天文科普详细讲解橄辉无球粒陨石
橄辉无球粒陨石是迄今为止全世界回收量仅次于灶神星 HED 群的第二大类无球粒陨石,属于超镁铁岩石组成,其矿物组成主要包括橄榄石、辉石以及不透明的富碳填隙物。根据所含有的辉石种类可分为橄榄石-易变辉石组合橄辉无球粒陨石、橄榄石-斜方辉石组合橄辉无球粒陨石和含普通辉石的橄辉无球粒陨石,其中最常见的是橄榄石-易变辉石组合。
橄辉无球粒陨石作为一种无球粒陨石,它的特殊性主要体现在其既具有高度分异特征同时又显示原始性。
粗粒的超镁铁质岩石结构、Sm-Nd 位素特征,全岩的亲石元素特征 以及"V"型稀土元素分布模式 等特征暗示橄辉无球粒陨石母体极有可能经历了广泛的熔融过程 。
然而其不均一的氧同位素组成、高含量的碳质以及行星型稀有气体组成特征 在高度演化的行星体内很难保存,显示其原始性 。
作为兼具"原始"和"分异"两种特性的橄辉无球粒陨石可能就是分异陨石和球粒陨
石之间的过渡,因此它的形成和演化过程可能更具有独特性。因为其复杂的特征,所以对其成因模式有多种的解释,主要包括有:多阶段火成堆积模式、熔融-冲击熔融模式、火山爆发成因模式 和星碰撞成因模式等,但是这些模型都只能合理地解释部分特征,并没有完满地解决其成因问题。这些不同成因解释和争论的焦点主要集中在三方面 ,母体的初始物质岩浆堆晶作用形成还是部分熔融形成;金刚石的形成原因。
这些用于成因解释的模型可分为原始模型和火成模型两类 。原始模型的代表Takeda 提出的,橄辉无球粒陨石的母体物质由星云凝聚形成,然后在星子碰撞的早期通过高
温重结晶形成橄辉无球粒陨石。
这个模型的有力支持来源于橄辉无球粒陨石中金刚石的气相生长成因,而气相生长极有可能就是在星云凝聚过程中产生的。同时橄辉无球粒陨石的氧同位素特征,也显示出了与星云过程的密切关系。橄辉无球粒陨石的氧同位素组成落于碳质球粒陨石中富钙铝包体(CAI)线上 ,这条线代表了太阳系与外太阳系物质的混合 。火成模型的代表是 Goodrich等 根据矿物化学和结构提出的多阶段堆积模式。
在这个模式中,橄辉无球粒陨石是从具有高于球粒陨石 Ca/Al 比值、缺乏长石的源区,经历部分熔融(部分熔融程度 < 10%)所形成的岩浆中结晶形成的
。这个模型的问题在于,它暗示着橄辉无球粒陨石应该只是其原始物质中的一小部分,作为无球粒陨石的第二大类,与橄辉无球粒陨石成分互补的岩石种类却没有发现。火成模型中的另一种代表模式是将橄辉无球粒陨石直接作为部分熔融残余物,是岩石 直 接 经 历 了 约 15%—25% 的 部 分 熔 融 形成,这个模式可以更好地解释"原始"和"分异"特征共存的现象,并且可以合理地解释橄辉无球粒陨石的数量以及互补成分缺失的问题,但是从矿物组合(主体为粗粒的橄榄石和辉石)以及在粗粒的硅酸盐矿物中存在面理和线理结构 等方面来看可能堆积模式更为符合。
因此,橄辉无球粒陨石的成因仍需要更深入的研究。本文对 2 块橄辉无球粒陨石(GRV 022888 和 GRV 052408)进行系统的矿物学、岩石学和地球化学研究,期望对橄辉无球粒陨石的起源和演化提供新的信息。
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