原始碳质球粒陨石中富铝球粒的成因研究

富铝球粒是Al2O3总含量大于10 wt%的一类特殊的球粒，它们在矿物岩石学、化学成分和同位素组成等方面的特征介于富钙富铝难熔包裹体（CAI）和常见的富镁铁质球粒之间；它们的组成矿物具有较高的Al/Mg比值，有利于获得精确的26Al的相对年代学信息。因此，富铝球粒的研究对于揭示球粒和CAI的成因以及两者在形成时间和空间上的关系具有十分独特和重要的意义。本项目以CV3群碳质球粒陨石为研究对象，以"查明原始碳质球粒陨石中富铝球粒的形成机制，揭示球粒与CAI的成因关系"为研究目标，利用扫描电镜、电子探针和离子探针等原位微区分析手段对富铝球粒开展系统的矿物岩石学、氧同位素和Al-Mg同位素研究。在此基础上重点解决"原始碳质球粒陨石中富铝球粒的成因"的科学问题，认识球粒与CAI的成因关系，为研究原太阳星云和原行星吸积盘的物质分布和演化规律提供新的证据。

本项目以CV3群碳质球粒陨石和非平衡型普通球粒陨石(UOC)为研究对象，利用扫描电镜、电子探针和离子探针等原位微区分析手段对富铝球粒开展系统的矿物岩石学和同位素研究，在此基础上探讨富铝球粒的成因以及球粒与CAI的成因联系。主要的研究结果有：（1）富铝球粒的岩相学特征介于CAI和富镁铁质球粒之间。富铝球粒具有明显的火成结构，其组成相中既有辉石、橄榄石等富镁铁矿物，也有斜长石、尖晶石等富钙铝矿物，还有富Al、Ca、Na的玻璃。（2）CV3陨石中，富铝球粒中的橄榄石、辉石比富镁铁质球粒中的橄榄石、辉石含有更多的难熔元素，如Al, Ca; 富铝球粒中的斜长石与CAI中的斜长石相比，含有较少的Ca和较多的Na。UOE陨石中，富铝球粒的组成矿物经历了不同程度的热变质和水变质作用。（3）CV3群陨石中富铝球粒的δ17O值从-35‰变化至+6‰，δ18O值从-32‰变化至+14‰，在三氧同位素图上沿斜率为0.86±0.04的直线分布。富铝球粒的Δ17O值为-18~+0.3‰，介于富镁铁质球粒（-10~+2‰）和CAI之间（-27~-1‰）。单个富铝球粒内矿物的氧同位素组成很不均匀，Δ17O的变化范围可达15.4‰。（4）UOC陨石中富铝球粒的δ18O值为–6.1‰~+7.1‰，δ17O值为–4.5‰~+5.1‰，与镁铁质球粒的氧同位素组成相似，与CAI（δ18O~−40‰; δ17O~−40‰）相比非常贫16O。在三氧同位素图上，大部分富铝球粒的氧同位素组成位于TF线附近，少量位于TF线与CCAM线之间。所有数据沿一条斜率为~0.79±0.07的直线分布。（5）我们的研究结果支持Krot等人（2002）的富铝球粒的成因模型。富铝球粒的前体物质很可能是富镁铁质球粒与富斜长石的C型CAI的混合物，该混合物经历了与其他球粒相似的瞬时加热事件后又快速冷却。但与Krot等人（2002）的模型不同的是，我们认为富铝球粒不是富镁铁质球粒与CAI的简单混合，在富铝球粒的形成过程中，它与周围的星云气体发生了显著的同位素交换，部分富铝球粒还经历了后期陨石母体上的变质作用，发生了进一步的元素和同位素交换。