本文關(guān)鍵詞：東烏旗及GRV020175隕石礦物學(xué)、巖石學(xué)及地球化學(xué)研究對(duì)中鐵隕石復(fù)雜形成歷史的暗示意義

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【摘要】： 東烏旗中鐵隕石是我國(guó)發(fā)現(xiàn)的一塊降落型中鐵隕石,它由50 vol.%硅酸鹽和50 vol.%金屬組成。金屬以不規(guī)則片狀分布,或以細(xì)�；|(zhì)出現(xiàn)。金屬由鐵紋石、鎳紋石及隕硫鐵組成,副礦物為隕磷鐵鎳石。硅酸鹽相呈斑狀結(jié)構(gòu),輝石和橄欖石礦物顆粒以斑晶形式分布于細(xì)粒的基質(zhì)中。基質(zhì)呈輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu),主要礦物為輝石和斜長(zhǎng)石,其次有橄欖石、石英、白磷鈣礦、磷鎂鈣礦、鉻鐵礦和堇青石。輝石斑晶在BSE圖像下呈兩種不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：輝石斑晶1發(fā)育反應(yīng)邊；輝石斑晶2不發(fā)育反應(yīng)邊,包含長(zhǎng)石包體。橄欖石斑晶角礫狀,大部分發(fā)育增生邊。細(xì)粒石英分布在基質(zhì)中,或以包體出現(xiàn)于輝石斑晶中。白磷鈣礦通常出現(xiàn)在輝石附近。磷鎂鈣礦在金屬附近或內(nèi)部出現(xiàn)。堇青石分布金屬邊緣。鉻鐵礦粒狀出現(xiàn)或小包體形式存在于輝石斑晶中。 東烏旗橄欖石成分(F060.9-70.1)落于中鐵隕石橄欖石成分范圍內(nèi)(F055-90)。輝石的Molar Fe/Mn比值全都落在中鐵隕石輝石Molar Fe/Mn比范圍內(nèi)(16-35).基質(zhì)斜長(zhǎng)石成分(An80.9-87.7)略低于中鐵隕石的斜長(zhǎng)石范圍(An88-95)。所有的巖石學(xué)特征和化學(xué)成分與中鐵隕石符合。東烏旗中鐵隕石各個(gè)硅酸鹽礦物模式豐度均落于B類中鐵隕石范圍內(nèi)。其硅酸鹽相礦物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：礦物碎屑輪廓清晰,基質(zhì)礦物顆粒細(xì)小,表明其變質(zhì)程度低。因此東烏旗中鐵隕石為1B中鐵隕石。 東烏旗中鐵隕石包含豐富的石英和磷酸鹽,他們是含磷的金屬與硅酸鹽發(fā)生氧化還原反應(yīng)形成的。石英和隕硫鐵組合呈蠕蟲狀后成合晶結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在輝石中,它們是還原劑硫?qū)⑤x石中Fe還原形成的。橄欖石的增生邊和斜方輝石的反應(yīng)邊是變質(zhì)作用形成的。因此,東烏旗中鐵形成的歷史為：1)初始巖漿分離結(jié)晶,硅酸鹽冷凝；2)金屬與硅酸鹽混合；在金屬-硅酸鹽混合期間或之后,在還原劑磷和硫的作用下,硅酸鹽相發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。3)變質(zhì)作用,產(chǎn)生了橄欖石的增生邊和斜方輝石反應(yīng)邊。 GRV 020175是一塊在南極收集的隕石,它由43 vol.%硅酸鹽和57 vol.%金屬組成。金屬以不規(guī)則片狀分布、或以細(xì)脈狀滲入硅酸鹽中,或以細(xì)粒基質(zhì)出現(xiàn)。金屬由鐵紋石、隕硫鐵及少量鎳紋石組成。風(fēng)化作用明顯,金屬和隕硫鐵脈部分被氧化為鐵的氧化物。硅酸鹽相中輝石、長(zhǎng)石、少量石英及極少量橄欖石以斑晶形式分布于細(xì)�；|(zhì)內(nèi)形成斑狀結(jié)構(gòu)�；|(zhì)呈輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu),主要由輝石和長(zhǎng)石組成。一類斜方輝石出現(xiàn)分帶現(xiàn)象,核部富MgO,邊緣富FeO。另一類斜方輝石含有很多長(zhǎng)石質(zhì)的細(xì)粒包體。大部分的易變輝石都轉(zhuǎn)為含有普通輝石出溶晶片的斜方輝石,并發(fā)育有富MgO的反應(yīng)邊。橄欖石半自形,大量細(xì)粒鉻鐵礦沿其邊緣分布。長(zhǎng)石成分隨顆粒而變化,但在同一顆粒內(nèi)沒有出現(xiàn)分帶現(xiàn)象。顆粒細(xì)小的石英分布于基質(zhì)中,或呈包體存在于輝石斑晶中。同時(shí)可見大的石英斑晶(達(dá)到200-300μm),它可能是從捕獲來的液體中結(jié)晶形成的。 GRV 020175輝石的Molar Fe/Mn比值(19-32)與中鐵隕石輝石的Molar Fe/Mn比值一致(16-35),大部分長(zhǎng)石成分(An87.5-96.6)落在中鐵隕石長(zhǎng)石成分范圍內(nèi)(An88-95)。橄欖石的成分(Fo≈53.8)略低于中鐵隕石橄欖石成分(Fo55-90)。所有的巖石學(xué)特征和化學(xué)成分都表明,GRV020175為中鐵隕石。通過與A類與B類中鐵隕石各種硅酸鹽礦物的模式豐度比較,我們得出GRV 020175為斜長(zhǎng)石相對(duì)富集的A類中鐵隕石。結(jié)構(gòu)上,硅酸鹽顆粒都顯示相互交織的界線;粗粒輝石顆粒邊緣出現(xiàn)無法與基質(zhì)礦物區(qū)分的輝綠結(jié)構(gòu);易變輝石多轉(zhuǎn)變成斜方輝石；橄欖石稀少,幾乎完全被輝石交代。這些都是3級(jí)變質(zhì)程度的特征,因此GRV020175被進(jìn)一步劃分為3A中鐵隕石。 GRV 020175的輝石溫度計(jì)給出1000℃的易變輝石峰值溫度和約875℃的結(jié)晶封閉溫度。這表明硅酸鹽從原始巖漿結(jié)晶,快速冷卻到較低溫度后,被重新加熱到1000℃,之后冷卻至875℃。一些易變輝石沒有轉(zhuǎn)變?yōu)樾狈捷x石表明重新加熱后相對(duì)快的冷凝。易變輝石molar Fe/Mn與Fe/Mg比值正相關(guān)關(guān)系和石英和輝石中的隕硫鐵組合是還原劑硫?qū)⑤x石中Fe還原形成的。橄欖石的增生邊、斜方輝石和易變輝石的反應(yīng)邊,成分均—基質(zhì)輝石都是變質(zhì)作用形成的。已轉(zhuǎn)變易變輝石主體受到氧化還原作用,而其反應(yīng)邊是變質(zhì)作用形成的,這表明氧化還原作用先于變質(zhì)作用。南極GRV 020175中鐵隕石的形成過程為：1)原始巖漿快速分離結(jié)晶。2)硅酸鹽冷卻到較低溫度后,經(jīng)歷了不同程度的再加熱,之后相對(duì)快的冷卻。3)金屬與硅酸鹽發(fā)生混合;金屬-硅酸鹽混合期間或之后,硅酸鹽相經(jīng)歷了氧化還原作用,還原劑為硫。4)硅酸鹽經(jīng)歷了變質(zhì)作用,產(chǎn)生了橄欖石的增生邊、斜方輝石和易變輝石的反應(yīng)邊,并使基質(zhì)輝石成分均一化。 通過對(duì)東烏旗和GRV 020175中鐵隕石的詳細(xì)研究,我們得出了如下關(guān)于中鐵隕石形成歷史的認(rèn)識(shí)： 1.中鐵隕石的母體經(jīng)歷了初始熔融、分離結(jié)晶作用、殼的重熔及結(jié)晶作用、金屬-硅酸鹽的混合作用、氧化-還原作用和變質(zhì)作用等復(fù)雜的歷史。 2. GRV 020175的硅酸鹽相與HED隕石在巖相學(xué)和地球化學(xué)特征上都很相似。HED隕石在800-1000℃經(jīng)歷了熱變質(zhì)。變質(zhì)作用是由噴發(fā)的熔體被掩埋到20 km或更深,深埋的熔巖流使得玄武巖被重新加熱到變質(zhì)溫度形成的。因此我們認(rèn)為同樣的過程也可能使得中鐵隕石母體的殼重熔。中鐵隕石母體經(jīng)歷了不同程度的再加熱,GRV 020175的位置更接近熱源,東烏旗則更遠(yuǎn)離熱源。 3.在南極隕石GRV 020175中可見金屬(隕硫鐵)細(xì)脈穿過斜方輝石斑晶,靠近細(xì)脈的區(qū)域斜方輝石FeO含量更高,表明金屬中的Fe進(jìn)入斜方輝石。FeO的來源應(yīng)該是金屬(隕硫鐵)細(xì)脈。這些細(xì)脈來自中鐵隕石金屬相,金屬與硅酸鹽混合時(shí)金屬應(yīng)該為熔融狀態(tài)。同時(shí)東烏旗中鐵隕石金屬Fe-Ni出現(xiàn)維氏臺(tái)登構(gòu)造,也表明金屬Fe-Ni與硅酸鹽混合時(shí)為熔融狀態(tài)。 4.豐富的石英、磷酸鹽、輝石molar Fe/Mn與Fe/Mg比值正相關(guān)關(guān)系及輝石中的石英和隕硫鐵組合都是氧化還原作用形成的。還原劑磷和硫來自金屬。不同中鐵隕石,還原劑也不完全相同。南極GRV 020175金屬中不含磷,而東烏旗金屬含有豐富的磷,說明兩塊隕石的金屬來自不同區(qū)域,或經(jīng)歷了不同程度的演化。 5.東烏旗和南極GRV 02017經(jīng)歷的變質(zhì)作用產(chǎn)生了橄欖石的增生邊和輝石的反應(yīng)邊,同時(shí)后者的變質(zhì)作用還使基質(zhì)輝石成分均一。這說明后者所受到變質(zhì)作用大于前者,這與它們的變質(zhì)程度等級(jí)一致,東烏旗中鐵隕石為1級(jí)中鐵隕石,南極GRV 020175為3級(jí)中鐵隕石。但隕石中輝石斑晶和長(zhǎng)石成分變化,表明變質(zhì)作用有限,不能將輝石斑晶和長(zhǎng)石均一化。由此可見,變質(zhì)作用并不足以使整個(gè)隕石徹底地重新發(fā)生平衡。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：P185.83

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

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3 王道德;鐵隕石及中鐵隕石的稀有氣體同位素豐度和放射性核素活度[J];地球化學(xué);2000年05期

4 繆秉魁;歐陽自遠(yuǎn);林楊挺;肖龍;黃定華;何琦;;我國(guó)南極隕石研究的新進(jìn)展[J];地質(zhì)科技情報(bào);2008年01期

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6 陶克捷,楊主明,張培善,韓秀玲;東烏珠穆沁旗中鐵隕石表面的角礫狀橄欖石的特征[J];巖石學(xué)報(bào);2001年02期

7 陶克捷,楊主明,張培善;內(nèi)蒙東烏旗石鐵隕石[J];巖石學(xué)報(bào);1997年02期

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本文編號(hào)：1284988