球粒陨石难熔包体中贵金属的矿物岩石学分析：对太阳星云演化的启示-论文.pdf

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1、第55卷第2期天文学报、，o1．55NO．22014年3月AC：TAASTRONOMICASINICAMar．，2014球粒陨石难熔包体中贵金属的矿物岩石学分析：对太阳星云演化的启示冰吴蕴华，2邢巍凡徐伟彪2，3十(1中国地质大学(武汉)地球科学学院武汉430074)(2中国科学院行星科学重点实验室南京210008)(3中国科学院紫金山天文台南京210008)捅姜球粒陨石中的富钙富铝难熔包体(ca，A1．richInclusion，CAI)是太阳系最早形成的物体，保留了太阳星云早期的原始信息，但深入研究发现许多难熔

2、包体具有复杂的演化历史，包括部分熔融和后期变质作用等．针对难熔包体中更为难熔、化学性质更为稳定的贵金属颗粒进行天体化学研究，选取CV群碳质球粒陨石NWA2140，对其CAI中的贵金属颗粒进行岩石学观察及化学成分测定．根据得到的成分分析结果，能大致推出包体经历过的热力学历程，辨识出两类贵金属合金颗粒，这两类贵金属分别为早期冷凝产物和原生金属的后期蚀变产物．关键词天体化学，陨石，固态：难熔物质，方法：数据分析中图分类号：P148；文献标识码：A1引言碳质球粒陨石是原始太阳星云的凝聚物，是所有陨石中最为接近太阳系平均成分

3、的陨石．碳质球粒陨石中常见到富钙富铝难熔包体，它是陨石在形成过程中包裹进来的太阳系早期形成的聚集体，由各种高温难熔的氧化物和硅酸盐组成，包含刚玉、黑铝钙矿、尖晶石、黄长石、深绿辉石、钙钛矿等矿物，因此保留了太阳星云最早期的原始信息，反映了早期太阳星云的分馏凝聚物理化学过程和环境[1】_最初CAI被认为代表了原始太阳星云直接冷凝产物，但是深入的研究发现许多包体有着复杂的演化过程，例如部分熔融和后期变质作用等[2-31．根据相关的热力学冷凝计算，大多数贵金属如Re、Os、Ir、Mo、Ru、Pt、Rh以及难熔金属w应当是

4、最早从太阳星云中冷凝出来的元素[4】．Palme等[4]从一个CAI中将一个20m大小的包含w、Re、0s、Ir、Mo、Ru、Pt和Rh的金属颗粒分离出来，分析显示该难熔金属颗粒是从太阳星云中冷凝出来的多元素金属合金．之后的深入研究表明此类贵金属颗粒也可能会经历出溶、氧化和硫化过程，导致了难熔金属在金属、硫化物和氧2013—03—31收到原稿，2013—1o-14收到修改稿国家自然科学基金项目(41173076和41273079)和中国科学院小行星基金会资助十wbxu@pmo．ac．cn106天文学报55卷化物相之

5、间重新分配[5】_但是难熔金属相比于CAI能更大程度上保存原始信息，因此对丁：CAI中贵金属颗粒的分析能尽可能地获取陨石形成的原始信息．本文中探讨的贵金属主要指金和铂族金属(0s、Ir、Ru、Rh、Pt、Pd)等8种金属元素以及其他难熔的金属元素(W、Mo、Re)．贵金属集合体主要有3种成因：第一，在星云冷却过程中直接凝聚出来[4,6-71；第二，在球粒和难熔包体形成过程中结晶而成[81．第三CAI和球粒中的原生金属体经历后期变质作用在低温条件下发生出溶、氧化和硫化反应而形成[9-11】．对原始球粒陨石中贵金属的研

6、究可以帮助我们了解早期太阳星云的物理、化学环境以及陨石的形成和后期经历的变质过程．例如，如果贵金属是原生成因，其形成环境就可以反映原始太阳系星云的一些物理化学性质，诸如星云的化学组成、温度和冷凝速率．2实验方法对于贵金属的研究，我们主要通过对赋存状态、成分特点的观察及测定来进行．利用能谱仪及电子显微镜对样品薄片与光片进行分析．实验在中国科学院紫金山天文台天体化学和行星科学实验室完成．扫描电子显微镜(SEM)为Hitachi$3400N．II，加速电压为15kV，分辨率小于5nm，能谱仪为OxfordINCA．首先利

7、用扫描电子显微镜，结合能谱仪的分析结果对样品进行初步的岩石学观察和矿物鉴定．利用能谱仪完成对细小贵金属颗粒成分的测定．3实验结果3．1岩石学NWA2140是2003年在两北非洲沙漠中发现的一块碳质球粒陨石，2008年12月获得国际陨石学会的正式命名，总重量为314g，它在很多方面具有典型的CV3群的岩石学特征．碳质球粒陨石中的CV3群，在相对远离太阳的区域形成，具有较高的氧逸度以及与太阳系相似的Mg／Si丰度比值[12-131．NWA2140中球粒结构明显，具有毫米级大小的球粒(主要是斑状结构)，基质(约占60％~

8、70％)为微米级或更小，样品整体水化蚀变程度相对较低．取少量NWA2140的样品制成两个薄片，分别为PMO一1024和PMO一1031．球粒直径0．7—3mm不等，多为圆形或椭圆形，球粒的主要矿物为橄榄石及辉石．在样品中发现了一个较大的难熔包体，形状近似圆形，长轴约8mm，短轴约7mm，包体边缘与基质接触的地方有明显的边界，在包体一角发现有明显的破碎填充物，