火星宜居环境演化是火星研究的核心科学目标，水和挥发分则是揭示宜居环境演化的关键线索，借助不同年龄和来源的火星陨石研究更是构建火星水和挥发分演化的重要途径（Villanueva等，2012）。现有研究表明，火星陨石普遍具有富氘的特征（Wang等，2020）。其中部分样品的水含量和氢同位素具有明显的对数正相关趋势（Hu等，2014），指示这些样品未受到地球水的影响；同时，也有不少火星陨石样品呈现水含量和氢同位素负相关趋势（Leshin等，2000），通常认为是地球水的污染或火星幔源水的后期作用。此外，火星陨石Tissint的蚀变模拟研究表明，地球水可能会比较容易地改造火星陨石中主要矿物的水含量和氢同位素（Stephant等，2018）。也有学者认为即使在南极或沙漠地区，火星陨石的氢同位素组成可能也会受到地球水蚀变的影响（Ross等，2011）。因此，本研究旨在通过原位微区分析蚀变特征非常明显的火星陨石Dhofar 019，来厘清地球蚀变对火星陨石水含量和氢同位素的影响。
Dhofar 019是一块亏损型的含橄榄石斑晶质辉玻无球粒陨石（olivine-phyric shergottite）（Taylor等，2002），主要由辉石（60.82 vol%）、熔长石（22.54 vol%）和橄榄石（10.09 vol%）组成，含少量的碳酸盐（1.93 vol%）、磷酸盐（1.15 vol%）及不透明矿物。磷酸盐以陨磷钙钠石为主，陨磷钙钠石与磷灰石伴生，颗粒较磷灰石大且表面光滑。Dhofar 019是目前已知溅射年龄（~20 Ma）最老的火星陨石（Shukolyukov等，2002），指示该样品经历了长时间的地表暴露，我们对Dhofar 019的岩矿分析也显示该样品经历过非常强烈的地球蚀变，如部分熔融包裹体玻璃被碳酸盐交代、橄榄石出现蛇纹石化、粒间存在较多的碳酸盐充填。
使用NanoSIMS分析磷灰石、熔体包裹体玻璃及冲击熔融区域的水和氢同位素组成。结果表明，磷灰石和熔体包裹体玻璃中的水含量和氢同位素有明显的三端元特征，低水含量和低δD值代表火星幔源区（δD < 200 ‰）组成，中等水含量和高δD值表示受到火星大气（δD ≈ 5000 ‰）或浅表流体的改造，高水含量和低δD代表来自地球水的污染，磷灰石受火星表壳富D流体的影响较大，几乎没有保留幔源特征（表1）。此外，还分析了熔长石的水含量及H同位素，熔长石的水含量为50~400 ppm，其中水含量相对较低的熔长石δD值也低（-302~-163 ‰），说明磷灰石和熔体包裹体中的富D特征更可能来自于火星表壳流体的交代而非岩浆混合。
对溅射年龄（居地年龄）最久的火星陨石进行氢同位素分析，认为地表暴露对于一部分含水矿物及包裹体玻璃的氢同位素组成改造效果显著，但仍有部分熔体包裹体及磷灰石可以很好地保存其来源特征，不易受地表水蚀变影响。
表1 Dho 019熔体包裹体及磷灰石的水和H同位素组成
| |
火星幔 |
火星表壳 |
地球水 |
| |
Water content （ppm） |
δD
（‰） |
Water content （ppm） |
δD
（‰） |
Water content （ppm） |
δD
（‰） |
| 熔体包裹体 |
153 ~ 512 |
-357 ~ 337 |
2216 ~ 5679 |
2831 ~ 4616 |
13122 ~ 18579 |
-43 ~ 23 |
| 磷灰石 |
/ |
/ |
2834 ~ 5804 |
2452 ~ 3730 |
12304 ~ 14737 |
-103 ~ 63 |
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