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碳质球粒陨石是非常古老和原始的陨石,根据U/Pb放射性同位素年代推算,它们是最古老的太阳系物质之一(大约46亿年)。在各种碳质球粒陨石中,CM碳质球粒陨石是特别重要的一种,因为它们中的矿物成份大多数保持了原始物理化学状态,它们复杂的基质(matrix)和fine-grained chondrule rims(FGRs)矿物记录了早期太阳星云演化的特征,以及他们母体星子(parent body)的演化特征。
当前,通过推测陨石中的矿物形成条件,进而在实验室中合成出与陨石矿物类似的物质,从而探讨该种矿物的形成环境,成为陨石研究的一个新兴方向。然而,迄今为止,尚未见到关于在实验室中系统地制备出CM碳质球粒陨石基质矿物的报道。本论文以部分合金化金属粉为原料,利用水热反应对CM碳质球粒陨石的基质矿物进行了模拟合成研究,论文主要内容归纳如下:
应用文献报道的CM碳质球粒陨石Murchison的基质成份,制备相应比例的部分合金化金属粉(为降低研究体系的复杂性,仅Fe、Si、Mg、Al,、Ni被使用),然后以这种金属粉为原料,通过不同的水热反应条件,成功制备出一系列的矿物集合体样品。通过对这些样品进行的X.射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、高分辨电镜(HRTEM)、电子衍射(ED)的分析,确定这些矿物集合体中主要包括的矿物为绿锥石(cronstedtite)、利蛇纹石(lizardite)、纤蛇纹石(chrysotile),多面体蛇纹石(polyhedral serpentine)、类纤蛇纹石结构(chrysotile-like structure)、羟镁硫铁矿(tochilinite)、以及羟镁硫铁矿与蛇纹石的交生相等成份(tochilinite-serpentine-intergrowth)。初步的成份和结构,其分析结果证明模拟合成的矿物集合体与前人报道CM碳质球粒陨石的基质矿物集合体有一定的相似性。