地質地球所在月球隕石中發現雷鋯石

2020-12-05 瀟湘晨報

月球的表面布滿撞擊坑，其表面物質普遍經歷強烈的衝擊變質，形成月壤和各種衝擊熔融角礫巖。但是，無論阿波羅樣品或是月球隕石，較少發現高壓礦物相。迄今為止，僅在幾塊樣品中發現了橄欖石的高壓相（林伍德石和瓦茨利石）和二氧化矽的高壓相（柯石英、斯石英、賽石英）。作為對比，受到衝擊變質的普通球粒隕石、火星隕石中較普遍的存在各種礦物的高壓相。月球樣品中高壓礦物的缺失，可能指示了月球受小行星撞擊產生特殊的溫度-壓力條件。

中國科學院地質與地球物理研究所研究員林楊挺團隊在一塊編號為SaU 169的月球隕石中，發現了鋯石的高壓相——雷鋯石，這是在地外樣品中發現的雷鋯石。該雷鋯石以片晶的形式存在於部分鋯石顆粒中（圖1），指示了鋯石-雷鋯石的固-固相變形成機制。雷射拉曼光譜（圖2）和同步輻射X-射線衍射（圖3）確證鋯石中的這些片晶為雷鋯石。由背散射電子衍射分析得到這兩種礦物之間的晶體結構關係，則進一步佐證雷鋯石與鋯石的固-固相轉變。月球雷鋯石的產狀和礦物學特徵，與地球隕石坑中發現的雷鋯石相似，表明它們均是在小行星撞擊產生的高溫-高壓條件下，通過相同的機制形成。

已有的衝擊實驗表明，形成雷鋯石的衝擊壓力>30 GPa；熱穩定性實驗表明，常壓下溫度升高>1473K時，雷鋯石會較快退變質回鋯石。此外，多孔隙月壤的模擬衝擊實驗顯示，當衝擊壓力達到～10 GPa時，靶巖的溫度升至～1473K。因此，月球樣品中雷鋯石的發現，對月球在小行星撞擊下產生的溫度-壓力條件給出重要限定。鋯石作為月球巖石中並不普遍分布的副礦物，在小行星撞擊下形成高壓礦物相，而其他主要造巖礦物較少發現高壓相。這一現象表明，月球表面特徵的多孔隙靶體（月壤+角礫巖）在小行星撞擊下，或產生的衝擊壓力偏低，只能形成雷鋯石；或由於絕熱壓縮升溫導致靶巖溫度顯著升高，造成衝擊後的緩慢冷卻，使其他高壓礦物退變質而消失，但是雷鋯石因具有較好的熱穩定得以保存。

相關研究成果以Discovery of Reidite in the Lunar Meteorite Sayh al Uhaymir 169為題，發表在Geophysical Research Letters上。研究工作得到中科院前沿科學重點研究項目、國家自然科學基金委員會面上項目等的資助。

論文連結

圖1.含雷鋯石的鋯石顆粒。(a)鋯石顆粒E-8的背散射電子圖；(b)CL圖像；(c)鋯石顆粒C-13的背散射電子圖像，黃色虛線長方形為用焦聚離子束切割超薄片的位置，小圖為切割後的超薄片，其上沉澱了Pt；(d)鋯石顆粒G-1的背散射電子圖像，數字1-4為圖2所示拉曼譜的分析位置

圖2.雷鋯石（Rdt）和鋯石（Zrn）的雷射拉曼譜，分析位置見圖1

圖3.雷鋯石-鋯石顆粒（C-13）的同步輻射x-射線衍射結果。Cu為銅網，Rdt為雷鋯石，Zrn為鋯石

【來源：地質與地球物理研究所】

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