锌同位素在行星科学中的研究进展

近年来有关太阳系天体中等挥发性元素的研究掀起了一波浪潮。锌作为中等挥发性元素,其稳定同位素对于高温挥发过程具有很好的指示作用。因此,在行星科学领域锌同位素逐渐成为研究星云和行星演化的一个理想工具。本文系统地归纳了各类陨石和行星天体储库的锌同位素组成,并对不同种类的陨石以及地外样品(碳质球粒陨石、普通球粒陨石、顽火辉石球粒陨石、橄辉无球粒陨石、铁陨石、石铁陨石、月球陨石和Apollo样品、火星陨石、灶神星陨石等)中的锌稳定同位素研究内容进行了较全面的总结。主要包括不同陨石和行星锌同位素组成的控制因素以及锌同位素对太阳系内星云过程和行星过程的指示;同时,简要论述了锌同位素在太阳系形成和演化过程中的分馏机制,并立足目前的研究基础,探讨锌同位素在行星科学领域的研究前景和发展趋势。     

GRV021512和GRV021931:我国新发现的二块南极橄辉无球粒陨石的岩石学特征

取自南极格罗夫山两块橄辉无球粒陨石 ,GRV0 2 15 12陨石具有典型的橄辉陨石结构 ,由 48.3 %的橄榄石、9.4%的易变辉石和3 8.1%的碳质基质组成。而 GRV0 2 2 93 1则表现为碎裂结构 ,少量斑状橄榄石 (19.1% )和易变辉石 (14 .1% )镶嵌于富碳质基质 (66.3 % )中。两块陨石的粗粒橄榄石和易变辉石的核部成分均匀 ,成分落在橄榄石 -易变辉石橄辉无球粒陨石的富铁亚类之中。所有橄榄石颗粒的边缘和裂隙均具有还原环带。在富碳基质中金刚石与石墨共生呈团块和脉状产出 ,本文就两块陨石的岩石和金刚石的成因进行了讨论。GRV021512和GRV021931:…     

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.     

Science研究发现原始陨石可能是地球和太阳系内水的来源

正2014年10月31日,Science发表题为《早期太阳系内部的吸积水来自碳质球粒陨石——可能的来源》(Early Accretion of Water in the Inner Solar System from A Carbonaceous Chondrite-Like Source)的文章指出,伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)研究发现了地球和太阳系内水的第一个证据。研究人员提出了地球上水的另一个潜在来源——碳质球粒陨石。最原始的陨石即碳质球粒陨石,形成于大约46亿年前太阳引发的灰尘、砂     

基于激光熔融制样分析玄武质无球粒陨石的主、微量元素

无球粒陨石的主、微量元素组成对于类地行星壳-幔分异和岩浆研究演化具有重要意义。但由于样品稀缺，使用传统方法分析无球粒陨石的全岩主、微量元素组成有较大局限。本文在样品粉末压片的基础上，采用激光熔融制取玻璃，并结合电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)对标样和Eucrite样品进行原位分析。结果表明，主量元素中除少数元素(Na、K和P等)外，绝大多数元素的分析准确度都优于5%;微量元素除少数元素外(Ni、Ga、Tb、Tl和U等),绝大多数元素的分析准确度都在5%～10%范围。本方法为低损耗(～30 mg)、快速准确获取具有较高Mg、Fe含量的玄武质无球粒陨石样品全岩的主、微量元素组成提供了一种新的途径。     

Murchison陨石中草莓状磁铁矿的成因及意义

碳质小行星富含水和有机物,被认为是地球水与生命的重要潜在来源,是当前深空探测的重要目标。通过研究碳质球粒陨石中蚀变矿物的特征,可有效揭示其母体小行星早期的水活动历史。以Murchison碳质球粒陨石(CM2)中的草莓状磁铁矿为研究对象,利用扫描电镜和透射电镜对其微观结构和元素组成进行分析。结果显示,Murchison陨石中的草莓状磁铁矿具有交代黄铁矿的五角十二面体晶型假象,其颗粒边缘具有次生环带结构以及颗粒间隙填充有蛇纹石等次生层状硅酸盐矿物。研究结果表明,受~(26)Al等放射性元素衰变生热影响,Murchison陨石母体小行星早期曾发育有上限为150～200℃的水热蚀变作用,随着流体由酸性向碱性演变以及溶解氧的形成,早期形成的草莓状黄铁矿被后期流体交代而形成草莓状磁铁矿。     

第一性原理计算陨石中主要含钙矿物间平衡钙同位素分馏系数

<正>钙是亲石元素且有着很高的半凝聚温度,受到蒸发作用影响较小,在陨石形成和演化过程中不会进入金属核。前人利用Ca同位素来示踪陨石和地球的成因联系。Simo等[1]、Huang等[2]以及Valdes等[3]分别测量了碳质球粒陨石、普通球粒陨石和顽火辉石球粒陨石中的钙同位素组成。其中碳质球粒陨石和普通球粒陨石的测量结果非常一致,但是Simo等[1]测量的顽火辉石球粒陨石比其他两组普遍富集重Ca同位素。     

近地小行星太空风化光谱效应的模拟实验研究

本文选取3种类型的陨石分别进行脉冲激光辐照实验,模拟距离太阳1个天文单位(1 AU)处,10亿年(1 Ga)期间微陨石轰击的太空风化作用对E型、S型、C群等近地小行星光谱特征的改造。结果显示,激光辐照后,顽辉石无球粒陨石光谱的可见光波段反射率降低且近红外斜率增加,与E型小行星光谱改造特征一致;普通球粒陨石的可见光-近红外波段反射率均降低、吸收深度变浅且近红外斜率增加,与S型小行星光谱改造特征一致;CV3型碳质球粒陨石和CO3型碳质球粒陨石在激光辐照后可见光波段反射率降低,但近红外波段反射率升高,吸收深度变浅且近红外斜率增加,与贫挥发分的C群小行星光谱改造特征一致; CM2碳质陨石在激光辐照后,可见光波段反射率增加,但近红外波段反射率及近红外斜率降低,与富挥发分的C群小行星光谱改造特征一致。研究结果可为近地小行星探测任务备选目标的确定、光谱遥感数据以及表面物质演化过程的反演提供一定的参考。     

太阳星云中同位素异常和分馏

最新的陨石学资料证明,陨石中表征早期太阳星云同位素异常的证据普遍存在,尤其是碳质球粒陨石难熔包体中。近年在铁陨石和球粒陨石单矿物中也发现了同位素异常,看来在形成行星初始物质的早期太阳星云中,同位素不均匀性是一种非常普遍的现象。 1.氧同位素异常陨石中氧同位素的变化过去一直认为是由于质量分馏造成的。例如,Onuma等(1972)将其变化归结于原始尘埃和冷却的太阳星云气体之间的同位素交换。在3个含钙铝黄长石-尖晶石的阿伦德包体中,相对于SMOW,δ~(18)O为—9.7‰～—11.5‰,这样的组成是在与太阳星云的平衡温度低至800K产生的,或者在包体形成的太阳星云区有非常低的δ~(18)O,此温度较包体的矿物学和结构显示的温度低得多,这一明显差异难以得到合理解释。Clayton等(1973)首先证明了碳质球粒陨石中无水高温矿物强烈贫重氧同位素~(17)O和~(18)O,这种效应是核过程的结果,来自于几乎纯~(16)O组分的的混合,也许产生于太阳系,也许代表了与核合成历史分离的星际尘埃。Clayton等(1977)指出,C_2、C_3和C_4球粒陨石中,相对于地球丰度都存在~(18)O过剩,所有C_3、C_4陨石全岩和矿物分离相都落在与1％     

玄武质陨石NWA8545的岩石地球化学特征以及对其母体岩浆过程的启示

NWA 8545 是一块玄武质无球粒陨石,它与碳质陨石(CC)NWA 011 成对.CC 被认为是来自于外太阳系的一类物质,由于同位素异常,它们区别于来自内太阳系的非碳质陨石(NC).NWA 011 及其成对陨石作为CC中稀有的玄武质无球粒陨石,其记录的岩浆过程可以被用来研究外太阳系早期行星母体的岩浆活动.本文利用扫描电镜、电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪(LA-ICP-MS)对NWA 8545 中的辉石、斜长石和陨磷钙钠石进行岩相学以及原位主微量元素的分析,并根据矿物模式丰度计算全岩稀土元素含量.电子探针结果显示NWA 8545 与 HED族陨石Eucrite(钙长辉长无球粒陨石)具有相似的主量元素特征,同时其岩相学与5 型Eucrite类似.激光微量数据表明辉石、斜长石和陨磷钙钠石的稀土元素配分都表现出略微的Ce异常,但其辉石的Ba、Sr等元素并未出现明显的富集现象,即该陨石受地球风化作用影响不明显.利用辉石和斜长石的稀土元素含量,计算平衡熔体的成分,显示其平衡熔体的成分都与全岩的成分比较接近,可以认为两者是在封闭的体系下接近同时结晶.结合变质过程和母体岩浆的成分,本文认为NWA 8545 是由其母体岩浆在经历分离结晶过程后喷发到母体行星表面冷却形成的.     

东南极格罗夫山陨石(GRV 052382):一块强烈冲击变质的橄辉无球粒陨石

GRV052382陨石是在南极格罗夫山地区发现的强烈冲击变质的橄辉无球粒陨石。它主要由橄榄石(75%)、易变辉石(5%)、富碳填隙物(20%)和少量金属组成。橄榄石呈半自形等粒细晶结构,颗粒大小约10~20μm,细晶颗粒间有少量辉石质的熔融填隙物。根据富碳填隙物分布和颗粒间的裂隙,可以区分出原粗粒橄榄石结构的轮廓,原颗粒大小约0.5~1.5mm。这些原粗粒橄榄石具有还原边结构,即边缘的橄榄石细晶富MgO,而核部橄榄石细晶富FeO。因强烈的还原作用,这些原粗粒橄榄石的核部成分变化大(Fa12.2-21.8),因此,原橄榄石核部成分Fa应为21.8%或略高。易变辉石呈浑圆粒状,大小约0.4~0.9mm,在颗粒之间其成分基本相当(En76.4-82.6Wo4.6-9.8Fs10.9-13.8),但在颗粒内部因冲击作用,产生波浪状韵律成分变化。富碳质填隙物充填在原粗粒橄榄石颗粒之间,主要由碳质和富MgO的硅酸盐组成。碳质多型主要为石墨,呈不规则蠕虫状或网脉状,大小约0.2~0.4mm,其中包含有少量金刚石颗粒(约1~3μm)。因此,这些特征表明GRV052382具有橄辉无球粒陨石结构,为单矿岩质橄辉无球粒陨石。根据橄榄石成分,GRV 052382陨石被进一步划分为富FeO亚型(I型)。此外,强烈冲击变质特征,即:(1)橄榄石冲击细晶结构;(2)橄榄石细晶颗粒具有圆化特征,其间存在熔融填隙物;(3)易变辉石晶体具有波浪状韵律成分变化;(4)易变辉石中存在大量不规则气孔;(5)金属Fe沿裂隙或气孔充填;(6)石墨发生金刚石相变等,表明GRV052382陨石的冲击变质程度为S6。因此,GRV052382陨石可能是经受最强烈冲击变质的橄辉无球粒陨石,这不仅为橄辉无球粒陨石的冲击历史提供直接证据,而且有可能获得其母体早期经历的冲击作用信息。     

南极格罗夫山陨石的磁化率

我国在南极格罗夫山发现并收集到大量南极陨石,需要一种无损、快速简单的分类方法。陨石磁化率(χ)的主要贡献是其中的铁镍金属,因而有可能成为一种简便有效的分类参数。同时,磁化率是陨石的一个重要物理参数。我们在国内首次开展陨石磁化率的研究,通过对模拟陨石磁化率样品的测量,证明可以通过不同取向的测量平均,将样品的大小和形状等几何因素的影响减小在仪器的测量精度范围之内。完成了首批613块南格格罗夫山陨石的磁化率测量,除普通球粒陨石外,还包括火星陨石、灶神星陨石、碳质球粒陨石、中铁陨石、橄榄陨铁、橄辉无球粒陨石等特殊类型。根据质量磁化率,可以划分大部分H、L、LL群陨石。特别重要的是,磁化率对于划分非平衡的普通球粒陨石化学群提供了更为可靠的参数。格罗夫山H群陨石的磁化率分布与南极其他地区的陨石十分相似,二者相对降落型陨石均向低质量磁化率方向平移0.2（logχ, 10^-9m³/kg）,反映了风化作用对南极陨石磁化率的平均影响程度;格罗夫山L群陨石的质量磁化率分布同样较降落型陨石偏低0.2左右,但南极其他地区的陨石与沙漠陨石的磁化率分布相似,二者均更为离散和偏低,可能反映了不同的风化程度。     

陨石的放射性比活度及其成因分析

近几年国际陨石市场发展迅速,陨石类饰品以不可替代的独特优势备受公众瞩目,多数消费者普遍存在陨石辐射危害人体健康的误解和疑虑。本文通过针对性测试可作为饰品原材料的铁陨石、橄榄陨铁、普通球粒陨石和玻璃陨石的块体样品,以及普通球粒陨石粉末样品的放射性元素(²²⁶Ra、²³²Th和⁴⁰K)比活度,获得这些样品的放射性比活度数据。结果表明,所检测陨石样品的放射性比活度和内外照辐射指数(I_Ra和I_γ)均低于人体皮肤放射性安全标准,同时低于和田玉和祖母绿等传统宝玉石;而玻璃陨石的放射性比活度略高于作为对比的宝玉石,但低于人体安全标准。通过对所检测样品的矿物组合和化学组成等指标对比分析,认为陨石中具有高浓度放射性元素的矿物含量极低,宇宙射线不能导致陨石放射性增加,玻璃陨石相对较高的放射性比活度主要由源区岩石中残留含高放射性元素矿物引起。     

碳质陨石中前生物有机化合物

据化学演化说,生命必需的有机化合物在生物出现前就存在于地球上。然而地球没有确切的物质证实生物出现前有机化合物的存在。碳质陨石中含有机化合物。由于陨石形成于早期太阳系中,因而,这些有机化合物属非生物成因和形成于前生物时期。我们调查了几种在生物学上重要的碳质陨石中的有机化合物,其结果总结如下:     

超大型矿床全球背景一大陆板块源于天外的探讨

作者根据碳酸岩、金伯利岩、金刚石矿床和大型、超大型硼矿床与碳质球粒陨石的成因联系,根据超大型矿床密集区中超大型矿床组合与某些陨石中相对富集元素组合的一致性,对全球主要矿床分布规律进行了综合研究,提出地球大陆岩石圈可能主要是由碳质球粒陨石组成的星子(C群星子)演化而来。论文认为,4100—3900Ma时,(群星子陨击地球,形成主要由C群星子组成的原始微板块。富含水、碳和有机物的C群微板块在局部熔融的过程中形成绿岩、花岗岩,并释放出大量水和二氧化碳,形成双层结构的大陆岩石固、原始的酸性水圈和二氧化碳气圈。不同星子形成的大陆岩石圈,成矿元素背景不一致,导致在大陆的不同部位形成不同的超大型矿床密集区。     

基于Apollo15月壤和普通球粒与碳质球粒陨石模拟实验的太空风化特征产物成因分析

月球、小行星等无大气行星体具有独特的反射光谱太空风化改造特征,其成因主要被归结于纳米级—亚微米级不透明颗粒等太空风化特征产物.本研究结合Apollo 返回月壤样品、普通球粒和碳质球粒陨石样品的模拟实验结果,综合分析了太空风化特征产物的来源和成因,并讨论了其可能的光谱效应.研究结果表明,np-Fe0 (纳米级单质金属铁)是铁镁硅酸盐等矿物经过微陨石轰击引起的气化沉积作用和原位还原作用形成.np-FeNi(纳米级铁镍金属)的成因主要包括FeNi金属和陨硫铁的气化沉积与冲击分散成因.np-FeNiS(纳米级铁镍金属的硫化物)和sm-FeNiS(亚微米级铁镍金属的硫化物)主要形成于陨硫铁的冲击分散过程.上述不透明颗粒是形成月球与S型小行星紫外—近红外波段光谱反射率降低、特征吸收峰减弱和连续统红移等特征的主要原因.气泡结构主要形成于层状硅酸盐等矿物在微陨石轰击过程中的挥发分逃逸,推测是含水量较高的小行星(如Bennu)紫外-近红外波段光谱反射率增加和连续统蓝移等特征的主要成因.实验结果预期对月球与小行星返回样品分析以及反射光谱的太空风化改造特征的解释提供一定的参考.     

宁强碳质球粒陨石的岩石、矿物特征研究

宁强碳质球粒陨石的结构复杂,有粒状、斑状和炉条状等结构。球粒分为玻璃质和晶质两种。聚合体含量丰富、形态各异,有钢性和塑性两种聚合体。目前已查明的矿物有20余种,主要是镁橄榄石、贵橄榄石、烦火辉石、普通辉石和黄长石类矿物等。在宁强陨石中出现罕见的方解石、白云石。不透明矿物有陨硫铁、铁纹石—镍纹石、镍铁矿、磁铁矿和非晶质碳质。Fe/SiO_2为0.71—0.72,SiO_2/MgO为1.37—1.40。根据化学及矿物特征,该陨石应属C_2群。     

陨石汞的高温释放-回收预富集方法

近年来,在线汞蒸汽进样系统(Online Mercury Vapor Generation System)结合多接收等离子体质谱技术(MC-ICP-MS)已经可以实现汞同位素的高精度分析,然而对于汞含量较低的陨石样品,传统的消解方法难以对其进行预富集以满足同位素测试的要求,应用其他有效的陨石样品预富集方法是解决这一问题的关键。本文介绍的管式马弗炉加热的方法可实现陨石汞的有效预富集,使低含量的陨石样品实现同位素测定,此方法对陨石汞的回收率达到(96.9±6.6)%,具有较高的回收水平,可以满足同位素测试的需求,并在该方法的基础上细化了几个关键问题,包括:陨石样品贮存的温度条件(70℃),样品粒度对回收率的影响等。     

陨石和月球稀土元素地球化学

近年来对陨石和月球样品中稀土元素(REE)的研究做了大量的工作,取得了大量的分析数据,从理论和实验两个方面进行了广泛的研究。陨石为我们提供了原始太阳系最好的标本,由于球粒陨石缺乏内生火成作用过程,因而保存了太阳系形成最早期事件的证据。无球粒陨石和铁石陨石代表了陨石母体内生火成作用的特点,如部分熔融和分异结晶作用。月球样品主要代表了行星的演化过程。陨石中REE的研究主要集中在陨石,特别是球粒陨石,近年来对球粒陨石中包体做了大量的工作。为了     

清镇顽火辉石球粒陨石的矿物学特征及其成因

清镇陨石以具有高度还原的矿物组合为特征。普通球粒陨石和碳质球粒陨石中的亲石元素在顽火辉石球粒陨石内显示亲铜或亲铁的性质。在该陨石中发现的矿物有陨硫钙石。硫镁矿、钾的硫化物——硫铜钾矿,含Si的铁纹石及Ni的硅化物——硅磷镍矿等。顽火辉石和斜顽火辉石具有低的FeO含量,其FeO/(FeO+MgO)比值范围为0.004—0.01。在未完全熔融的球粒中发现具尘粒状贫Ni金届包裹体的残余橄榄石颗粒。本文首次报道陨石中含Ga的闪锌矿和发现陨石中稀少的碱硅镁柱石。金属-硫化物组合显示再加热和熔融的结构特征,金属发生硫化作用并被硫化物所取代。清镇陨石(EH_3)的化学成分与EH_(4,5)球粒陨石很相似,其La/Sm比值比平均EL高,Co/Ni则比EL低。清镇陨石的形成部位比任何其他球粒陨石群更靠近太阳,可能形成于水星-金星区。