南极格罗夫山陨石富集机制研究

Meteorites are geological samples from outer space, which have great implication on the formation and evolution of the solar system. Since 1969, when Japanese Antarctic Research Expedition found 9 meteorites in Yamato Mountains, scientists have come to realize that there is a meteorite concentration mechanism in the Antarctic ice sheet. Grove Mountain is a new meteorites concentration region which discovered by Chinese scientists. But the quality and quantity of meteorites declined rapidly in the expedition of recent three times of investigation. Therefore, the study on the meteorite concentration mechanism in Grove Mountains and the discovery of new meteorites concentration regions are emergent. It is generally believed that the concentration of Antarctic meteorites is related to the preservation, transport and ablation of the blue ice. Based on the monitor the ablation rates of blue ice, direction of ice stream and katabatic wind parameters such as wind speed and direction in Grove Mountains region, the estimation on the Grove Mountains meteorites preserving resources and the amount, the meteorites enrichment mechanism will be unveiled. The results will also provide important implications on the formulation of scientific exploration plan and finding new meteorites concentration regions.

陨石是来自地外空间的地质样品，对研究太阳系形成和演化具有极其重要的意义。自1969年日本南极科考队在大和山区发现9块陨石样品以来，世界各国科学家逐渐意识到南极冰盖存在某种陨石富集的机制。格罗夫山是我国科学家新发现的一个陨石富集区，但最近几次考察中，陨石收集的数量和质量呈直线下降，故研究格罗夫山陨石富集机制，发现和寻找新的陨石富集区迫在眉睫。一般研究认为，南极陨石的富集与陨石在蓝冰中的储存、搬运和蓝冰消融等关系密切。本项目旨在通过监测格罗夫山地区蓝冰消融速率、冰流方向和下降风的风速风向等参数，研究这些参数与不同类型陨石富集的关系，进而合理评估格罗夫山陨石的保有资源量和产出率，探讨格罗夫山陨石富集机制。本项目的实施对我国制定南极陨石考察计划和寻找新的陨石富集区具有重要的理论和实践意义。

本项目原计划开展南极格罗夫山陨石富集机制研究，设计两次野外科考因国家未组队取消。通过向基金委申请，项目变更为南极格罗夫山历次陨石收集和分布规律总结，重点是陨石学研究，并在新的研究领域取得重要进展。申请人以第一作者和通讯作者发表科研论文7篇，其中SCI收录1篇，中文核心6篇，第一资助5篇。主要成果为：（1）相对于南极其它富集区，格罗夫山冰流快、流向复杂、冰裂隙发育、风力大，是陨石碎块富集的客观原因；徒步拉网式搜寻是回收陨石质量偏小的主观原因；下一步工作急需探测新的陨石富集区，依托于中山站的南查尔斯王子山和罗斯海新站的横贯南极山脉南延部分是下一步陨石勘探的潜力区。（2）通过NWA12279原始岩浆结晶未角砾岩化的含尖晶石橄长岩质斜长岩开展系统的岩石学、矿物学和地球化学研究，特别是针对岩浆熔融包裹体分析，在国际上首次发现了“月球深部镁质熔体侵入月壳，与早期斜长岩同化形成含镁尖晶石的浅成火成岩”的岩石学证据。同时，针对NWA13191含镁尖晶石碎屑的冲击角砾岩研究表明，橄长岩的冲击熔融可以形成粒径小于20μm的镁尖晶石。（3）首次将核辐射领域的正电子湮没谱学技术引入行星科学固体物质探测，用于探明月壤矿物组分的辐射损伤，确定了样品的损伤峰及损伤类型，正电子湮没谱与透射电镜微区形貌有较高匹配度。（4）辉石出溶条带是钙长辉长无球粒陨石的典型特征，通过对13块HED族陨石的微区成分和形貌分析，热力学平衡和温压条件计算，确定了引起钙长辉长无球粒陨石母体热变质的热源主要由早期岩浆快速喷发掩埋提供。（5）顽火辉石球粒陨石是还原程度最高的陨石之一，丰富的金属硫化物组合为早期太阳系还原环境和后期变质过程提供了绝佳的研究素材。通过对不同变质程度陨石的研究，认为陨硫镁矿和原生的陨硫铁形成于太阳星云的直接凝聚，次生的陨硫铁在后期热变质过程中由铁镍金属经过硫化作用或者由陨硫镁矿分解形成。