顽火无球陨石铬同位素组成研究

Aubrites are highly reduced achondrite meteorites. They consist of major and nearly FeO-free enstatite and represent endmembers in the formation of igneous meteorites from asteroids. The Ti and O isotopic compositions indicated that aubrite was the candidate of the Moon-forming impactor. To prove this result, other isotopes system (e.g. Cr isotopes system) in aubrites should be investigated. For a long time the Cr isotopic compositions of aubrites have been understudied. What’s more, aubrite is one of the stony meteorites that have the longest exposure age, cosmogenic effects (mainly spallation reactions on Fe targets) may affect the initial Cr isotopic compositions of aubrites. Here we propose to systematically analyze the Cr isotopic compositions of aubrites. Using the positive correlation between cosmogenic Cr isotopic compositions and Fe/Cr ratios of different minerals in a single aubrite, we can quantitatively correct the cosmogenic effects on Cr isotopic compositions of aubrites. On this basis，we re-examine the Cr isotopic compositions of aubrites, which provide new constraints for the early evolution history of the solar system.

顽火辉石无球粒陨石（aubrite）是一种高度还原的无球粒陨石，主要由几乎不含FeO的顽火辉石组成，代表了岩浆成因陨石的端元组分。现有的Ti和O同位素数据表明aubrite可能是成月碰撞体的来源，为了验证该结果的可靠性，我们需要对aubrite其他同位素体系（如Cr同位素体系）进行研究。目前针对aubrite陨石Cr同位素的研究比较少，而且aubrite陨石具有较长的宇宙射线辐射年龄，宇宙射线辐射效应（主要是Fe的散裂反应）可能会改变aubrite陨石中初始Cr同位素信息。在本项目中，我们将系统研究aubrite陨石的Cr同位素组成。利用单一陨石中不同矿物相中宇宙成因Cr同位素与Fe/Cr比值的正相关关系（“等辐射线”），我们可以定量校正宇宙射线辐射对Cr同位素的影响。在此基础上，对aubrite陨石的Cr同位素组成进行再研究，为太阳系早期演化历史提供新的制约。

顽火辉石无球粒陨石（aubrite）是一种高度还原的无球粒陨石，是潜在的成月碰撞体的候选者之一，然而目前对于aubrite的形成和演化过程缺少清晰的认识。铬（Cr）同位素体系可以通过放射性特征（ε53Cr，时间）、核合成异常特征（ε54Cr，起源）和质量相关分馏（δ53Cr，过程）三个维度来制约aubrite的形成和演化过程。为此，本项目针对aubrite全岩和组分的铬同位素组成开展了一系列系统研究工作：.本项目首先完善了铬同位素的分析方法，降低了化学流程本底，提升了仪器分析精度，以满足本项目的分析需求。Aubrite陨石通常具有较长的宇宙射线辐射暴露年龄，其铬同位素组成可能受到宇宙射线辐射效应的影响。本项目系统研究了顽火辉石无球粒陨石中铬同位素的宇宙射线辐射效应，发现在aubrite陨石全岩的ε54Cr值分布较为均一，而且其中具有最长暴露年龄Norton County陨石全岩和组分的ε54Cr值也未发现显著变化，该结果表明aubrite陨石中铬同位素的宇宙射线辐射效应可以忽略不计。通过对aubrite陨石化学成分的定量分析发现其化学组成极不均一，这一特征可能影响了一些aubrite陨石全岩的Mn/Cr比值的准确测定。去除这些问题点后，本项目计算得到的aubrite陨石全岩的外部Mn-Cr等时线年龄为为4561.5±1.9 Ma（对应太阳系形成后5.8±1.9 Myr），该年龄代表了aubrite母体的形成时间。此外，本项目还对比了aubrite与顽火辉石球粒陨石和月球（校正宇宙射线辐射效应后）的ε54Cr值，数据结果支持了aubrite与顽火辉石球粒陨石和成月碰撞体同源的观点，为月球大碰撞模型提供了新的数据论点。最后，本项目还对aubrite陨石的Cr同位素质量相关分馏进行了初步探索，发现不同的矿物组分之间（如硫化物与硅酸盐等）存在显著的Cr同位素分馏，全岩的Cr同位素差异可能很大程度上反应了样品矿物组成的差异，这个差异有望为aubrite陨石的形成环境提供进一步的制约。