Subdivision of petrologic type of unequilibrated ordinary chondrites from Antarctica

We report results of petrologic and mineralogical studies of 25 unequilibrated ordinary chondrites (19 Chinese Antarctic meteorites) using electron microprobe, scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive X-ray spectrometry (EDS) techniques. With increasing degree of thermal metamorphism, chemical zoning of olivine was erased; plessite was transformed into intergrowths of coarser-grained kamacite and Ni-rich metal; Cr exsolved from ferroan olivine, produced needle-like crystals and coarsened into equant chromite grains; and feldspar crystallized during devitrification of glass and recrystallization of matrix. These features can help to identify different metamorphic grades. Based on the scheme by Sears et al (1982), we subdivided type 3 Chinese Antarctic ordinary chondrites into petrologic type 3.3 to 4 (3 type 3.3, 3 type 3.4, 1 type 3.5, 2 type 3.6, 2 type 3.7, 5 type 3.8, 3 type 4). This classification scheme is a quite effective way to subdivide Antarctic meteorites. Additionally, we propose to revise the chemical groups of GRV 020032 and GRV 020104 to L and H, respectively.     

X-Wind模式下对宁强碳质球粒陨石光学特征的重新认识

宁强碳质球粒陨石非偏振光、偏正光、反射光下的矿物、组构的光学特征中蕴藏着丰富的有关太阳星云演化初期不挥发组分吸积时的动力、温度、压力、介质信息．在宁强陨石双面抛光片中,矿物组构混杂堆积的构造反映了太阳星云吸积盘上极弱的机械动力环境和近物源吸积作用;外形不规则,边缘参差的矿物集合体和矿物碎片应该是抛落时碰撞破碎的球粒,这些球粒形成于X-Wind模式中的X-区,并被双极喷流抛落到太阳星云的不同部位;在透射光下,从宁强陨石中首次发现存在有玻璃、结晶、及气相包裹体,它们可以反映出太阳星云演化过程中的物质成分、热力学、动力学信息,应该引起重视．实验观察中还发现同一个球粒中锯齿状缝合线连接的橄榄石栅条和橄榄石颗粒．诸多现象需要理论物理、天体物理观察和天体化学实验的科学家共同努力去探讨.X-Wind模式中许多细节有待天体化学实验去检验、补充和完善．     

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.     

火星陨石的岩石矿物学及源区特征

目前火星岩石样品的唯一来源是火星陨石,是研究火星物质组成和成分演化、物理化学性质、壳幔分异过程、岩浆过程等的重要窗口.火星角砾岩的成分与探测器和火星车获得的火星表面平均成分及部分表面岩石成分相似,代表了来源于火星壳的富集型样品.其他大部分火星陨石通常为基性岩浆岩,形成于幔源岩浆上涌后喷发至表面或侵入为岩墙或岩床,携带了火星幔的物质组成信息,不同的微量元素和同位素组成特征指示其来源于火星幔不同的源区.部分岩浆在上涌过程中经历了火星壳的混染作用,形成的陨石记录了火星壳的部分物质组成.火星陨石的研究已经获得了大量火星表面和深部的物质组成和演化信息,主要认识包括:① 火星壳氧化程度较高,富集稀土元素,238 U/204 Pb比值较高,ε142 Nd和ε182 W较低;② 火星幔部的氧逸度和轻稀土元素富集程度高度不均一,同位素组成特征指示至少存在六个不同的源区(低147 Sm/144 Nd 和176 Lu/177 Hf、高147 Sm/144 Nd 和176 Lu/177 Hf、高147 Sm/144 Nd低176 Lu/177 Hf的三类辉玻无球粒陨石源区;较低147 Sm/144 Nd 和176 Lu/177 Hf、较高ε182 W的辉橄与纯橄无球粒陨石源区;NWA 8159 的源区;NWA 7034 中部分组分的源区);③幔部不均一的特征可能形成于火星分异早期.目前发现的火星样品数量约300 余块,大部分样品的结晶年龄小于 650 Ma,但是火星表面的地质单元主要为诺亚纪或西方纪产物.另外火星探测数据获得的表面岩石成分比火星陨石更富硅和碱性元素,且岩石种类更丰富,除玄武质岩石之外还有大量中性和酸性岩石.因此对火星物质组成和演化更全面、深入的研究还需新的探测任务(包括样品返回)的数据补充.     

离子探针测试方法及其在矿物微区微量元素和同位素分析中的应用

离子探针能在单矿物颗粒内进行微区原位直接分析工作,主离子束斑大小可聚焦在5μm以内,可以检测到10^-9级的微量元素,同位素分析的精度高达1‰,在地球科学领域有着广泛的应用。详细叙述了离子探针的工作原理以及微量元素成分和同位素组成的测试方法,列举了其在天体化学和地球化学研究领域的主要应用,总结了一系列的研究成果,并首次公开发表离子探针微量元素测试技术研发工作中取得的一些实验结果。     

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.     

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．     

GRV 99027火星陨石的岩石学和矿物学特征

GRV 99027陨石是二辉橄榄岩质辉玻无球粒陨石(L-S)的火星陨石新成员,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。其矿物的化学成分较为均一,无分带现象。橄榄石组分为Fo_(69．1～76．6)Fa_(23．4～30．9),平均Fo_(72．4)Fa_(27．6),低钙易变辉石为En_(59．3～75．1) Fs_(20．5～26．9)Wo_(3．1～14．9),平均En_(68．6)Fs_(23．5)Wo_(8．0),普通辉石为En_(46．6～53)Fs_(13．1～16．1)Wo_(31．9～37．8),平均En_(50．7)Fs_(14．5)Wo_(34．8),熔长石为An_(43．6～59．3) Ab_(40．2～54．6)Or_(0．5～1．8),平均An_(52．4)Ab_(46．7)Or_(0．8)。该陨石的结晶顺序是：亏损的火星幔源区部分熔融形成的原始母岩浆最先结晶的是嵌晶区的橄榄石和铬铁矿,随后易变辉石晶出,呈主晶包裹橄榄石和铬铁矿；此后,橄榄石、易变辉石、普通辉石持续结晶,直到残余熔体在晶隙形成斜长石和白磷钙石等。在这陨石中的易变辉石和普通辉石共存,二辉石温度计显示平衡温度为1000～1190℃(平均≈1146℃)。GRV 99027经历的亚固相再平衡,其程度为ALH 77005≈GRV 99027＞LEW 88516＞Y 793605。GRV 99027经受的冲击压力为30～45 GPa,,局部达到60～80GPa,冲击后温度可能＜600℃。     

中国南极球粒陨石的高精度钾同位素研究

钾和其他中等挥发性元素亏损是类地行星普遍的全岩化学成分特征之一,能用来示踪不同的亏损过程.球粒陨石是组成行星的前体物质,研究球粒陨石中钾同位素的亏损和分异机制,对于太阳系物质或行星的起源、形成和演化具有十分重要的意义.本文利用近年来发展的高精度钾同位素分析技术,测试了 14 个中国南极陨石以及6 个目击型陨石(Murchison、Allende、Ningqiang、Tagish Lake、Xinyang 和Banma)的全岩钾同位素组成.结果显示,21 个碳质球粒陨石全岩δ41 K值分布范围为－0. 62‰±0. 05‰至0. 37‰±0. 08‰,平均值为－0. 32‰± 0. 24‰(2SD),比全岩硅酸盐地球(BSE)稍重.18 个普通球粒陨石全岩数据(如果异常值 GRV 021603 除外)的δ41 K值分布范围为－1. 02‰±0. 05‰到－0. 61‰±0. 02‰,平均δ41 K值为－0. 81‰±0. 15‰(2SD),比全岩硅酸盐地球稍轻.2 个目击型陨石 Murchison(CM2 型)和 Allende(CV3 型),呈现较大的内部钾同位素差异(分别为0. 22‰和0. 16‰),可能反映了水蚀变导致的钾同位素在100 mg球粒陨石全岩尺度上的不均一性.小行星母体过程(水蚀变、热变质和冲击变质)不能很好地解释球粒陨石的钾同位素分馏,母体作为一个封闭体系只是平衡均一化同一个化学群内的钾同位素成分.不同化学群球粒陨石之间的钾同位素与钾元素之间没有显示明确的相关性,这一趋势与最近国际上发表的数据在误差范围内基本一致,太阳星云的单阶段热过程如蒸发或冷凝均不能很好地解释.核合成异常是一种可能的解释,大质量恒星的星风或者超新星爆发注入可以增加一些41 K到太阳星云中,从而在原始球粒陨石中保存下来,然而这一观点需要更多研究支持.     

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.