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.     

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。     

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GRV 98003和其它3个铁陨石的化学组成及分类

用仪器中子活化测定了从南极回收的GRV98003铁陨石和乌珠穆沁铁陨石Cr,Co,Ni,Cu,Ga,Ge,As,Sb,W,Re,Ir,Pt及Au的浓度。根据化学组成,重新对这两个未分群的铁陨石进行了分类工作,其中将GRV98003铁陨石划分为IAB群,乌珠穆沁铁陨石划分为与IAB群相关的单独铁陨石。GRV98003铁陨石的元素丰度模式、元素对相关性(如NiAu,CoAu,AsAu,WAu,CuAu,SbAu)等与NWA468铁陨石(IAB)相似,但前者具有明显的难熔亲铁元素(Re,Ir)和中等挥发性元素(Ga,Ge)的贫化。此外,本文还对南丹铁陨石(IIICD)和邕宁铁陨石(IA)的化学群重新进行了讨论,提出将前者划分为IAB复合群的主群,而将后者划分为与IAB复合群相关的单独铁陨石的新观点。     

南极陨石研究的启示Ι:早期太阳星云连续化学分馏作用的岩石化学证据

球粒陨石金属相的 Ir、Os、Co等亲铁元素的浓度随氧化程度的升高而显著增大 ,其浓度以及铁纹石 Co含量和橄榄石 Fa值均反映了球粒陨石的氧化 -还原程度具有连续变化的特征。根据铁纹石 Co含量、橄榄石 Fa值、低 Ca辉石 Fs值、金属相的 Ir、Os、Co浓度以及其他球粒陨石分类参数 ,可能存在介于 E与 H、H与 L、L与 L L以及 L L与 C之间的球粒陨石过渡型 ,即E/H、H/L、L/L L和 LL/C化学群 ,从而将原有的 9个球粒陨石化学群增加到 1 3个。球粒陨石氧化 -还原程度的变化特征以及球粒陨石过渡型的发现都表明早期太阳星云的化学分馏作用具有连续变化的特点。     

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。     

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。     

南极格罗夫山陨石岩石学特征Ⅰ:非平衡L3型普通球粒陨石

我国第16次南极科学考察队在格罗夫山区域的蓝冰表面回收到28块陨石,其中有6块属于非平衡型(即3型)普通球粒陨石。它们保存了原始的岩石矿物学特征,包括非常清晰的球粒结构、基质未重结晶和不透明、橄榄石和低钙辉石颗粒具有明显的成分环带和极不均一的化学组成等。Fe-Ni合金含量、含Fe总量和橄榄石成分综合分析表明这6块陨石全部属于低铁群(L)。因为非平衡普通球粒陨石橄榄石成分变化的PMD(Fa)值与岩石类型亚型有良好的相关性,因此,根据橄榄石Fa的PMD标准这6块陨石被划分为如下亚型:GRV 99019为3.6型,GRV99020、GRV 99021和GRV 99026为3.5型,GRV 99001为3.4型,GRV 99022为3.0—3.4型。     

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。     

月球的撞击历史及其对月表物质的改造

外来天体物质的高速撞击作用贯穿了月球形成和演化的全部历史。撞击作用是塑造月球全球地貌、改造月表物质的物理化学特征、影响月球多圈层演化的重要地质营力。月球上的撞击过程、撞击历史及其对月表物质的改造,一直是月球科学研究的重要内容,也是月球探测的重点研究对象。本文综述了近十年来国、内外在月球的撞击过程、撞击历史和撞击改造浅表层物质研究中的重要进展,重点介绍了基于我国嫦娥探月工程获取的科学数据的相关研究成果,展望了该研究的发展方向,并对未来探测的重要观测目标提出了建议。