NWA 11591陨石的岩石矿物学特征及亚型划分

黄丽霖　温日强

关键词：HED族陨石;岩石学;矿物学;亚型划分

HED族陨石为分异型无球粒陨石，是Howardite、Eucrite和Diogenite 3种亚型陨石的简称。根据红外光谱观测、同位素研究以及“黎明号”探测器数据分析，大多数学者认为HED族陨石源于4号小行星—灶神星[1]。

HED族陨石与地球岩浆岩有非常相似的物质组成，且有较古老的岩浆结晶年龄（4.43～4.55 Ga）[1]，是目前太阳系内最古老的岩浆岩之一。HED族陨石是探索和研究太阳系分异型行星/小行星早期岩浆演化和变质作用的重要窗口。因此，通过研究HED族陨石详细的岩石矿物学特征，对其进行亚型划分非常必要且有重要意义。

1 测试方法

本研究的研究对象HED族陨石已获得国际命名，编号为NWA 11591。样品的岩相学观察工作利用Zeiss Σigma场发射扫描电镜（FE-SEM）在BSE图像模式下完成，加速电压为15 kV，束流为3～5 nA。矿物的定量化学成分测定使用JEOL JXA-8230型电子探针（EPMA）进行，条件为加速电压15 kV、束流20 nA。标样采用国家标准天然样品。分析数据采用ZAF法校正。

2 岩石矿物学特征

NWA 11591陨石主要矿物及其模式质量分数为辉石（46.20%）、斜长石（43.30%）、SiO2相（9.00%）、不透明矿物（1.11%，包括钛铁矿、铬铁矿和陨硫铁）及微量陨磷钙钠石和磷灰石（0.40%）。陨石呈轻微角砾状构造，角砾为辉长-辉绿结构，主要由几乎等量的自形板条状斜长石和粗颗粒辉石组成。角砾中辉石出溶现象非常普遍，主要是低钙辉石出熔高钙普通辉石片晶（宽1～5 μm）。某些大颗粒辉石中的高钙辉石出熔片晶分布从核部到边部逐渐密集，表明其保留了轻微的原始岩浆结晶Ca成分环带。辉石颗粒普遍呈云雾状外观，主要由辉石颗粒内沿着愈合裂隙整齐排列的亚微米级不透明矿物所致。

NWA 11591角砾中的低钙辉石包括低钙易变辉石和Wo值小于5的斜方辉石（平均为Wo_1.82Fs_64.5En_33.7，Mg^#=34.3，Fe /Mn = 29.8）。高钙辉石出溶片晶的平均成分为Wo_44.5Fs_28.2En_27.3，Mg^#=49.2，Fe/Mn=29.3。角砾和基质中的辉石成分均落在玄武质Eucrite辉石的成分范围内[1]。NWA 11591中的斜长石成分存在轻微不平衡，单颗粒斜长石从核部到边部保留了轻微的成分环带（An_68.7Ab_27.5Or_3.8-An_92.2Ab_7.6Or_0.2），成分落在玄武质Eucrite长石成分范围内[1]。

NWA 11591中的一些辉石有含有蠕虫状石英、陨硫铁、少量钛铁矿、斜长石、低钙辉石、磷灰石以及极少量Fe金属包裹体的富钙辉石边（成分平均为Wo_44.2Fs_28.2En_27.6，Fe/Mn=30.9）。富钙辉石边和低钙辉石核部是光学连续的，且有相同的消光位。富钙辉石边有宽1～2 μm的低钙辉石出溶片晶，低钙辉石核部也有高钙辉石片晶出溶，两者出溶片晶的方向一致。相对于低钙辉石核部的Ca成分环带，富钙辉石边中的Ca成分激增，Fe成分骤降，Mg成分几乎平衡。

3 讨论

3.1 亚型划分

NWA 11591具有部分熔壳，且不具球粒结构，所以为无球粒陨石。其中，辉石的Fe/Mn值在26.0～38.0，落在HED族陨石的分布范围内[2]，与其他分异型无球粒陨石和地球岩石有明显区别[见图1（a）]。长石的An值大多集中在82.0～92.0，而火星陨石和地球岩石长石的An值较低，原始钛辉无球粒陨石具有几乎纯的钙长石成分。月球陨石长石的An值虽然与HED族陨石相近，但其辉石Fe/Mn值比HED族陨石高，因此，根据斜长石的An值和辉石的Fe/Mn值，可判断NWA11591为HED族陨石[见图1（b）]。样品的岩石学和矿物学特征与已知的HED族陨石有极大的相似性，因此，属于HED族陨石。

NWA 11591呈轻微角砾状构造，辉绿-辉长结构，不同角砾、岩屑和基质中辉石的Mg元素含量相对一致，低钙辉石和高钙辉石的Mg#值分别在33.8～37.3和42.3～51.8（见图2），表明NWA 11591只含一种来源的玄武岩，因此，将其划分为玄武质单矿碎屑角砾岩型Eucrite。

3.2 冲擊变质特征

NWA 11591陨石中未见冲击熔融脉或熔融囊，未见造岩矿物的变形特征，未见熔长石和高压矿物（如镁铁榴石、柯石英或斯石英）。仅部分斜长石和辉石出现波状消光现象，因此，冲击变质程度为S2级[3]。

3.3 热变质特征

NWA 11591中的云雾状外观、宽度普遍大于1 μm的高钙辉石出溶片晶、辉石中保留的原始岩浆结晶Ca成分环带以及易变辉石部分转变为斜方辉石的特征均表明NWA 11591为特殊的7型Eucrite[4]。

使用Kretz[5]的二辉石地质温度计（计算误差范围为±60℃）对NWA 11591中角砾和基质的辉石平衡温度进行估算。计算结果显示，角砾中低钙宿主辉石和高钙辉石出溶片晶的平衡温度范围为673～735 ℃。较低的平衡温度表明，7型Eucrite NWA 11591在较低温度下经历了较长时间的热变质作用。Yamaguchi等[4]认为，7型Eucrites不是简单的长时间埋藏热变质作用的产物，而是在地壳范围内缓慢埋藏热变质作用期间重新加热事件（撞击事件或岩浆侵入事件）的叠加结果。这些缓慢埋藏热变质过程中叠加的再加热事件可能与NWA 11591中的一些异常岩石学现象的成因有关，如某些辉石颗粒的富钙辉石边以及鳞石英的富硫化物交代结构。

4结语

NWA 11591陨石的亚型划分为玄武质单矿碎屑角砾岩型Eucrite，冲击变质程度为S2级。热变质程度为罕见的7型。7型Eucrite可能会形成一些异常的岩石学现象，如某些辉石颗粒的富钙辉石边以及鳞石英的富硫化物交代结构等。