新疆罗布泊地区新发现的陨石富集区及赋存陨石的岩石矿物学研究摘要
世界上已收集到的陨石约25%发现于沙漠地区,70%发现于南极冰原。沙漠陨石在数量上虽然不及南极陨石,但有许多珍贵的陨石品种。新疆拥有丰富的沙漠资源,已发现沙漠陨石34块,占我国国内发现陨石总数(已命名)的四分之一。位于新疆塔克拉玛干沙漠东部的罗布泊地区具有降水量小、蒸发量高、温差大及风力强等典型的大陆性干旱气候特征,是绝佳的天然陨石储库。2012年国内猎陨爱好者在此发现了大量陨石,首批共确认13块,已获得国际陨石学会正式命名。由这些陨石所确立的4个陨石富集区分别为Xingdi、Argan、Loulan Yizhi和Lop Nur已申请并获得国际陨石学会命名。罗布泊富集区地表多为黄色中-粗砂沙地或者具有淡色酸性岩角砾的石质戈壁,外加陨石大多未被掩埋或埋深极浅,因此陨石的可分辨度极高,非常有利于陨石的野外搜寻工作。新富集区的确立能够激励民众对陨石的认知兴趣,使普通民众有更多的机会接触、了解陨石,促进陨石科学的普及和发展,具有积极的社会效应。新富集区的确立为国内沙漠陨石的回收工作提供了理论依据和前提保障,其标志着新疆罗布泊陨石富集区以成为我国内陆地区的重要陨石收集区。国内沙漠陨石的回收工作刚刚开始,期望能发现更多珍贵的陨石品种。13块新发现罗布泊陨石质量从25 g到约500 g不等,多集中在100 g左右。陨石矿物组成均比较简单,主要矿物均为橄榄石、低钙辉石、Fe-Ni金属、陨硫铁;次要矿物为长石、透辉石,在部分的陨石中还可见到少量铬铁矿、磷灰石以及白磷钙矿。13块陨石中均可见完整球粒或球粒碎片,绝大多数具有较为模糊的轮廓,与基质界限不清晰。各样品中橄榄石的成分均一程度高,除Loulan Yizhi 002、Xingdi 002两块样品中橄榄石铁指数(Fa)相对标准偏差略偏高,其余样品橄榄石Fa值相对标准偏差均小于2 %,TiO2、Al2O3、Cr2O3含量均小于0.05 wt%。低钙辉石成分变化相对较大,但大多数样品低钙辉石铁指数(Fs)相对标准偏差小于3 %,钙指数(Wo)为0.5-1.7 mol%。13块陨石的岩石结构、矿物组成表明它们均为平衡型普通球粒陨石,其中5块属于H群,8块属于L群,未发现LL群陨石。根据电子探针数据和有标样定量分析获得的能谱分析数据以及岩石结构特征,这13块陨石中别分属于:H5 (Loulan Yizhi 001、Lop Nur 001、Lop Nur 002、Argan 001、Xingdi 002),L4 (Loulan Yizhi 002),L5 (Loulan Yizhi 003、Loulan Yizhi 004、Argan 002、Loulan Yizhi 005、Loulan Yizhi 006、Loulan Yizhi 007)和L6 (Xingdi 001)。Loulan Yizhi 003具有5型陨石的结构及矿物成分特征,但陨石中的次生长石却均可达到100μm,因此不可将二次长石的粒度作为判断球粒陨石热变质程度的绝对标准。随着热变质程度的增加,陨石中球粒结构逐渐模糊,基质的重结晶程度增加,矿物成分的均一程度增加。通过橄榄石-尖晶石温度计和二辉温度计分别对7块受冲击作用较轻的L群陨石进行变质温度的测定,结果表明,橄榄石-尖晶石温度计记录了L群普通球粒陨石的平衡温度,其温度高低与铬铁矿颗粒大小呈正相关。较大颗粒的铬铁矿记录了约720-740℃的温度值,较小颗粒的尖晶石则记录了偏低的温度。而在5型、6型陨石,尖晶石颗粒主体粒度较大,而4型陨石中粒度主体偏小。橄榄石-尖晶石温度计表明4型和5型L群普通球粒陨石的峰期变质温度均超过约720-740℃,从4型到6型陨石的平衡温度彼此接近。辉石中Mg-Ca元素的扩散速率比Mg-Fe元素在尖晶石-橄榄石体系中的扩散速率要慢,具有滞后效应,因此其平衡温度可能记录了峰期变质温度。辉石中元素的不均匀分布,部分二辉温度计记录了火成作用的残余以及单斜辉石温度计及斜方辉石温度计的温度不一致均表明在4型和5型及部分6型L群普通球粒陨石中,辉石成分并未达到化学平衡,但从4型到6型趋于平衡的程度越来越高。由二辉温度计计算得到,接近化学平衡的6型L群普通球粒陨石峰期变质温度约为900℃。13块罗布泊陨石大部分都严重风化,有九块样品风化程度达到W4,分别为Loulan Yizhi 002、Loulan Yizhi 003、Loulan Yizhi 004、Loulan Yizhi 005、Loulan Yizhi 006、Loulan Yizhi 007、Xingdi 001、Xingdi 002和Argan 002,陨石中的金属及陨硫铁已经全部被氧化,但硅酸盐未被风化,Lop Nur 001、Lop Nur 002两块样品风化程度较低,分别为W2、W1,其中Lop Nur 001中约20%的Fe-Ni金属发生氧化,Lop Nur 002中发生氧化的金属含量约占10%,Loulan Yizhi 001和Argan 001两块样品风化程度达到W5, 沿着矿物裂隙,部分橄榄石和辉石已经发生蚀变。金属与陨硫铁的风化效应均可由电化学反应得到解释,但金属比陨硫铁更容易发生风化,且二者的初级风化产物可能有所差异。金属的初级风化产物为四方纤铁矿,该矿物的形成导致了环境来源的Cl-的富集,而富集的Cl-反过来提高了风化速率。陨硫铁的初级风化产物为针铁矿。二者的初级风化产物还能够进一步脱水形成磁赤铁矿和赤铁矿。罗布泊沙漠陨石的风化程度要明显高于其他典型的沙漠陨石,这可能指示了罗布泊地区在全新世以来可能具有较高的空气湿度,而且广泛发育的蒸发盐类也极大地促进了化学风化作用的速率。13块陨石冲击变质程度分别为S2(Loulan Yizhi 006、Argan 002、Xingdi 002、Lop Nur 001、Lop Nur 002、Loulan Yizhi 003),S3(Loulan Yizhi 001、Loulan Yizhi 002、Loulan Yizhi 004、Loulan Yizhi 007、Xingdi 001、Argan 001)和S5(Loulan Yizhi 005)。在陨石中发现了多种产状的铬铁矿-斜长石矿物组合,有些可能确实与冲击作用有关,然而有些并不能明显的显示为冲击作用的结果。且即使在几个可能与冲击作用相关的产状中,其反应的冲击作用特征(压力,温度等)可能也存在一定差异。
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