高精度热电离质谱（TIMS）在南极陨石研究中的应用前景

热电离质谱（TIMS）是同位素地球化学研究中传统、可靠、分析精度高的主要测试仪器之一,尤其对于微量样品的高精度同位素比值测定,以其高精度和高灵敏度获得广泛的认可,这一特征在天体化学微量样品同位素研究中具有广阔的应用前景。目前,新型TRITON TIMS质谱仪已实现了Re–Os,Cr,Sr,Nd,Pb等同位素的高精度测定。采用TIMS测定Sr同位素比值的Sr含量范围可由10pg—100ng以上,87Sr/88Sr比值测定精度可达到5‰—5ppm;LaJolla Nd同位素标样测试结果为：143Nd/144Nd=0.511842±0.000005（2SE,n=28）,143Nd/144Nd比值测定精度最佳可达2ppm;207Pb–204Pb双稀释剂法对Pb含量为5—20ng样品测定,外部精度206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb分别达到±0.0034、±0.0046和±0.0100（2SE,n=28）;负离子状态（NTIMS）下对Os含量低至几—几十pg的样品测定187Os/188Os比值精度可达0.2‰以内,对Os含量为ng级的样品,187Os/188Os比值精度好于20ppm;Cr同位素比值50Cr/52Cr,53Cr/52Cr,54Cr/52Cr的分析精度分别可达到1ppm,2ppm,2ppm（2SD）以内。这些方法涵盖了亲石元素、亲铁元素,长寿命放射性同位素和短寿命灭绝核素的同位素研究,为我国南极陨石的深入研究提供了有力技术保障。     

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。     

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)。     

南极格罗夫山100块陨石的矿物-岩石学特征

本文主要报道了南极格罗夫山新回收的100块陨石的岩石学和矿物化学特征。并根据矿物-岩石学特征,划分了它们的化学-岩石类型:6块属于非平衡型普通球粒陨石(H3和L3群各3块);92块属于平衡型普通球粒陨石,包括:H群24块(13块H4,10块H5,1块H6),L群64块(2块L4,44块L5,18块L6),LL群4块(3块LL4,1块LL5);另外两块属于石-铁陨石。6块非平衡型普通球粒陨石保存了原始的岩石学和矿物化学特征,包括:清晰的球粒结构、橄榄石和低钙辉石具有明显的成分环带以及极不均一的化学组成等。92块平衡型普通球粒陨石中的橄榄石和低钙辉石显示出均一的化学组成,表明它们达到了一定的热力学平衡。这些普通球粒陨石受到的风化作用以W1和W2为主,所占比例高于90%,表明南极陨石受到的风化作用不强烈。有约40%的陨石样品受到了强烈的冲击作用,并产生冲击脉或者冲击囊,它们是研究高压冲击矿物和冲击作用的理想样品。     

南极格罗夫山100块陨石的矿物-岩石学特征

本文主要报道了南极格罗夫山新回收的100块陨石的岩石学和矿物化学特征。并根据矿物-岩石学特征,划分了它们的化学-岩石类型:6块属于非平衡型普通球粒陨石(H3和L3群各3块);92块属于平衡型普通球粒陨石,包括:H群24块(13块H4,10块H5,1块H6),L群64块(2块L4,44块L5,18块L6),LL群4块(3块LL4,1块LL5);另外两块属于石-铁陨石。6块非平衡型普通球粒陨石保存了原始的岩石学和矿物化学特征,包括:清晰的球粒结构、橄榄石和低钙辉石具有明显的成分环带以及极不均一的化学组成等。92块平衡型普通球粒陨石中的橄榄石和低钙辉石显示出均一的化学组成,表明它们达到了一定的热力学平衡。这些普通球粒陨石受到的风化作用以W1和W2为主,所占比例高于90%,表明南极陨石受到的风化作用不强烈。有约40%的陨石样品受到了强烈的冲击作用,并产生冲击脉或者冲击囊,它们是研究高压冲击矿物和冲击作用的理想样品。     

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。     

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。     

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。     

南极格罗夫山23个普通球粒陨石的化学群及岩石类型

对南极格罗夫山蓝冰地区收集的23个陨石进行了系统研究。经激光共聚焦显微镜观察,未查出碳质球粒陨石。经电子探针鉴定,也未发现顽火辉石球粒陨石。系统的研究确定这些陨石均为普通球粒陨石。运用X射线能谱仪进行全视域元素成分面分析方法,获得了23个陨石的化学成分。应用陨石中SiO_2、∑FeO、MgO、CaO的含量进行图解对比,划分出陨石的化学群,取得了初步的结果。又以电子探针测得的橄榄石、辉石矿物化学成分,采用Fa-Fs图解法进行化学群分类。这两种方法对23个陨石化学群的划分,取得了较为一致结果。陨石岩石类型的确定,主要根据陨石中球粒及基质的特征,参考其它标志,如橄榄石成分、辉石的结构、长石的特征等进行分类,效果较好。对于岩石类型为第3类的非平衡陨石,由于矿物成分变化较大,并可能有水等易挥发成分的存在,其化学群的划分不易确定。     

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。