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【摘 要】沙漠是除南极地区之外的另一陨石样品的主要来源地.我国拥有面积辽阔的沙漠,为陨石的收集提供了有利的地理条件.2013年5月,在首次新疆库姆塔格沙漠陨石考察中,发现并收集到46块陨石样品,确定了3个陨石富集区:Hami、Alatage Mountain (AM)和Kumtag.对其中的10块代表性陨石样品进行了矿物岩石学研究,在此基础上确定了它们的化学、岩石类型、冲击变质程度和风化程度.10块库姆塔格陨石均为普通球粒陨石,其中1块样品Kumtag014 (Fa摩尔百分比为9.1～48.3,相对标准偏差PMD为51.0;Fs摩尔百分比为2.8～30.3,PMD为54.2)属于非平衡型L.依据橄榄石Fa的PMD将其进一步划分为3.4亚型,属于相当原始的球粒陨石样品.另外9块经历了明显的热变质作用,为5型普通球粒陨石,包括7块L(Fa22.6～25.9,Fs 17.6～21.4)和2块H(Fa 18.2～20.8,Fs 16.0～17.8).这些陨石的冲击变质程度:5块S3型,4块S2型,1块S1型;风化程度:3块W1型,6块W2型,1块W3型. 【期刊名称】绵山风景区简介《地球化学》
【年(卷),期】2015(044)003
【总页数】10页(P301-310)
【关键词】沙漠陨石;陨石分类;岩石学;矿物成分
【作 者】赖永旺;王桂琴
【作者单位】中国科学院 广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室,广东广州510640;中国科学院大学,北京100049;中国科学院 广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室,广东广州510640
【正文语种】中 文
【中图分类】P58;P185.83
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陨石是从行星际空间穿越大气层经过烧蚀后到达地表的流星残留体, 保留了太阳系形成前后的物质组分, 是人类认知太阳系形成和演化的重要窗口[1]。南极和沙漠具有单一的颜背景、较好的通视条件、干燥的气候条件和更少的人为破坏和覆盖, 是保存和富集发现陨石的
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最佳地点。迄今为止, 南极收集到的陨石样品总数达 4万余块[2], 沙漠陨石的发现数量也在不断增加, 世界上已知的陨石约 25%发现于沙漠地区, 近 70%发现于南极冰原[3]。1989年人类首次在非洲撒哈拉沙漠发现了许多集中分布的陨石样品, 为此民间的陨猎者于1990、1991年分别组织了两次撒哈拉沙漠陨石寻和回收的野外考察,收获颇丰[4]。国际上对非洲撒哈拉地区[5–6]、阿拉伯半岛[7]、澳大利亚西南荒漠地区[8]和美国的新墨西哥州[9]等地区数次成功的陨石搜寻和回收的野外考察获得了大量陨石样品, 表明了沙漠是仅次于南极的另一陨石富集区。
虽然我国具有广阔的沙漠面积, 包括塔克拉玛干沙漠、库姆塔格沙漠、古尔班通古特沙漠、巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠等, 但有组织的沙漠陨石搜集工作一直没有展开。2008年, 新疆陨石爱好者首先在新疆哈密库姆塔格沙漠发现陨石, 并于2009年获国际命名为库姆塔格陨石(Kumtag), 定为 H5型[10]。2013年5月, 由中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学院广州地球化学研究所、中国科学院地球化学研究所和桂林理工大学等国内开展陨石研究的单位组成了我国第一个专业沙漠陨石考察队, 对该地区进行了首次专业的沙漠陨石搜寻。此次共回收到46块陨石样品, 划分出3种化学-岩石类型: L3.4、L5和H5, 已申请国际陨石协会命名为: Kumtag014、AM001―AM042和 Hami003―Hami005。此次考察在4个区域内(Ⅰ
、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ)搜集到陨石, 并以此确定了 3个陨石富集区: Alatage Mountain(Ⅰ)、Hami(Ⅱ、Ⅳ)和 Kumtag(Ⅲ)。这是我国沙漠陨石搜集工作的一个良好开端, 沙漠陨石考察计划的持续开展和更多沙漠陨石富集区的确立, 将为国内沙漠陨石的回收工作提供参考, 提高稀有类型陨石样品回收的可能性。我国开展的沙漠陨石的发现和研究工作, 将会与南极陨石的研究工作一样取得大量原创性成果, 必将丰富研究样品的类型, 促进我国陨石学和天体化学的发展。
表1 10块沙漠陨石的手标本信息Table 1 Sample information for the ten desert meteorites from Hami, Xinjiang序号 样 号 原始编号 发现位置北纬(N) 东经(E) 熔壳 质量(g) 形 状1 AM007 130501007 41°41′13.0" 92°56′19.4" 部分残留 91 不规则棱角状2 AM008 130501008 41°41′13.8" 92°56′19.3" 覆盖完整 19 椭圆形浑圆状3 AM011 130501011 41°41′14.1" 92°56′18.5" 斑驳状 7 不规则棱角状4 AM015 130501015 41°41′13.3" 92°56′16.0" 部分残留 83 椭圆形浑圆状5 AM020 130501021 41°41′16.0" 92°56′16.4" 几乎没有 10 四面体棱角状6 AM027 130501028 41°41′28.9" 92°56′24.1" 几乎没有 17 椭圆形浑圆状7 Hami003 130504044 42°02′46.2" 93°53′14.5" 部分残留 152 不规则棱角状8 Hami004 130504045 42°02′42.4" 93°53′2.47" 部分残留 99 不规则棱角状9
Kumtag014 130505046 41°51′30.4" 93°13′36.3" 部分残留 693 不规则棱角状10 Hami005 130506047 42°09′08.5" 93°26′2.06" 斑驳状 411 不规则棱角状
随着大量陨石样品的收集, 陨石分类成为陨石研究中的重要内容[11]。陨石分类是开展陨石深入研究工作的前提, 对了解和探索太阳星云凝聚与分馏作用、吸积形成陨石母体的过程, 不同类型陨石母体在太阳系形成的部位、形成的物理化学条件及形成类地行星的初始物质都具有重要的理论意义和参考价值。本次研究拟选取富集区域和类型上均具代表性的10块陨石样品开展化学组成、岩石结构和矿物成分的研究, 并进行二维(包括岩石学和矿物化学特征)陨石类型的划分, 为这些陨石的进一步研究工作奠定基础。
1 样品与实验方法
本次研究的10块沙漠陨石编号分别为AM007、AM008、AM011、AM015、AM020、AM027、Hami003、Hami004、Kumtag014和 Hami005。这 10块样品中, AM008、AM015和AM027为浑圆状, 其余均为棱角状。AM007、AM015、Hami003、Hami004和Kumtag014残留部分熔壳, AM011和Hami005熔壳呈斑驳状, AM008熔壳覆盖完整, AM020和AM027几乎没有熔壳。10块陨石均具有明显的球粒结构, 初步确定为普通球粒陨石。详
细手标本信息见表1。
原始样品使用低速金刚石切割机(SYJ-160)进行切片, 使用环氧树脂注胶后磨制光片, 以上全部过程在无水条件下进行。光片在光学显微镜(OLYMPUS-BX51)下进行岩相观察, 包括结构特征、不透明矿物的种类、含量和分布、冲击变质特征和风化程度。硅酸盐矿物成分由中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室用电子探针(JEOL 8100)测定, 不透明矿物成分由桂林理工大学用电子探针(JEOL 8230)测定,加速电压15 kV、束流20 nA, 硅酸盐采用天然矿物标样, 金属采用金属或氧化物标样。分析数据采用ZAF(原子序数、吸收效应及荧光效应)法校正。
2 实验结果
2.1 岩石学特征
Kumtag014陨石球粒含量大于70% (体积浓度,下同); 边界清晰, 呈圆形或次圆形; 类型多样, 以斑状球粒为主, 其次为放射状球粒和炉条状球粒(图1); 大小不一, 直径最大约为3.2 mm, 最小约为 0.1 mm, 大部分为几百 μm。球粒之间的细粒基质为隐晶质, 基质所占体积较小,
没有发生重结晶,样品中没有观测到次生的长石。球粒的主要组成矿物是橄榄石和辉石, 橄榄石颗粒完整。不透明矿物主要是铁镍金属和陨硫铁, 约占 3.2%(体积浓度)。它们呈3种形式分布: Fe-Ni金属和陨硫铁共同构成近浑圆的团块状(100～700 μm); Fe-Ni金属和陨硫铁呈细小颗粒(10～40 μm)并沿球粒周边分布; 细小的Fe-Ni金属和陨硫铁颗粒随机分布在基质或球粒中。部分Fe-Ni金属边缘出现少量褐铁矿。
AM007(图 2a)、AM008、AM011、AM015、AM020、AM027和Hami004这7块陨石的球粒分布不均匀, 大部分球粒轮廓较模糊, 局部球粒结构和轮廓仍可分辨, 可见有放射状球粒、炉条状球粒, 球粒直径一般小于1 mm。基质中等重结晶, 主要组成矿物包括橄榄石、低钙辉石、次生斜长石、铁镍金属、陨硫铁和褐铁矿。7块陨石的不透明矿物的含量(体积浓度)分别为 4.2%、4.5%、5.2%、5.1%、4.6%、4.2%和6.5%。AM007、AM008和AM011表面金属熔滴广泛分布; AM015、AM020、AM027以及Hami004陨石橄榄石破碎, 没有发现金属熔滴。Hami004陨石褐铁矿仅分布在 Fe-Ni金属边缘;AM007、AM008、AM011、AM015和AM020陨石部分Fe-Ni金属表面褐铁矿化; AM027陨石褐铁矿沿裂隙发育, 部分Fe-Ni金属完全褐铁矿化。
图1 Kumtag014陨石中的球粒Fig.1 Microscopic characteristics for chondrules in Kumtag014 meteorite背散射电子(BSE)照片。(a)球粒丰富, 边界清晰, 球粒种类多样。PO–斑状橄榄石球粒; PP–斑状辉石球粒; BO–炉条状橄榄石球粒; RP–放射状辉石球粒; POP–斑状橄榄石辉石球粒。(b)PO–斑状橄榄石球粒, 橄榄石有明显环带结构, 由中心到边部Mg含量降低, Fe含量增加; (c) BO–炉条状橄榄石球粒。(d) RP–放射状辉石球粒
图2 5型普通球粒陨石的球粒Fig.2 Characteristics of chondrules in type 5 ordinary meteorite from Hami, Xinjiang背散射电子(BSE)照片。(a)AM007(L5型)。(b)Hami003(H5型), 球粒模糊, 部分可分辨轮廓
Hami003(图 2b)和 Hami005陨石大部分球粒模糊不清, 局部球粒轮廓仍可分辨, 可见斑状球粒和炉条状球粒或其碎块等。基质中等重结晶, 表面裂隙发育, 金属熔滴广泛分布。主要组成矿物与上述7块相同, 这两块陨石的不透明矿物的含量分别为8.5%和 9.2%(体积浓度), Hami003不透明矿物主要为 Fe-Ni金属和陨硫铁, 有少量的褐铁矿分布在Fe-Ni金属边缘; Hami005比Hami003有更高含量的褐铁矿, 部分Fe-Ni金属表面褐铁矿化。
2.2 矿物成分组成特征西江千户苗寨景区介绍
10块样品的橄榄石和低钙辉石以及铁纹石的矿物化学组成均使用电子探针进行分析测定, 测定结果见表2和表3。
Kumtag014陨石的橄榄石和辉石的化学组成很不均一, 橄榄石Fa值和辉石Fs值变化大。不仅球粒之间的成分差异很大, 而且部分球粒内的铁镁质硅酸盐矿物也呈明显的环带特征(图 1b), 表现为橄榄石核部富 Mg, 边部富 Fe(图 3), 如核部的Fa值为9.1, 边部的Fa值可以达到33.59。不同橄榄石颗粒, 橄榄石的 Fa值的变化范围在9.1～48.3之间, 平均值为25.0, 其PMD值为51.0。辉石矿物晶体环带不明显, 但Fs值的变化范围在2.8～30.3之间, 平均为17.6, PMD为 54.2。铁纹石Co含量(%)变化范围在 0.81～2.0之间, 平均值为1.1, PMD为38.0。
AM007、AM008、AM011、AM015、AM020及AM027的化学组成相似。它们橄榄石Fa值范围在23.9～24.5之间, PMD在1.0～3.4之间; 低钙辉石Fs值范围在 20.2～20.6之间, PMD在 1.6～3.2之间;AM008、AM011、AM015和 AM020铁纹石 Co含量(%)范围在0.65～0.80之间, PMD在8.0～15.4之间。
