南极格罗夫山陨石的分类及其研究意义

陨石是来自地球之外的岩石样品,是研究太阳系的起源与演化的重要窗口。半个多世纪以来,国际上在南极冰盖上发现了大量陨石样品,证实了南极是地球上最重要的陨石富集区。1998年中国首次在格罗夫山地区发现南极陨石,经过4次南极考察,共收集陨石样品9834块。这不但填补了中国在该领域的空白,也为中国积累了大量珍贵的科学样品。目前,中国先后6年开展了陨石分类研究工作,并取得了显著进展:(1)完成了684块陨石的分类命名,其中发现了许多特殊类型陨石,如火星陨石、橄辉无球粒陨石、碳质球粒陨石等;(2)初步建立了陨石库和资源共享网络平台;(3)通过南极系统分类研究,建立了南极陨石分类程序、样品管理和申请程序;(4)通过国内陨石分类合作研究,培养了一批年轻专业人才。     

南极格罗夫山陨石的分类及其研究意义

陨石是来自地球之外的岩石样品,是研究太阳系的起源与演化的重要窗口。半个多世纪以来,国际上在南极冰盖上发现了大量陨石样品,证实了南极是地球上最重要的陨石富集区。1998年中国首次在格罗夫山地区发现南极陨石,经过4次南极考察,共收集陨石样品9834块。这不但填补了中国在该领域的空白,也为中国积累了大量珍贵的科学样品。目前,中国先后6年开展了陨石分类研究工作,并取得了显著进展:(1)完成了684块陨石的分类命名,其中发现了许多特殊类型陨石,如火星陨石、橄辉无球粒陨石、碳质球粒陨石等;(2)初步建立了陨石库和资源共享网络平台;(3)通过南极系统分类研究,建立了南极陨石分类程序、样品管理和申请程序;(4)通过国内陨石分类合作研究,培养了一批年轻专业人才。     

前言

除了月球外,人类尚无法直接通过航天器获得太阳系其他天体的岩石样品,直到目前,采集降落到地表的陨石是获得地外岩石样品的唯一手段。陨石保存了太阳星云凝聚、行星堆积、地球等类地行星熔融分异等全部过程的信息。同地球上其他资源相比,陨石极为稀少而珍贵。自1969年日本南极考察队在南极大陆和山脉的蓝冰上发现9块陨石以来,人们认识到南极冰盖有利于陨石的长期保存,并存在陨石的独特富集机制,日本、美国、中国、欧盟等各国南极考察队共在南极大陆找到了约40000块陨石。南极大陆成为地球上迄今为止发现陨石最集中的区域。中国南极内陆考察队首次于1998年在距中山站400多公里的格罗夫山地区发现4块不同类型的陨石,并确认格罗夫山地区是一个新的陨石富集区。在随后的1999—2006年,共派遣了3支考察队,在格罗夫山地区找到9830块陨石,使我国的陨石拥有量跃居世界前列。经过4次格罗夫山综合考察,我国共收集到南极陨石样品9834块。为了汇集采自极地的珍贵样品和标本,由国家海洋局所属的中国极地研究中心主持,中国科学院、国土资源部等下属的若干研究机构共同发起建设了“极地标本资源共享平台”。根据极地主要标本资源的种类和分布情况,平台由一网五库组成...     

南极陨石研究的启示Ⅹ:南极陨石的居地年龄

到目前为止 ,陨石学者已考察了约 2 5 0 0km2 的南极蓝色冰区 ,并在南极冰盖不同的地区回收到约 30 0 0 0个陨石样品。在过去 2 0年 ,主要根据36Cl或1 4 C的浓度测定了几百个南极陨石的居地年龄。每个搁浅区的陨石显示不同的居地年龄分布 ,并提供陨石局部堆积机制的信息 ,在蓝色冰表面南极陨石的密度取决于许多因素 ,如陨石的降落率、冰的消融率、雪的堆积率等。大多数南极陨石的居地年龄范围从小于 1 0ka到 1 0 0 0ka ,Yamato山地冰区陨石的居地年龄可高达 2 0 0ka,而LewisCliff及AllanHills陨石的居地年龄分别高达 5 0 0ka和 1 0 0 0ka,新近发现两个陨石的居地年龄分别为 2Ma及 2 .35Ma,表明它们深埋于靠近冰川底部 ,且冰流率比表面低得多 ,同时也表明陨石堆积进入目前的搁浅区至少始于 2Ma以前 ,这与东南极冰盖为稳定和持续性假设是一致的。陨石的居地年龄是确定陨石历史的一个重要参数 ,同时也可用以估计陨石的搬运时间及平均风化寿命。     

前言

除了月球外,人类尚无法直接通过航天器获得太阳系其他天体的岩石样品,直到目前,采集降落到地表的陨石是获得地外岩石样品的唯一手段.陨石保存了太阳星云凝聚、行星堆积、地球等类地行星熔融分异等全部过程的信息.同地球上其他资源相比,陨石极为稀少而珍贵.自1969年日本南极考察队在南极大陆和山脉的蓝冰上发现9块陨石以来,人们认识到南极冰盖有利于陨石的长期保存,并存在陨石的独特富集机制,日本、美国、中国、欧盟等各国南极考察队共在南极大陆找到了约40000块陨石.南极大陆成为地球上迄今为止发现陨石最集中的区域.     

中国南极陨石研究新进展

本文对我国南极陨石的收集、分类和研究工作进行了回顾和阶段性的总结。4次格罗夫山考察共发现陨石样品9834块,其中已完成和计划2008年完成分类的陨石共2431块。在正式公布的684块已分类陨石中,鉴定出2块火星陨石、2块灶神星陨石、6块橄辉无球粒陨石、5块中铁陨石、1块橄榄陨铁、1块铁陨石以及10块碳质球粒陨石等特殊样品,并对其中的部分样品开展了深入的研究。建议拓展南极陨石的收集,持续开展陨石的分类工作,并提出我国南极陨石研究的重点方向。     

中国南极陨石研究新进展

本文对我国南极陨石的收集、分类和研究工作进行了回顾和阶段性的总结。4次格罗夫山考察共发现陨石样品9834块,其中已完成和计划2008年完成分类的陨石共2431块。在正式公布的684块已分类陨石中,鉴定出2块火星陨石、2块灶神星陨石、6块橄辉无球粒陨石、5块中铁陨石、1块橄榄陨铁、1块铁陨石以及10块碳质球粒陨石等特殊样品,并对其中的部分样品开展了深入的研究。建议拓展南极陨石的收集,持续开展陨石的分类工作,并提出我国南极陨石研究的重点方向。     

南极陨石与沙漠陨石的对比研究

南极冰盖和热带干旱－半干旱沙漠地区均有利于陨石样品的保存。到目前为止,已在南极约２５００ｋｍ２的蓝色冰区内回收了约１５０００块陨石。在非洲撒哈拉沙漠、西澳大利亚及美国新墨西哥州沙漠地区回收了约２０００块陨石。但由于两者的气候条件和保存陨石的环境不同,它们之间存在明显差异,南极陨石居地年龄大,风化程度低,地球污染小;沙漠陨石居地年龄小,风化程度高,地球污染大。南极和沙漠陨石的主要陨石类型的频率与已知降落的陨石相似,未观察到陨石类型通量随时间的明显变化,但在南极陨石中稀少和独特陨石类型的丰度较高,按其陨石来源将其划分为小行星陨石和行星陨石。新的和独特陨石类型的研究以及月球和火星陨石的研究有利于探索和了解早期太阳星云的连续化学分馏作用及月壳和火星表面的平均化学组成及其横向变化。     

南极格罗夫山陨石的研究与展望

本文综述了我国第 1 5次 ( 1 998/ 1 999)、1 6次 ( 1 999/ 2 0 0 0 )南极科学考察队在东南极格罗夫山冰区回收的 32块陨石的岩石矿物学特征及其分类。这些陨石包括 :2 3块平衡型普通球粒陨石、6块非平衡型普通球粒陨石、1块二辉橄榄岩质火星陨石、1块钙长辉长无球粒陨石、1块未分群的铁陨石。文中还对南极格罗山冰区的陨石富集机制、GRV 980 0 4 (H5 )球粒陨石异常低的宇宙射线暴露年龄、火星陨石的溅射年龄等进行了初步的讨论 ,并对今后格罗夫山陨石的研究提出一些初步想法。     

100块南极格罗夫山陨石的类型划分及其岩石学特征

根据岩石矿物学研究,包括岩石结构、橄榄石的Fa值和低钙辉石的Fs值以及金属模式含量等,100块格罗夫山陨石分别被划分为:4块H3型、11块H4型(其中一块为H4-an)、10块H5型、3块H6型、2块L3型、6块L4型、31块L5型、32块L6型和1块LL4型。格罗夫山普通球粒陨石在类型分布上,其比例和南极以及非南极普通球粒陨石有显著不同,说明可能存在相当数量的成对陨石。分类陨石样品比较新鲜,其中98块陨石的风化程度为W1,仅有2块陨石风化程度分别为W2和W3。另外,这些陨石中冲击程度较高的样品占有一定比例,它们是研究冲击作用的理想样品。     

2006年南极格罗夫山普通球粒陨石综述

近年来,在南极格罗夫山地区,我国共收集到9834块南极陨石样品,这些样品目前被保存在中国极地研究中心。2006年,国家天文台对其中100块陨石进行了系统分类和研究,确定陨石的化学群及岩石类型。本文系统介绍和总结了本次分类研究过程及结果。通过光学显微镜观察和电子探针测试,确定其中98块为普通球粒陨石。具体类型如下:3块为非平衡型普通球粒陨石(2块H3、1块L3);其他为平衡型普通球粒陨石。平衡型普通球粒陨石的化学-岩石类型分别为:高铁群(H)有43块(2块H3、12块H4、20块H5和9块H6),低铁群(L)有53块(3块L4、13块L5和37块L6),低铁低金属群(LL)有两块(1块LL4和1块LL6)。     

2006年南极格罗夫山普通球粒陨石综述

近年来,在南极格罗夫山地区,我国共收集到9834块南极陨石样品,这些样品目前被保存在中国极地研究中心。2006年,国家天文台对其中100块陨石进行了系统分类和研究,确定陨石的化学群及岩石类型。本文系统介绍和总结了本次分类研究过程及结果。通过光学显微镜观察和电子探针测试,确定其中98块为普通球粒陨石。具体类型如下:3块为非平衡型普通球粒陨石(2块H3、1块L3);其他为平衡型普通球粒陨石。平衡型普通球粒陨石的化学-岩石类型分别为:高铁群(H)有43块(2块H3、12块H4、20块H5和9块H6),低铁群(L)有53块(3块L4、13块L5和37块L6),低铁低金属群(LL)有两块(1块LL4和1块LL6)。     

我国回收的南极陨石分类研究综述

到目前为止,我国南极科学考察队共回收到32块陨石样品,其中二辉橄榄岩质火星陨石及钙长辉长无球粒陨石各1块,未分群的铁陨石1块,其余29块均为普通球粒陨石,在普通球粒陨石中有6块是稀少的低铁群非平衡的陨石,表明在回收的陨石中特殊的和稀少的陨石类型占有较高的比例。在综述国外不同南极陨石类型的划分及其频率的基础上,对我国南极和非南极球粒陨石类型进行了初步对比研究,讨论了一些人们所关注的问题,包括陨石富集区、可能发现新的陨石类型、不同球粒陨石群性质与距日心距离的关系及早期太阳星云的连续化学分馏作用等。     

南极陨石研究的启示Ⅳ．南极陨石热释光研究

陨石热释光研究揭示了陨石中自然ＴＬ值取决于陨石暴露在宇宙空间时的宇宙射线辐照和自身热衰变之间的平衡。宇宙剂量率（决定于初始屏蔽作用）和反照率直接影响陨石的自然ＴＬ值。相对于非南极陨石，南极陨石由于大的地球年龄而具有更低的自然ＴＬ值。一些具有特别低自然ＴＬ值的陨石（～１５％）表明经历了近期的加热作用，它们可能以特别小的近日距（＜０．８ＡＵ）轨道到达地球上。普通球粒陨石的ＴＬ灵敏度反映了长石的性质和丰度，冲击加热不仅降低陨石的自然ＴＬ值，而且破坏ＴＬ发光体，导致ＴＬ灵敏度下降。变质作用通过原始火成玻璃的脱玻作用产生长石，使普通球粒陨石的ＴＬ灵敏度增加达１０５倍。因此，ＴＬ灵敏度的测定已用作３型普通球粒陨石，ＣＯ、ＣＶ球粒陨石和钙长辉长无球粒陨石新的分类方法。诱导ＴＬ曲线的峰温和峰宽也与陨石的热历史有关。相对于ＴＬ发光体长石的无序化，它们随着变质作用的增加而增高，使得这些参数可以用来估计变质平衡温度。新的陨石ＴＬ数据已经用于讨论来自火星的Ｓｈｅｒｇｏｔｉｔｅｓ陨石的溅射、地－月转换时间、南极陨石风化作用和可能的地外来源。     

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。     

南极格罗夫山陨石的岩石-矿物学特征及初步分类

我国第16次南极科考队在格罗夫山的蓝色冰表面回收到28块陨石,本文通过详细的显微镜观测和矿物成分的电子探针定量分析,确定28块陨石中的26块为普通球粒陨石,2块为无球粒陨石。在26块球粒陨石中高铁群(H)有11块,低铁群(L)有10块,低铁低金属群(LL)5块。其中H3 5块、H4 2块、H51块和H6 3块;L3 1块、L4 2块、L5 2块、L6 5块。LL4 1块、LL53块、LL6 1块。两块无球粒陨石GRV 99027和GRV 99018具有较高的研究价值,初步确定GRV 99027为二辉橄榄质火星陨石,GRV 99018为钙长辉长无球粒陨石。     

部分格罗夫山陨石的类型划分及其矿物岩石学特征

对99块南极格罗夫山陨石的研究表明这些陨石分别属于普通球粒陨石H群、L群、LL群,橄辉无球粒陨石和碳质球粒陨石。其中普通球粒陨石H3为1块,H4为23块,H5为9块,H6为8块,L4为2块,L5为21块,L6为31块,LL4和LL6分别为一块。GRV 022888为橄榄石-易变辉石无球粒陨石,GRV 023159是一块CV3碳质球粒陨石。这些陨石的冲击程度普遍较高,冲击程度为S4的普通球粒陨石有15块,GRV 023138中出现了冲击熔融现象,该陨石的冲击程度为S5,这些样品为研究小行星早期的冲击作用提供了很好的素材。此外,这些陨石的风化程度普遍较低,风化程度为W1的陨石为75块,未见风化程度高于W4的陨石。     

南极格罗夫山球粒陨石冲击变质程度及特征

本文对93块南极格罗夫山普通球粒陨石的冲击变质特征进行了研究:在光学显微镜下观察并描述了橄榄石、辉石、长石等主要硅酸盐矿物的破裂、消光、熔融以及重结晶现象;在冲击熔脉和熔融囊中观察到了矿物的分解、相变,并确认了林伍德石、镁铁榴石、辉石玻璃和熔长石等多种硅酸盐矿物的高压多形。根据冲击变质特征以及高压矿物的组合对93块南极普通球粒陨石进行了冲击变质程度分类。冲击变质类型的统计结果表明,这批样品中共有23块陨石遭受了强烈的冲击变质作用(S4-S5),并且其中绝大部分为L群普通球粒陨石(22块),仅有1块H群陨石受到明显的冲击变质,并形成熔脉。H与L群陨石完全不同的冲击变质特征,可能反映了两者小行星母体表面不同的物性。此外,相同化学群陨石中,冲击变质程度的分布与岩石类型相关,平衡型(特别是5-6型)陨石具有最高比例的强烈冲击变质陨石。     

不同类型陨石的宇宙射线暴露年龄及其宇宙化学意义

本文主要依据现有的资料综述陨石分类 ,以及来自小行星带、月球和火星等不同类型陨石的宇宙射线暴露 (CRE)年龄及其宇宙化学意义。目前已确定有 1 3个球粒陨石群 ,至少 7个经受了高温和广泛熔融的无球粒陨石母体 ,以及 1 2个不同化学群的铁陨石母体。此外 ,还发现1 0个独特的球粒陨石、许多未分群的球粒陨石小群、铁陨石和铁陨石小群 ,它们也来自各自不同的母体。到目前为止 ,根据宇宙射线产生的核素 ,已测定了 1 60 0多个陨石的宇宙射线暴露年龄。由许多陨石类型的CRE年龄分布 ,我们可以识别出群集的宇宙射线暴露年龄 ,藉此可解释为母体上的碰撞 ,并释放大量的陨石碎块。小行星陨石、行星陨石及阿波罗月球样品的稀有气体同位素丰度和宇宙射线暴露年龄 ,已广泛应用于探索和了解不同类型陨石母体的宇宙射线暴露历史、冲击碰撞事件、暴露年龄与日心距离的关系、吸积形成母体前硅酸盐球粒的辐照历史、南极和沙漠陨石中成对陨石的判别、行星陨石 (火星及月球陨石 )的溅射历史及月坑的相对年龄等     

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。