第七届青年地学论坛

9.3 小行星探测进展及陨石学研究
Brachinite陨石母体热演化史的矿物学记录
张浪¹，张爱铖^1,2*，王书舟¹
1. 南京大学地球科学与工程学院，南京 210023；2. 中国科学院比较行星学卓越创新中心


Brachinite陨石是一种具等粒结构的超镁铁质岩石，主要由橄榄石(75-95 vol%)和辉石组成(少量-15 vol%)。前人对Brachinite陨石的研究侧重其形成机制及与其它类型陨石间的成因联系，但对其母体热演化史研究很少。本文研究多块Brachinite陨石的矿物学特征，以揭示其母体的热演化史和机制。
在研究Brachinite陨石造岩矿物的基础上，我们观察到Brachinite陨石中磷灰石具两种产状：(1) 最常见的产状为造岩矿物粒间的粒状磷灰石，磷灰石被陨磷钙钠石围绕或者穿插。部分陨磷钙钠石中存在着微小的孔洞（0.3-1 μm）。高放大倍数电镜观察显示磷灰石包裹具定向排列的针状铬铁矿；(2)被铬铁矿和橄榄石包裹的近圆形磷灰石颗粒，这些磷灰石颗粒周围通常不存在陨磷钙钠石。在磷灰石颗粒中间可以发育针状铬铁矿或者在与寄主矿物的晶间发育细粒铬铁矿。在Brachinite陨石中橄榄石颗粒边缘或晶间常发育细粒陨硫铁+低钙辉石交生结构，局部存在高钙辉石（<3 μm）。
根据产状特征，我们提出Brachinite陨石中含两阶段磷灰石。被铬铁矿和橄榄石包裹的磷灰石为Brachinite发生部分熔融的残留矿物，而造岩矿物晶间的磷灰石是部分熔融熔体结晶的产物。根据陨磷钙钠石与磷灰石的空间关系，我们认为陨磷钙钠石是磷灰石在高温下与富钠介质发生反应的产物；陨磷钙钠石中的孔洞，可能是流体（不是水溶液流体）流动的通道。与磷灰石紧密相关的细粒铬铁矿可能是在该热事件中出溶形成的。陨硫铁+低钙辉石组合可能是硫蒸汽与橄榄石发生反应的产物，但是Brachinite中的硫蒸汽与橄榄石的反应与月球和HED陨石中橄榄石的差异是部分陨硫铁+低钙辉石组合区域含有高钙辉石。我们认为这些细粒高钙辉石可能与陨磷钙钠石同时形成的。形成陨磷钙钠石所需要的镁可由周围橄榄石与富硫蒸汽交代时释放的镁来解释；而磷灰石形成陨磷钙钠石时多余的钙则会加入硫化物交代结构中去，局部形成高钙辉石。
上述热事件涉及到铬元素的扩散和平衡，因此我们认为前人获得的Mn-Cr体系年龄可能与该热事件有关，并不是发生部分熔融的热事件。另外，有两方面考虑可能表明该热事件的发生相对短暂：（1）该年龄比富钙铝包体形成晚了至少4 Myr，这时²⁶Al衰变产生的热量应该很有限；（2）上述反应的产物通常粒度较小且主要发生在晶间。我们认为Brachinite母体在富钙铝包体形成后4 Myr的一次撞击事件导致了Brachinite的这次短暂热事件。

 

Brachinite陨石；钙磷酸盐矿物；铬铁矿出溶；硫化物交代结构；热事件