火星隕石種類劃分與化學(xué)群簇關(guān)系

火星隕石種類劃分與化學(xué)群簇關(guān)系火星隕石，它是在行星火星上形成的巖石，但由于被小行星或彗星撞擊而從火星拋射出并墜落到地球上的巖石。這些隕石被認(rèn)為來(lái)自火星，是由于它們與探測(cè)器在火星上分析的巖石和氣體有著相似的化學(xué)組分等。火星隕石脫離火星地表后的某些過(guò)程與經(jīng)歷也猶如月球隕石同樣，它們都是受到外力撞擊的影響而脫離了行星母體，某些火星巖石被濺出火星引力外后，在太空中漂浮游蕩了很長(zhǎng)時(shí)間，它在通過(guò)地球時(shí)被地球的磁場(chǎng)引力所捕獲?；鹦请E石普通也被稱為SNC化學(xué)群隕石，由于它們之間的同位素比值幾乎是互相一致的。但它們和地球成因的某些巖石看似相似卻不同，由于在隕石巖相中捕獲的氣體成分與火星探測(cè)器測(cè)定的火星大氣成分基本相符，該混合氣體中最重要的成分是二氧化碳CO2，因此確信它們都是從火星上來(lái)的，由于它們含有火星大氣巖石成因的某些明顯特性。如果其它類型隕石中沒有高濃度的二氧化碳存在，它可能就不是來(lái)自火星上巖石?；鹦请E石的種類也是根據(jù)其不同的巖相、構(gòu)造、物理與化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行劃分的，已被劃分的SNC化學(xué)群火星隕石類型有：輝玻無(wú)球粒隕石、輝橄無(wú)球粒隕石與純橄無(wú)球粒隕石，以及其它斜方輝石類型的火星隕石等。多個(gè)SNC化學(xué)群類型的火星隕石其元素豐度十分相似。各火星隕石之間它們都有著緊密的共性關(guān)系，例如它們包含的某些次相物質(zhì)中，都常含有某些少量的磁鐵礦、鉻鐵礦、鈦鐵礦等鐵氧化物礦物。它們也含有硫化鐵礦物為磁黃鐵礦和隕硫鐵等。其中輝石和橄欖石礦物中含有富Fe（鐵）與Mn（錳）也是比較獨(dú)特的?；鹦请E石是火山或次火山和火成巖類型的巖石，其年輕的結(jié)晶年紀(jì)（1.3Ca及可能為～180Ma）和高度分餾物質(zhì)構(gòu)成表明，認(rèn)為它們可能是來(lái)自一顆較大且地質(zhì)活躍的行星體，其獨(dú)特的氧同位素構(gòu)成及FeO/MnO比值，表明它們不是來(lái)自地球和月球上的巖石。某些輝玻無(wú)球粒隕石沖擊產(chǎn)生的玻璃之氮和稀有氣體同位素構(gòu)成與火星大氣相似，因此能夠推測(cè)它們都是來(lái)自火星上的巖石。輝玻無(wú)球?；鹦请E石又稱休格地隕石，由于第一顆輝玻無(wú)球粒火星隕石是于1865年墜落在印度的休格地。因巖相中的輝石與長(zhǎng)石及玄武巖構(gòu)造與構(gòu)造特性明顯，因此它們很類似地球火山成因玄武巖，它普通被劃分為玄武巖質(zhì)和二輝橄欖巖質(zhì)輝玻無(wú)球?；鹦请E石。玄武巖質(zhì)火星隕石，是富鎂-鐵質(zhì)到超鎂鐵質(zhì)的火成巖，其重要礦物由單斜輝石（易變輝石和普通輝石）及殘留的斜長(zhǎng)石（沖擊產(chǎn)生的玻璃或熔長(zhǎng)石）構(gòu)成。輝玻無(wú)球?；鹦请E石含有輝綠巖構(gòu)造特點(diǎn)，其橄欖石較缺失且比較貧鎂，表明它們是由分餾的巖漿結(jié)晶而成的。許多玄武巖質(zhì)火星隕石含堆積狀的輝石，并呈葉狀構(gòu)造，認(rèn)為它們是在火星近表面巖脈或巖流中晶體的堆積作用而造成，但有某些玄武巖質(zhì)火星隕石的斜長(zhǎng)石含量較高，可代表火星隕石中的大部分物質(zhì)組分。二輝橄欖巖質(zhì)火星隕石，為富鎂橄欖石、單斜輝石與鉻鐵礦堆積巖，并以包裹橄欖石及鉻鐵礦的鑲嵌狀易變輝石為特性，斜方輝石和斜長(zhǎng)石的比例低，其橄欖巖礦物比大多數(shù)其它玄武質(zhì)火星隕石中的Mg／Fe比值要高。二輝橄欖巖質(zhì)火星隕石的巖相中有細(xì)粒富鐵橄欖石、易變輝石、普通輝石、熔長(zhǎng)石及其它晚期形成的玻璃態(tài)等間隙充填物，其重要礦物學(xué)與早期巖漿結(jié)晶作用是一致的。它們含有玄武巖質(zhì)火星隕石的結(jié)晶次序，故劃分為二輝橄欖巖質(zhì)火星隕石或火星二輝橄欖巖。玄武巖質(zhì)火星隕石，常由兩個(gè)不同的巖性構(gòu)成，一種巖性為不同于玄武巖質(zhì)的火星隕石，也不同于二輝橄欖巖質(zhì)火星隕石，但它們含有斑狀構(gòu)造，常由橄欖石巨晶、斜方輝石、鉻鐵礦及細(xì)粒易變輝石與斜長(zhǎng)石基質(zhì)構(gòu)成。另一種巖性為單斜輝石與斜長(zhǎng)石巖石，但很類似其它某些類型的玄武巖質(zhì)火星隕石。后發(fā)現(xiàn)的某些玄武巖質(zhì)火星隕石由于富橄欖石及具斑狀的巖性構(gòu)成，它已經(jīng)被命名為橄欖石-斑狀輝玻無(wú)球粒隕石，即橄輝無(wú)球?；鹦请E石。大多數(shù)的玄武巖質(zhì)類型火星隕石其礦物構(gòu)成很類似于火星表面的組合物，因此這些玄武巖質(zhì)火星隕石也是比較含有代表性的樣品，由于它們是能反映火星地殼與地表性質(zhì)的樣品。它們的礦物構(gòu)成特性，如低Al含量和高Fe含量反映出了火星和地球化學(xué)成分的差別性。輝橄無(wú)球粒隕石又稱單斜輝石巖類型火星隕石，它們重要由普通輝石及少量的富鐵橄欖石礦物構(gòu)成，其粗粒構(gòu)造和普通輝石中常含有出溶層紋特性，這種現(xiàn)象多是巖漿緩慢冷卻的成果。它們含有堆積巖的特性與性質(zhì)，輝橄無(wú)球粒隕石常含由某些輻射狀晶質(zhì)的斜長(zhǎng)石，次相礦物有易變輝石、富鐵普通輝石、富鈦磁鐵礦、黃鐵礦、隕硫鐵、氯磷灰石等，也常有少量的富硅玻璃物質(zhì)充填在某些礦物的間隙中。在個(gè)別風(fēng)化型輝橄無(wú)球粒隕石樣品的巖相細(xì)脈中，也發(fā)現(xiàn)過(guò)有少量的粘土與菱鐵礦存在，有學(xué)者認(rèn)為火星隕石中發(fā)現(xiàn)了鐵的碳酸鹽礦物，闡明其火星上的母巖曾存在被水化過(guò)的跡象，但巖相細(xì)脈中的碳酸鹽礦物也有可能是墜地后期形成的，由于某些風(fēng)化型隕石墜入地球地表土層中后，在低氧的地球土層中長(zhǎng)久受地表水的浸蝕與風(fēng)化作用下，其巖相裂隙中也常會(huì)出現(xiàn)少量外生成因的碳酸鹽礦物。純橄無(wú)球粒隕石又稱純橄欖巖類型火星隕石，它們重要由橄欖石、鉻鐵礦與橄欖巖基質(zhì)構(gòu)成的堆積巖，常由85%左右的橄欖石，6%左右的輝石，3%左右的長(zhǎng)石（熔長(zhǎng)石）及3%左右的其它次相礦物構(gòu)成，橄欖石熔融包體中常有含水的角閃石，它們可能是在相對(duì)較高的氧化條件下形成的。斜方輝石巖類型火星隕石又稱ALH類型火星隕石，它是依一顆在南極艾倫山發(fā)現(xiàn)的ALH84001隕石而命名的，該隕石曾劃分為HED族的輝石巖。ALH84001是一種獨(dú)特的火星堆積型斜方輝石巖，研究發(fā)現(xiàn)其結(jié)晶年紀(jì)在4.5億年左右，因此，它含有古火星地殼物質(zhì)熔融形成的巖石特質(zhì)，因此認(rèn)定它是一塊來(lái)自火星上的古老巖石。因研究人員在ALH84001隕石中發(fā)現(xiàn)了納米級(jí)的生物化石物質(zhì)，被發(fā)現(xiàn)者稱之是第一塊來(lái)自其它星球上的生物化石樣本。ALH84001隕石中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌生物體化石是非常微小的，是幾乎看不見的類似于原始細(xì)菌的生物體化石，有些化石呈卵形，有些呈管狀，但令人驚奇的是，它們同地球上的某些細(xì)菌及其它微生物化石非常相似。ALH84001隕石中發(fā)現(xiàn)的化石非常小，最大者尺度也只有人的頭發(fā)絲寬度的1/100，并且大多數(shù)都只及最大者的1/10大小。ALH84001隕石中發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌化石在學(xué)術(shù)界也存在很大的爭(zhēng)議，也有某些學(xué)者認(rèn)為該隕石巖相中的細(xì)菌化石可能是墜地后期形成的，爭(zhēng)議來(lái)爭(zhēng)議去ALH84001隕石卻成了一顆轟動(dòng)世界的火星隕石。有學(xué)者評(píng)價(jià)“不管如何爭(zhēng)議，它也是人類第一次在隕石中發(fā)現(xiàn)了與火星有關(guān)的有機(jī)分子”。ALH84001火星隕石為粗粒巖石，重要由可達(dá)5～6毫米長(zhǎng)的斜方輝石晶體構(gòu)成，晶體呈多邊形粒狀鑲嵌在基質(zhì)中，全巖斜方輝石礦物含量可高達(dá)95%左右，輝石組分中還含有1.5%左右的氧化鈣成分，片晶鏡下觀察輝石礦物沒發(fā)現(xiàn)有出溶特性。ALH84001火星隕石中的次相礦物重要有鉻鐵礦、斜長(zhǎng)石、熔長(zhǎng)石、磷酸鹽、橄欖石、普通輝石、黃鐵礦與碳酸鹽等礦物構(gòu)成。ALH84001隕石的巖相有一部分礦物已出現(xiàn)了氧化特性，某些較小呈黑色不規(guī)則斑塊狀的鉻鐵礦顆粒雜亂分散在整個(gè)巖相基質(zhì)中，且?guī)r相中有許多細(xì)小的裂縫存在。較粗粒的輝石礦物呈碎裂狀，許多斜方輝石和鉻鐵礦晶體出現(xiàn)了沿裂縫偏移現(xiàn)象。ALH84001隕石的礦物學(xué)和巖石學(xué)特性與其它SNC類型的火星隕石非常一致。ALH84001被認(rèn)為是太陽(yáng)系最古老的石頭，形成于40億年之前左右，大概在1.5億年之前受撞擊脫離火星，在經(jīng)歷漫長(zhǎng)的星際旅行之后，在130之前達(dá)成地球。當(dāng)時(shí)，它呼嘯穿過(guò)地球的大氣層，墜落在南極洲的冰天雪地上，冰層運(yùn)動(dòng)將其帶上了地表，終于在1984年12月27日被探險(xiǎn)家發(fā)現(xiàn)。根據(jù)一項(xiàng)對(duì)其宇宙射線暴露狀況的研究表明，在墜落之前，它始終以紊亂的軌道圍繞太陽(yáng)運(yùn)行了1600萬(wàn)年左右。一開始覺得這塊隕石是來(lái)自一顆灶神星，但后來(lái)研究證明其是來(lái)自火星上的。某些火星隕石中富含的橄欖石、輝石和斜長(zhǎng)石等重要礦物，它們受多個(gè)形成因素影響其在化學(xué)組分上也存在某些變化，每個(gè)火星隕石中的礦物構(gòu)成和化學(xué)組分上都存在某些差別性，由于它們都經(jīng)歷了類似相似而又不同的成因變化，例如多個(gè)不同類型的火星隕石，它們從母體成因、演化、逃逸、遨游、墜落、熔融與沖擊，再到分離結(jié)晶與冷卻凝固等過(guò)程中，其在形成條件與演化過(guò)程上的不同，它們各自在巖相構(gòu)造、礦物構(gòu)成、化學(xué)組分、物質(zhì)變化和成巖機(jī)理上也存在某些差別性。已知的四種火星隕石其巖石類型、礦物構(gòu)成與構(gòu)造模式上都有著明顯的不同之處。輝玻巖石類型火星隕石重要由近似等量的易變輝石和普通輝石,再加熔長(zhǎng)石構(gòu)成,并含有少量橄欖石和粒間充填物。該類火星隕石中富含的橄欖石含量明顯不不大于輝石的總量。另外,個(gè)別由A、B兩種巖性構(gòu)成的輝玻無(wú)球粒隕石,其中巖性A以含cm級(jí)大小的俘虜體為特性,該俘虜體由粗粒斜方輝石、橄欖石及少量鉻鐵礦構(gòu)成。輝橄巖類型火星隕石主相礦物由普通輝石、橄欖石和粒間充填物構(gòu)成,另含有少量熔長(zhǎng)石及易變輝石。純橄火星隕石重要含有橄欖石,次相礦物含有少量的輝石、熔長(zhǎng)石和鉻鐵礦等,但粒間充填物相對(duì)較少。斜方輝巖火星隕石（ALH84001類型）重要由斜方輝石以及少量的鉻鐵礦、熔長(zhǎng)石、普通輝石和橄欖石等構(gòu)成。火星隕石中均含有少量的不透明礦物相,最常見的是磁鐵礦或鉻鐵礦,前者重要分布于輝玻巖和輝橄巖類型火星隕石中,而后者重要分布于純橄巖及斜方輝巖類型火星隕石中,也極少量出現(xiàn)于部分輝?；鹦请E石中?；鹦请E石中含有的其它副礦物有白磷鈣礦、磷灰石、磁黃鐵礦、隕硫鐵、鎳黃鐵礦、黃銅礦、鈦鐵礦、金紅石、鐵尖晶石、鐵閃石和斜鋯石等。部分火星隕石中還發(fā)現(xiàn)了極少量的碳酸鹽和硫酸鹽類物質(zhì)，某些碳酸鹽和硫酸鹽類物質(zhì)它們存在有兩種形成的可能，一種是墜落到地球后期風(fēng)化作用成因的，另一種有學(xué)者主張可能是地外成因的，現(xiàn)在某些碳酸鹽和硫酸鹽類物質(zhì)在火星中的形成因素還尚存爭(zhēng)議。有的輝橄火星隕石中還出現(xiàn)有少量的伊丁石，它們多是沿橄欖石邊沿、裂隙或粒間充填物中可見伊丁石產(chǎn)出。黃鐵礦在其它無(wú)球粒隕石中極少見,但它常少量產(chǎn)于輝橄無(wú)球粒火星隕石、純橄無(wú)球粒火星隕石和斜方輝石巖類型火星隕石中。火星隕石在構(gòu)造上以火成堆積最常見,堆積晶重要為毫米級(jí)粗粒、自形或半自形的輝石、橄欖石與熔長(zhǎng)石及多個(gè)不透明礦物相充填于粒隙中。在某些火星隕石中(如輝橄巖類火星隕石)柱狀輝石還含有定向排列趨勢(shì)。在ALH84001隕石中橄欖石呈5～10微米級(jí)細(xì)粒分散包裹于斜方輝石晶體中。另外,部分火星隕石除火成堆積構(gòu)造外,在其它區(qū)域還可見鑲嵌構(gòu)造或變質(zhì)構(gòu)造,如在ALHA77005和純橄巖等火星隕石的某些部分巖相中,自形、半自形橄欖石和毫米級(jí)大小的鉻鐵礦包裹于毫米級(jí)粗粒輝石晶相中,純橄無(wú)球粒火星隕石部分區(qū)域中的橄欖石、ALH84001隕石中的斜方輝石以120°夾角接觸。全部火星隕石中的斜長(zhǎng)石因高溫熔融而出現(xiàn)熔長(zhǎng)石化,但在部分火星隕石中熔長(zhǎng)石也有重結(jié)晶現(xiàn)象。在多個(gè)不同類型的火星隕石巖相中，還呈現(xiàn)出不同程度的沖擊與變質(zhì)特性。在輝玻火星隕石中,巖相中的硅酸鹽礦物常出現(xiàn)有破碎、波狀消光、機(jī)械雙晶以及沖擊熔融等現(xiàn)象。在ALHA77005及LEW88516隕石中還存在有沖擊熔融瘤體及脈體,它們是該巖石類型中受沖擊最強(qiáng)烈的樣品。純橄火星隕石中的硅酸鹽類礦物多含有波狀消光現(xiàn)象。某些輝橄火星隕石除出現(xiàn)熔長(zhǎng)石化外,基本上不含有其它明顯的沖擊特性。沖擊破碎帶構(gòu)造僅見于斜方輝巖類型火星隕石中（如ALH84001隕石）,其破碎帶是由細(xì)粒斜方輝石和呈30微米級(jí)左右的鉻鐵礦構(gòu)成，由于ALH84001火星隕石的巖相構(gòu)造與化學(xué)組分比較特殊，其普通也被放置在特別的“OPX”隕石群中。另外,斜方輝巖類型火星隕石其巖相中的硅酸鹽礦物尚有波狀消光現(xiàn)象。盡管火星隕石均受到不同程度的沖擊與變質(zhì)作用,但尚未見到含有角礫構(gòu)造的火星隕石出現(xiàn),而含有角礫構(gòu)造的隕石多為月球隕石，但含有角礫構(gòu)造的隕石在其它無(wú)球粒隕石中也很常見。EETA79001即使由A、B兩種巖性構(gòu)成,但它們之間呈火成接觸關(guān)系?；鹦请E石中磷酸鹽是一種重要的副礦物，重要有磷灰石和白磷鈣礦。在輝玻巖和輝橄巖類型中以磷灰?guī)r為主，而在純橄巖和斜方輝石巖類型中以白磷鈣礦為主。磷灰石在化學(xué)構(gòu)成上以富Cl為特性?；鹦请E石輕元素及捕獲稀有氣體同位素構(gòu)成特性，某些火星隕石中含有少量的角閃石、伊丁石以及碳酸鹽和硫酸鹽，表明火星上曾有液態(tài)水的存在。在某些純橄和輝玻無(wú)球粒隕石的熔融包裹體中，其角閃石的氫同位素分析成果表明，純橄無(wú)球粒隕石中的角閃石δD值變化很大,并具富氘組分(+501～1420‰)，明顯不同于輝玻無(wú)球粒隕石鐵閃石的δD值(-80±31‰)。純橄火星隕石中的角閃石氫同位素構(gòu)成特性及其與輝橄火星隕石中夾雜的某些地外風(fēng)化產(chǎn)物，其氫同位素構(gòu)成含有非常相似性，表明含水流體對(duì)純橄火星隕石的影響。有學(xué)者通過(guò)階段加熱(150℃,350℃,600℃,1000℃)研究了部分火星隕石全巖析出水的氧同位素構(gòu)成，分析成果表明，除EETA79001隕石巖性A及輝玻無(wú)球粒隕石外，其它火星隕石樣品≥350℃析出的水均含有明顯的16O過(guò)剩(Δ17O=-0.4～-0.8‰)，表明有地外來(lái)源水的存在。火星隕石大都是來(lái)自同一氧同位素源區(qū),其Δ17O值高于地球和月球樣品,但低于各類普通球粒隕石。對(duì)輝玻巖類火星隕石的分段燃燒實(shí)驗(yàn)成果表明該類隕石含有十分復(fù)雜的碳組分。其低溫產(chǎn)物(200～500℃)由兩種類型組分構(gòu)成，一種富13C,可能與母體風(fēng)化產(chǎn)生的碳酸鹽有關(guān),另一組分較輕，其來(lái)源不清晰，可能與沖擊事件有關(guān)。對(duì)于高溫組分,全部樣品均含巖漿成因的碳組分(δ13C=-27～-33‰)，并且部分樣品含火星大氣中捕獲的CO2(δ13C≥+15‰)。有隕石研究學(xué)者指出，即使火星隕石的大部分碳可能是來(lái)自地球的污染，但EETA79001隕石巖性A中的俘虜體含4.6ppm富δ13C組分(δ13C=+36‰)，其構(gòu)成落在海盜號(hào)對(duì)火星大氣的測(cè)量誤差范疇之內(nèi)，并且其相對(duì)于稀有氣體和N2的豐度也與火星大氣相一致。另外,輝橄火星隕石中還發(fā)現(xiàn)富13C的低溫碳組分，可能為火星大氣風(fēng)化形成的碳酸鹽(δ13C=+12-+24‰)。通過(guò)對(duì)ALH84001火星隕石的研究表明,該隕石中同樣存在有機(jī)碳(δ13(δ13C=+0.8‰)和巖漿巖碳(δ13C=+40.1‰)三種類型的碳組分。EETA79001隕石中捕獲N2及稀有氣體Ar的同位素比值(15N/14N-40Ar/14N)落在火星大氣與地球大氣的混合線上,這也是SNC隕石火星成因最直接的證據(jù)之一。另外,14N,40Ar,36Ar,20Ne,84Kr,132Xe等相對(duì)豐度均落在火星大氣的構(gòu)成范疇之內(nèi)。然而,有隕石研究學(xué)者隨即對(duì)EETA79001巖性A及輝?；鹦请E石的研究卻未發(fā)現(xiàn)火星大氣組分存在的證據(jù),這可能反映了火星大氣組分在火星隕石中的不均一分布。也有隕石研究學(xué)者對(duì)某些火星隕石中捕獲稀有氣體的研究表明,EETA79001隕石玻璃36Ar/132Xe-84Kr/132Xe比值落在火星與地球大氣的混合線上,但輝橄火星隕石及純橄火星隕石則規(guī)定火星大氣比其表面巖石含更高的放射性成因129Xe和散裂成因Xe,這種狀況與地球上正好相反。LEW88516和輝?；鹦请E石的129Xe/132Xe-84Kr/132Xe比值可解釋為火星大氣與純橄火星隕石的簡(jiǎn)樸混合,但Zagami和LEW88516火星隕石在1200℃析出的組分明顯低于該混合線,特別是LEW88516隕石在1200℃析出的組分,幾乎不含放射性成因129Xe*?；鹦请E石的顏色，有人認(rèn)為火星隕石可能是紅色或綠色的，事實(shí)上沒有發(fā)現(xiàn)火星隕石的熔殼是呈紅色或棕紅色的，某些新鮮的火星隕石熔殼多是呈黑色或灰黑色的?；鹦请E石熔殼有的還會(huì)出現(xiàn)龜裂、皺紋與凸斑現(xiàn)象。但某些墜地較久的火星隕石，因受撞擊、長(zhǎng)久受風(fēng)沙磨礪與水蝕風(fēng)化等作用影響下，某些隕石的熔殼也會(huì)出現(xiàn)大面積缺失、全部脫落或被風(fēng)沙全部消融掉，熔殼脫落后的火星隕石質(zhì)地多呈淺綠色、灰色、卡其灰色、黑色、淡黃色與粘土色等。熔殼脫落后的火星隕石很容易和某些地球火山成因的變質(zhì)玄武質(zhì)巖、熱液接觸型砂巖與斑巖等混淆，也會(huì)常把某些綠泥石、陽(yáng)起石、綠簾石和蛇紋石等誤認(rèn)是火星隕石。火星隕石因經(jīng)歷了高溫熔融、沖擊壓力與變質(zhì)作用，火星隕石的破碎或殘缺處常可見到某些擊變形成的熔長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石或長(zhǎng)石玻璃物質(zhì)，這類長(zhǎng)石物質(zhì)在