Shergottites火星陨石中磷酸盐的矿物学、地球化学和水含量研究

Water played a crucial role in Mars' geologic history, including Martian magmatic processes, surface erosion and the possibility of life on Mars. Therefore precise knowledge about the water content in the Martian interior has been of particular important. However, it's still an ongoing subject of debate about the water content of the Martian interior. This project will focus on hydrous mineral phosphate that occurred in basaltic martian Shergottites. By using scanning microprobe, electron microprobe and CL, we will analyze the texture and composition of the phosphates and unravel their formation conditions. Furthermore, we will analyses the water contents and H isotopes of the phosphates using modern Nano-SIMS technique, and then evaluate the amount of water in their parental magmas. In summary, this project will provide more precise estimate for the water content of the martian magmatic source region and information for the evolution history of water on Mars.

水在火星的地质演化历史，包括火星的岩浆过程、表面蚀变过程以及可能的生命过程中起着至关重要的作用。近年来的研究对于火星内部的水含量并没有很好的约束，存在很大争议。本项目将以玄武质火星陨石Shergottites中出现的磷酸盐矿物为主要研究对象，通过扫描电镜、电子探针和阴极发光等技术分析磷酸盐的结构特征和成分，探讨它们的形成条件。在此基础上，采用先进的纳米离子探针（Nano-SIMS）测试手段，分析磷酸盐矿物中的水含量和H同位素组成，进而估算火星陨石原始母岩浆（源区）的水含量。本项目将提供更多精确的火星岩浆源区的水含量信息资料，从而为探讨火星水的演化历史提供依据。

火星由于其与地球相似性和宜居性，而备受人类关注。由于没有火星样品返回， SNC火星陨石仍然是实验室内利用现代测试分析技术研究火星壳幔物质组成和岩浆演化的重要对象。本项目主要对多块shergottites火星陨石进行矿物学、岩石学和地球化学特征研究，结合熔体包裹体和氧逸度研究，为火星陨石的源区和岩浆演化提供新认识。.获得的主要认识包括：.1.辉玻无球粒陨石NWA 2975。熔壳成分分布不均一，但利用SIMS以及LA-ICPMS测试熔壳获得的稀土元素的配分模式与其他的富集型shergottites的稀土配分模式一致，属于富集型shergotties类陨石。氧逸度为NNO -1.86，显示氧化型的源区。发现了超高压矿物斯石英，以及可能更高压的seifertite相。暗示该火星陨石经历了大概30GPa的压力，局部的冲击压力可达40GPa。.2.NWA 7397，是迄今发现的第三块富集型的二辉橄榄岩质的shergottites。该陨石包括两部分，嵌晶区和非嵌晶区。嵌晶区的橄榄石和辉石矿物更富Mg。两者的氧逸度条件也不同，分别为logfO2= -0.88 QFM和 logfO2= -3.01 QFM。包裹体的研究显示可能存在富K的岩浆。.3.火星陨石NWA 4880中出现多种不同的Cr-Fe-Ti金属氧化物，反应了火星陨石的氧逸度随着岩浆演化出现氧逸度增加高达3个单位，火星陨石形成过程中氧逸度并不是不变的。火星陨石中出现随岩浆演化氧逸度增加和降低的原因还有待进一步探讨。.4.火星陨石中的矿物的水含量和H同位素的测试可以指示水星上多个水的源区。火星陨石所受的冲击变质作用会使得火星陨石中的矿物和玻璃的H同位素值受高的火星大气的H同位素值影响。.所以这些研究对于未来人类开发利用空间资源具有重要的战略意义。