铁陨石是一种主要由铁镍合金组成的高度演化的陨石,是我们能够直接获得的来自于小行星核部的样品。铁陨石的形成经历了母体的熔融、金属熔体和硅酸盐熔体的分离以及核部的冷却结晶等过程。这些过程的物理化学条件和发生时间,以及铁陨石母体的亲缘性和物质来源为太阳系的形成与演化提供了重要的制约。铬（Cr）同位素体系可以为铁陨石的形成与演化提供重要的研究手段。铬同位素的质量相关分馏可以用来指示各过程的物理化学条件;53Mn-53Cr短半衰期定年体系可以限定太阳系形成后15个百万年以内的Mn/Cr分异事件的时间;54Cr的核合成异常可以示踪母体物质的来源与演化。本论文利用铬同位素体系对铁陨石的形成与演化进行了多重制约:通过高温高压实验模拟探讨了铁陨石母体核幔分异过程中Cr稳定同位素的行为;基于铁陨石中富铬矿物（陨硫铬铁矿和铬铁矿）的非质量相关和质量相关Cr同位素测量,限定了铁陨石母体核幔分异的时间,不同铁陨石母体之间的亲缘性和内外太阳系的物质演化,以及分异星体核部冷却结晶过程中Cr同位素的分馏行为。首先,我们利用活塞圆筒压机模拟了 1GPa和1873 K条件下金属熔体和硅酸盐熔体的分离,并测量了金属相和硅酸盐相之间的Cr同位素平衡分馏系数。实验结果显示金属相相对于硅酸盐相富集重Cr同位素,在我们的实验条件下,Δ53Crmetal-silicate值可高达0.3‰。氧逸度、硅酸盐相的成分以及金属相的S含量等因素对于两相之间的分馏系数无显著影响。然而,Δ53Crmetal-silicate值随着金属相Ni含量的增加显著升高,这暗示行星核中的Ni含量会影响行星储库的同位素组成。因此,在分异星体的核幔分异过程中,重Cr同位素会优先进入核部,使得核部相对球粒陨石富集重Cr同位素。在1873K条件下,核幔分异可以使得分异星子的核部Cr同位素组成相对球粒陨石值偏重～0.2‰。因此,铁陨石高达2.85‰的δ53Cr值不反映其母体核幔分异过程的影响。另外,核幔分异会使得分异星体的幔部Cr同位素组成相对于球粒陨石值略微偏轻。由于地球的核幔分异发生在较高的温度下（＞3000K）,核幔分异至多使得地幔的δ53Cr值相对于球粒陨石值降低～0.02‰;由于月球的核很小,核幔分异过程不会改造月幔的Cr同位素组成;火星和灶神星具有较大的金属核以及金属核中可能有较高的S含量,核幔分异过程可以使得火星和灶神星幔部δ53Cr组成相对于整体降低0.01-0.02‰。因此,月球和灶神星陨石较低的Cr同位素组成（δ53Cr值相较于球粒陨石低～0.1‰）不可能仅仅由核幔分异过程造成。由于陨硫铬铁矿和铬铁矿具有较低的Fe/Cr值（0.5）,因此铁陨石中的这两种矿物保存了铁陨石中原始的放射成因53Cr同位素组成。且由于铁陨石中的这两种矿物以及分异星体的核部熔体均具有较低的Mn/Cr值,因此这两种矿物的放射成因53Cr同位素组成仅反映了铁陨石母体核幔分异之前的衰变积累。因此,本论文测量了铁陨石中陨硫铬铁矿和铬铁矿的放射成因53Cr同位素组成,并限定了铁陨石母体的核幔分异时间。铁陨石53Mn-53Cr定年结果显示,大部分铁陨石母体的核幔分异时间在太阳系形成后的4个百万年以内,这指示了铁陨石母体在太阳系形成后的快速形成和分异。本论文给出的铁陨石母体53Mn-53Cr模式年龄与文献中的182Hf-182W模式年龄具有很好的一致性,相互印证了两种方法的可靠性。此外,本论文中测量的三块IVA群铁陨石给出了三个不同的53Mn-53Cr模式年龄,这可能指示了 IVA群铁陨石母体在太阳系形成后1.5±0.8百万年发生核幔分异,被一颗在太阳系形成后0.4百万年以内发生核幔分异的星子在太阳系形成4.7个百万年以后碰撞。铁陨石中的陨硫铬铁矿和铬铁矿也保存了铁陨石中原始的核合成54Cr同位素信号。本论文测量了铁陨石中这两种矿物的54Cr同位素异常组成,进而制约内外太阳系物质的时空演化。形成于木星轨道以内的NC铁陨石的ε54Cr值与母体核幔分异时间具有正相关性关系,显示了越晚形成的内太阳系分异星子具有越高的ε54Cr值,这指示了富54Cr物质逐渐加入到NC星子形成区域（2-3个AU）。使得NC星子形成区域ε54Cr值逐渐升高的可能原因是内太阳系星云内侧物质逐渐添加到更外侧的NC星子区,这本质上反映了内太阳系星云在形成后的逐渐均匀化。形成于木星轨道以外的CC铁陨石的ε54Cr值显示空间上的不均匀性,距离太阳越远的位置越富集54Cr,这可能反映了前太阳系颗粒在外太阳系的不均匀分布。CC陨石ε54Cr值与ε50Ti值之间的反相关关系可能反映了 CAI和前太阳系纳米级颗粒向外迁移过程中的脱耦。而CC铁陨石和CC球粒陨石一致的54Cr同位素范围以及越晚形成的球粒具有越均匀的54Cr同位素组成,则指示了外太阳系星云径向上有限的物质交换以及邻近轨道上物质的逐渐均匀化。最后,本论文测量了铁陨石中陨硫铬铁矿和铬铁矿的稳定Cr同位素组成,进而探讨了分异星子核部熔体冷却结晶过程中Cr同位素的分馏行为。铬铁矿是直接从核部熔体中结晶的矿物;陨硫铬铁矿是在固相条件下从磁黄铁矿中析出的矿物,大部分情况下直接继承了磁黄铁矿的Cr同位素组成。铁陨石中的陨硫铬铁矿和铬铁矿均记录了相较于合金相更轻的Cr同位素组成,这指示了铬铁矿和磁黄铁矿的结晶均可以使得残余金属熔体的Cr同位素组成逐渐升高,因而铁陨石中极端偏重的Cr同位素组成可能反映了这些富铬矿物的分离结晶。这两种矿物的分离结晶也可能是导致Cr在分异星子核部熔体冷却过程中显示相容性的原因。由于分异星子的核部熔体中富集S元素且前期结晶的铁陨石中富集陨硫铬铁矿,磁黄铁矿的分离结晶对于核部熔体的Cr同位素组成以及Cr含量具有更大的影响。我们推测由于磁黄铁矿密度低于金属熔体,磁黄铁矿从核部熔体中结晶后可能上浮丢失,这可能是铁陨石亏损S的主要原因。