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。     

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。     

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。     

南极陨石研究的启示 Ⅵ:火星陨石的研究及宇宙化学意义

火星陨石的发现使人类第一次获得了除地球之外，太阳系另一类地行星的岩石样品。目前已收集并确证的火星陨石共１０个，包括了４种岩石类型，其中有４个火星陨石是在南极地区发现和回收的。本文通过对火星陨石有关岩石学、矿物学、全岩化学组成、轻元素及稀有气体的同位素组成，以及同位素年代学特征的总结和对比，对火星幔的化学组成特征、岩浆作用及火星表面的化学风化作用等进行了初步的讨论。     

某些南极陨石元素的丰度特征

用中子活化分析测定了７个南极球粒陨石的主量和微量元素含量，讨论了这些陨石的元素丰度分布特征、南极陨石和非南极陨石的元素丰度差异，并划分了这７个南极陨石的化学群：Ｙ７９１７１７（Ｃ３），Ｙ７４１９３（Ｈ５），ＡＬＨ７６００６（Ｈ６），ＡＬＨ７７２１４（Ｌ３），Ｙ７５２７１（Ｌ５），ＡＬＨ７６００１（Ｌ６），ＡＬＨ７６００９（Ｌ６）陨石。     

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...     

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Ⅴ:南极铁陨石的化学组成及其分类

报道了５２个南极铁陨石的１３个元素的浓度，并根据其构造和Ｇａ，Ｇｅ，Ｎｉ，Ｉｒ及其它微量元素的含量进行了分类，５２个铁陨石由１６个ＩＡＢ，１２个ＩＡＢ，１个ＩＥ，３个ＩＩＡＢ，１个ＩＩＣＤ，１个ＩＶＡ及１８个未分群的化学群组成。ＩＡＢ，ＩＩＣＤ及ＩＥ为非岩浆成因的铁陨石群，它们是由球粒陨石质母体近表面区冲击产生单独的熔体池形成的，ＩＡＢ，ＩＩＡＢ及ＩＶＡ显示金属岩浆分离结晶作用的特征，为岩浆成因的铁陨石。岩浆群铁陨石元素－Ｎｉ的斜率一般比非岩浆群高。有意思的是在南极回收的５２个铁陨石中，相对于非南极铁陨石ＩＡＢ和未分群的铁陨石丰度较高（分别为２７．８％和４７．２％），而ＩＩＡＢ群的丰度较低（５．８％），它们含有以前未采到样品的母体形成区域、质量、冲击碰撞频率的信息。     

陨石的矿物-岩石学特征及其分类

根据陨石的矿物岩石学特征、化学组成及结构可划分为球粒陨石及非球粒陨石质陨石两大类。球粒陨石进一步划分为碳质球粒陨石族(CI,CM,CO,CR,CB,CH,CV及CK球粒陨石)、普通球粒陨石族(H,L,LL球粒陨石)、顽辉石球粒陨石族(EH及EL球粒陨石)、R及K球粒陨石群,而非球粒陨石质陨石进一步划分为原始的无球粒陨石族(Acpulcoites,Lodranites,Wi nonaites,IAB硅酸盐包体及IIICD硅酸盐包体)和分异的陨石族。分异的陨石族包括:无球粒陨石(Angrites,Aubrites,Branchinites,橄辉无球粒陨石,HED灶神星陨石,SNCO火星陨石及月球陨石);石铁陨石(中铁陨石及橄榄陨铁);铁陨石(IAB,IC,IIAB,IIC,IID,IIE,IIIAB,IIICD,IIIE,II IF,IVA及IVB铁陨石化学群)。每一陨石族或陨石群,具有类似的成因或形成历史,并来自同一小行星体或行星体,藉此可建立不同陨石族或陨石群之间的成因联系,并可提供早期太阳星云的物理化学条件及其演化的信息。     

南极陨石研究的启示Ⅷ:原始无球粒陨石及其成因

近年来,在南极和非南极地区回收的异常陨石中已识别８个原始无球粒陨石群：斜方辉石－橄榄石无球粒陨石、富橄榄石无球粒陨石、橄榄古铜陨铁、橄辉无球粒陨石、顽辉石－镁橄榄石无球粒陨石及ＡＢ－ＣＤ硅酸盐、顽辉石无球粒陨石及钛辉无球粒陨石。斜方辉石－橄榄石无球粒陨石及橄榄古铜陨铁具有相似的矿物学、矿物成分、热历史、氧同位素组成及宇宙射线暴露年龄,他们系来自共同的母体。ＡＢ－ＣＤ硅酸盐及顽辉石－镁橄榄石无球粒陨石的氧同位素组成、化学及矿物学也相似,认为他们来自共同的母体。在考察岩石学证据的基础上,将ＡＢ－ＣＤ硅酸盐和顽辉石－镁橄榄石无球粒陨石、富橄榄石无球粒陨石、斜方辉石－橄榄石无球粒陨石及橄榄古铜陨铁以及橄辉无球粒陨石划分为非岩浆型的原始无球粒陨石,他们为高度变质并伴随不同程度部分熔融的岩石;而顽辉石无球粒陨石及钛辉无球粒陨石为火成岩石,但未受到广泛的分异作用和分异形成不同岩性的岩石,将其划分为岩浆型的原始无球粒陨石。到目前为止,共有六个原始无球粒陨石母体。     

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。     

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。     

我国南极橄辉无球粒陨石(GRV 024516)和H5球粒陨石(GRV 024517)宇宙射线暴露年龄和气体保存年龄

我国在南极格罗夫山陨石富集区回收的GRV024516和GRV024517陨石样品分别为橄辉无球粒陨石和H5普通球粒陨石,在矿物-岩石学研究的基础上测定和计算了这两个陨石的宇宙射线暴露年龄和气体保存年龄,其宇宙射线暴露年龄分别为33.3Ma和51.7Ma,气体保存年龄分别为1936.8Ma和3720Ma。橄辉无球粒陨石含金刚石、石墨和无定型碳,并为主要稀有气体的载体,且冲击变质效应明显,导致40Ar部分丢失。H5球粒陨石主要显示其母体内的热变质效应,其气体保存年龄落在未受严重冲击的H5球粒陨石范围(3220-4510Ma)内。     

橄辉无球粒陨石的矿物-岩石学特征及其分类

本文主要综述单矿和复矿碎屑橄辉无球粒陨石的矿物-岩石学特征及冲击变质效应,并依据Δ17O,δ13C,mg#[MgO/(MgO+FeO)mol%],稀有气体,辉石丰度及辉石类型讨论橄辉无球粒陨石的分类和成因模式。橄辉无球粒陨石为超基性的岩浆岩,既显示原始无球粒陨石,又显示分异无球粒陨石的一些特征,并认为是来自球粒陨石质母体的部分熔融,大多数典型的橄辉无球粒陨石具单矿碎屑岩的结构,复矿碎屑岩质橄辉无球粒陨石较少,其角砾岩碎片含单矿碎屑岩橄辉无球粒陨石的石屑碎屑及其它物质。橄辉无球粒陨石为原始和分异特征的混合物,其成因模式主要是超基性火成堆积岩或部分熔融的残余。     

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。     

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。