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2500km2的南极蓝色冰区,并在南极冰盖不同的地区回收到约30000个陨石样品.在过去20年,主要根据36Cl或14C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10ka到1000ka,Yamato山地冰区陨石的居地年龄可高达200ka,而Lewis Cliff及Allan Hills陨石的居地年龄分别高达500ka和1000ka,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.     

华南花岗岩的特征与三稀金属成矿

华南地区位于中生代欧亚大陆板块构造岩浆活动带的华南陆块中部,横跨扬子板块和华夏板块,是我国有色金属、稀有金属、稀土金属和贵金属等资源的重要矿产区(蔡锦辉和韦昌山等.2009)。由于板块俯冲造成强烈的地壳构造运动,华南地区形成了非常丰富的花岗岩(张岳桥等,2009;南京大学地质学系,1981)。三稀金属     

9块西北非HED族陨石的岩石矿物学特征及亚型划分

HED族陨石是太阳系最早的岩浆岩,对其进行亚型划分对认识其成分特征以及了解其母体岩浆演化和后期变质作用有重要意义。对西北非9块HED陨石进行了岩石结构及矿物组成、辉石Mg~#值、全岩Mg元素X射线分布和热变质程度等分析研究。结果表明,NWA 11600可划分为堆晶辉长岩型Eucrite,热变质程度为1型(最低);NWA 11602为玄武质非角砾岩型Eucrite,热变质6型(最高);NWA 11601为玄武质单矿碎屑角砾岩型Eucrite,热变质4型;NWA 11593、NWA 11594、NWA 11596和NWA 11597为玄武质复矿碎屑角砾岩型Eucrite,NWA 11598和NWA 11605为Howardite,不同角砾具有不同的热变质程度,分布在1～6型之间。NWA 11600冲击程度为S1,其余样品为S2。玄武岩的热变质程度远高于堆晶岩,热变质发生在冲击破碎之前,冲击并非导致热变质的原因。     

早期太阳星云演化历史的指示剂——不同类型陨石母体的吸积和形成过程

不同类型球粒陨石母体的形成过程,可作为早期太阳星云化学演化的指示剂,它们包含原始球粒陨石中残存的前太阳颗粒,可提供太阳系外恒星演化的信息;原始球粒陨矿物-岩石学特征,可揭示早期太阳星云的凝聚和吸积作用过程;原始球粒陨石主要组分的氧同位素组成,可为了解形成不同类型球粒陨石的初始物质和形成环境提供重要的依据;原始球粒陨石中富钙-铝包体和球粒的形成年龄,可作为早期太阳星云演化的时标;原始球粒陨石的氧化-还原作用特征,可推断不同类型球粒陨石母体在太阳星云内距日心距离等,并进一步探讨早期太阳星云的化学演化。     

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。     

太阳系天体的火山作用及其比较行星学意义

火山活动是太阳系内所有行星和多数卫星共同经历过的地质作用.类地行星及它们的卫星表面普遍分布着多种火山和火山岩.其中金星、火星和月球与地球上的早期(始太古代)火山活动有许多相似性.现在,火星与月球上的火山活动早已停止,而金星和地球上仍有火山活动.类木行星的卫星上主要活动的是"冰火山",它们之中有些还有十分强烈的活火山活动(如爱莪和海卫一).对太阳系天体火山作用的对比研究能够提供认识太阳系和行星演化、天体深部和浅部地质作用过程、矿产资源形成以及生命的起源和演化等重要信息,是比较行星学的重要组成部分.     

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.     

GRV 13100:一块在南极新发现的顽火辉石球粒陨石

球粒陨石为太阳系中最早形成的岩石,包括普通球粒陨石、碳质球粒陨石、顽火辉石球粒陨石、R群和K群球粒陨石等,其中顽火辉石球粒陨石在所有陨石中还原程度最高,典型特征是含有大量铁镍镁锰钙等金属硫化物和(硅)磷化物等,对其的研究可以为早期高度还原性太阳星云的演化过程提供约束。利用电子探针和激光拉曼等微区分析技术,对新发现的南极陨石GRV 13100进行了详细的岩石学和矿物学研究工作。该陨石主要由不同类型的球粒、基质和不透明矿物组成,球粒及基质矿物组成均以顽火辉石(En_(90.2—99.5)Wo_(0.1—4.2))或辉石质玻璃(En_(85.0—88.8)Wo_(0.1—4.1))为主,次要矿物为钠长石(Ab_(91.0—98.3))、镁橄榄石(Fo_(98.7—99.9))、方石英和不透明矿物。不透明矿物包括铁纹石、陨硫铁、陨硫镁矿、陨硫铬铁矿、陨硫钙矿、陨磷铁矿和硅磷镍矿等。铁纹石中硅含量为2.23—3.90wt.%,陨硫镁铁锰矿固溶体以富含硫化镁为特征。根据球粒类型、结构、矿物组合和矿物成分,特别是含有大量高度还原的金属硫化物等特征说明研究对象属于顽火辉石球粒陨石。而根据球粒大小、热变质程度和金属中硅含量等标准,将其划分为EH4型,冲击变质程度为S2,风化程度为W2。     

南极GRV 090196普通球粒陨石熔壳特征及其成因探讨

熔壳是陨石在穿过大气层时因摩擦发热熔融所形成的表层皮壳。由于进入速度差异和大气层的结构变化,陨石可能产生不同的熔壳结构特征和类型,因此,熔壳的研究对探索陨石穿过大气层过程和反映当时的大气层结构具有一定意义。因为南极特殊的地理气候条件,很多南极陨石样品保存了原始或完整的熔壳结构,因此,南极陨石是研究熔壳的理想对象。GRV 090196是H5型普通球粒陨石,具有完整的熔壳结构,而且存在定向飞行的特征,前后存在结构不同和厚薄不一的熔壳,即四层结构的Ⅰ号熔壳(1.3mm厚)和二层结构的Ⅱ号熔壳(0.4 mm厚),是一块研究熔壳形成过程的理想样品。本文对GRV 090196的熔壳开展了系统的岩石学和矿物学研究,对熔壳成因进行了讨论。Ⅰ号熔壳由外向里分为四个不同结构层。第一和第二层主要由辉石质玻璃质组成,可见橄榄石斑晶,说明发生了完全熔融和重结晶。这两层熔壳橄榄石斑晶的形态与成分有明显的差别,表明它们为二次熔融体的冷凝形成。第三层熔壳发生部分熔融,大部分矿物颗粒发生圆化,其中含有少量气泡。第四层熔壳产生热变质,单偏光下不透明,反光下发黑,这可能是高温还原的暗化现象,该层岩石结构特征与陨石内部相似。Ⅱ号熔壳由外向里分为三层,第一层硅酸盐颗粒发生过部分熔融且可见大量金属颗粒,第二、三层特征与Ⅰ号熔壳三、四层基本相同。通过对比研究,我们认为熔壳可以由陨石熔融物堆积作用产生并且可以利用其判断陨石降落的方向性。Ⅰ号熔壳存在两层玻璃质层且橄榄石斑晶发生了重结晶,判断在陨石降落过程中,陨石头部因摩擦发热而产生的熔融物质受到气流驱动而在陨石定向飞行的尾部产生堆积,二次熔体的形成可能反映了该陨石运行时穿过两层密度相对大的大气结构层,而Ⅱ号熔壳位于陨石的前侧部,熔化物质仅有少量保留,形成了很薄的玻璃质熔壳。     

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。