灶神星陨石NWA 2650和Dhofar 007冲击变质矿物学研究

来源 :南京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a20090907
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与地球上的地质作用不同的是撞击作用是宇宙环境中主导的且最为普遍的地质作用。研究与天文观测表明灶神星(Vesta)表面遍布许多撞击坑,表明灶神星与月球一样曾遭受过撞击作用。Howardite-Eucrite-Diogenite(简称HED)被认为是来自于灶神星的样品。然而,前人在HED陨石中只发现很少的高压矿物。我们的研究目的是在HED陨石中进行详细的矿物学研究,进而来对HED陨石及其母体灶神星所经历的撞击事件温度与压力条件进行限定,以更好地认识HED陨石与灶神星所经历的冲击变质特征和历史。在本研究中,我们选取了 HED陨石中的Eucrite做为研究对象。包括Northwest Africa(NWA)2650和Dhofar 007两个陨石样品。我们使用扫描电镜及透射电镜进行岩相学观察,使用电子背散射衍射、透射电镜(选区电子衍射)及激光拉曼探针进行结构表征,使用电子探针和TEM-EDS对化学成分进行分析。获得了如下成果:(1)两块钙长辉长无球粒陨石的冲击变质强度相对其他陨石弱;(2)鉴定出了两块陨石中更多的高压矿物,如富阳离子空位的单斜辉石、超硅石榴子石、柯石英、斯石英、钙硬玉、熔长石、莱锆石、钙铝榴石+蓝晶石+二氧化硅玻璃组合,其中,莱锆石、钙铝榴石+蓝晶石+二氧化硅玻璃等高压矿物首次在Eucrite陨石中发现;(3)陨石中长石玻璃具有多种产状,与冲击熔融密切相关,其中脉状长石玻璃可能与冲击熔融脉的成因相同;(4)观察到了了长石转变为钙铝榴石+蓝晶石+二氧化硅玻璃的现象,完善了长石的高压相转变。NWA 2650为一块玄武质钙长辉长无球粒陨石角砾岩,陨石主体包含有矿物粒度大小不同的两个区域,粗粒区域与细粒区域。辉石和长石相似的成分特征表明粗粒区域与细粒区域可能具有相同的来源。陨石可分为主岩区域与冲击熔融区域。主岩区域的主要造岩矿物为辉石与长石,次要矿物为石英、钛铁矿、铬铁矿、陨硫铁、锆石、磷灰石、陨磷钙钠石。在冲击熔融区域及附近区域,我们观察到了丰富的冲击变质矿物学记录,包括冲击熔融脉、斜长石玻璃脉和高压矿物相。冲击熔融脉的宽度有较大的变化,从两毫米到数微米不等。冲击熔融脉中矿物组合有较大的变化,部分由细粒富阳离子空位的单斜辉石组成,部分由超硅石榴子石组成,部分熔融脉具有明显的矿物分带特征。在具有分带特征的冲击熔融脉中,最边部通常为细粒富阳离子空位的单斜辉石,脉的中心由超硅石榴子石、单斜辉石和柯石英等矿物相组成。样品中共观察到九种高压相,包括富阳离子空位的单斜辉石、超硅石榴子石、柯石英、斯石英、莱锆石、Tissintite(钙硬玉)、熔长石、钙铝榴石和蓝晶石等。这其中莱锆石和蓝晶石为首次在HED陨石中观察到。细粒产出的富阳离子空位的单斜辉石、超硅石榴子石、柯石英表明其为从熔体中快速结晶的产物。斯石英及莱锆石的片晶结构暗示着两者的形成机制可能为固态相转变。我们观察到了三种不同产状的钙硬玉,其产出位置包括冲击熔融脉内部、冲击熔融脉的边部和斜长石玻璃脉内部。三者都为钙硬玉的细粒集合体,我们认为其皆为快速结晶的产物。我们还观察到了三种斜长石玻璃,第一种为靠近冲击熔融脉的斜长石玻璃,其为高温熔融淬火成因。第二种为斜长石玻璃脉,可能为通过摩擦或剪切熔融成因。第三种斜长石玻璃产出于靠近冲击熔融脉附近区域,也就是熔长石,其形成机制为固态相转变。此外我们还首次观察到了斜长石的另外一种相行为,从斜长石熔体结晶形成的钙铝榴石+蓝晶石+二氧化硅玻璃三相集合体。利用二辉石温度计可计算出NWA 2650陨石主体所经历的热变质事件的温度为814±33℃。熔长石和莱锆石的存在可能表明最小的峰值冲击压力高达20 GPa,而其他高压相表明冲击熔融脉结晶期间的冲击压力可能从>8 GPa到>2 GPa,且温度分布具有不均匀的特征。冲击熔融脉贯穿粗粒与细粒两个区域,表明冲击变质事件的时间晚于破碎与角砾化事件的时间。Dhofar 007是一块堆晶型钙长辉长无球粒陨石,其冲击变质矿物学特征与NWA2650较为相似。样品中也发育有丰富的冲击熔融脉与高压矿物相。冲击熔融脉的宽度变化较大,从一毫米到数微米不等。熔融脉里的矿物主要是有细粒的石榴子石或富阳离子空位的单斜辉石。较宽的冲击熔融脉在所含矿物种类上呈现出分带的现象。在脉的最边部主要为细粒的富阳离子空位的单斜辉石,中心带则为细粒石榴子石伴有二氧化硅相(柯石英与斯石英)。样品中共观察到八种高压相,包括富阳离子空位的单斜辉石、超硅石榴子石、柯石英、斯石英、钙硬玉、熔长石、钙铝榴石、蓝晶石。Dhofar 007样品中的钙铝榴石+蓝晶石矿物组合与在NWA 2650中颇为相似。细粒产状富阳离子空位的单斜辉石、超硅石榴子石、柯石英表明其形成机制为从熔体中快速结晶。斯石英的片晶结构则指示其形成机制可能为固态相转变。在Dhofar 007中我们观察到了两种不同产状的钙硬玉集合体,其产出位置包括冲击熔融脉内部、冲击熔融脉的边部。两种产状的钙硬玉都为细粒集合体,我们认为两者皆为快速结晶的产物。我们还观察到了两种斜长石玻璃,一种为靠近冲击熔融脉的斜长石玻璃,其为高温熔融淬火成因。另外一种斜长石玻璃产出于靠近冲击熔融脉附近区域,也就是熔长石,其形成机制为固态相转变。此外我们在Dhofar 007陨石中观察到钙铝榴石+蓝晶石矿物组合,其为从斜长石熔体中结晶的产物。利用二辉石温度计的低钙辉石计算出Dhofar 007的陨石主体所经历的热变质历史的平衡温度为850℃。熔长石的存在可能表明最小的峰值冲击压力高达20 GPa,而其他高压相表明冲击熔融脉结晶期间的冲击压力可能从>8 GPa到>2 GPa。
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