火星幔氧化还原态演化:基于中等型辉玻质无球粒陨石的研究
文献类型:学位论文
| 作者 | 陈俊峰 |
| 答辩日期 | 2024 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地球化学研究所 |
| 导师 | 万泉、赵宇鴳、舒巧 |
| 关键词 | 氧逸度,氧化还原态,shergottite,火星幔源岩浆,年代学研究 |
| 其他题名 | Unveiling Martian Mantle's Redox Evolution through Study on Intermediate shergottite |
| 英文摘要 | 本次研究中,我们测定并分析了两块嵌晶型(poikilitic)shergottite(shergottite)NWA 11043和NWA 12280的岩石学特征、矿物学特征以及地球化学组成,厘定了这两块陨石的岩石学成因。使用全岩湿法测定了这两块样品的Sm‒Nd和Lu‒Hf同位素组成并将这两块样品分类为中等型的shergottite。使用多种氧逸度计来估计其幔源的氧化还原条件。氧逸度结果显示,NWA 11043和NWA 12280的幔源岩浆的氧逸度是还原的,其氧逸度值范围是IW−0.77到+0.34。这样还原的氧逸度与亏损型的shergottite的幔源岩浆氧逸度一致,这种氧逸度的相似性反对了中等型shergottite可能是亏损型和富集型组分混合而形成的观点。此外,中等型shergottite在1.7 Ga到2.2 Ga显示出与某些亏损型shergottite(type 2)一致的176Hf/177Hf比值,表明二者可能在1.7 Ga到2.2 Ga年前来源于相似的火幔源区。这进一步指示自亚马逊时期早期以来,火星幔中亏损型和中等型源区具有一致的氧逸度特征。相比之下,富集型shergottite自其源区形成以来表现出更加氧化的特征。这些发现挑战了先前中等型是混合成因的观点,并提出了火星地幔氧化还原演化的复杂性及潜在不同源区存在的有趣的问题。火星幔源自形成以来可能只存在两个不同的氧化还原态储库。这两个幔源的差异可能是火星岩浆洋结晶分异作用导致的。观察到不同shergottite源区的fO2变化值得进一步研究,以理解火星地幔的岩石成因和分异过程。本研究强调了继续研究的必要性,以揭示观察到的fO2变化的机制及其对火星地幔演化的影响。 此外,中等型shergottite和亏损型type 2型的shergottite的全岩Lu‒Hf同位素组成定义了一条等时线。该等时线年龄为1656.7 ± 55.2,初始176Hf/177Hf比值为0.282879 ± 0.000038(MSWD = 3.5,n = 7)。这个年龄代表模式年龄,即原始的中等火幔源区的形成年龄以及随后其源区经历了部分熔融的时间。利用本次研究新获得的模型年龄,我们通过正演和反演的方式重新计算了shergottite源区(约4.5 Ga)和熔岩(约1.7 Ga)的Sm‒Nd和Lu‒Hf同位素组成。我们的研究表明,中等型和亏损型shergottite的幔源自形成以来就保持封闭系统演化。中等型和亏损型shergottite从4.5 Ga到1.7 Ga具有相同的Lu‒Hf同位素演化趋势,表明原始的中等型和亏损型type 2 shergottite可能源自同一个亏损型的火幔源区。此外,中等型和亏损型样品在1.7 Ga计算的ɛNd均是负值,对于全岩轻稀土亏损的shergottite是不可能的。因此,这种ɛNd同位素和不相容元素的解耦指示这些shergottite在其源区形成之前就已经混染了一个极度富集型组分(具有极低147Sm/144Nd比值的组分)。这些发现对火星早期岩浆洋分异模型以及复杂的分异机制提出了新的思考。 通过研究样品NWA 11043和NWA 12280,我们的研究进一步探讨了17亿年前中等型shergottite母岩浆从幔源分异出来以后经历的一系列岩浆活动及其对氧逸度的影响。其中,样品NWA 11043展示出系统性的氧逸度变化。基于对样品NWA 11043不同结晶阶段氧逸度的计算,本次研究发现单一岩浆体系从早期结晶到晚期冷却的氧逸度变化可达四个数量级。通过对嵌晶区域最早期结晶矿物和平衡矿物氧逸度的计算,我们发现深部岩浆房内的自然氧化过程贡献了大约0.6个对数单位的氧化。岩浆侵位火星地壳时的初始氧逸度接近Fe-FeO缓冲反应(IW buffer),而晚期堆晶时的氧逸度为IW +3。因此,shergottite岩浆在侵位火星壳以后,氧逸度改变了约三个数量级。自然氧化最多贡献一个数量级的氧化,在样品NWA 11043中观察到的氧逸度的突变,要求其母岩浆侵位火壳以后发生了明显的还原气体的去气作用。经过热力学计算模拟,本次研究认为主要的氧化贡献者是H的去气,次要贡献者是C的去气。这些发现为理解火星内部过程和地球化学演化提供了重要视角。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 163 |
| 源URL | ![]() |
| 专题 | 地球化学研究所_研究生 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 陈俊峰. 火星幔氧化还原态演化:基于中等型辉玻质无球粒陨石的研究[D]. 中国科学院地球化学研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式: OAI收割
来源:地球化学研究所
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