刘焕欣：富金属球粒陨石NWA 12273的亲铁性元素及Hf-W同位素特征—对其成因和球粒金属形成的启示【EPSL，2023】

发布时间：2023-04-25       阅读：0次

球粒陨石是解密太阳系星云过程与行星早期演化阶段的钥匙。金属是大多数球粒陨石的重要组成部分，针对金属的形成机制，前人提出了多种假说。早期研究提出，普通球粒陨石中的金属可能形成于氧化物的还原。随后对富金属球粒陨石的亲铁性元素研究，提出太阳星云凝聚、撞击相关高密度气体凝聚等解释。对于球粒陨石中金属相的研究可以进一步拓展人们对太阳系早期演化的认识。NWA 12273是一块未分群球粒陨石，其金属含量超过60%。前人的观点难以解释NWA 12273的形成机制和金属来源。

针对上述科学问题，我校“金属同位素与壳幔物质循环”求真研究群体刘金高教授团队博士生刘焕欣在导师的指导下与美国马里兰大学Richard Ash研究员，加拿大阿尔伯塔大学Yan Luo博士、Graham Pearson教授合作，对富金属球粒陨石NWA 12273展开了系统的亲铁性元素和W同位素研究工作，并取得了以下新认识：

（1）NWA 12273是一块非平衡型（岩石类型3.8）的富金属球粒陨石（图1）。其硅酸盐相近似于L或LL型普通球粒陨石，金属相成分与H型普通球粒陨石的金属及IIE铁陨石相似。NWA 12273的硅酸盐和金属共同经历了微弱的热变质作用。

（2）岩石类型较低（小于5）的普通球粒陨石中，部分大颗粒金属的W同位素与其硅酸盐组分不匹配。结合NWA 12273金属相古老的W同位素模式年龄（图2），我们提出球粒陨石中，部分大颗粒金属的形成可能早于其母体的吸积。

（3）固液金属的分离可能是导致NWA 12273中金属相的难熔亲铁性元素分异的原因（图3），挥发性亲铁元素可能受到撞击作用的影响，进而发生重置。

综合上述认识，我们提出NWA 12273的金属相来自于分异（或部分分异）的原始母体，撞击导致原始母体的破碎和物质运移，随后在更氧化的环境下（类似L或LL型普通球粒陨石），重新吸积形成次生母体。分异的金属相和更氧化的硅酸盐相共同组成次生母体，并经历微弱的热变质作用。这种形成机制与含硅酸盐铁陨石（IIE）相似，并且为球粒陨石的金属相提供了一种新的来源。

图1 NWA 12273背散射全拼图

图2 W同位素模式年龄

图3 固液金属分异模式 Os/Ir vs Pt/Ir (a)和Ru/Ir vs Pt/Ir (b)

本研究受到民用航天技术预先研究项目（D020202）和 重点研发项目（2020YFA0714800, 2019YFA0708400）的资助。发表在国际权威地学期刊《Earth and Planetary Science Letters》上：Huanxin Liu, Richard D. Ash, Yan Luo, D. Graham Pearson, Jingao Liu*, 2023. Siderophile element and Hf-W isotope characteristics of the metal-rich chondrite NWA 12273 – implication for its origin and chondrite metal formation. Earth and Planetary Science Letters, 612C, 118162 [IF2021=5.785]

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2023.118162