IAB复合群铁陨石含碳矿物的碳同位素组成研究

The study of carbon isotope fractionation between carbon-bearing minerals in Fe-C system (i.e., Fe-carbide and graphite/diamond) could help us better understand the early differentiation, thermal evolution and interior components of the earth. Due to the rare previous reports of coexisting carbon-bearing minerals from native mantle-derived samples, IAB complex irons, which contain carbon-bearing minerals, provide a new perspective. However, few studies combined paired mineral carbon isotopic data with petrology, and the quality of previous data remains to be improved. We will study the petrology and mineral chemistry of IAB complex irons, analyze the carbon isotopes of carbon-bearing minerals and study the carbon isotopic fractionation. It will further shed light on interior carbon isotopic components and the fractionation mechanism of the earth.

进一步加强对Fe-C体系中碳同位素分馏的认识，将有助于更好地理解地球早期分异演化及内部物质组成。由于自然样品中极少出现共生的含碳矿物组合，Fe-C体系中碳同位素的研究工作受到了很大的阻碍。但是IAB复合群铁陨石常含有陨碳铁和石墨，这能为研究Fe-C体系中的碳同位素分馏提供一个极佳的窗口。然而，前人极少将含碳矿物的岩石学产状和碳同位素组成结合起来综合研究，完整的成对含碳矿物碳同位素数据极少，且数据精度也有待提高。本项目拟选取IAB复合群铁陨石作为研究对象，在详细的岩相学和矿物化学研究的基础上，利用离子探针对含碳矿物进行高精度微区原位碳同位素的测定，分析原生成对含碳矿物之间的碳同位素组成及分馏特征，比较原生和冲击变质成因含碳矿物的碳同位素组成是否存在差异，并试图加深对地球深部含碳矿物碳同位素组成和分馏机制的认识。

对铁陨石进行碳同位素的研究将帮助我们深入理解小行星早期分异、热演化和成分组成。本项目针对以南丹铁陨石为代表的IAB复合群铁陨石进行研究，发现石墨和陨碳铁为熔体结晶产物。其中，陨碳铁的碳同位素组成较为均一，大约为（δ13C）为-20.6±2.0‰；而石墨核部（-6.0~-8.4‰）和边部（-10~ -14‰）的碳同位素存在差异，可能与扩散过程有关。在此基础上，增加对比研究了IIIE型Aletai铁陨石。Aletai铁陨石中的陨碳铁(-15.2±1.2 ‰, n=24)比其它同类型的铁陨石陨碳铁(-1.9±6.4‰) 相比δ13C值偏低。通过碳同位素平衡分馏计算，Aletai铁陨石母体可能来自一个独立的同位素源区，或者曾经经历过去气等相关地质过程。IAB复合群铁陨石和IIIE型铁陨石陨碳铁的碳同位素特征明显不同，这种差异可能与母体的碳同位素特征和冷却历史有关。