（地球化学专业论文）南极格罗夫山普通球粒陨石的类型及分类方法研究.pdf

s u p e r v is o r ：p r o f m i a ob i n g k u i g u li nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y s e p t e m b e r ，2 0 0 8t oa p r il ，2 0 1 0 研究生学位论文独创性声明和版权使用授权书 独创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说明并表 示谢意。 学位论文作者( 签字) ： 签字日期： 2 1 坦：至2 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解( 学校) 有关保留、使用学位论文的规定，有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本，允许论文被查阅和借阅。 本人授权( 学校) 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技 术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社 会公众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：却劳 导师签字： 签字日期：矽阳年f 月弓7 日签字目想如 摘要 陨石分类是根据岩石结构、矿物组合、化学成分和同位素成分等特征确定陨 石类型，从而建立不同类型陨石之间的关系，对陨石学研究具有重要意义。本论 文在对3 5 0 块普通球粒陨石分类工作的基础上，选择代表性样品进行电子探针分 析、扫描能谱成分分析、x 衍射等方法进行分类参数分析，并对这些方法的程序 和可行性进行讨论。本文在对1 5 块格罗夫山陨石样品分类的基础上，归纳总结 格罗夫山陨石分类的基本规律；通过样品实验数据的分析和对比，归纳总结三种 测试技术在陨石分类工作中各自的优势和不足，从而建立陨石分类工作程序，使 三种测试技术和方法在陨石分类工作充分发挥各自优势，为我国南极陨石分类工 作提供科学准确、操作简单、费用低廉的方法。本次分类结果如下：h 群4 块( 1 块h 4 ，3 块h 5 ) ，l 群l l 块( 1 块l 3 ，4 块l 5 ，6 块l 6 ) ；样品冲击变质程度较低， 只有2 块s 4 型和2 块s 5 型；这些普通球粒陨石受到的风化作用只有w 1 和w 2 ， 样品新鲜。本文重点对较新的测试方法x 射线衍射法进行了尝试，结果证明相对 其他测试方法费用较少，样品易处理，数据处理简单，因此此方法具有一定的可 行性。 关键词：陨石分类，普通球粒陨石，化学群岩石类型 m e t h o d t h ec l a s s if i c a t i o nr e s u l t sa r ea sf o ll o w s ：hg r o u p4 ( 1h 4 ，3h 5 ) ， lg r o u p1 l ( 1l 3 ，4l 5 ，6l 6 ) ：s a m p l e so ft h ei m p a c to fl o wm e t a m o r p h i c g r a d e ， a n do n l yt w os 4 一t y p ea n dt w os 5t y p e ： t h e s eo r d i n a r yc h o n d r i t e s a r ew e a t h e r i n go n l yw 1a n dw 2 ，s ot h e ya r ev e r yf r e s h t h i sa r t i c l ef o c u s e s o nt h er e l a t i v e l yn e wt e s tm e t h o dx r a yd i f f r a c t i o nm e t h o dw a st r i e d ， p r o v e d 1 e s s e x p e n s i v er e l a t i v et oo t h e rt e s tm e t h o d s ， s a m p l ee a s y p r o c e s s i n g ， d a t ah a n d l i n gs i m p l e ，s ot h i sm e t h o di sf e a s i b l et os o m e e x t e n t s k e y w o r d s ：m e t e o r i t e sc l a s s i f i c a t i o n ，o r d i n a r yc h o n d r i t e s ，c h e m i c a l g r o u pa n dr o c kt y p e 目录 7 摘要i a b s t i 认c t j i i 第1 章前言1 1 1 南极格罗夫山陨石分类研究的进展及研究意义1 1 2 陨石分类与研究概述2 1 3 普通球粒陨石类型划分依据及工作方法3 1 4 工作概况3 第2 章样品与分析方法5 2 1 陨石样品及制备5 2 2 分析方法6 第3 章球粒陨石的特征7 3 1 概述7 3 2 球粒陨石岩石类型特征8 3 3 球粒陨石化学群特征9 3 3 1 碳质球粒陨石特征1 0 3 3 2 普通球粒陨石特征1 l 3 3 3 顽辉石球粒陨石特征1 l 3 4 普通球粒陨石的冲击变质特征1 2 3 5 普通球粒陨石的风化程度1 2 第4 章南极格罗夫山普通球粒陨石的岩石学特征1 4 4 1 平衡型普通球粒陨石1 4 4 1 1h 4 型1 4 4 1 2h 5 型1 4 4 1 3l 5 型1 5 4 1 4l 6 型1 5 4 2 非平衡型普通球粒陨石1 8 第5 章极格罗夫山普通球粒陨石矿物的成分分析2 0 5 1 电子探针( e m p a ) 化学成分分析2 0 5 1 1 低铁群( l 群) 2 0 5 1 2 高铁群( h 群) 2 0 5 2 扫描电子显微镜( s e m ) 化学成分分析2 5 5 3x 射线衍射化学成分分析3 6 第6 章讨论与结论3 9 6 1 类型划分结果：3 9 6 1 1 非平衡型普通球粒陨石3 9 6 1 2 平衡型普通球粒陨石3 9 6 2 分类数据对比4 0 6 2 1 扫描电镜数据与电子探针数据对比4 0 6 2 2x 射线衍射分析4 3 6 3 结论4 6 致谢4 7 参考文献4 8 i v 梓林理丁大学硕十学何论文 第1 章前言 1 1 南极格罗夫山陨石分类研究的进展及研究意义 陨石是穿过大气层降落到地表的地外岩石，它记录了从太阳星云的起源、凝 聚到小行星和行星的形成与演化的整个历史，甚至保存了太阳系形成之前，来自 超新星、红巨星、渐近线红星等各种“前太阳颗粒( p r e s 0 1 a rg r a i n s ) ”，是探 索太阳系甚至恒星物质组成、结构和演化的“探针”“2 1 。 在南极回收大量陨石前，人类收集到的陨石非常有限。很长一段时间以来，人 类收集并保存的陨石总数不到2 0 0 0 块4 1 。尽管2 0 世纪上半叶在南极科考中发 现了4 块陨石，但这些发现是偶然的，当时并没有认识到南极有可能收集到更多 的陨石1 。直到l9 6 9 年日本在南极y a m a tom o u n t ai n s 回收了9 块陨石以后，人 们才注意到南极可能存在某种陨石富集机制，并成立专门收集陨石的考察队1 。 随后美国和欧洲一些国家相继在南极开展了大规模的陨石搜寻工作，从此南极陨 石收集成为南极科考中的一项重要任务。目前，从南极回收的陨石数量远远超 过人类历史上所收集陨石的总和1 。 我国的南极陨石科考工作起步较晚，l9 9 8 年我国南极考察队首次在南极格罗 夫山地区发现陨石以来一1 ，在国内相关单位的大力协作下，我国南极陨石的收集 与研究取得了长足的进展。目前，我国陨石样品总数已达9 8 3 4 块，成为继日本、 美国之后陨石存有量最多的国家，格罗夫山也成为我国在南极新发现的一个陨石 富集区n 。这些陨石的收集，对于陨石研究和天体化学研究具有重要意义。陨石 作为太阳系早期演化的重要残留物和见证者，提供了太阳系及其行星形成和演化 过程的重要信息，是天体化学和行星科学研究的关键样品，因此，了解陨石的特 点，加强陨石分类学的研究，对认识地球和太阳系的形成和初期演化，对探索和 了解陨石的成因及其相互关系具有重要意义n 。 随着我国陨石样品数量的不断增加，我国逐步开展了陨石的基础性的分类工 作。20 0 0 年以来，我国对回收的大量南极格罗夫山陨石先后进行了6 次分类工作， 确定了2 43 3 块陨石类型，除绝大部分为普通球粒陨石外，还发现了月球陨石、火 星陨石、灶神星陨石( h e d 族) 等一系列特殊类型陨石。 通过这些格罗夫山陨石的分类工作，我国逐步建立了陨石分类的工作程序和 制度，为中国南极陨石的数据库提供了大量的陨石基础信息，尤其发现了许多国 内缺乏的陨石类型，如火星陨石、灶神星陨石、橄辉无球粒陨石、一些特殊的碳 质球粒陨石类型，填补了这些陨石样品的空白，这些样品不但是中国南极考察的 重大成果，也将为中国天体化学及行星科学的研究发展带来不可估量的作用。 棒林理1 ：大学硕十学何论文 1 2 陨石分类与研究概述 陨石的分类的主要目的是：一方面是为了便于陨石研究和不同陨石之间的对 比：另一方面是为了更好的探索和了解陨石所带来的太阳系起源与演化过程的信 息，也有利于获得陨石新的数据和发现新的陨石n 引。 随着陨石研究的深入，陨石分类研究取得长足的发展。最早的陨石分类主要 依据陨石的岩石学特征进行分类，如r o s e t s c h e r m a k b r e z i n a 分类，之后，有人 采用了以矿物结构为主的分类方法，根据陨石中含金属f e n i 和硅酸盐矿物的比 例，将陨石分为石陨石( f e n i 金属含量3 0 ) 、石铁陨石( f e n i 金属含量 3 0 6 5 ) 、铁陨石( f e n i 金属含量9 5 ) 三大类。后来有学者根据矿物组 成并结合化学成分，将球粒陨石和无球粒陨石又细分为若干小类，而铁陨石则主 要依据结构再作进一步的划分心，。 在前人工作的基础上，v a ns c h 叫s n 钉提出了球粒陨石各化学群的划分参数， 同时根据球粒陨石中球类构造保存的完好程度、矿物重结晶的程度、次生矿物的 发育情况等条件来判断陨石母体形成后发生热变质的程度，提出了表示陨石热变 质程度的岩石类型的划分标准。并从化学群和岩石类型两方面进行球粒陨石分类， 建立了球粒陨石的化学一岩石学分类方法。将球粒陨石划分为顽辉石球粒陨石 ( e ) 、高铁群普通球粒陨石( h ) 、低铁群普通球粒陨石( l ) 、低铁低金属群普通 球粒陨石( l l ) 、碳质球粒陨石( c ) 五个化学群。每个化学群代表了来自同一母 体或者同一源区的陨石样品。 w a s s o n n 朝根据陨石的成因特征将各类陨石划分为球粒陨石( 未分异型陨石) 和分异型陨石两大类，按其矿物学、化学成分和同位素组成特征又将每一大类划 分为陨石族和陨石群。 随着氧同位素引入于分类的方案中，c l a y t o n 等根据陨石氧同位素特征，将 原先划归为分异陨石的一些无球粒陨石确定为原始型陨石n 副。r 、k 、c r 、c k 等 新的球粒陨石化学群的划分都与其独立的氧同位素组成有关，由于氧同位素参与 了陨石分类，使陨石分类学进入了更高水平的成因分类阶段n 利。r u b i n 提出了最 新的陨石群分类及特征n8 1 9 1 。 随着分析测试技术的改进和更新，特别是微粒微型分析测试精度的日益提高 以及南极陨石的大量发现和研究的深入，陨石的分类研究取得有了长足的发展。 常规的光薄片岩石结构观察与电子探针矿物成分分析的分类方法即耗时费用 又高，为此，在国际上对陨石分类都在尝试一些新的方法，如油侵折射率法、能 谱成分分析法、x 衍射、磁化率等方法乜引。 2 棒林理下大学硕+ 学何论文 我国南极格罗夫山陨石总量至今已超过一万块( 据新闻报道本次格罗夫山考 察发现了1 6 0 0 多块陨石) ，其中绝大部分为普通球粒陨石，因此，普通球粒陨石 分类任务特别重，寻找一些速度快、成本低的普通球粒陨石分类方法是非常有意 义的。因此，本论文在对3 5 0 块普通球粒陨石分类工作的基础上，选择代表性样 品进行能谱成分分析、x 衍射等方法进行分类参数分析，从而，将这些方法对普 通球粒陨石分类的程序和可行性进行讨论。 1 3 普通球粒陨石类型划分依据及工作方法 目前，陨石类型划分的参数和依据主要有矿物学、岩石学、全岩化学成分和 氧同位素成分等特征n 引。球粒陨石的主要分类参数为总体化学组成、总的氧同位 素组成、总的碳丰度及其同位素组成及氧化态；次要的分类参数为岩石类型、冲 击变质作用、角砾岩的分类及地球上的风化程度心，。 橄榄石的f a 值( f e ( f e + m g ) ) 和辉石的f s 值( f e ( f e 十m g ) ) 作为普通球 粒陨石良好的分类参数已经得到了广泛的认可晗3 2 。d o d d 心1 根据陨石样品中 f a 值和f s 值的含量，将普通球粒陨石的化学群界定为h 群陨石( f a ：1 6 9 2 0 4 ； f s ：1 5 7 1 8 1 ) 、l 群陨石( f a ：2 2 7 2 5 6 ；f s ：1 8 7 2 2 6 ) 、l l 群陨石( f a ： 2 7 o 一3 3 ；f s ：2 3 2 2 5 8 ) 。s e a r s 等发现陨石的热释光与其橄榄石f a 的p m d 存在较好的相关性，并提出用橄榄石f a 的p m d 来划分3 0 3 9 型普通球粒陨石 的亚型呦喇3 。 从陨石的分类参数可以看出，陨石化学成分的分析为陨石化学群的划分提供 了可靠的证据，是陨石分类的重要依据。因此，陨石的分类研究中，化学成分的 分析是最基础和最重要的工作。本毕业论文，在对1 5 块格罗夫山陨石样品分类的 基础上，归纳总结罗夫山陨石分类的基本规律；对1 5 块格罗夫山陨石进行电子探 针成分分析、扫描电镜能谱成分分析、x 射线衍射成分分析，通过样品实验数据 的分析和对比，归纳总结三中测试技术在陨石分类工作中各自的优势和不足，从 而提出三种测试技术在陨石分类工作如何发挥优势互补，使陨石分类找到相对准 确、操作简单、费用低廉的方法。 1 4 工作概况 在三年的学习期间，阅读了有关陨石分类、岩石矿物学以及现代测试技术等 领域的文献，认真学习了陨石光薄片制作、扫描电镜观察与分析、x 射线粉晶分 析等实验方法，掌握了基本的陨石研究工作方法。 3 梓林理t 大学硕十学位论文 作为桂林理工大学所承担的1 0 0 块南极陨石分类工作的主要参与者之一，完 成了其中3 0 块样品的分类工作，包括注胶、切片、磨片等完整的光薄片制备过程， 等的光学显微镜和扫描电镜岩石学特征观察，主要矿物的电子探针定量分析等。 论文工作进程：2 0 0 8 年2 月一7 月陨石样品制备，完成陨石类型划分工作；2 0 0 8 年8 月一2 0 0 9 年1 0 月，完成电子探针分析、扫描电镜观察与分析、x 粉晶衍射分 析工作；2 0 0 9 年1 1 月一2 0 1 0 年3 月，完成论文撰写。 表1 1 论丈工作一览表 项目数量完成者 光薄片的制作 3 0 块 独立完成 显微镜下观察 1 2 0 小时独立完成 反光照片1 6 0 张独立完成 b s e 照片3 0 张独立完成 电子探针分析3 0 小时王秀娟等协助 扫描电镜分析 7 2 小时 王江等协助 x 粉晶衍射分析2 0 小时独立完成 本论文受国家自然科学基金面上项目( 4 0 6 7 3 0 5 5 ) 和国家自然资源平台建设 项目( 2 0 0 5 d k a 2 1 4 0 6 1 ) 、广西高校优秀人才支持计划( r c 2 0 0 7 0 2 0 ) 的联合资助。 4 陨石名称质量( g ) 发现付罾 化学一岩石类 南纬东经 g r v0 5 0 0 1 52 2 37 3 。0 6 5 0 7 5 。0 9 5 7 l 3 g r v0 5 0 1 2 l2 1 9 l7 2 o 5 8 3 4 7 5 。1 6 0 8 l 5 g r v0 5 1 5 3 24 6 8 07 2 。5 6 0 8 7 5 o 1 8 4 7 h 5 g r v0 5 1 6 3 94 7 7 8 7 2 o 4 6 4 3 7 5 。 1 9 1 6 l 6 g r v0 5 1 7 1 61 1 9 57 2 。4 6 4 0 7 5 。1 9 3 7 l 6 g r v0 5 1 9 3 81 1 9 77 2 。4 6 4 9 7 5 。1 9 2 4 盯l 6 g r v0 5 2 0 7 32 4 2 0 07 2 。4 6 3 1 7 5 。2 0 1 5 l 6 g r v0 5 2 1 3 39 3 57 2 。4 6 3 1 7 5 。 1 9 0 5 l 6 g r v0 5 2 3 1 12 9 97 2 。4 6 5 7 7 5 。1 9 3 0 h 5 g r v0 5 2 6 6 82 8 57 2 。4 6 4 5 7 5 。 1 8 4 7 l 5 g r v0 5 2 8 8 41 8 37 2 。4 9 3 1 ”7 5 。2 l 1 3 ”l 6 g r v0 5 3 4 7 41 2 6 77 2 。4 7 2 9 7 5 。1 6 5 4 l 5 g r v0 5 3 5 2 43 l - 8 l7 2 。4 6 4 4 7 5 。1 8 5 6 l 5 g r v0 5 3 6 4 32 8 67 2 。4 7 0 2 7 5 。1 6 1 0 h 5 g r v0 5 3 6 9 01 7 3 07 2 。4 9 3 2 7 5 。2 1 2 8 h 4 注解：g r v 表示南极格罗夫山( g r o v em o u n t a i n s ) 。 本论文中所研究的陨石处理过程是：在真空干燥箱中恒温解冻，样品劈分， 对部分坚硬的样品采用超薄金刚石刀片进行切割，样品均使用环氧树脂注胶，分 5 桂林理下大学硕+ 学位论文 别切割成厚度约为1 咖的切片各一块，然后磨制成标准厚度光薄片。 陨石编号按照国际上南极陨石命名惯例：地名+ 回收时间+ 顺序号，比如 g r v 0 5 0 0 0 1 中，g r v 代表地名缩写( g r o v em o u n t a i n s ) ，0 5 表示是2 0 0 5 2 0 0 6 年南 极夏季回收，0 0 0 1 表示是此次回收的第1 块陨石。 2 2 分析方法 在光学显微镜下对陨石的球粒结构特征、基质结晶程度、球粒和不透明矿物 集合体的矿物组成、斜长石及其粒度、冲击变质特征以及风化程度等进行观察和 分析。矿物的微结构特征及样品成分的测定通过贵阳地化所j e o lj s m 一6 4 6 0l v 型扫描电镜完成，该电镜配有g e n e s i sx 射线能谱仪，加速电压为2 0 k v 。粉晶衍 射分析使用的桂林理工大学材料与化学工程学院x r d 实验室的x p e r tp r ox 射 线衍射仪，采用的是陶瓷x 光管，d o p s 直接光学定位传感器，加速为电压为4 0 k v ， 电流为4 0 m a 。矿物化学组成的定量分析使用中科院地质与地球物理所j e o lj x a 8 1 0 0 型电子探针完成，加速电压1 5 k v ，束流2 0 n a ，单矿物分析采用的是聚焦方 法测定，束斑为1um ，全岩成分采用散焦方法测定，电子束斑为5 0um 。分析标 样为硅酸盐矿物和氧化物，分析结果采用z a f 方法校正。具体的研究内容与实验 地点见表2 2 。 表2 2 主要研究方法 仪器研究内容样陆要求 实验地点 观察球粒、基质的粒度大小和再结晶作用 的程度以及金属一硫化物等不透明相的分 布特征；观察主要硅酸盐矿物( 橄榄石、 光学显微镜光薄片桂林理工大学 低钙辉石) 颗粒、局部角砾化及冲击细脉 等的冲击变质；统计金属一硫化物的体积百 分数：观察金属硫化物的氧化程度。 对1 5 块陨石薄片进行能谱分析，分析不同 化学群的成分，以及不同矿物相得主要成中科院地球化 扫描电镜光薄片 份。观察矿物组成和矿物形态与分布特征，学研究所 对相关的区域照相。 分析不同化学群的基质全岩成分，对1 5 中科院广州地 电子探针光薄片 块陨石进行准确的分类。球化学研究所 x 衍射对1 5 块陨石样品的粉晶进行x 衍射试验。粉末桂林理工大学 6 梓林理下大学硕十学位论文 3 1 概述 第3 章球粒陨石的特征 球粒陨石系因含有大量小的圆球状球粒( 直径为0 卜2 m m ) 而得名，但球粒 陨石的术语一般应用于任何具有类似太阳成分的陨石，即使富含挥发性元素的c i 陨石不含球粒，也称之为球粒陨石口5 1 。球粒陨石主要由四种组分构成，即：球粒、 金属、难熔包体及细粒基质，其中难熔包体包括了富钙铝的包体( 简称c a is ) 和 似变形虫状橄榄石集合体( a m o e b o i do l i v i n ea g g r e g a t e s ，简称a o a s ) 2 6 1 。 根据v a ns c h m u n 和w o o d ( 1 9 6 7 ) 引提出的球粒陨石化学一岩石学分类方案， 球粒陨石一般分为三类：普通球粒陨石、顽火辉石球粒陨石和碳质球粒陨石。近 年还又命名了k 群和r 群陨石。即现在划分的球粒陨石化学群共有1 5 个群，即 e h e l k h l l l r c v c o c m c i c r c h c b c k 。陨石类型划分的 参数和依据主要有矿物学、岩石学、以及全岩化学成分和氧同位素成分等特征n 引。 一般认为，球粒、金属和难熔包体是在太阳星云内的高温作用( 凝聚作用、 蒸发作用) 形成的，随后许多难熔包体、大多数球粒和金属在其多期加热过程中 发生了熔融，基质、一些难熔包体和一些球粒陨石中的金属似乎逃避了这些高温 星云事件，虽然大多数球粒陨石在其母体小行星上经受过热的事件( 含水蚀变、 热变质和冲击变质) ，但它们未受到熔融和火成分异作用。因此，它们保存了太阳 星云内物理和化学作用的记录心引。 7 棒林理t 大学硕十学位论文 表3 1 球粒陨石各组分的丰度及岩石类型 陨石 球粒 球粒平均 c a i 及金属 基质 岩石 类型 丰度直径( m m ) a o a ( v 0 1 ) 丰度( v 0 1 ) 丰度 类型 碳质球粒陨石 c i 1 0 0 l 9 9 1 c m2 0 o 3 50 1 7 0 1 2 c 0 4 00 1 5 1 3 1 5 3 0 3 c v 4 5 11 0 o 一5 4 0 2 3 c r 5 0 6 00 7 0 5 5 8 3 0 5 0 l 一3 c k1 5 0 84 0 o l7 5 4 6 c h 7 00 0 2 0 0 9 o 1 2 0 52 c b a 4 0 5 0 16 0 5 c b b3 0 o 5 0 1 7 0 5 普通球粒陨石 h6 0 一8 0 0 3 0 0 1 0 28 1 0 一1 5 3 6 l 6 0 8 0 0 5 0 1 3 1 0 1 5 3 6 l l 6 0 8 0 0 6 0 1 1 5 1 0 一1 53 6 顽火辉石球粒陨石 e h 6 0 8 00 2 o 1 8 0 1 1 03 5 e l 6 0 一8 0 0 6 0 1 1 5 o 1 1 0 3 6 其他球粒陨石 k 2 0 3 0o 6 4 0 0 4 5 0 帅 2 姗 球粒充填 无 玻璃质，大多数清晰的均质玻 不纯 净，脱一重结晶一 物已蚀变璃 玻化 一不透明一一颗粒透明至透明一 基质 包含一些碎屑大多是碎屑，一粒度从4 型至6 ( 7 ) 型越来越 极细粒 颗粒些是极细粒粗 一一些是单斜晶系 斜方 低钙辉石 无一双晶，单斜晶系一 + 品系 结构 双品 双晶 2 0 消光 镍纹石很少或 铁纹石和镍纹石均有出现，镍纹石含 2 0 w t 的金属及最 无没有n i 含量 5 平均方差 2 0 w t 一n i 2 0 w t 一 且 里 碳含量 3 5 w t o 8 2 6 w t 0 2 一l - 0 w t 一 1 w t 的c a 0 。 3 3 球粒陨石化学群特征 l 陨石分类研究重点是确定化学群，化学群是陨石分类中的基本单元，每个群 代表了来自同一母体或者同源区的陨石样品。 9 无层状硅酸盐，是一类含碳较高的碳质球粒陨石。 c r 型球粒陨石：是碳质球粒陨石中最还原的成员，富f e n i 金属( 5 1 0 v 0 1 ) ， 球粒主要为斑状的i 型球粒，并为多层粗粒火成边所环绕，且在金属中含单质s i ， 大多数硅酸盐是还原的硎，橄榄石和低钙辉石的f e 0 含量低( f a 。一。及f s 。) ，球 粒橄榄石中c r ：0 。含量高( 0 5 w t ) ； c h 型球粒陨石：主要组分包括细粒的富层状硅酸盐基质、大量单矿物和多矿 物硅酸盐碎片和集合体、球粒碎片、小的球粒、大量的金属及细粒暗色包体。有 很高的亲铁元素和金属含量，但贫亲硫元素；n i c o 值有正相关趋势，并具太阳 的n i c o 值心8 1 ；| im ) ；球粒橄榄石中c r 。o 。含量高( - 0 5 w t ) ；难熔亲石元素丰 度近于太阳，挥发性和中等挥发性元素亏损。 c b 型球粒陨石：非常高的金属硅酸盐比值；中等挥发性元素严重亏损：富 6 埔n ；氧同位素组成近于c r 球粒陨石；f e n i 金属中n i c o 正相关，并具太阳的 n i c o 值；富镁( f a 4 ，f s 4 ) ；球粒橄榄石中c r 。o 。含量高( 0 5 w t ) ；c a i s 稀少；无细粒基质物质，含水石屑碎屑稀少。 c k 型球粒陨石：难熔亲石元素丰度类似于c o 和c v ，挥发元素模式类似c v ， 1 0 梓林理下大学硕十学位论文 但比c v 低，氧化程度高，橄榄石的f a 值为2 9 3 3 v 0 1 ，n i 0 可达0 5 w t ，c a o 0 1m 1 ， 辉石有低钙辉石和高钙辉石，氧同位素与c o 和c v 接近心9 1 。 3 3 2 普通球粒陨石特征 对平衡型普通球粒陨石来说，随着母体的变质程度的增加，其中矿物化学成 分也发生均一化，铁镁硅酸盐矿物的含量和铁纹石中c o 含量最终取决于母体的氧 化一还原程度。普通球粒陨石依据f a 值和低钙辉石的f s 值作为划分h 、l 和l l 群的分类依据，并确定具有相关变质条件。对于h 、l 和l l 群的f a 和f s 的成分 范围，最初由k e 订和f r e d r i k s s o n 确定，后来g o m e s 和k e i l 进行了更新例。目 前，被广泛接受范围是：h 群球粒陨石，f a1 6 9 2 0 4 ，f s1 5 7 1 8 1 ；l 群球粒 陨石，f a2 2 7 2 5 6 ，f s1 8 7 2 2 6 ：l l 群球粒陨石，f a2 7 5 3 0 2 ，f s2 3 2 2 5 7 。 然而，这个范围不包括自那时以来分析的所有球粒陨石数据。此后，经过d o d d 、 r u b i n 等学者的不断修正1 9 3 ，橄榄石f a 和低钙辉石的f s 及铁纹石c o 含量作为 平衡型普通球粒陨石划分化学群的主要标准( 表3 3 ) 。 表3 3 普通球粒陨石化学群的划分标准 划分参数 hll l 参考文献 1 6 9 2 0 42 2 7 2 5 62 7 0 3 3 0 ( d o d d ，1 9 8 1 ) 橄榄石f a ( m 0 1 ) 1 7 3 2 0 22 3 0 2 5 82 6 6 3 2 4 ( r u b i n ，19 9 0 ) 1 6 0 2 0 02 2 0 2 6 02 6 o 一3 2 o ( r h j a n h j o n e s ，1 9 9 8 ) 低钙辉石f s 1 5 7 一1 8 11 8 7 2 2 62 3 2 2 5 8 ( d o d d ，1 9 8 1 ) 1 7 2 2 1 32 4 1 ( r u b i n ，19 9 8 ) ( m 0 1 ) 1 4 5 一1 8 0 1 9 0 2 2 02 2 o 一2 6 o ( r h i a n h j o n e s ，19 9 8 ) f e n i 金属 1 6 87 74 0 ( r u b n - 1 9 9 8 ) ( m g g ) 铁纹石c o ( m g g ) 4 4 5 17 o 一7 91 4 2 3 7 0 ( r u b i n ，19 9 8 ) 对于非平衡普通球粒陨石，橄榄石f a 和低钙辉石f s 则不是可靠的划分标准， 当橄榄石成分的相对标准差小于1 0 才用于普通球粒陨石化学群的划分。因此， 对于非平衡普通球粒陨石应尽可能采用更多的分类参数。 3 3 3 顽辉石球粒陨石特征 顽辉石球粒陨石是最还原的球粒陨石成员，它包含了在极端还原条件下形成 的矿物，即：o l d h a m i t e ( c a s ) ，n i n i n g e r i t e ( m g ，f e ，m n ) s ，a l a b a n d i t e ( ( m n ， f e ) s ) ，o s b o r n i t e ( t i n ) ，s i n o i t e ( s 2 n 2 0 ) ，富s i 的铁纹石；大量富顽辉石 的球粒，具隐晶质和斑状结构，含橄榄石的球粒稀少( 4 6 型顽辉石球粒陨石缺 失) ：细粒基质和细粒球边的丰度很低。 桂林理t 大学硕十学位论文 3 4 普通球粒陨石的冲击变质特征 陨石母体问的高速碰撞会产生极高的温度和压力剖，在其高温和高压的冲 击作用下陨石将会发生一系列的物理和化学变化，即冲击变质作用0 j 。因此， 冲击变质效应是陨石的一个基本特征，也是陨石分类工作的重要内容。目前国内 外学者都是根据普通球粒陨石的主要矿物橄榄石、辉石和斜长石等的显微冲击特 征来划分冲击变质强度，并结合单矿物的冲击加载实验结果来确定压标的。根据 s t o f f l e r 3 0 1 、戴诚达1 1 的标准，普通球粒陨石冲击变质强度如下表。 表3 4 普通球粒陨石冲击程度的划分标准及其特征 平衡冲击特征冲击压力( g p a ) 冲击强度 非平衡 橄榄石辉石 冲击特征 s t o f f le r 戴诚达等 等( 1 9 9 1 )( 1 9 9 4 ) s l 普通消光；不规则裂隙 ( 朱冲击变质) s 2 波状消光；不规则页理 4 5b ( 极弱冲击变质) 5 一1 01 0 平行面状页 不透明冲击 s 3 理：波状消 波状消光脉；未成熟 1 5 2 02 0 ( 弱冲击变质)光；不规则页 的熔融瘤 理 s 4 弱镶嵌状消波状消光；局熔融瘤；熔 光；平行面状部区域的各向融脉和冲击2 0 2 54 0 ( 中等冲击变质) 页理同性脉 s 5 强镶嵌状消不透明冲击 光；面状页理熔长石脉；熔融脉： 4 5 5 57 0 ( 强冲击变质) 和裂隙熔融瘤 s 6 部分颗粒重局部区域的冲不透明冲击 结晶；熔融；击熔融( 正常脉；熔融脉； ( 极强冲击变质) 尖晶橄榄石玻璃)熔融瘤7 5 8 0 1 0 0 s 7 ( 冲击熔融) 全岩熔熔融( 冲击融岩和熔融角砾) 1 ) 压标是根据单矿物的冲击加载搜集实验结果标定的；2 ) 压标是根据普通球粒陨石冲击加 载实验结果标定的。 3 5 普通球粒陨石的风化程度 风化程度是指陨石降落到地表后发生氧化的程度。因地球表面水份大，含氧 量高，陨石中金属和硫化物颗粒发生氧化，形成褐铁矿的程度是陨石风化的重要 指标。w l o t z k a 口2 1 根据普通球粒陨石中金属与硫化物的氧化比例由低到高将其风 1 2 梓林理t 大学硕十学何论文 化程度依次划分为w 。一w e ，普通球粒陨石风化程度的等级如表3 5 。 表3 5 普通球粒陨石风化程度的划分标准及其特征圳 风化程度 特征 新降落的陨石，几乎无氧化，透光下观察黄棕色，褐 w o 铁矿染色 在金属和硫化物颗粒边缘有少量褐铁矿，金属颗粒边 w 1 缘发生风化的部分小于2 0 金属有中等程度分化，金属和硫化物颗粒约有2 0 w 2 一6 0 的部分发生氧化 w 3 强烈氧化，6 0 一9 5 的金属和硫化物被氧化 金属和硫化物颗粒几乎全部被氧化，约占体积的9 5 w 4 以上，但硅酸盐保持不变 镁铁质硅酸盐稍有改动，主要沿着裂隙，橄榄石从内 w 5 部发生改变 w 6 大量的更替硅酸盐矿物和氧化物 1 3 该类型陨石只有一块，为g r v 0 5 3 6 9 0 。该陨石的薄片呈浑圆四边形，大小约 1 6 8 m m ( 图4 1 ) ，粒结构和轮廓清晰，球粒类型主要为斑状橄榄石球粒( p o ) 、 斑状辉石球粒( p p ) 、炉条状球粒( b 0 ) 、放射状辉石球粒( r p ) 、等粒状橄榄石辉 石球粒( g o p ) 和隐晶质球粒( c ) 。球粒主要以椭圆形为主，大小0 卜1 4 咖，平 均0 3 6 m m 。该陨石的基质半透明，有轻微的重结晶，重结晶的颗粒很小。f e n i 金属和金属硫化物含量较高，主要分布在基质中，成块状或带状充填在球粒间隙 中，金属颗粒大小在1 0 0 2 0 0um 。 4 1 2h 5 型 该类型陨石共有三块，它们分别是g r v 0 5 1 5 3 2 、g r v 0 5 2 3 1 l 、g r v 0 5 3 6 4 3 。 g r v 0 5 1 5 3 2 陨石的薄片呈梯形，下底边为1 6 m m 、高1 1 m m 、上底边8 m m 。g r v 0 5 2 3 1 l 陨石的薄片呈不规则椭圆形，大小约7 1 l m m 。g r v 0 5 3 6 4 3 陨石的薄片近似四边形， 1 0 9 m m ( 图4 1 ) 。 这三块陨石中g r v 0 5 1 5 3 2 和g r v 0 5 3 6 4 3 陨石的球粒结构和轮廓容易分辨，且 这两块陨石的球粒类型基本相同，主要有斑状橄榄石球粒( p o ) 、斑状辉石球粒 ( p p ) 、炉条状球粒( b o ) 、放射状辉石球粒( r p ) 和隐晶质球粒( c ) 。两块陨石 在球粒形状上多是以椭圆形为主，但大小上就有明显的差别。在g r v 0 5 1 5 3 2 陨石 梓林理丁大学硕十学何论文 中，球粒比较细小，最大的球粒为1 2 m m ，平均0 3 m m 。在g r v 0 5 3 6 4 3 陨石中，球 粒的大小o 卜1 3 m m ，平均0 4 5 m m 。g r v 0 5 2 3 1 l 陨石中的球粒结构和轮廓也较易 分辨，但球粒的所占体积比较前两者要小，球粒类型比较简单，主要有斑状橄榄 石球粒( p o ) 、斑状辉石球粒( p p ) 。球粒大小在0 卜0 8 咖之间。 这三块陨石的基质均受到轻微的热变质作用，并产生少量细粒次生长石，基 质均为半透明，基质中等重结晶，结晶粒度为1 0 2 0um ，次生长石在基质中常见， 结晶粒度最大可达3 5 | lm 。f e n i 金属和金属硫化物主要呈不规则块状充填在球粒 间隙，粒度较大，有2 0 0 4 0 0um ，少量细小颗粒小于1 0 0i lm ，主要分布在基质和 球粒中。 4 1 3l 5 型 l 5 型陨石共四块，它们分别为g r v 0 5 0 1 2 1 、g r v 0 5 2 6 6 8 、g r v 0 5 3 4 7 4 、g r v 0 5 3 5 2 4 。 g r v 0 5 0 1 2 1 陨石薄片呈不规则三角形，底边1 4 m m ，高6 m m 。g r v 0 5 2 6 6 8 陨石薄片呈 不规则四边形，大小约9 1 3 咖。g r v 0 5 3 4 7 4 陨石薄片呈不规则四边形，大小约 1 1 1 0 m m ( 图4 1 c ) 。g r v 0 5 3 5 2 4 陨石薄片呈不规则三角形，底边1 4 m m ，高8 咖。 这四块陨石球粒结构均不完整，g r v 0 5 0 1 2 1 陨石中球粒呈现不规则圆形，主 要有斑状橄榄石球粒( p 0 ) 、斑状辉石球粒( p p ) 、炉条状球粒( b o ) 。基质中等重 结晶，呈半透明，次生长石常见。矿物组成主要有橄榄石、低钙辉石、f e n i 合 金、陨硫铁和斜长石等。g r v 0 5 2 6 6 8 陨石球粒和g r v 0 5 0 1 2 1 陨石的球粒类型相同， 但球粒以圆形为主，基质中等结晶，呈半透明一透明状，次生长石常见，矿物组成 主要有橄榄石、低钙辉石、f e n i 合金、陨硫铁、斜长石和铬铁矿。g r v 0 5 3 4 7 4 和g r v 0 5 3 5 2 4 陨石，球粒结构不明显，基质重结晶程度较前两者高，呈半透明一 透明，多见次生长石，矿物组成主要有橄榄石、低钙辉石、f e n i 合金、陨硫铁、 斜长石和铬铁矿等。 4 1 4l 6 型 该类陨石共有六块，它们分别是g r v 0 5 1 6 3 9 、g r v 0 5 1 7 1 6 、g r v 0 5 1 9 3 8 、 g r v 0 5 2 0 7 3 、g r v 0 5 2 1 3 3 、g r v 0 5 2 8 8 4 。g r v 0 5 1 6 3 9 陨石薄片呈不规则多边形，大小 约1 8 1 0 m m 。g r v 0 5 1 7 1 6 陨石薄片呈不规则四边形，大小约1 0 6 m m ( 图4 1 d ) 。 g r v 0 5 1 9 3 8 陨石薄片呈四边形，大小1 5 1 2 m m ( 图4 1 f ) 。g r v 0 5 2 0 7 3 陨石薄片呈 不规则四边形，大小约2 1 6 m m 。g r v 0 5 2 1 3 3 陨石薄片呈不规则三角形，底约1 1 m m ， 高约6 m m 。g r v 0 5 2 8 8 4 陨石薄片呈不规则多边形，大小约8 4 m m ( 图4 1 a ) 。 这六块陨石中g r v 0 5 1 6 3 9 和g r v 0 5 2 0 7 3 陨石的球粒结构不完整，但易分辨， 基质的重结晶程度很高，次生长石常见，主要矿物为橄榄石、低钙辉石、斜长石、 f e n i 合金和陨硫铁，f e n i 合金和陨硫铁主要充填在硅酸盐矿物颗粒之间。其余 1 5 一 。 棒林理丁大学硕十学何论文 四块陨石球粒结构难以分辨，基质和球粒中的玻璃质都已经产生强烈的重结晶， 次生长石常见，主要矿物为橄榄石，低钙辉石、斜长石、f e n i 合金和陨硫铁， 还有少量的铬铁矿常与斜长石共生。 表4 11 4 块平衡型普通球粒陨石的岩石学特征及分