中国陨石学与天体化学研究进展(2011-2020)

过去十年,中国陨石学与天体化学研究迎来了一个迅速发展时期.嫦娥工程与月球采样返回,以及天问一号火星探测等一系列深空探测工程的成功实施,极大地推动了我国陨石学和天体化学的发展;南极格罗夫山陨石库的建设,为学科发展提供了充足样品;高精度同位素分析平台的建设,保障了陨石及地外返回样品的分析研究需要;此外,国内还涌现了一批优秀行星科学与天体化学青年人才.与此同时,通过对各类陨石的研究,在太阳星云起源与演化、火星与月球等类地行星形成与宜居性研究、小行星岩浆作用和含水蚀变及后期撞击历史等方面也取得了重要成果.     

陨石学与天体化学(2001～2010)研究进展

21世纪的第一个十年,陨石学与天体化学研究在中国迎来了一个前所未有的发展时期。在南极格罗夫山地区共开展了5次科学考察,收集到超过1万块陨石,提供了珍贵的研究样品;嫦娥工程的立项和一期工程的成功实施,是陨石学与天体化学发展的重大机遇,也是挑战;高精度原位微区分析平台建设的完成,则为地外物质样品的分析提供了关键的技术保证。更为重要的是,通过大量南极陨石的分类工作,培养和锻炼了陨石学研究的青年人才。在此基础上,通过对各化学群陨石的研究,取得了许多重要的成果,包括陨石中前太阳颗粒的发现和研究、陨石中的灭绝核素、太阳星云在不同条件下的凝聚过程、月球陨石和火星陨石的岩石学成因与同位素定年、陨石的冲击变质与高压矿物、以及中国第一个陨石坑的证实等。     

我国南极陨石研究的新进展

近年来,因在南极发现了大量的陨石样品,我国天体化学和陨石学研究得到了快速发展,并取得了一系列可喜的成果,如:①在南极已收集了近万块南极陨石样品,使我国已成为南极陨石拥有大国;②大量的陨石发现和研究成果表明格罗夫山地区为我国发现的新的陨石富集区,填补了我国在南极陨石领域的空白;③发现了许多我国奇缺的陨石类型,如火星陨石、CR型碳质球粒陨石等;④开展了较深入的CAI研究等.这些都将为我国天体化学和比较行星学的发展展示广阔的前景.提出了一些南极陨石研究工作中存在的问题和今后的工作方向.     

天体化学

天体化学欧阳自远（中国科学院地球化学研究所贵阳５５０００２）关键词天体化学，元素丰度与起源，太阳系化学，灾变事件１天体化学的诞生天体化学又称宇宙化学（Ｃｏｓｍｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）或空间化学（ＳｐａｃｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙ），是地学、空间科学与天文学之...     

太阳系形成及演化研究方法

通过对陨石的研究,说明太阳系的形成与演化历史,包括太阳星云的凝聚过程、高温加热熔融事件和低温蚀变过程,陨石母体的热变质作用、熔融分异作用以及冲击变质作用等。对太阳星云的化学组成和同位素组成不均一性、前太阳物质的存在及其意义、太阳系形成和演化的同位素绝对年龄、间隔年龄以及宇宙射线暴露年龄等进行了讨论。结合太阳系形成和演化的研究,特别对电子探针、离子探针、透射电子显微镜以及拉曼光谱等微束分析技术在该领域的应用和相关问题进行了讨论。     

庐江陨石的化学组成

庐江陨石是一块落的球粒石陨石,本文详细介绍了庐江的化学全分析,铁物相,镍物相和微量元素分析方法,给出了庐江陨石的主要元素组成和微量元素组成特征。由此可以确定该陨石的化学群属于ＬＬ群。     

第七届全国天体化学与空间化学学术讨论会纪要

20 0 3年12月2 4～2 8日在海南省海口市召开第七届全国天体化学与空间化学学术讨论会。本次会议是在我国月球探测一期工程正式立项,二、三期工程列入国家中长期科技发展规划,以及我国南极陨石的回收取得突破性进展的背景下召开的。参加会议的正式代表共4 6人,报告2 6个,主要围绕月球探测和南极陨石研究两个主题。会议不仅详细介绍了我国探月第一期工程的主要科学目标,更富有远见地探讨了探月工程的第二、三期的科学目标,包括近距离月貌和地质研究、月球内部结构构造分析、就位成分分析、月 地日空间环境监测,以及月基天文观测和研究。与月球…     

锂同位素及其地质应用研究进展

锂同位素示踪是近几年发展起来的一门新兴的稳定同位素地球化学方法,锂有两个稳定同位素：^6Li和^7Li。自在界锂同位素的组成变化很大,其δ^6Li值变化幅度超过60‰,现代大洋水的δ^6Li值为－31．0‰,洋中脊玄武岩（BORB）的δ^6Li值为－4．7‰--3.7‰,由于锂同位素存在大的分馏和不同地质体中在截然不同的δ^6Li值,因此锂同位素地质应用前景十分广泛。目前,锂同位素在研究星云形成过程和宇宙事件,洋壳蚀变和海底热液活动,壳－幔物质循环和板块俯冲作用过程,判断卤水起源和演化等方面的研究中成效显著。     

变质地质学的某些进展

在变质地质学１６０余年的研究历史中经历了从静态到动态两个思维发展过程。本世纪六十年代以前,变质作用的研究以静态思维方法为主,以深度带的概念为代表。六十年代初由于Ｍｉｙａｓｈｉｒｏ提出变质相系概念使变质地质学开始转向动力学方面,但由于变质相系未阐明变质过程中地热体制的变化,因此仍属于静态思维方面。七十年代以来,由于以下几个方面的进展,变质地质学开始以动力学方法为特征：（１）开展了世界范围内的小比例尺变质编图工作,以相组和相系为基础研究变质作用类型及其时空演化规律;（２）由于实验、测试技术和热力学理论的发展,使得人们不仅可以很准确地计算变质岩石的Ｐ－Ｔ条件,而且可以在实验室中模拟多数天然变质反应;（３）以深入的显微结构分析为基础,探讨变质过程中变质结晶作用和变形作用之间的关系;（４）根据热传导理论和现代热力学的原理,正演和反演变质作用的ＰＴｔ轨迹,研究变质作用的动力学过程及其与区域构造环境的联系。     

Isotopic analysis of early solar system objects by an ion microprobe: Parametric studies and initial results

Magnesium, potassium and calcium isotope compositions in terrestrial samples and refractory phases from primitive meteorites are determined using an ion microprobe. A thorough investigation of the different instrument parameters is carried out to ensure that conditions necessary for high mass resolution and high precision isotopic studies are adequately satisfied. The instrument can be tuned to achieve mass resolution (M/ΔM) of up to 10,000 (M≤60); it has a very good dynamic stability (ΔB/B≤10 ppm over durations of ≤40 minutes) and the counting system has an effective dead-time of ≤25 nsec and a dynamic background of ≤0·01 c/s. Reproducibility and precision of isotopic measurements are checked by analyzing magnesium and titanium isotopic compositions in terrestrial standards and isotopically doped silicate glasses. A precision of 2‰ (2σ _m ) was achieved during magnesium isotopic analysis in samples with low Mg content (200 ppm). Results from studies of magnesium and potassium isotopic compositions in several Ca−Al-rich refractory inclusions (CAIs) from the primitive meteorites Efremovka and Grosnaja, representing some of the early solar system objects, are presented. The well-behaved Mg−Al isotopic systematics confirm the pristine nature of the Efremovka CAIs inferred earlier from petrographic and trace element studies. The Grosnaja CAIs that have experienced secondary alterations show disturbed magnesium isotopic systematics. Observation of excess²⁶Mg in several of the analyzed CAIs confirms the presence of the now extinct²⁶Al (t _1/2=7×10⁵ years) in the solar nebula at the time of CAI formation. Our data also suggest a relatively uniform distribution of²⁶Al in the solar nebula. Several Efremovka CAIs with excess²⁶Mg also have excess⁴¹K resulting from the decay of⁴¹Ca (t _1/2≃10⁵ years). This observation constrains the time interval between cessation of nucleosynthetic input to the solar nebula and the formation of some of the first solar system solids (CAIs) to less than a million years.     

Ca-, Al-rich Inclusions in Three New Carbonaceous Chondrites from the Grove Mountains, Antarctica: New Evidence for a Similar Origin of the Objects in Various Groups of Chondrites

Three new carbonaceous chondrites (GRV 020025,021579 and 022459) collected from the Grove Mountains (GRV), Antarctica, have been classified as the CM2, CO3 and CV3 chondrites, respectively. A total of 27 Ca- and Al-rich inclusions have been found in the three meteorites, which are the earliest assemblages formed in the solar nebula. Most of the inclusions are intensively altered, with abundant phyllosilicates in the inclusions from GRV 020025 and FeO enrichment of spinel in those from GRV 022459. Except for one spinel-spherule in each of GRV 020025 and     

太阳星云凝聚过程的岩石学模型：（Ⅱ）非球陨石、C1陨石及类C1陨石的凝聚成因和小行星区星云凝聚作用

综述了非球陨石（铁陨石,石铁陨石和无球粒陨石）在成分结构方面的非分异成因证据,推断其成因是：星云盘中心层中的星云发生气－液凝聚作用形成的熔滴,在较高温度下彼此合并形成了较大熔体,熔体固化后形成该类陨石母体。根据Ｃ１陨石不含球粒和其它成分特征,推断它们是星云只发生气－固凝聚作用的产物。对近年来新发现的一些特殊成分的碳质球粒陨石进行了综合分析,暂定名为类Ｃ１陨石。通过类Ｃ１陨石与其它球粒陨石及Ｃ１陨石成分结构特征的对比,推断它们是星云盘边缘层星云发生气－液－固和气－固联合凝聚作用,同时发生水化作用的产物。最后,在对所有陨石凝聚成因进行解释的基础上,建立了小行星区星云凝聚模型。     

激光剥蚀-等离子体质谱技术及其在地球化学宇宙化学和环境研究中的应用

激光剥蚀-等离子体质谱(LA-ICPMS)已成为地球化学、宇宙化学和环境研究领域元素和同位素原位分析最重要的技术之一。文章介绍了多种类型的质谱仪及其使用的激光器。用途最广的LA-ICPMS仪器之一是单接收器扇形磁场质谱仪,配有Nd:YAG激光剥蚀系统(激光波长分为193 nm和213 nm两种),MPI Mainz实验室使用的就是这套系统,文章对此作一详细介绍。文中阐述了数据优化技术及其多种校正过程;介绍LA-ICPMS在痕量元素和同位素分析领域的一些应用,包括参考物质的研制,Hawaiian玄武岩、Martian陨石、生物骨针和珊瑚虫中痕量元素分析及熔融包裹体和富钙-铝碳质球粒陨石中的铅和锶同位素测量。     

Allende(CV3)陨石中一种特殊蠕虫状橄榄石集合体的矿物岩石学特征及其成因探讨

在通过对Allende(CV3)碳质球粒陨石的4个光薄片中发现的5个特殊蠕虫状橄榄石集合体(AOA)的岩石学和矿物化学特征研究,证实它们的矿物组合以富橄榄石和霞石为特征,可见少量的金属硫化物。橄榄石颗粒Fa(Fe/(Fe Mg)原子百分比)值范围在34.1 mol%～42.2 mol%,百分标准平均方差(PMD)值为6.1,表明这些颗粒达到了一定的热力学平衡。AOA可能属于星云直接凝聚形成,AOA和细粒CAI(FTA和富尖晶石-辉石型CAI)可能代表了太阳星云从高温到低温连续凝聚的产物。认为AOA的蚀变作用发生在太阳星云中,霞石和铁橄榄石可能是后期水化蚀变的产物,霞石可能替代了AOA中原始的矿物——钙长石和黄长石等。AOA可能在星云中还经历了热蚀变作用的过程,橄榄石和霞石颗粒均具有高的FeO质量分数(29.1%～34.4%,4.04%～9.70%),表明蚀变反应发生在高逸氧度的星云环境下。