2007宁强碳质球粒陨石中不透明矿物集合体的矿物岩石学分析及其.PDF

中国科学 D 辑:地球科学 2007 年 第37 卷 第4 期: 478~487 SCIENCE IN CHINA PRESS 宁强碳质球粒陨石中不透明矿物集合体的矿物 岩石学分析及其成因 ①② ①③ ①* 王 英 华 欣 徐伟彪 (① 中国科学院紫金山天文台天体化学和行星科学实验室, 南京 210008; ② 中国科学院研究生院, 北京 1000492; ③ Department of Mechanical/Aerospace Engineering, Arizona State University, Tempe AZ 85287, USA) 摘要 宁强碳质球粒陨石的球粒和基质中存在大量圆形的不透明矿物集合体. 其中的主要矿 物为富镍金属、磁铁矿和铁镍硫化物, 另有少量磷酸盐、富磷橄榄石、辉石及微量的铂族金属颗 粒. 这种矿物组合与难熔包体中的不透明矿物集合体非常相似, 因此, 它们具有相似的成因机制. 富磷橄榄石是自然界十分罕见的矿物相, 它是液态含磷金属与橄榄石晶体之间在快速冷却过程 中发生非平衡反应的产物. 富磷橄榄石出现在不透明矿物集合体, 说明不透明矿物集合体的金属 前身是从组成球粒的硅酸盐熔体中出溶结晶而成, 而不是直接从星云中凝聚而成. 宁强陨石中不 透明矿物集合体的矿物岩石学特征表明, 不透明矿物集合体是由内生的均匀金属在陨石母体上 受到低温水蚀变作用形成的. 关键词 不透明矿物集合体 富磷橄榄石 宁强碳质球粒陨石 球粒陨石中的富钙富铝难熔包裹体 (Ca, Al-rich 物, 又有低温矿物; 既有形成于高度氧化条件, 又有 inclusions, 简称CAI) 是太阳系最古老的物质, 它们 形成于高度还原条件的矿物. 这种极端不平衡的矿 是由从原始太阳星云中冷凝下来的高温矿物组成 物组合使得Fremdlinge 的成因很难解释, 长期以来一 的 [1]. CAI富含高温难熔贵金属元素 (如: W, Re, Os, 直存在争论. “Fremdlinge”一词是德语“外来者”之意, Ru, Ir, Pt等), 其丰度是CI群碳质球粒陨石 (代表太阳 本身暗含了某种成因观点, 故本文采用较为客观的 系平均组成) 的 20~30 倍 [2]. 这些难熔金属元素部分 “不透明矿物集合体” (Opaque Assemblage, 简称OA) 富集在一种被称作Fremdlinge 的不透明矿物集合体内, 一词. 它的难熔金属元素的含量是CI 群碳质球粒陨石的 有些学者认为不透明矿物集合体中的各种矿物 103~104 倍 [3]. Fremdlinge最早发现于Allende碳质球粒 是从原始太阳星云中直接凝聚下来, 经过混合后嵌 陨石的CAI 中 [3], 但在其他CV群陨石的球粒和基质 入CAI或球粒等主体 [3,6,10]. 因此, 它们代表了太阳系 中也有报道 [4~9]. Fremdlinge通常呈圆形, 大小为 内最早形成的物体, 并为研究CAI 的物质来源和成因 10~1000 μm, 是由多种矿物组成的复杂集合体. 其中 提供了重要依据. 然而, 金属矿相实验表明, 不透明 包括: 富镍金属、磁铁矿、铁镍硫化物、磷酸盐、硅 矿物集合体内的特殊矿物组合也可以通过CAI和球 酸盐、铂族贵金属及其氧化物等. 它们中既有高温矿 粒中的原生金属体在低温条件下发生出溶、氧化和硫