富磷橄榄石的成因

摘要

富磷橄榄石是指P2O5含量大于1wt％的橄榄石.这种橄榄石虽然不常见,但是已经在多种地球和地外样品中被观察到.前人实验结果表明磷在橄榄石和玄武质熔体之间的分配系数小于0.1 (Brunet&Chazot 2001),因此贫磷的橄榄石在自然界较为常见.但是,这也使得探索富磷橄榄石的成因变得非常有趣.前人根据天然样品的观察分析和实验室模拟研究认为富磷橄榄石的形成需要两个必要条件(Boesenberg & Hewins 2010;Fowler-Gerace & Tait 2015):(1)从高温熔体中快速结晶;(2)熔体拥有较高的P2O5含量,同时SiO2活度较低.最近,在研究一块球粒陨石(DaG 978)中的橄榄石时,观察到一些次生橄榄石颗粒可含有5.5 wt％的P2O5.这些富磷橄榄石的产状揭示了一种新的富磷橄榄石形成机制.rn DaG 978陨石是一块经历了流体协助变质作用的3.5型碳质球粒陨石。DaG 978中的富磷橄榄石出现在一个镁铁质球粒碎块中，呈板条状围绕贫磷橄榄石颗粒或者低钙辉石。该球粒碎块不仅含有少量磷灰石和陨磷钙钠石，同时含有FeNi金属和陨硫铁。FIB-TEM观察表明富磷橄榄石中含有细粒铁铝尖晶石包裹体且在微米尺度存在较大的P2O5含量变化。根据这些富磷橄榄石的板条状产状和含有铁铝尖晶石包裹体，提出富磷橄榄石是富磷流体交代低钙辉石过程中形成的。其岩相学特征同时可以排除高温熔体结晶成因。橄榄石微米尺度P2O5含量的变化指示了富磷橄榄石的非平衡形成机制。同时认为非平衡交代作用可以解释前人观察到的部分富磷橄榄石成因。