球陨石熔脉中磷酸盐和氧化物矿物的冲击变质特征

拟用近代微束矿物学和谱学技术，并辅之以高温高压实验，对随州、寺巷口和岩庄等球粒陨石，以及部分L和H群南极陨石冲击熔脉中的磷酸盐和氧化物矿物，进行冲击变质和高压相变特征研究，为以下4个矿物学难题，寻找科学答案：一是对L群的随州和寺巷口陨石熔脉中迄今尚未能定性的氯磷灰石变质产物-A相，做出准确鉴定；二是对H群的岩庄陨石熔体中FeNi金属-硫化铁共结体团块内，由3种不同Na含量的Fe-Mn磷酸盐小球体矿物给以准确定名，并对其中Na含量居中的一种是否为新矿物进行确定；三是对随州陨石中研究程度低而尚未能命名的第二个铬铁矿超尖晶石结构新相-CF相做全面研究，以期达到申报新矿物和矿物命名的要求；四是通过对随州陨石和部分南极陨石的研究，为钛铁矿在陨石受冲击波的高压高温作用下，是发生相转变，还是熔融分解为FeO+TiO2氧化物，给出明确的答案。研究成果将为丰富地幔矿物学和地球化学的内容提供新的基础资料。

本项目用近代微束矿物学技术，结合高温高压实验，对球粒陨石冲击熔脉中的磷酸盐和氧化物矿物，进行了冲击变质和高压相变研究，内容有4个方面：一是对随州陨石熔脉中的氯磷灰石变质产物做出准确鉴定；二是对岩庄陨石中FeNi金属-硫化铁共结体团块内，3种Na-Fe-Mn磷酸盐矿物给以准确定名；三是对随州陨石中铬铁矿的超尖晶石CF相做研究，争取申报新矿物；四是查明随州陨石熔脉中的钛铁矿是否发生相变。本课题取得的结果有：①确定了随州陨石熔脉中的磷氯磷灰石受冲击后，先分解而后相变为涂氏磷钙石，寺巷口陨石熔脉的A相，是由氯磷灰石向涂氏磷钙石转变过程中的一个过渡产物。②首次精确测定了陨石中原称为白磷钙石的晶体结构，确定了Mg和Na为有序占位，明确了地外岩石中的无水磷酸钙矿物应统称为陨磷钙钠石，而地球上的磷酸钙才应称为白磷钙石。③对人工合成涂氏磷钙石 γ-Ca3(PO4)2 的晶体结构进行了精确测定，查明其结构由 PO4, Ca1O12和 Ca2O10三个不同的多面体，沿c軸按PO4-Ca2O10- Ca1O12-Ca2O10-PO4的顺序平移地相互连接而成，并预测可能存在有比涂氏磷钙石密度要大的“后涂氏磷钙石相”。④岩庄陨石中Fe-Mn-Na磷酸盐可归属于三种矿物，即含钠的磷铁锰矿、含锰的伽利略石和一种成分为Na2(Fe16Mn)17(PO4)12的新矿物相。⑤在随州陨石的冲击熔脉内和熔脉边上，发现多个钛铁矿成分颗粒已发生高压相变，已取得该高压相的一套矿物学数据达到申报新矿物要求，已向国际新矿物委员会提交了新矿物申请报告。⑥发现了一个罕见的由低钙辉石及其两个高压相组成的三相颗粒，由退变钙钛矿相、阿基墨石和未变的辉石组成，查明此产状与存在温度梯度有关。⑦确定随州陨石熔脉的基质由三种从高压熔体结晶的镁方铁矿、镁铁-镁铝榴石和微晶林伍德石组成。⑧由于氧逸度难于控制，合成铬铁矿的CF相未能获得成功，故项目的第三项内容尚待今后继续完成。本项目已发表SCI论文6篇和英文专著1部，发表会议论文1篇，已接受发表英文论文1篇，超额完成计划指标。研究成果丰富了天体矿物学、高压矿物学、地幔矿物学与地球化学的内容，为绘制地幔的矿物学模型提供了新的基础资料。