NWA 11591隕石的巖石礦物學(xué)特征及亞型劃分

黃麗霖　溫日強(qiáng)

關(guān)鍵詞：HED族隕石;巖石學(xué);礦物學(xué);亞型劃分

HED族隕石為分異型無球粒隕石，是Howardite、Eucrite和Diogenite 3種亞型隕石的簡(jiǎn)稱。根據(jù)紅外光譜觀測(cè)、同位素研究以及“黎明號(hào)”探測(cè)器數(shù)據(jù)分析，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為HED族隕石源于4號(hào)小行星—灶神星[1]。

HED族隕石與地球巖漿巖有非常相似的物質(zhì)組成，且有較古老的巖漿結(jié)晶年齡（4.43～4.55 Ga）[1]，是目前太陽系內(nèi)最古老的巖漿巖之一。HED族隕石是探索和研究太陽系分異型行星/小行星早期巖漿演化和變質(zhì)作用的重要窗口。因此，通過研究HED族隕石詳細(xì)的巖石礦物學(xué)特征，對(duì)其進(jìn)行亞型劃分非常必要且有重要意義。

1 測(cè)試方法

本研究的研究對(duì)象HED族隕石已獲得國(guó)際命名，編號(hào)為NWA 11591。樣品的巖相學(xué)觀察工作利用Zeiss Σigma場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（FE-SEM）在BSE圖像模式下完成，加速電壓為15 kV，束流為3～5 nA。礦物的定量化學(xué)成分測(cè)定使用JEOL JXA-8230型電子探針（EPMA）進(jìn)行，條件為加速電壓15 kV、束流20 nA。標(biāo)樣采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)天然樣品。分析數(shù)據(jù)采用ZAF法校正。

2 巖石礦物學(xué)特征

NWA 11591隕石主要礦物及其模式質(zhì)量分?jǐn)?shù)為輝石（46.20%）、斜長(zhǎng)石（43.30%）、SiO2相（9.00%）、不透明礦物（1.11%，包括鈦鐵礦、鉻鐵礦和隕硫鐵）及微量隕磷鈣鈉石和磷灰石（0.40%）。隕石呈輕微角礫狀構(gòu)造，角礫為輝長(zhǎng)-輝綠結(jié)構(gòu)，主要由幾乎等量的自形板條狀斜長(zhǎng)石和粗顆粒輝石組成。角礫中輝石出溶現(xiàn)象非常普遍，主要是低鈣輝石出熔高鈣普通輝石片晶（寬1～5 μm）。某些大顆粒輝石中的高鈣輝石出熔片晶分布從核部到邊部逐漸密集，表明其保留了輕微的原始巖漿結(jié)晶Ca成分環(huán)帶。輝石顆粒普遍呈云霧狀外觀，主要由輝石顆粒內(nèi)沿著愈合裂隙整齊排列的亞微米級(jí)不透明礦物所致。

NWA 11591角礫中的低鈣輝石包括低鈣易變輝石和Wo值小于5的斜方輝石（平均為Wo_1.82Fs_64.5En_33.7，Mg^#=34.3，F(xiàn)e /Mn = 29.8）。高鈣輝石出溶片晶的平均成分為Wo_44.5Fs_28.2En_27.3，Mg^#=49.2，F(xiàn)e/Mn=29.3。角礫和基質(zhì)中的輝石成分均落在玄武質(zhì)Eucrite輝石的成分范圍內(nèi)[1]。NWA 11591中的斜長(zhǎng)石成分存在輕微不平衡，單顆粒斜長(zhǎng)石從核部到邊部保留了輕微的成分環(huán)帶（An_68.7Ab_27.5Or_3.8-An_92.2Ab_7.6Or_0.2），成分落在玄武質(zhì)Eucrite長(zhǎng)石成分范圍內(nèi)[1]。

NWA 11591中的一些輝石有含有蠕蟲狀石英、隕硫鐵、少量鈦鐵礦、斜長(zhǎng)石、低鈣輝石、磷灰石以及極少量Fe金屬包裹體的富鈣輝石邊（成分平均為Wo_44.2Fs_28.2En_27.6，F(xiàn)e/Mn=30.9）。富鈣輝石邊和低鈣輝石核部是光學(xué)連續(xù)的，且有相同的消光位。富鈣輝石邊有寬1～2 μm的低鈣輝石出溶片晶，低鈣輝石核部也有高鈣輝石片晶出溶，兩者出溶片晶的方向一致。相對(duì)于低鈣輝石核部的Ca成分環(huán)帶，富鈣輝石邊中的Ca成分激增，F(xiàn)e成分驟降，Mg成分幾乎平衡。

3 討論

3.1 亞型劃分

NWA 11591具有部分熔殼，且不具球粒結(jié)構(gòu)，所以為無球粒隕石。其中，輝石的Fe/Mn值在26.0～38.0，落在HED族隕石的分布范圍內(nèi)[2]，與其他分異型無球粒隕石和地球巖石有明顯區(qū)別[見圖1（a）]。長(zhǎng)石的An值大多集中在82.0～92.0，而火星隕石和地球巖石長(zhǎng)石的An值較低，原始鈦輝無球粒隕石具有幾乎純的鈣長(zhǎng)石成分。月球隕石長(zhǎng)石的An值雖然與HED族隕石相近，但其輝石Fe/Mn值比HED族隕石高，因此，根據(jù)斜長(zhǎng)石的An值和輝石的Fe/Mn值，可判斷NWA11591為HED族隕石[見圖1（b）]。樣品的巖石學(xué)和礦物學(xué)特征與已知的HED族隕石有極大的相似性，因此，屬于HED族隕石。

NWA 11591呈輕微角礫狀構(gòu)造，輝綠-輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，不同角礫、巖屑和基質(zhì)中輝石的Mg元素含量相對(duì)一致，低鈣輝石和高鈣輝石的Mg#值分別在33.8～37.3和42.3～51.8（見圖2），表明NWA 11591只含一種來源的玄武巖，因此，將其劃分為玄武質(zhì)單礦碎屑角礫巖型Eucrite。

3.2 沖擊變質(zhì)特征

NWA 11591隕石中未見沖擊熔融脈或熔融囊，未見造巖礦物的變形特征，未見熔長(zhǎng)石和高壓礦物（如鎂鐵榴石、柯石英或斯石英）。僅部分斜長(zhǎng)石和輝石出現(xiàn)波狀消光現(xiàn)象，因此，沖擊變質(zhì)程度為S2級(jí)[3]。

3.3 熱變質(zhì)特征

NWA 11591中的云霧狀外觀、寬度普遍大于1 μm的高鈣輝石出溶片晶、輝石中保留的原始巖漿結(jié)晶Ca成分環(huán)帶以及易變輝石部分轉(zhuǎn)變?yōu)樾狈捷x石的特征均表明NWA 11591為特殊的7型Eucrite[4]。

使用Kretz[5]的二輝石地質(zhì)溫度計(jì)（計(jì)算誤差范圍為±60℃）對(duì)NWA 11591中角礫和基質(zhì)的輝石平衡溫度進(jìn)行估算。計(jì)算結(jié)果顯示，角礫中低鈣宿主輝石和高鈣輝石出溶片晶的平衡溫度范圍為673～735 ℃。較低的平衡溫度表明，7型Eucrite NWA 11591在較低溫度下經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)間的熱變質(zhì)作用。Yamaguchi等[4]認(rèn)為，7型Eucrites不是簡(jiǎn)單的長(zhǎng)時(shí)間埋藏?zé)嶙冑|(zhì)作用的產(chǎn)物，而是在地殼范圍內(nèi)緩慢埋藏?zé)嶙冑|(zhì)作用期間重新加熱事件（撞擊事件或巖漿侵入事件）的疊加結(jié)果。這些緩慢埋藏?zé)嶙冑|(zhì)過程中疊加的再加熱事件可能與NWA 11591中的一些異常巖石學(xué)現(xiàn)象的成因有關(guān)，如某些輝石顆粒的富鈣輝石邊以及鱗石英的富硫化物交代結(jié)構(gòu)。

4結(jié)語

NWA 11591隕石的亞型劃分為玄武質(zhì)單礦碎屑角礫巖型Eucrite，沖擊變質(zhì)程度為S2級(jí)。熱變質(zhì)程度為罕見的7型。7型Eucrite可能會(huì)形成一些異常的巖石學(xué)現(xiàn)象，如某些輝石顆粒的富鈣輝石邊以及鱗石英的富硫化物交代結(jié)構(gòu)等。