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灶神星是一颗直径约540公里的原行星。因为质量较小，演化过程相对简单，所以灶神星的研究可为揭示月球及类地行星的复杂地质演化过程提供了重要参照。根据光谱学特征的相似性，科学家已发现三千多块陨石可能来自于灶神星，为探索灶神星的演化提供了极佳的机会。已有的灶神星陨石主要有玄武质岩石Eucrite（玄武岩和辉长岩）和超镁铁岩石Diogenite（斜方辉石岩、方辉橄榄岩和纯橄岩组成）组成。弄清Eucrite和Diogenite的成因联系直接影响到对灶神星大尺度演化的认识，但是学界对两者的成因联系存在很多争论。Northwest Africa 8326是一块主要由斜方辉石组成的非角砾岩型岩石，但是相对斜方辉石岩，它含有更多的长石（~20 vol%）和普通辉石（~5 vol%）；矿物模式丰度处于Eucrite和Diogenite之间，为探索两者的成因联系提供了绝佳机会。我院张爱铖教授和陈立辉教授指导的博士研究生刘晓文对该陨石开展详细的矿物学和地球化学研究工作。根据锆石阴极发光图像揭示的核-边结构（图1），他提出了Northwest Africa 8326陨石是灶神星幔部部分熔融形成的超镁铁岩浆在上升过程中或侵位后被Eucrite物质同化混染的产物（图2）。该结论暗示如果混染的Eucrite物质很少，超镁铁岩浆形成的岩石即可能是Diogenite。该研究还发现了原生玻璃相，提出该陨石的母岩石侵位后不久上覆岩石可能就被撞击作用溅射掉，从而没有受到灶神星早期大规模变质作用的影响。该研究的结果表明用岩浆洋结晶模型解释Diogenite陨石成因可能过于简单，更支持Diogenite陨石的灶神星壳部成因。该研究还通过高质量镁同位素组成测试揭示了灶神星内部镁同位素的不均一性，暗示灶神的的内部演化远比想象的复杂。该成果最近被地球化学顶级刊物Geochimica et Cosmochimica Acta接收发表。![]()
图1：具有核-边结构的锆石集合体的背散射电子像（a和c）和阴极发光图像（b和d）
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图2：NWA 8326的成因模型
张爱铖教授课题组近年来在灶神星演化取得了一系列重要发现，比如发现灶神星深部存在富铝岩性的矿物学记录（Li et al., 2020, American Mineralogist）、灶神星内部存在富硫流体交代的岩石学记录（Zhang et al., 2020, Nature Communications）及灶神星存在高演化组分的岩石学记录（He et al., 2022, Meteoritics & Planetary Science）等。刘晓文为该文章的第一作者，张爱铖教授为通讯作者。共同作者包括西北大学的陈立辉教授、王小均副教授、南京大学博士研究生张浪、中国科学技术大学的秦礼萍教授、刘佳博士以及中国科学院地质与地球物理研究所的李秋立研究员、刘宇博士和凌潇潇博士。该研究得到了国家自然科学基金项目（42025302, 41973061）和中国科学院比较行星学先导B项目（XDB41000000）的资助。论文信息： Liu, X-W., Zhang, A-C., Chen, L-H., Zhang, L., Wang, X-J., Liu, J., Qin, L-P., Liu, Y., Li, Q-L., Ling, X-X., Petrogenesis of the unbrecciated pigeonite cumulate eucrite Northwest Africa 8326: Bridging the gap between eucrites and diogenites, Geochimica et Cosmochimica Acta (2024), doi: https://doi.org/ 10.1016/j.gca.2024.11.004
———— 南大地科 ————
图文 | 张爱铖
美编 | 王梦韬
审核 | 董 婷
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