南极格罗夫山H群普通球粒陨石冲击变质效应及冲击历史

摘要

陨石通过撞击作用从其母体中溅射出来，普遍受到不同程度的冲击变质作用。冲击变质作用导致陨石中的矿物发生变形、相变，熔融等不同程度的变化。在近几十年来，前人对L群普通球粒陨石的冲击变质作用进行了很多深入研究，但是对H群普通球粒陨石的冲击变质作用研究较少。同时，由于H群普通球粒陨石与地球平均成分相当，研究H群普通球粒陨石的冲击变质特征、重点剖析H群普通球粒陨石的冲击变质和高压效应，将为我们研究太阳系形成和演化过程、研究地球深部的物质组成和结构模型提供更全面的认识。
　　 本文研究了52块格罗夫山普通球粒陨石冲击变质特征，重点研究47块H群普通球粒陨石的冲击变质和高压效应。对冲击变质程度的分类结果：H群普通球粒陨石中5块达到S1、19块达到S2、14块达到S3、4块达到S4、5块达到S5。与5块高冲击变质(S6)的L群普通球粒陨石进行了对比研究。
　　 在光学显微镜下对上述陨石中硅酸盐矿物和不透明矿物的冲击变质效应进行了观察，其中包括波状消光、破裂、马赛克消光、冲击熔融和金属硫化物枝状共晶。利用扫描电镜针对10块H群普通球粒陨石和5块L群普通球粒陨石样品中的不透明冲击熔脉区域进行观察，分析得出H群普通球粒陨石的冲击变质特征：H群普通球粒陨石冲击变质程度普遍偏低（低于S5），陨石中冲击熔脉不发育，宽度较窄，具淬火结构，但是脉体中不含高压相矿物。冲击熔脉巾的矿物组合为常压相矿物组合，不同于L群普通球粒陨石冲击熔脉中常见的高压相矿物组合。
　　 对于H群普通球粒陨石冲击熔脉中可能含有矿物高压相的位置进行Raman光谱分析，在GRV022469(H5)冲击熔脉巾发现了瓦茨利石颗粒。GRV022469(H5)成为我国第一块发现高压相矿物的南极H群普通球粒陨石.瓦茨利石的岩石矿物学特征表明它形成于固态相变机制。H群普通球粒陨石冲击熔脉中矿物很少出现成分环带，元素迁移与富集特征不明显。
　　 作为对比的5块发育冲击熔脉的L群普通球粒陨石冲击熔脉中发现了林伍德石、镁铁榴石、阿基默石高压矿物。其中，GRV052040(L6)冲击熔脉基质中发现了辉石的亚稳相高压多形-阿基默石。阿基默石的出现表明淬火结晶，分析陨石母体冲击压力为23-24GPa。林伍德石多晶集合体的成分环带特征表明了集合体来自冲击熔体结晶，元素迁移和富集程度各个方向不一致。GRV052075(L6)冲击熔脉中出现了两种结构的林伍德石，单晶和多晶集合体。多晶集合体中现了元素的富集和迁移，核部橄榄石富Mg，边部林伍德石富Fe。集合体的岩石矿物学特征表明形成于冲击熔体的结晶分异过程，而不是固态相变。单晶林伍德石的成分不同于冲击熔脉外部主岩橄榄石，形成机制非连贯且更加复杂。
　　 根据冲击熔脉中常压相矿物组合及成分特征，绝大部分格罗夫山46块H群普通球粒陨石（除GRV022469）冲击压力小于15GPa。而且，大部分H群普通球粒陨石中缺少高压矿物的原因可能与H群普通球粒陨石的冲击历史有关：H群普通球粒陨石母体冲击持续时间短；陨石冲击后温度过高，导致了高压矿物退火过程的退变质。