新浪博客

碳质球粒陨石种类划分与化学群簇的关系

2016-01-06 10:37阅读:
碳质球粒陨石

碳质球粒陨石种类划分与化学群簇的关系

碳质球粒陨石是陨石大家族中一种比较特殊含碳物质元素的陨石,它的特殊是因为它们具有很高的科研价值与现实意义。它们代表的是最原始太阳系中的演化与成因物质,它们是太阳星云形成初期幸存下来的固体物质。它们保存了一些太阳星云的凝聚、演化及成因信息,其矿物成因学和化学物质组分反映了早期太阳星云、行星、小行星和恒星的形成和演化历史。碳质球粒陨石在含水蚀变过程中保留下的一些特征,与早期太阳星云低温演化关系有着密切的联系,因此, 碳质球粒陨石是早期太阳星云形成和演化的见证者。不同化学组分的碳质球粒陨石代表了太阳星云不同区域的演化产物,它们的形成区域不同也与太阳之间保持的距离不同,其物理化学条件也会由氧化转变为强还原。
碳质球粒陨石种类划分与化学群簇的关系


近些年来, 学术界已在一些碳质陨石中发现了诸多种不同的氨基酸,这些地外氨基酸不断的被发现,加上研究它们的一些同位素变化与差异性,研究这些特殊的星际物质,可帮助我们寻找到外星生命和揭开生命起源提供了重要的线索。碳质球粒陨石,也称C型球粒陨石或“CCS”,相对非碳质球粒陨石,碳质球粒陨石岩相中含有一定的碳物质,因其含碳物质因素所以被命名为碳质球粒陨石或碳质陨石。碳质球粒陨石是球粒陨石家族中氧化还原程度比较高的成员,因其化学特征也最接近原始太阳及太阳星云早期形成的物质,碳质球粒陨石是研究太阳系行星与恒星起源的最理想标本。目前已知的碳质球粒陨石类型已被划分为8至9个群组,通过矿物化学进行分类,碳质球粒陨石已被分为:CI群、CV群、CM群、CR群、CH群、CB 群、CK群、CO群及未被分组的C类群等。
碳质球粒陨石种类划分与化学群簇的关系

其中未被分组的C类群碳质陨石,虽然还未明确的被划分为某一子类,但因也含有一定碳物质因素,所以在种类归属上也暂被归为C型主群类。C类群碳质陨石中当然也包括许多种已知的原始类型碳质陨石,因为有一些顽火辉石球粒陨石及非平衡普通球粒陨石也含有碳质物质。此外,并不是所有的碳质球粒陨石都含有球粒。碳质球粒陨石占已发现陨石总数的4.6%左右,碳质球粒陨石根据其独特的矿物化学成份,反应出了它们可能来源于不同的行星母体。碳质球粒陨石的命名多数是依陨石坠落发现地命名的,但也有的是根据其含有金属丰度或铁浓度的高低来命名的。下面描述各种类型碳质球粒陨石的一些岩相结构特征与矿物化学性质及类型划分:
碳质球粒陨石种类划分与化学群簇的关系

CI碳质球粒陨石,其岩石类型定为1型,它的岩相中含水蚀变特征比较明显,常含有3%至20%左右的水和有机化合物。岩相成分多为硅酸盐、氧化物、硫化物等矿物构成,其中比较典型的一些特色矿物是橄榄石和蛇纹石。蛇纹石本身就是一种含水的富镁硅酸盐矿物,蛇纹石的生成常与中温热液交代作用有关,主要是岩石经历热液蚀变而成。一些被蛇纹石化的典型矿物,是由橄榄石、斜方辉石等受热液蚀变分解而成的。CI碳质球粒陨石中含有的一些挥发物质、有机物和水的存在,显示它们在形成初期没有经历过很高的热液影响,因此它们的化学组成被认为与太阳系和太阳星云的初期形成像似。
碳质球粒陨石种类划分与化学群簇的关系
碳质球粒陨石家族中CI群和CM群的矿物化学成因比较及其的像似,也就是说CM碳质球粒陨石形成时同样没有受到高温热液影响而出现大的石变。其它的一些类型碳质球粒陨石,像是CO、CV、和CK碳质球粒陨石等,它们的岩相中相对缺乏一些挥发性化合物,这可能是它们在其小行星母体时经历了极高的热液熔融过程。CI碳质球粒陨石的化学特征,因和太阳系和太阳星云的形成初期近似,也被学术界称其为比较原始的球粒陨石,它们一些原始的矿物学和岩石学特征受母体环境或水蚀变影响而发生了彻底改变。
碳质球粒陨石种类划分与化学群簇的关系
CI碳质球粒陨石的岩相大都为表土角砾岩型,均为不同类型的含水矿物石屑与撞击碎片组成,在薄片岩相中球粒和角砾物质及其的稀少。在细粒含水层状的硅酸盐基质中常夹杂着一些各种矿物碎屑,构成碎屑基质的物质多为磁铁矿、硫化物、硫酸盐及碳酸盐岩屑等。一些孤立的高温橄榄石和辉石球晶稀疏的镶嵌在硅酸盐矿物基质中,高温橄榄石和辉石球晶多被次生的网状碳酸盐与Mg质的硫酸盐脉所胶结,一些CI碳质球粒陨石中的裂隙充填物,比如岩相中的硫酸盐脉物质多为坠入地球后,受到坠落地风化环境影响而成因。CI碳质球粒陨石因含水量较多的因素其结构性质也极度脆弱,导致它们在地面上很容易受到风化,因此它们在坠落到地球表面后不会完整的保留太长的时间。
碳质球粒陨石种类划分与化学群簇的关系
CM碳质球粒陨石, 其岩石类型定为2型,在矿物化学和氧同位素差异上可与其它碳质球粒陨石进行区别,薄片岩相中含有大量的斑状球粒构造,球晶的粒度一般比较小,多为贫氧化铁的I型球粒,部分球晶被层状硅酸盐物质所取代,环状球晶常有细粒吸积边现象,由于受到水的侵蚀与氧化作用,几乎不含有铁镍金属物质,岩相中有富钙铝包体和蠕虫状橄榄石集合体。岩相中的基质矿物化学丰度比较高,基质由层状硅酸盐、羟镁硫铁矿、碳酸盐、硫化物及磁铁矿等物质组成。高温相物质有球粒、角砾和高温矿物,CM碳质球粒陨石中含的高温矿物分组通常有四种:矿物颗粒及碎片、未被熔融的集合体、球粒与捕掳体。CM碳质球粒陨石中高温矿物主相为橄榄石、辉石、铬铁矿和Ca-A1硅酸盐玻璃,次生次相矿物是方解石、石膏和磁铁矿(极可能是一些不新鲜的陨石样品坠落后受地表风化环境影响而形成的物质)。
碳质球粒陨石种类划分与化学群簇的关系
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的形式存在。基质物质与CI碳质球粒陨石的化学特近似,但比较细密。CM碳质球粒陨石岩相中的球晶化学特征: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)、放射状辉石球粒(RO)和隐晶质球粒(C)也有出现,高温矿物化学成分几乎是较纯的镁橄榄石和顽火辉石,但也出现富铁成分的存在。CM碳质球粒陨石中含有丰富的太阳系和太阳星云形成初期的物质,CM碳质球粒陨石中的碳物质含量很高,比其它陨石含有更多的太阳系早起形成物质,它包括经历了变质作用的石墨、SiC和金刚石等。CM群和CI群碳质球粒陨石的形成关联密切,具有一些明显的同位素组成特性,在一些CM和CI碳质球粒陨石中已发现了较为丰富的一些有机化合物。
碳质球粒陨石种类划分与化学群簇的关系
目前学术界已在一些碳质陨石中发现了诸多种不同的氨基酸,这些地外氨基酸不断的被发现,加上研究它们的一些同位素变化与差异性,研究这些特殊的星际物质,可帮助我们寻找到外星生命和揭开生命起源提供了重要的线索。有学术观点认为,地球上最初的生命体形成时期,可能是一些小行星撞击地球带来了宇宙中的一些有机化合物,这些有机物质给地球上的生命起源起到了重要的帮助,一些有机物聚集可构成地球上的生命起源化学基础。研究表明,CM碳质球粒陨石的反射光谱和太阳系中一些较大的小行星之间存在着一些关联性,这说明它可能是来自一些较黑暗的某个小行星带,CM碳质球粒陨石一般会含有3%至10%左右的水,更少的水含量,让其岩相中的一些矿物和球粒不会快速产生变化,以便能得到更好的保存。
碳质球粒陨石种类划分与化学群簇的关系
CV碳质球粒陨石,其岩石类型定为3型,它的“CV”类型陨石名字的来源,是根据早期一颗CV类型陨石坠落到意大利一个叫维加拉诺·马伊纳尔达小城镇而命名的,已被归类划分的CV型的碳质球粒陨石大多数都属于岩石学类型3型,只有少数已发现的CV碳质陨石被归属为2型以及4型。CV 碳质球粒陨石,球晶结构一般比较粗大,具有mm级大小的球粒,主要为斑状结构球粒,大多数富含镁物质,近半的球粒具有粗粒的火成边特征,基质与球粒的比值比较高,基质岩相中含有大量的次透辉石-钙铁辉石±钙铁榴石矿瘤或岩球,主要的高温组分是斑状橄榄石球晶。CV与CO碳质球粒陨石的差别在于基质的变化(平均体积百分比数为41.7%)比CO多,球粒与角砾也比CO类型大(平均球粒直径为0.5~2mm左右),不规则角砾夹杂物没有CO多,更多的是粗粒的CAI,细粒的CAI在岩相中也比CO多,体积分数可达1%~6%。
碳质球粒陨石种类划分与化学群簇的关系
CV碳质球粒陨石又分为氧化小群和还原小群,可通过金属和磁铁矿的丰度及硫化物中的镍含量进行区分,CV碳质球粒陨石的岩相结构和矿物成分很接近一些普通球粒陨石特征。在CV 碳质球粒陨石岩相中基质物质依黑灰色为主,岩相中较大的镶嵌物主要是富铁的橄榄石斑晶,球粒中包裹橄榄石矿物化学多为富镁的橄榄石,其球粒边缘常被硫化铁等物质包裹。岩相中含有的一些白色物质和夹杂物均呈大小不同的不规则形态,这些物质含量往往占CV陨石总体积的5%左右,其中一部分夹杂物是高温矿物称为CAIS(钙铝夹杂物),是由硅酸盐和氧化物的钙、铝和钛等物质构成。CV陨石中辉石矿物很少伴随橄榄石存在,RP球粒可能不会存在CV陨石中,但富钙、铝包体在岩相中比较普遍,主要化学物质是黄长石-尖晶石-辉石±富钙-铝包体。球粒和SAIs的不同高温物相已经整个或部分被次生矿物所取代,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,保留了比较细粒的类似蠕虫状橄榄石集合体。岩相中也存在着个别的黑灰色的包体。
碳质球粒陨石种类划分与化学群簇的关系
CV比任何球粒陨石都富含难熔亲石元素,CV陨石中的基质物质也是不均一的,成分上与CM碳质陨石的基质近似,主要为含水的硅酸盐或富铁橄榄石组成。在CV 碳质球粒陨石中,残存一些太阳系早起形成的物质石墨、SiC已衰竭,但基质中偶尔会有金刚石的微粒存在,一些钻石微粒之间的同位素特征也存在着一些差异化。CV 碳质球粒陨石已被进一步的划分为了三个不同群组,分别为CV还原(CV-B)和CV氧化型(CV-OX)球粒陨石,而氧化型又被划分为A(CV-OXA)及氧化型B(CV-OXB)球粒陨石。
碳质球粒陨石种类划分与化学群簇的关系
CR碳质球粒陨石,是根据早期坠落在意大利摩德纳附近的一个乡村小镇Renazzo而命名的,即被简称碳质CR。Renazzo碳质球粒陨石最初被列为“2型”CM2球粒陨石,然而,CR型碳质球粒陨石和CM型碳质球粒陨石的矿物化学组合存在着一些明显的不同,虽然它们也大多属于岩石类型2型。像CM球粒陨石,它们常包含有水化热力物质和磁铁矿,其主要的区别是,它们含有一些还原金属和铁镍矿物,以及高达10%左右铁的硫化物质。这种金属在黑色岩相基质中或球晶相中大都清晰可见,有的球晶外围包裹着一些还原金属和硫化物质,也有的是镍铁或硫化铁被嵌入球晶中。这是些都是比较典型的CR型碳质球粒陨石特征,也容易和其它类型碳质球粒陨石进行有效的区分。CR型陨石是碳质球粒陨石家族中最还原的成员,也是富含Fe-Ni合金的成员。
碳质球粒陨石种类划分与化学群簇的关系
CR碳质球粒陨石的结构特点是,球粒大多数为层状球粒和夹杂着黑色包体的基质组成,球晶中富Fe-Ni金属,多呈卵形块状,有的球粒外围可见Ca碳酸盐环,基质中也含有少许的板条状和网格状磁铁矿物和比较特殊的蛇纹石-绿泥石层状硅酸盐-Ca碳酸盐组合。铁镍合金含量相对比较高,常占5wt%左右,具有正是Ni-Co关系,Ni/Co接近于太阳的丰度,CAIs含量比较稀少。岩相中的橄榄石和辉石矿物多以富镁贫铁为主,球粒多为I型。难熔亲石元素丰度与CI比较一致,Zn/Mn为0.3×CI,对碳质球粒来说,其高金属含量(100~160mg/m)显得比较很特殊。氧同位素呈现出比较特殊的混合线。全岩、球粒与基质的氧同位素也不相同,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。球粒、基质和黑包体等受到不同程度的水化作用,可能是水化作用期间温度比CI和CM高。
碳质球粒陨石种类划分与化学群簇的关系
有些氧化后的CR碳质球粒陨石在分析时,常出现一些铁氢氧化合物及含水矿物存在,可根据其岩相、结构与化学性质变化上进行区分和判断。但实验表明大多数的球粒陨石都存在坠地后期的受环境影响,而出现一些裂隙充填物或含水矿物结晶现象,这大都是陆地风化的结果,不能影响对全岩矿物成因主体性与本质性上的判断,不论是在课题研究或检测鉴定时,多注意这一关键环节都是十分重要的。对于碳质球粒陨石保存,我们可进行适当的干燥脱水处理后再进行入库管理,以便减慢它们的氧化进度。我们一直在找寻CR碳质球粒陨石母体行星的来源信息

我的更多文章

下载客户端阅读体验更佳

APP专享