陨石中铬同位素组成的变化及其对早期太阳系形成的制约

The variations in 54Cr/52Cr ratio are very systematic among different meteorite classes. The reason for these variaitons is not very clear. One possibility is that these variations reflect temporal heterogeneity in the distribution of 54Cr-rich carrier in the Solar nebula. This project is intended, on the basis of developing a high-precision method for Cr isotopic analyses, to systematically study the Cr isotopic compositions of carbonaceous chondrites,combined with C content and Zn/Si, to constrain the correlation between 54Cr anomaly and the volatility of the sample. The Cr isotopic compositions of CK chondrites with different metamorphic degrees will also be measured to constrain the relationship of 54Cr anomaly with metamorphic degree. We also want to systematically study the 54Cr anomalies of chondrules from various chondrite classes, combined with 53Mn-53Cr internal isochron, to test the possible correlation between 54Cr anomaly and the formation time. This project is intended to provide new constraints on the variations in the 54Cr anomaly in the Solar System through the approaches above.

各类陨石中的54Cr/52Cr比值有着很系统的变化。对变化的原因目前还不十分清楚。一个可能就是这个变化反映了富集54Cr的载体在太阳系中与时间有关的不均匀分布。本项目拟在建立与发展高精度Cr同位素分析方法的基础上，系统测量碳质球粒陨石的Cr同位素组成，结合C的含量和Zn/Si比值进一步了解陨石的54Cr异常与陨石的挥发性的关系；通过对不同变质程度的CK球粒陨石的Cr同位素分析来研究54Cr异常与变质程度的关系；还计划系统研究各类球粒陨石中球粒的54Cr异常，并结合53Mn-53Cr球粒内部定年来研究54Cr异常与形成时间的关系。本项目拟通过以上研究对太阳系中54Cr异常的变化提供新的制约。

建成了宇宙化学低本底样品前处理超净实验室，并结合中国地质大学（北京）Trion plus 热电离质譜建成了对岩石样品的高精度Cr同位素测量方法，并对多个地质标样和陨石样品进行了测试， 结果与推荐值吻合。对ε53Cr分析精度达0.05左右，对ε54Cr分析精度达0.10左右，这基本是国际上能达到的最好的精度。高精度Cr同位素分析方法的建立不仅在宇宙化学方面有很好的应用前景，在研究地质过程方面也有很广泛的应用；通过对经历了不同的热变质程度（3到6）的CK碳质球粒陨石的Cr同位素测量，发现虽然这些样品ε54Cr值变化范围较大，但与变质程度没有相关性。这表明陨石中的ε54Cr的变化是继承了其星云物质的组成，与后期陨石母体过程无关；对来自4个碳质球粒陨石30多个球粒的ε54Cr特征和Mn-Cr定年结果发现 (1) 来自于一个陨石的球粒是同期形成的且为同源的，并且与陨石中的基质也是同源的。（2）最老的球粒的形成年龄与太阳系最老的固体物质（富钙铝包裹体）同期。（3）来自于同一个陨石的球粒ε54Cr值的变化可能与球粒本身的挥发性有关。（4）ε54Cr的载体在太阳系形成的最初就加入进来；最后，结合前人研究成果，综合比较研究了不同元素的核合成异常在陨石中的分布规律，发现包括Cr、Ca和Ti在内的铁族元素的核合成异常与重元素的核合成异常具有明显不同的特征，认为这两类元素受不同的超新星爆发事件的影响，从而提出太阳系在形成过程中受两次超新星爆发的影响。