PDF《不同类型陨石的宇宙射线暴露 年龄及其宇宙化学意义》

第16 卷第

1 期 极地研究 Vol.

16 , No.

1 2004 年3月CHINESE JOURNAL OF POLAR RESEARCH March

2004 [收稿日期]

2004 年2月收到来稿. [基金项目] 国家自然科学基金重点项目资助(批准号 :40232026) . [作者简介] 王道德 ,男,1932 年生.1960 年于原苏联科学院获地质 矿物学副博士学位.现为中国科学院广州 地球化学研究所研究员.主要从事陨石及天体化学研究. 研究综述 不同类型陨石的宇宙射线暴露 年龄及其宇宙化学意义 王道德1 林杨挺1 ,2 王桂琴1 (1 中国科学院广州地球化学研究所 ,广州

510640 ;

2 中国科学院地质与地球物理研究所 ,北京 100029) 提要 本文主要依据现有的资料综述陨石分类 ,以及来自小行星带、 月球和火星等不同类型陨 石的宇宙射线暴露(CRE) 年龄及其宇宙化学意义.目前已确定有

13 个球粒陨石群 ,至少

7 个 经受了高温和广泛熔融的无球粒陨石母体 ,以及

12 个不同化学群的铁陨石母体.此外 ,还发现

10 个独特的球粒陨石、 许多未分群的球粒陨石小群、 铁陨石和铁陨石小群 ,它们也来自各自不 同的母体.到目前为止 ,根据宇宙射线产生的核素 ,已测定了

1600 多个陨石的宇宙射线暴露年 龄.由许多陨石类型的 CRE 年龄分布 ,我们可以识别出群集的宇宙射线暴露年龄 ,藉此可解释 为母体上的碰撞 ,并释放大量的陨石碎块.小行星陨石、 行星陨石及阿波罗月球样品的稀有气 体同位素丰度和宇宙射线暴露年龄 ,已广泛应用于探索和了解不同类型陨石母体的宇宙射线暴 露历史、 冲击碰撞事件、 暴露年龄与日心距离的关系、 吸积形成母体前硅酸盐球粒的辐照历史、 南极和沙漠陨石中成对陨石的判别、 行星陨石(火星及月球陨石) 的溅射历史及月坑的相对年龄 等. 关键词 宇宙射线暴露年龄 陨石 球粒陨石 无球粒陨石 火星陨石 中铁陨石

1 前言 所有的陨石都曾暴露于宇宙射线 ,其暴露时间是从小行星带内由较大物体碰撞产生 米级大小物体或在穿越地球轨道过程中开始 ,直到它们降落在地球时终止.宇宙空间内 大多数陨石都较小 ,由几厘米到约

1 米 ,陨石在受到主要由能量 >

5MeV 质子组成的宇宙 射线粒子强烈轰击的过程中 ,产生各种宇宙成因稳定和放射性核素 ,如果知道它们的浓度 和产率 ,就可计算宇宙射线轰击的有效持续时间 ,称为宇宙射线暴露 (CRE) 年龄 ( Eug2 ster , 2003) .该定义假设因碰撞而使母体碎裂开始暴露于宇宙射线 ,但在陨石母体破裂 之前 ,至少埋藏于深几米的较大母体内 ,同时还假设暴露于宇宙射线的陨石 ,未再次经历 改变其大小或形状的破裂事件 ,即陨石经历了单阶段的宇宙射线暴露历史.如果不能满 足上述假设条件 ,则CRE 年龄是不真实的 ,但当陨石物质埋藏于母体表面几米内 ,则有可 能受到宇宙射线的辐射.园艺式的表面层是由于多次反复的暴露和埋藏造成的 ,在其成 岩形成陨石质团块之前 ,其中各种组分曾暴露于高能粒子.从其母体分裂出来后 ,陨石可 再次碎裂 ,因此 ,利用半衰期不同的放射性核素可测出不止一次的 CRE 年龄 ,即陨石经历 了复杂的宇宙射线暴露历史.如果陨石属于相同的化学群 ,其CRE 年龄分布又相同 ,则 认为它们是来自同一次破裂事件 ,并可能来自同一母体 ,藉此可获该母体圈层结构的化学 组成信息( Eugster , 2003) . 由小行星或彗星撞击而从月球和火星溅射的岩石特别有价值 ,因它们代表着以前载 人或自动飞行器未采过样品的地区.月球和火星陨石的宇宙射线暴露年龄表明 ,月球陨 石至少来自月球表面