辉石, 但粒度都很小在化学成分上, 橄榄石主要为近乎于纯的镁橄榄石和含有 10-20wt% FeO 的铁橄榄石, 辉石包括贫钙和富钙两种类型一些橄榄石颗粒还记录了太阳耀斑的轨迹, 说明晶体在形成基质成为外壳之前被照射过 16 O 的富集作 [10] 用与 FeO 含量负相关 CM 型球粒陨石 :

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亡潢祖
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1 7 碳质球粒陨石的类型及其分类特征王秀娟 1, 缪秉魁 1,2 1, 王葆华 1 桂林工学院资源与环境工程系, 桂林, 中国科学院地质与地球物理研究所, 北京, ( 通讯作者 miaobk@hotmail.com) 陨石一般可分为三大类 : 石陨石铁陨石和石铁陨石石陨石根据有无球粒划分为球粒陨石和非球粒陨石根据化学成分结构和矿物学特征将球粒陨石分 [17] 为碳质球粒陨石普通球粒陨石和顽辉石球粒陨石, 进一步划分为 12 个群碳质球粒陨石是球粒陨石中氧化还原程度最氧化的成员因其成分最接近原始太阳和代表了太阳星云早期成分, 碳质球粒陨石是研究太阳系起源的最理想对象本文对碳质球粒陨石的类型划分所依据的主要岩石矿物学特征进行了综述相对于非碳质球粒陨石, 碳质球粒陨石富含碳质, 故命名为碳质球粒陨石到目前为止, 己划分出 7 个碳质球粒陨石群, 即 CI CM CR CH CV CK 及 CO 球粒陨石群, 它们通常是依据降落的典型陨石而命名, 只有 CH 碳质球粒陨石群例外, 是依据其高的金属丰度和高的铁浓度而命名的下面对不同类型碳质球粒陨石的主要特征归纳如下 : CI 型球粒陨石 : 它的岩石类型为 1 型, 经历了广泛的含水蚀变, 其初始矿物学和岩石学特征均发生改变 [7] 已知五个 CI 陨石均为表土角砾岩, 由不同类型含水石屑碎片组成 CI 不含任何球粒和角砾, 基质成分 100%, 主要是细粒含水层状硅酸盐 ( 含磁铁矿硫化物硫酸盐及碳酸盐 ), 有少许孤立的橄榄石和辉石球粒, 且被网状的次生碳酸盐和 Mg 质硫酸盐脉所胶结, 有一些或全部硫酸盐脉为地球成因在化学成分上与太阳光球相匹配, 为最原始的球粒陨石, 其非挥发性元素的含量被用来代表太阳的元素丰度 [1] X 射线表明这些低温矿物主要是非常细粒的 nm 的蒙脱石和绿泥石等含水硅酸盐及其次生的磁铁矿, 次要矿物主要是磁黄铁矿镍黄铁矿方黄铁矿和六方针铁矿磁铁矿是极细粒的, 比周围基质明亮碳主要存在于复杂的有机物中 [6] 含有极少量的高温矿物橄榄石和 7 [ 基金项目 ]: 国家自然科学基金项目 (No ) 资助 [ 作者简介 ]: 王秀娟, 女,1978 年 2 月出生, 硕士, 助理工程师, 经济师, 地球化学专业, xiaowang060317@163.com 62

2 辉石, 但粒度都很小在化学成分上, 橄榄石主要为近乎于纯的镁橄榄石和含有 10-20wt% FeO 的铁橄榄石, 辉石包括贫钙和富钙两种类型一些橄榄石颗粒还记录了太阳耀斑的轨迹, 说明晶体在形成基质成为外壳之前被照射过 16 O 的富集作 [10] 用与 FeO 含量负相关 CM 型球粒陨石 : 其岩石类型一般为 2 型, 含有大量的斑状球粒 (~30vol%), 球粒的粒度小 (~300μm), 多为贫 FeO 的 I 型球粒, 部分被层状硅酸盐所取代 ; 环状球粒有细粒吸积边 ; 由于广泛的水的蚀变作用, 几乎没有 Fe-Ni 金属 ; 有富钙铝包体 (CAIs) 和蠕虫状橄榄石集合体 (AOAs) 基质丰度高(52-58%), 基质由层状硅酸盐羟镁硫铁矿碳酸盐硫化物及磁铁矿组成高温相物质 ( 球粒角砾高温矿物 ) 的平均体积分数为 42% CM 的高温组分有四种 : 矿物颗粒及其碎片未熔融集合体球粒捕掳体 CM 中的高温矿物主要为橄榄石辉石铬铁矿和 Ca-Al 硅酸盐玻璃, 次要矿物是方解石石膏和磁铁矿 ; 橄榄石和辉石的成分接近于纯的镁橄榄石和顽火辉石碳主要以复杂的碳水化合物形式存在基质物质与 CI 相似, 非常细小球粒类型,IA 类型中的斑状橄榄石球粒 (PO) 占绝大部分,IB 类型中的斑状橄榄石辉石球粒 (POP) 很少, 炉条状球粒 (BO) 放 [2 射状辉石球粒 (RP) 和隐晶质球粒 (C) 也有出现, 8] 高温成分几乎是纯的镁橄榄石和顽辉石, 但也出现了富铁的成分在 CM 中有丰富的前太阳颗粒, 包括经历了微变质作用的石墨 SiC 和金钢石 CO 型球粒陨石 : 岩石类型为 3 型, 是一类变质程度较高的碳质球粒陨石它含有大量 (30-45vol%) 的球粒, 球粒粒径较小 (0.1~0.4mm) 大量的 CAIs 和 AOAs (~10vol%) 出现基质丰度相对低 (30-45vol%); 主要由含水粘土矿物和微粒的富铁橄榄石组成, 在结构和化学成分上不均一它与 CM 的最大区别在于高温组分中球粒的密度,CM 球粒在高温物质中仅占不到 2% 的体积分数, 而在 CO 中球粒占到 60%, 这表明 CO 的熔融物质含量大大高于 CM 球粒的丰度是 CAI 的三倍 CO 陨石的球粒通常是磨蚀和破碎的球粒特点 : 富金属的镁质球粒比例较高, 含二价铁的球粒 (II 型球粒 ) 也较普遍 ; 球粒通常是 PO, 类型为 IA,BO 和 RP 也有出现 [2] CAI 通常含黄长石, 与 CM 形成对比, 基质富含橄榄石 CV 型球粒陨石 : 岩石类型为 3 型, 球粒结构粗大, 具 mm 级大小的球粒, 主要是斑状结构的球粒, 大多数富镁,50% 的球粒有粗粒的火成边 ; 基质 / 球粒比值高 ( ); 基质中有大量的次透辉石 - 钙铁辉石 ± 钙铁榴石矿瘤或岩球 ;mm-cm 63

3 [17] 级的 CAIs 和 AOAs 丰度高主要的高温组分是斑状橄榄石球粒与 CO 的差别在于基质 ( 平均体积百分比数为 41.7%) 比 CO 多, 球粒和角砾 ( 平均粒径 0.5~2mm) 也比 CO 大, 而且不规则角砾少, 更多的是粗粒的 CAI, 细粒 CAI 也比 CO 中多, 体积分数可达 1%~6% [16] CV 陨石又分为氧化小群和还原小群, 可以通过金属和磁铁 [11] 矿的丰度及硫化物中的镍含量来区分化学特征 : 在 CV 陨石中辉石很少伴随橄榄石存在,RP 球粒可能不存在富钙 [13] 铝包体普遍, 主要成分是黄长石 - 尖晶石 - 辉石 ± 富钙 - 铝包体球粒和 CAIs 的不同高温相已经整个或部分被次生矿物取代, 部分氧化小群的镁橄榄石边缘是铁橄榄石还原小群很少蚀变, 保存了极细粒的似蠕虫状橄榄石集合体存在黑色包体 CV 比任何球粒陨石都更富含难熔亲石元素,CV 的基质也是不均一的, 成分上与 CM 基质相似, 主要是含水硅酸盐或富铁橄榄石组成前太阳物质石墨 SiC 已经衰竭, 但是富含金钢石 CR 型球粒陨石 : 该类型陨石是碳质球粒陨石中最还原的成员, 也是富含 Fe-Ni 合金的成员其结构特点是, 球粒多为大的层状球粒 ( 约 700μm,50-60vol%) 和基质 (+ 黑包体 ) 组成球粒中富金属 Fe-Ni, 呈卵形块状, 有的球粒外见 Ca 碳酸盐环 ; 基质中出现格架状磁铁矿, 和特殊的蛇纹石 - 绿泥石层状硅酸盐 -Ca [14] 碳酸盐组合 Fe-Ni 合金含量高, 可高达 5-6wt%, 具有正的 Ni-Co 关系,Ni/Co 接近于太阳丰度 CAIs 含量少 (0.1vol%~2.6vol%) 化学特征 : 橄榄石和辉石成分以富镁贫铁为特征, 球粒多为 I 型球粒难熔亲石元素丰度与 CI 一致 ;Zn/Mn 为 0.3 CI; 对于碳质球粒陨石来说, 有不寻常的高金属含量 (100~160mg/m) 氧同位素呈特殊的混合线全岩球粒基质 [5 的氧同位素不同含水物质中富重氧同位素, 表明水的氧同位素与 CI 和 CM 相似, 14] 球粒基质和黑包体等遇受不同程度的水化作用, 认为水化期间温度比 CI 和 CM 高 CK 型球粒陨石 : 与 CO 和 CV 接近的碳质球粒陨石群其岩石学特征 : 基质的丰度高, 大的斑状球粒 ( 平均直径 0.8mm), 火成边缺失 ; 所有陨石都受到了变质作用, 为 3-6 型, 一些包含有冲击脉, 所有的该陨石成员都显示出不同程度的变黑, 这是因为橄榄石和辉石中的极细粒分散的硫化物和磁铁矿颗粒造成的大的斑状球粒, 通常含有金属和硫化物包体, 基本不含基质与富含难熔亲石元素的 CV 群相比, 可以从基质确认 CK 型球粒陨石是除 CI 外含有最少金属量的碳质球粒 64

4 [12] 陨石球粒是唯一的高温成分,CAIs 和 AOAs 含量较低, 几乎完全缺失金属化学特征 : 难熔亲石元素丰度似于 CO 和 CV(1.21CI); 挥发元素模式类似 CV, 但比 CV 低氧化程度高, 橄榄石的 Fa 值为 29-33vol%,NiO 可达 0.5w%, CaO<0.1 [12] [3] 辉石有低钙辉石和钙辉石, 氧同位素与 CO 和 CV 接近 CH 型球粒陨石 : 岩石类型为 2 型, 因其高金属含量而得名, 有很高的亲铁元素和金属相含量但贫亲硫元素和挥发性元素,Fe-Ni 金属含量可达 20vol%, [4] Ni/Co 值有正相关趋势, 并具太阳系的 Ni/Co 值球粒结构最小, 一般 <0.1mm, [9] 由镁橄榄石 Fe Ni 金属组成, 主要是隐晶质球粒大部分的 CAIs 是近圆形的, 粒度也很小 ( 平均直径 70μm),CAI 基本上无蚀变特征, 岩石类型也较高金属和结石状碎屑岩比球粒更多更大细粒基质含量很低 ( 体积分数 5%) [12] CH 陨石除含 CAI 外, 还具有顽辉石陨石特有的强还原矿物及其集合体, 以及普通球粒陨石中特征的富硅矿物集合体关键词 : 碳质球粒陨石球粒化学群成因分类通讯作者 : 缪秉魁, 男,1966 年 1 月出生, 博士, 副教授, 空间化学和行星对比学, miaobk@hotmail.com 参考文献 1 Anders, E. and N. Grevesse, Abundances of the elements: Meteoritic and solar. Geochimica et Cosmochimica Acta, 53(1): Beckett, J.R. and L. Grossman, The origin of type C inclusions from carbonaceous chondrites. Earth and Planetary Science Letters, 89(1): Bischoff, A., Meteorite classification and the definition of new chondrite classes as a result of successful meteorite search in hot and cold deserts. Planetary and Space Science, 49(8): Campbell, A.J. and M. Humayun, Formation of metal in the CH chondrites ALH and PCA Geochimica et Cosmochimica Acta, 68(16): Clayton, R.N. and T.K. Mayeda, Oxygen isotope studies of carbonaceous chondrites. Geochimica et Cosmochimica Acta, 63(13-14): Cronin, J.R., Origin of organic compounds in carbonaceous chondrites. Advances in Space Research, 9(2): Dufresne, E.R. and E. Anders, On the chemical evolution of the carbonaceous chondrites. Geochimica et Cosmochimica Acta, 26(11): Greenwood, R.C., et al., Formation and alteration of CAIs in Cold Bokkeveld (CM2). Geochimica et Cosmochimica Acta, 58(8): Krot, A.N., M.I. Petaev, and K. Keil, Mineralogy and petrology of Al-rich objects and 65

5 amoeboid olivine aggregates in the CH carbonaceous chondrite North West Africa 739. Chemie der Erde - Geochemistry, 66(1): Leshin, L.A., A.E. Rubin, and K.D. McKeegan, The oxygen isotopic composition of olivine and pyroxene from CI chondrites. Geochimica et Cosmochimica Acta, 61(4): Mcsween, J.H., 1977,. Petrographic variations among carbonaceous chondrites of the Vigarano type. Geochimica et Cosmochimica Acta, 41(12): Hutchison, R., 2004,. Meteorites: A Petrologic, Chemical, and Isotopic Synthesis: Cambridge University Press Simon, S.B., A.M. Davis, and L. Grossman, Origin of compact type A refractory inclusions from CV3 carbonaceous chondrites. Geochimica et Cosmochimica Acta, 63(7-8): Weisberg, M.K., et al., The CR (Renazzo-type) carbonaceous chondrite group and its implications. Geochimica et Cosmochimica Acta, 57(7): 侯渭 ; 谢鸿森, 2003, 陨石成因与地球起源. 北京 : 地震出版社李春来 ; 欧阳自远, 2005, 空间化学. 哈尔滨 : 哈尔滨工业出版社 , 王道德, 缪秉魁, and 林杨挺, 陨石的矿物 - 岩石学特征及其分类, 极地研究, 17(01):

第 4 期戴德求等 : 南极格罗夫山碳质球粒陨石的研究与展望 379 工作进行展望 1 样品和实验方法样品包括 GRV020025(CM2) (CO3) 和 (CV3) 等 3 块碳质球粒陨石, 样品的背散射电子图像 (BSE) 见 [10] 样品均使用环氧树脂注胶, 分别

第 4 期戴德求等 : 南极格罗夫山碳质球粒陨石的研究与展望 379 工作进行展望 1 样品和实验方法样品包括 GRV020025(CM2) (CO3) 和 (CV3) 等 3 块碳质球粒陨石, 样品的背散射电子图像 (BSE) 见 [10] 样品均使用环氧树脂注胶, 分别第 25 卷第 4 期极地研究 Vol.25,No.4 2013 年 12 月 CHINESEJOURNALOFPOLARRESEARCH December2013 毀櫑毀毀研究论文櫑櫑櫑櫑櫑櫑櫑櫑櫑毀南极格罗夫山碳质球粒陨石的研究与展望 1,2 戴德求 1 陈新跃 1,3 杨荣丰 ( 1 湖南科技大学地质研究所, 湖南湘潭 411201; 2 中国科学院地球化学研究所, 贵州贵阳 550002;