NWA 11591隕石的巖石礦物學特征及亞型劃分

黃麗霖　溫日強

關鍵詞：HED族隕石;巖石學;礦物學;亞型劃分

HED族隕石為分異型無球粒隕石，是Howardite、Eucrite和Diogenite 3種亞型隕石的簡稱。根據紅外光譜觀測、同位素研究以及“黎明號”探測器數據分析，大多數學者認為HED族隕石源于4號小行星—灶神星[1]。

HED族隕石與地球巖漿巖有非常相似的物質組成，且有較古老的巖漿結晶年齡（4.43～4.55 Ga）[1]，是目前太陽系內最古老的巖漿巖之一。HED族隕石是探索和研究太陽系分異型行星/小行星早期巖漿演化和變質作用的重要窗口。因此，通過研究HED族隕石詳細的巖石礦物學特征，對其進行亞型劃分非常必要且有重要意義。

1 測試方法

本研究的研究對象HED族隕石已獲得國際命名，編號為NWA 11591。樣品的巖相學觀察工作利用Zeiss Σigma場發射掃描電鏡（FE-SEM）在BSE圖像模式下完成，加速電壓為15 kV，束流為3～5 nA。礦物的定量化學成分測定使用JEOL JXA-8230型電子探針（EPMA）進行，條件為加速電壓15 kV、束流20 nA。標樣采用國家標準天然樣品。分析數據采用ZAF法校正。

2 巖石礦物學特征

NWA 11591隕石主要礦物及其模式質量分數為輝石（46.20%）、斜長石（43.30%）、SiO2相（9.00%）、不透明礦物（1.11%，包括鈦鐵礦、鉻鐵礦和隕硫鐵）及微量隕磷鈣鈉石和磷灰石（0.40%）。隕石呈輕微角礫狀構造，角礫為輝長-輝綠結構，主要由幾乎等量的自形板條狀斜長石和粗顆粒輝石組成。角礫中輝石出溶現象非常普遍，主要是低鈣輝石出熔高鈣普通輝石片晶（寬1～5 μm）。某些大顆粒輝石中的高鈣輝石出熔片晶分布從核部到邊部逐漸密集，表明其保留了輕微的原始巖漿結晶Ca成分環帶。輝石顆粒普遍呈云霧狀外觀，主要由輝石顆粒內沿著愈合裂隙整齊排列的亞微米級不透明礦物所致。

NWA 11591角礫中的低鈣輝石包括低鈣易變輝石和Wo值小于5的斜方輝石（平均為Wo_1.82Fs_64.5En_33.7，Mg^#=34.3，Fe /Mn = 29.8）。高鈣輝石出溶片晶的平均成分為Wo_44.5Fs_28.2En_27.3，Mg^#=49.2，Fe/Mn=29.3。角礫和基質中的輝石成分均落在玄武質Eucrite輝石的成分范圍內[1]。NWA 11591中的斜長石成分存在輕微不平衡，單顆粒斜長石從核部到邊部保留了輕微的成分環帶（An_68.7Ab_27.5Or_3.8-An_92.2Ab_7.6Or_0.2），成分落在玄武質Eucrite長石成分范圍內[1]。

NWA 11591中的一些輝石有含有蠕蟲狀石英、隕硫鐵、少量鈦鐵礦、斜長石、低鈣輝石、磷灰石以及極少量Fe金屬包裹體的富鈣輝石邊（成分平均為Wo_44.2Fs_28.2En_27.6，Fe/Mn=30.9）。富鈣輝石邊和低鈣輝石核部是光學連續的，且有相同的消光位。富鈣輝石邊有寬1～2 μm的低鈣輝石出溶片晶，低鈣輝石核部也有高鈣輝石片晶出溶，兩者出溶片晶的方向一致。相對于低鈣輝石核部的Ca成分環帶，富鈣輝石邊中的Ca成分激增，Fe成分驟降，Mg成分幾乎平衡。

3 討論

3.1 亞型劃分

NWA 11591具有部分熔殼，且不具球粒結構，所以為無球粒隕石。其中，輝石的Fe/Mn值在26.0～38.0，落在HED族隕石的分布范圍內[2]，與其他分異型無球粒隕石和地球巖石有明顯區別[見圖1（a）]。長石的An值大多集中在82.0～92.0，而火星隕石和地球巖石長石的An值較低，原始鈦輝無球粒隕石具有幾乎純的鈣長石成分。月球隕石長石的An值雖然與HED族隕石相近，但其輝石Fe/Mn值比HED族隕石高，因此，根據斜長石的An值和輝石的Fe/Mn值，可判斷NWA11591為HED族隕石[見圖1（b）]。樣品的巖石學和礦物學特征與已知的HED族隕石有極大的相似性，因此，屬于HED族隕石。

NWA 11591呈輕微角礫狀構造，輝綠-輝長結構，不同角礫、巖屑和基質中輝石的Mg元素含量相對一致，低鈣輝石和高鈣輝石的Mg#值分別在33.8～37.3和42.3～51.8（見圖2），表明NWA 11591只含一種來源的玄武巖，因此，將其劃分為玄武質單礦碎屑角礫巖型Eucrite。

3.2 沖擊變質特征

NWA 11591隕石中未見沖擊熔融脈或熔融囊，未見造巖礦物的變形特征，未見熔長石和高壓礦物（如鎂鐵榴石、柯石英或斯石英）。僅部分斜長石和輝石出現波狀消光現象，因此，沖擊變質程度為S2級[3]。

3.3 熱變質特征

NWA 11591中的云霧狀外觀、寬度普遍大于1 μm的高鈣輝石出溶片晶、輝石中保留的原始巖漿結晶Ca成分環帶以及易變輝石部分轉變為斜方輝石的特征均表明NWA 11591為特殊的7型Eucrite[4]。

使用Kretz[5]的二輝石地質溫度計（計算誤差范圍為±60℃）對NWA 11591中角礫和基質的輝石平衡溫度進行估算。計算結果顯示，角礫中低鈣宿主輝石和高鈣輝石出溶片晶的平衡溫度范圍為673～735 ℃。較低的平衡溫度表明，7型Eucrite NWA 11591在較低溫度下經歷了較長時間的熱變質作用。Yamaguchi等[4]認為，7型Eucrites不是簡單的長時間埋藏熱變質作用的產物，而是在地殼范圍內緩慢埋藏熱變質作用期間重新加熱事件（撞擊事件或巖漿侵入事件）的疊加結果。這些緩慢埋藏熱變質過程中疊加的再加熱事件可能與NWA 11591中的一些異常巖石學現象的成因有關，如某些輝石顆粒的富鈣輝石邊以及鱗石英的富硫化物交代結構。

4結語

NWA 11591隕石的亞型劃分為玄武質單礦碎屑角礫巖型Eucrite，沖擊變質程度為S2級。熱變質程度為罕見的7型。7型Eucrite可能會形成一些異常的巖石學現象，如某些輝石顆粒的富鈣輝石邊以及鱗石英的富硫化物交代結構等。