球粒陨石是太阳系早期天体的岩石碎块,是解析太阳系形成时限、还原太阳系早期演化过程的主要研究对象。其中CI群球粒陨石非挥发性元素的相对丰度与太阳光球层高度吻合,被视作太阳系初始化学成分的代表。
CY群陨石属于经历过强烈水蚀变的碳质球粒陨石,与CI群球粒陨石相似,几乎不含无水原生矿物(如橄榄石和辉石等)。科研人员依据球粒丰度、全岩元素及同位素组成的区别,将CY群陨石划分为CY1、CY2两个亚类;编号数字代表水蚀变强弱,CY1水蚀变更强,球粒含量低;CY2水蚀变相对较弱,球粒含量更高。
已有研究发现,CY1陨石与CI群球粒陨石的元素、同位素组成几乎重合,据此提出二者源自同一母体。但学界对于CY1与CY2陨石是否拥有共同来源始终存在争议:部分岩石学、矿物学研究认为二者来自同一母体,只是经历水蚀变、撞击脱水的蚀变程度存在区别;另有元素‑同位素相关研究则判断二者分属不同母体。
厘清CY群陨石母体精细演化历史,既能够解答CY1、CY2的母体亲缘关系,也可为探究CY与CI陨石母体的内在联系提供关键约束。但受强烈且复杂的水蚀变、后期撞击脱水改造影响,想要精细还原母体演化过程,研究难度极大。
钛元素在低温水溶液环境中活动性弱,是示踪陨石母体演化的理想探针。pg娱乐电子游戏官网入口已毕业博士王书舟(论文第一作者),在张爱铖教授(通讯作者)指导下,以钛矿物演化作为核心线索,利用扫描电镜、透射电镜等先进分析设备,对CY群陨石Dhofar 1988开展精细矿物学解析,限定了CY群陨石母体的地质演化过程。相关成果发表于国际陨石学会旗舰期刊Meteoritics & Planetary Science。pg娱乐电子游戏官网入口博士研究生杜天然、陈佳妮老师,中国科学院地球化学研究所文愿运老师为论文共同作者。

图1 Dhofar 1988陨石切片照片
研究团队观测了Dhofar 1988的4块抛光切片,观测总面积约540平方毫米。电镜观测结果显示,该陨石由亮度较高的主体区域、边界清晰的暗色碎块两类组分构成。其中主体区域占观测面积73%,保存大量球粒,球粒占比约17.8%;暗色碎块占观测面积27%,以细粒基质为主,球粒十分稀少,细粒基质占比高达96.4%。
以往研究将Dhofar 1988归为单一岩性角砾岩。本次依据岩石结构与物质组成差异,研究团队提出该陨石属于双岩性角砾岩,由两种性质截然不同的物质混杂组成。
项目团队识别出多类原生和次生钛矿物(钙钛矿、富钛富铝透辉石、富钛黑钙铝石、钛铁矿、金红石、锐钛矿、钙钛锆石等)以及矿物交代结构,为重建Dhofar 1988陨石母体的蚀变与热演化历史开辟了新的研究思路。综合矿物学证据,团队还原出该陨石母体演化的三个关键阶段:
流体参与的变质阶段(水蚀变发生之前):母体发生流体辅助变质作用,部分富钛辉石发生转变,生成钙钛矿等矿物;钙钛矿会被钛铁矿部分或完全交代,潜在的阿姆阿尔柯矿也在此阶段发生分解。
强烈水蚀变阶段:母体内部流体活动驱动大规模矿物改造,大量钙钛矿颗粒被锐钛矿交代;部分富钛辉石发生蚀变,伴随细粒棒状钛铁矿生成。
脱水加热阶段(水蚀变结束后):母体经历脱水相关的热事件。在暗色碎块内部的包裹体中,观测到钛铁矿外缘生长薄层钙钛矿,指示该现象形成于富钙流体参与的高温环境。
此前已有工作提出CY陨石母体经历过水蚀变与后期脱水,与本研究识别出的后两个演化阶段相互印证;而水蚀变之前存在流体参与的变质热事件,是本研究的全新发现。该阶段温度较高,除改造硅酸盐矿物外,还可能对陨石内有机质演化产生重要影响。

图2 CY群陨石母体不同阶段钛矿物的演化
从钛矿物赋存特征来看,钛矿物主要依附于富钙铝包体(太阳系最早形成的固体物质,太阳系年龄正是依靠富钙铝包体定年确定)。这类包体主要分布在对应CY2属性的陨石主体区域,而在对应CY1属性的暗色碎块中含量极低。
由于钛元素难以在水溶液中迁移,富钙铝包体的含量差异并非后期蚀变造成,而是继承自吸积阶段原始物质本身。球粒陨石本质上是富钙铝包体、球粒、细粒基质等不同物质物理吸积汇聚形成。据此,研究团队提出:CY1、CY2陨石元素以及O‑Cr‑Ti非质量分馏同位素的系统性差异,很可能来源于球粒、富钙铝包体的原始分布区别。
结合Dhofar 1988陨石内部同时保存CY1、CY2两类物质的观测事实,该工作倾向于支持CY1与CY2物质源自同一母体,二者特征差异源于太阳系早期吸积过程中的物理分选效应。即便CY1、CY2原始物质最初来自不同天体,它们的母体之间也必然发生过充分的物理混合,并非两套完全独立的演化体系。
论文信息:
Wang SZ, Zhang AC*, Du TR, Chen JN, Wen YY. 2026. Nature and evolution of Yamato‑type carbonaceous chondrite: Clue from Ti‑minerals in Dhofar 1988.Meteoritics & Planetary Science.
https://doi.org/10.1111/maps.70256X
图文:张爱铖,杜天然
审核:董婷

