3块钙长辉长无球粒陨石中辉石的热变质特征及其成因分析

HED族陨石为古铜钙长无球粒陨石(Howardite)、 钙长辉长无球粒陨石(Eucrite)和古铜辉橄无球粒陨石(Diogenite)3种陨石类型英文首字母缩写, 代表了具有相同或类似起源、相同母体或类似母体的一类陨石。 其中钙长辉长无球粒陨石是HED陨石中最常见的一种类型, 在岩石类型上包括堆晶辉长岩、 辉绿岩和玄武岩, 以辉绿岩和玄武岩的热变质程度最高, 发育最广泛[1]。 钙长辉长无球粒陨石中热变质的一个主要特征是辉石出现不同宽度、 不同方向和不同形态的出熔条带, 而且一般为低钙辉石出熔高钙辉石。 此外, 辉石的出熔特征还表现为原始岩浆结晶环带的消失, 辉石颗粒受热分解和重结晶[1-2], 以及辉石中出现被还原的金属铁和陨硫铁等[3-4]。 但由于HED族陨石母体经历了多阶段岩浆作用[5]、 交代作用[6]、 冲击变质作用[7], 所以要查明HED族母体的初始状态和演化历史是一项非常艰难的工作。 但摸清热变质作用的成因是解决HED族陨石成因和母体演化历史问题的关键或重要途径, 因此, 热变质作用是HED族陨石研究的热点之一[1-2, 6, 8-11]。钙长辉长无球粒陨石中数量最多的为冲击作用形成的角砾岩,但在研究热变质,特别是要区分冲击变质和其他热变质造成的影响时,角砾岩并非最佳的研究对象。因此,本文特意选择原始岩浆结晶形成的堆晶辉长岩、辉绿岩和玄武岩各一块,这些样品均具有丰富而形态迥异的热变质特征,是开展HED陨石热变质作用研究的理想对象。

1 样品和分析方法

钙长辉长无球粒陨石堆晶辉长岩 1块, Northwest Africa(NWA)11599; 辉绿岩1块, 是2014年降落在摩洛哥的Tirhert; 玄武岩1块, Northwest Africa(NWA)11603。除了Tirhert外,均是在本次工作中申报的国际命名,本文以下论述采用国际名称缩写,分别为NWA 11599、Tirhert和NWA 11603。实验方法主要采用背散射图像观察和电子探针矿物主量元素成分分析。所有实验均在广西隐伏金属矿产勘查重点实验室完成。背散射图像使用场发射扫描电镜完成,电镜型号为Zeiss ΣIGMA,电压20 kV,束流3.2 nA,单点驻留时间10 μs。电子探针型号JEOL JXA-8230,加速电压15 kV,电流20 nA,电子束斑直径1 μm。测试元素Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni,全部被测元素特征X射线使用Kα线,峰位测试时间10 s,背景测试时间5 s。使用标样及元素最低检测限(wB/10-6)为: Na(钠长石,97); Mg(橄榄石,69); Al(钠长石,88); Si(橄榄石,69); K(金云母,77); Ca(硅灰石,155); Ti(金红石,153); Cr(金属铬,83); Mn(氧化锰,171); Fe(橄榄石,91); Ni(金属镍,201)。使用ZAF法校正。

2 热变质的岩石学特征

NWA 11599为粗晶辉长堆晶结构, 主要矿物成分(体积分数)由辉石(70.3%)和斜长石(25.7%)组成, 辉石粒径2～5 mm, 斜长石粒径0.5～2 mm。 辉石的热变质特征表现为低钙的斜方辉石出熔高钙的普通辉石, 普通辉石的形态有3种: (1)不规则团块状, 粒径10～100 μm(图1a); (2)拉长的哑铃状、 棒状, 长轴50～150 μm, 宽5～20 μm(图1b); (3)平行分布的细线状, 宽度0.5～2 μm, 长度大于200 μm(图1c)。 3种出熔辉石有不同的分区, 局部有重叠和穿插现象(图1d)。

Tirhert陨石为辉绿结构,主要由几乎等量的辉石和斜长石组成。辉石为不规则他形粒状,可分为低钙辉石和高钙辉石；斜长石为板条状。辉石具有明显的热变质特征,表现为:(1)低钙的易变辉石高温还原形成类似于后成合晶的结构, 这种结构的矿物组成为石英+金属铁(或陨硫铁)+普通辉石(图2a断线区域); (2)易变辉石几乎全部转变为普通辉石, 仅在核部保留条带状易变辉石, 形成类似“反出熔条带”的结构(图2b、c); (3)出熔片晶的长度与辉石晶体等长,宽度差别较大, 分为5～10 μm密集细条带状出熔条带和20～30 μm稀疏的出熔条带两种(图2d,图2f)。

首先在Unity中创建一个Android工程，并且将刚刚Unity打包的工程作为model导入Android工程中去，关键代码如下：

大力提高农户的养殖污染意识，坚持经济建设与环保建设共同发展的原则，提倡农户通过自主治理、科学处理的方式降低畜牧养殖业造成的环境污染现象。进行养殖知识培训，向养殖户宣传养殖污染的危害以及正确处理养殖污染的方法，增加养殖户的科学养殖意识。

  

图1 NWA 11599陨石中辉石的出熔结构Fig.1 Exsolution structure of pyroxene in NWA 11599 meteoritea—团块状出熔条带;b—棒槌状出熔条带;c—细线状出熔条带;d—细线状出熔条带和棒槌状出熔条带具有不同的方向和分区。 Opx—低钙辉石;Cpx—高钙辉石

  

图2 Tirhert陨石辉石的热变质特征Fig.2 Thermal metamorphism of pyroxene in Tirhert meteoritePx—辉石;Aug—普通辉石;Pig—易变辉石;Pl—斜长石;Q—石英;Tro—陨硫铁;Ilm—钛铁矿;Chr—铬铁矿

3 辉石成分特征

本文研究认为,钙长辉长无球粒陨石的热变质由玄武岩浆覆盖加热的成因机制可能性较大,主要证据为:

4 热变质成因分析

本文所研究的3块样品均为原始岩浆结晶的岩浆岩,具有不规则冲击破碎裂隙发育,无角砾化,冲击熔脉不发育,斜长石未发现有熔长石化,所有矿物均保持低压相。但冲击热变质有可能消除之前的冲击变质现象,如果是较高程度的冲击作用,势必会引起矿物相变、熔融等冲击作用, 熔融后可能有重结晶作用,但研究对象矿物晶体结晶颗粒粗大,不可能是重结晶的结果。因此,这些特征限定了样品遭受了较低程度的冲击变质作用。而样品中出熔条带的发育是均匀的、广泛的,不存在类似于冲击熔脉和熔融囊一样局部分布的特点。冲击作用瞬间的高温高压可以引起岩石的熔融、矿物分解相变,却难以造成均匀且一致的辉石的出熔。因此,钙长辉长无球粒陨石的热变质不可能是冲击成因的。

NWA 11603具有玄武岩质结构, 可分为粗晶和细晶两个不同的区域。 粗晶和细晶区域的主要矿物成分均为辉石和斜长石, 含量比例约等于1∶1。无论是粗晶区域, 还是细晶区域, 辉石具有一致并广泛的出熔。共同特征为:(1)紫苏辉石或易变辉石出熔普通辉石片晶;(2)出熔条带具有多期次性,出熔条带的宽度分别为15～20 μm、1～3 μm和小于1 μm三种,小于1 μm的出熔条带叠加在15～20 μm的出熔条带上,方向一致,说明热变质过程至少经历了两期;(3)不同颗粒的辉石出熔条带的方向不一致,说明出熔条带是按照一定的晶体结晶学方向进行的(图3)。

OC4 DeepCwind半潜式浮式风机平台有三组双浮筒结构、中柱、横撑和斜撑组成。如图10所示，即为其中的一个双浮筒结构。该浮筒分为上浮筒和下浮筒两部分，中间由隔板分割。上、下浮筒为半潜式浮式风力机系统提供浮力，浮筒中间为压舱水，用来维持系统的稳定性。当浮筒发生破损时，平台会发生倾斜，影响风机系统的稳定运行。

  

图3 NWA 11603陨石辉石的热变质特征Fig.3 Thermal metamorphism of pyroxene in NWA 11603 meteorite

  

图4 钙长辉长无球粒陨石辉石成分四角图Fig.4 Mineral compositions of pyroxene in Eucrites

对于后期热变质的机制(热量来源), 存在3种观点: (1)陨石或小星体撞击热——冲击变质作用[12]; (2)地下侵入体的烘烤加热——接触变质作用[8]; (3)后期玄武岩浆喷发覆盖热,即后期玄武岩浆喷发覆盖在早期喷发的玄武岩之上,造成早期玄武岩的热变质,热变质程度越高其形成时间越早,热变质程度低的玄武岩说明喷发的越晚,埋藏深度越浅,越近表层[13-14]。

没有思想解放就没有改革开放，一次大的思想解放，将会达成进一步改革的方向性的共识，因此思想解放永远在路上。

而侵入体接触变质作用可引起岩体局部的烘烤边等现象, 而且深部岩石的热变质程度应该更高, 但研究样品从堆晶辉长岩→辉绿岩→玄武岩, 是一个从深成侵入岩到喷出岩的岩浆岩系列, 形成深度变小(从岩石结构和矿物颗粒大小等可提供证据),但热变质程度却在增加, 且接触变质也不能引起陨石母体整体均匀的变质反应, 所以接触变质作用对表层的钙长辉长无球粒陨石影响较小。

NWA 11599辉石绝大多数由紫苏辉石(Fs34.1～37.7Wo1.93～2.86)组成, 次透辉石(Fs14.0～14.8Wo45.2～46.5)和普通辉石(Fs14.2～16.0Wo41.3～43.9)分布在紫苏辉石中, 呈出熔条带状和不规则团块状产出。 次透辉石和普通辉石在成分上呈过渡关系, 在结构上没有区别。Tirhert辉石主要由易变辉石(Fs56.6～65.3Wo5.5～13.8)出熔普通辉石(Fs29.7～47.7Wo22.1～43.0)片晶组成, 两种辉石的含量相当。 NWA 11603辉石成分主要为铁紫苏辉石(Fs57.8～62.9Wo1.83～4.96)出熔普通辉石(Fs26.8～31.2Wo38.3～45.0)片晶; 此外, 还有少量的易变辉石(Fs44.1～64.6Wo5.11～22.3)和次透辉石(Fs26.7～27.1Wo45.1～45.3), 以团块状分布于铁紫苏辉石和普通辉石中,在成分上分别与铁紫苏辉石和普通辉石为渐变过渡关系(图4、表1)。

(1)钙长辉长无球粒陨石热变质最明显的变化是辉石的出熔反应,表现为低钙辉石受到缓慢的加热并到达一定阈值后开始发生固相转变成为低钙的普通辉石,如果温度继续升高,则会发生辉石的分解反应,低钙辉石转变为高钙低铁镁辉石+石英+金属铁(陨硫铁)的后成合晶结构,陨硫铁的出现可能为后期含硫蒸气和金属铁的还原反应所致,如Tiehert陨石等。玄武岩质钙长辉长无球粒陨石中辉石的出熔结构和分解重结晶等结构说明陨石母体在重新被加热的过程中,经历了高温峰值之后缓慢冷却的,这个过程需要在母体小行星(如灶神星)内部具备一个保温的条件,而全球性的熔岩覆盖达到一定厚度则可能提供这样的条件。

 

表1 钙长辉长无球粒陨石代表性辉石电子探针数据

 

Table 1 Representative electron microprobe analyses of pyroxenes in Eucrites

  

NWA 11599紫苏辉石(42)普通辉石(10)透辉石(23)Tirhert易变辉石(26)普通辉石(25)NWA 11603紫苏辉石(33)易变辉石(21)普通辉石(20)次透辉石(10)氧化物含量wB/%Na2O0.040.200.130.050.090.040.020.070.06 MgO21.014.513.610.89.4711.911.19.5210.6 Al2O30.390.620.700.520.590.180.300.740.43 SiO253.853.954.051.052.051.250.051.851.4 K2O0.020.010.030.020.020.010.010.010.02 CaO1.1420.321.93.0018.01.423.7121.411.3 TiO20.250.370.460.210.400.140.250.550.32 Cr2O30.260.390.390.140.290.070.130.240.17 MnO0.700.360.351.030.561.161.000.570.86 FeO21.79.208.9034.218.635.332.616.325.6 NiO0.030.060.030.030.030.020.030.050.03 Total99.310010010110010199.3101101阳离子数(以24个O原子数计算)Na0.010.060.040.010.030.010.010.020.02 Mg4.683.212.992.542.182.782.652.142.45 Al0.070.110.120.10.110.030.060.130.08 Si8.068.018.008.048.028.048.017.958.00 K--0.01------Ca0.183.233.480.512.980.240.633.451.84 Ti0.030.040.050.020.050.020.030.060.04 Cr0.030.050.050.020.040.010.020.030.02 Mn0.090.050.040.140.070.150.140.070.11 Fe2.721.141.104.502.404.634.382.053.34 Ni-0.01-----0.01-Total15.915.915.915.915.915.915.915.915.9摩尔分数xB/%Fs35.915.114.559.731.860.557.226.943.7 Wo2.4242.645.96.7639.43.128.2645.124.2 En61.742.339.533.628.836.434.628.032.1

注： 括号内数字为测点数； “-”表示低于检测限； 成分数据均为所分析样品的平均值。

(2)NWA 11603中的粗晶区域和细晶区域具有一致的热变质特征,并且辉石中出熔条带宽度和分布程度均无差别,而粗晶和细晶矿物明显属于不同温压条件下结晶的产物,进而说明热变质是在结晶成岩之后共同经历的;而同一颗辉石具有不同宽度出熔条带的相互叠加,说明受到了多期次热事件的影响。

(3)研究样品的热变质仅仅表现为辉石出熔和局部的分解反应,出熔主要为低钙的紫苏辉石和易变辉石出熔普通辉石,而没有进一步的高级变质反应,说明引起变质的压力较小。

5 结束语

在钙长辉长无球粒陨石中, 从辉长岩(NWA 11599)、 辉绿岩(Tirhert)到玄武岩,出熔条带宽度增加, 出熔组合复杂度增加, 重结晶颗粒增大, 而形成深度则由深变浅; 辉石成分以从紫苏辉石(Fs34.1～62.9Wo1.83～4.96)为主过渡为以易变辉石(Fs44.1～65.3Wo5.11～22.3)和普通辉石(Fs14.2～47.7Wo25.0～45.0)为主;作为浅成侵入岩或者喷出岩的玄武岩中的辉石具有多个结晶学方向并且粗细不同的出熔条带, 而在堆晶辉长岩中则较少。 这些证据说明热变质的热量来源于上部覆盖层而不是下部的岩浆岩层。 因此, HED族陨石母体表层的钙长辉长无球粒陨石发生的广泛热变质作用是由早期玄武岩岩浆喷发覆盖加热提供了热量来源。

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