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GRV020090是我国继GRV99027之后在南极回收到的第二块火星陨石。详细的岩相学和矿物学研究表明,它是一块二辉橄榄岩质辉玻无球粒陨石,由嵌晶区(辉石主晶包裹橄榄石和铬铁矿)和非嵌晶区(橄榄石、辉石、粒间充填的熔长石以及少量铬铁矿和白磷钙矿)组成。但是GRV020090具有许多不同于典型的二辉橄榄岩质辉玻无球粒陨石的特征,如:橄榄石和辉石具有更富铁的化学成分(Fa28-40,En57-72Fs24-31Wo4-14,En46-53Fs17-21Wo26-35),熔长石具有更高的模式丰度(19vol%)以及更富碱的化学成分(Ab43-65Or2-7)。而且,矿物、全岩及熔壳均富集轻稀土,氧逸度高(logfO2=QFM-1.41±0.04),这与二辉橄榄岩质辉玻无球粒陨石所具有的轻稀土亏损的地球化学特征明显不同,而与富集型玄武质辉玻无球粒陨石相似,指示GRV020090来源于富集的、氧化的火星幔储库,并经历了封闭体系的分异结晶。另外,本文采用世界上最先进的离子探针原位分析技术,得到斜锆石的U-Pb年龄为192±10(2σ)Ma,这是目前全世界所报道的火星陨石离子探针年龄结果中分析精度和空间分辨率均为最高的数据,证实火星在其地质历史上是保持活跃的,岩浆活动一直持续到200Ma前。
本文也研究了非平衡型普通球粒陨石GRV022410(H4)、GRV052722(H3.7)、GRV020104(H3.4)、GRV050016(H3.7)、GRV050009(H3.6)和Julesburg(L3.6)中发现的12个富铝球粒。详细的岩相学和矿物学研究表明,这些富铝球粒全岩Al2O3含量为16-33wt%,均显示火成结构,主要由富铁尖晶石、富铁橄榄石、富铝透辉石、富钠斜长石以及富钠、贫钙玻璃基质组成。尽管尖晶石和斜长石的出现、辉石富集难熔元素Al和Ti以及全岩高含量Al2O3表明,这些富铝球粒的前体物质存在类似CAI的难熔物质,但是我们难以应用现有的三种模式来解释本文富铝球粒的成因,可以肯定的是,难熔物质影响富铝球粒的氧同位素成分。离子探针原位分析显示富铝球粒的氧同位素成分(δ18O=-6.1‰~7.1‰;△17O=-2.9‰~3.7‰)与铁镁质球粒接近,远比CAI(δ18O~-40‰,δ17O~-40‰)亏损16O。在三氧同位素图上,大部分富铝球粒投在地球分异线(TF)附近,少部分(含尖晶石)投在TF线和碳质球粒陨石无水矿物线(CCAM)之间。所有富铝球粒沿着斜率为0.79±0.07的混合线分布,与前人研究结果相比,具有更富18O的氧同位素成分以及更缓的拟合线斜率,表明球粒在多次熔融过程中与贫16O的星云气体储库经历了更高程度的氧同位素交换。