中国南极球粒陨石的高精度钾同位素研究

摘要：

钾和其他中等挥发性元素亏损是类地行星普遍的全岩化学成分特征之一,能用来示踪不同的亏损过程.球粒陨石是组成行星的前体物质,研究球粒陨石中钾同位素的亏损和分异机制,对于太阳系物质或行星的起源、形成和演化具有十分重要的意义.本文利用近年来发展的高精度钾同位素分析技术,测试了 14 个中国南极陨石以及6 个目击型陨石(Murchison、Allende、Ningqiang、Tagish Lake、Xinyang 和Banma)的全岩钾同位素组成.结果显示,21 个碳质球粒陨石全岩δ41 K值分布范围为－0. 62‰±0. 05‰至0. 37‰±0. 08‰,平均值为－0. 32‰± 0. 24‰(2SD),比全岩硅酸盐地球(BSE)稍重.18 个普通球粒陨石全岩数据(如果异常值 GRV 021603 除外)的δ41 K值分布范围为－1. 02‰±0. 05‰到－0. 61‰±0. 02‰,平均δ41 K值为－0. 81‰±0. 15‰(2SD),比全岩硅酸盐地球稍轻.2 个目击型陨石 Murchison(CM2 型)和 Allende(CV3 型),呈现较大的内部钾同位素差异(分别为0. 22‰和0. 16‰),可能反映了水蚀变导致的钾同位素在100 mg球粒陨石全岩尺度上的不均一性.小行星母体过程(水蚀变、热变质和冲击变质)不能很好地解释球粒陨石的钾同位素分馏,母体作为一个封闭体系只是平衡均一化同一个化学群内的钾同位素成分.不同化学群球粒陨石之间的钾同位素与钾元素之间没有显示明确的相关性,这一趋势与最近国际上发表的数据在误差范围内基本一致,太阳星云的单阶段热过程如蒸发或冷凝均不能很好地解释.核合成异常是一种可能的解释,大质量恒星的星风或者超新星爆发注入可以增加一些41 K到太阳星云中,从而在原始球粒陨石中保存下来,然而这一观点需要更多研究支持.

关键词：南极陨石;钾同位素;球粒陨石;水蚀变;热变质;蒸发/冷凝;星云

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资助基金：本文为国家自然科学基金项目;国防科工局民用航天技术预先研究项目;中国小行星基金会联合资助的成果

在线出版日期：2021-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：2878-2888