数近地小行星较小, 我们推测其可能来自主带区域, 并对其1000条克隆轨道进行了逆向积分1 Myr, 发现其来自主带区域的概率为6.1%, 同时估算了表壤粒径尺寸为0.58--1.3 mm. 研究表明, 2008 EV5有可能来自于Nysa-Polana族群, 我们对这个族群中的小行星(135) Hertha的热参数进行了计算, 得到该小行星的$\Gamma = 30_{-21}^{+35}$ $\rm Jm^{-2}\cdot s^{-1/2}\cdot K^{-1}$, $p_v=0.135_{-0.034}^{+0.018}$, $D_eff=82.863_{-5.027}^{+12.937} \rm km$. 小行星(3200) Phaethon是日本航空航天局探测器(Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA) DESTINY+ (Demonstration and Experiment of Space Technology for INterplanetary voYage Phaethon fLyby dUSt science)的探测目标, 其特殊的轨道形状(大偏心率、小近日点距离)导致在一个轨道周期内温度的变化幅度较大, 使之具有特殊的物理特性. 此外, 该小行星也是双子座流星雨的起源. 研究表明Phaethon起源于主带区域中的Pallas族群, 该族群是小行星带中B-type小行星的重要来源, 其成员数目不多, 但目前大部分的具有活动性的小行星均与Pallas族群相关. 本文中, 我们借助ATPM和WISE的红外观测得到Phaethon和Pallas族群小行星Zerlina的热惯量分别为: $\Gamma_Phaethon= 550_{-290}^{+920}$ $\rm Jm^{-2}\cdot s^{-1/2}\cdot K^{-1}$, $\Gamma_Zerlina=0_{-0}^{+34}$ $\rm Jm^{-2}\cdot s^{-1/2}\cdot K^{-1}$, 几何反照率分别为: $p_{v, Zerlina}=0.1435_{-0.0325}^{+0.0420}$, $p_{v, Phaethon}=0.1253_{-0.0020}^{+0.0034}$, 热参数上的差异可能是由于Phaethon较强的活动性, 当Phaethon的轨道演化至当前位置时, 其较高的近日点温度会使表面的物质发生变化, 同时观测也表明Phaethon有质量流失现象, 使得Phaethon与Pallas族群其他小行星相比, 其表面特性发生改变, 从而热物理参数也随之改变.