球粒陨石内部常含有毫米级硅酸盐球粒，保留了太阳系形成初期的信息，例如早期太阳系存在的短寿期放射核素等(Hsu，2003； 徐伟彪，2003)，是所有陨石类型中最原始、最能代表太阳星云平均组分的样品。球粒陨石可根据岩石结构、矿物及全岩成分、同位素组成等特征分为不同的亚类。通常认为不同亚类的球粒陨石来源于不同的小行星母体，暗示了陨石母体形成阶段成分及热力学环境的不均一性。本次用于研究的样品包括2块CV3型碳质球粒陨石(NWA 7613、NWA 8340)、1块LL3型普通球粒陨石(NWA 7614)、2块LL4型普通球粒陨石(NWA 7612、NWA7286)、1块H5型普通球粒陨石(NWA 6877)、1块冲击熔融的L型球粒陨石(NWA 7251)及1块R4型球粒陨石(NWA 6468)。3型球粒陨石最为原始，其中CV3型球粒陨石中常含富钙富铝难熔包体(CAI)、蠕虫状橄榄石集合体(AOA)等太阳系最早期形成的物体，保留了太阳系早期热力学过程的信息，但后期深入研究发现许多包体经历了复杂的演化过程，例如部分熔融和后期变质作用等(Bischoff and Palme，1987；Ito et al.，2004；Krot et al.，2004)。对CV3型球粒陨石样品的研究能为这些蚀变反应提供新的佐证。而平衡型球粒陨石通常经历热变质作用，化学成分较为均一，因此能提供母体平均成分及热变质程度信息。此外，几乎所有的陨石都受到了冲击作用的影响，导致裂隙、元素迁移、熔融等现象的出现，对球粒陨石中冲击现象的研究有利于将陨石的形成与小行星经历的撞击作用联系起来。冲击熔融球粒陨石经历了极强的冲击作用，通常被认为与小行星受到大规模灾难性的撞击作用有关(Nakamura et al.，1990；Stöffler et al.，1991；Bogard et al.，1995)。本次研究可以丰富这些稀有陨石种类的岩矿学信息，对不同亚类的对比分析有助于研究太阳系形成早期物理化学环境以及不同种类小行星母体在形成过程中可能经历的热力学过程。

实验在中国科学院行星科学重点实验室完成。样品经切割后，用环氧树脂注胶，经过一系列研磨和抛光，制成直径1英寸的光片。利用扫描电子显微镜(Hitachi S3400N-Ⅱ)对样品进行岩石学显微结构观察分析，并获取样品背散射电子图像(BSE Image)。利用扫描电子显微镜配备的能谱仪(Oxford INCA)对样品的矿物成分进行初步测试，加速电压为15 kV。矿物的化学成分定量分析利用电子探针(JOEL JXA-8230)完成，加速电压为15 kV，电流为20 nA，特征峰测量时间为10 s，背景值测量时间为5 s。分析长石时采用大束斑(10 μm)小电流(10 nA)以尽量减少挥发性碱金属元素的损失。使用的标准矿物为美国SPI显微实验耗材供应公司提供的天然矿物及合成化合物，主要选用的标准矿物为石英(Si)、透辉石(Ca、Si)、橄榄石(Mg、Si)、赤铁矿(Fe)、正长石(K、Al、Si)、钠长石(Na)、钛铁矿(Ti)、铬铁矿(Cr)、锰硅灰石(Mn)、镍黄铁矿(Ni)。最终数据经过ZAF校正。

8块陨石本体见 图 1。NWA 7613长轴约为7.5 cm，重222 g，熔壳部分风化，呈深褐黄色，表面可见毫米级球粒及包体，局部可观察到熔流线(图 1a)。NWA 8340长轴约为12 cm，重达1500 g，熔壳较完整，呈深褐黑色，样品可见裂纹，可能造成样品表面靠近裂纹的部分风化程度稍严重(图 1b)。NWA 7614长轴约5 cm，重226 g，熔壳已风化，呈浅褐黄色，表面可以观察到明显毫米级圆形或椭圆形球粒(图 1c)。NWA 7612长轴约为6.5 cm，重193 g，熔壳完整且新鲜，可见龟裂纹，呈深褐黑色，表面有少量风化产物(图 1d)。NWA 7286长轴约为4 cm，重102 g，发育黑色熔壳，局部可见龟裂纹，表面部分被风化(图 1e)。NWA 6877长轴约为32 cm，重38 kg，表面部分保留熔壳，呈褐黄色，未风化区域呈褐黑色(图 1f)。NWA 7251长轴约为24 cm，重13 kg，熔壳已风化，呈深褐黄色，表面可见熔流线(图 1g)。NWA 6468长轴约为10.5 cm，重1112 g，发育熔壳，呈黑色，熔壳新鲜，特征明显，可见龟裂纹，表面气印清晰，气印长轴约为1 cm(图 1 h)。

图 1

图 1 陨石本体外部特征照片 Fig. 1 Photos of hand specimens of meteorites

岩石类型的划分主要通过观测球粒特征、基质特征、次生长石的发育程度、橄榄石与辉石成分的均一程度等来判别。此外，通过对样品中金属矿物及其镍含量、硫化物中的镍含量、全岩的碳含量等方面的研究也可以辅助对样品的分类(Van-Schmus and Wood，1967；王道德等，2005)。陨石的岩石类型可以分为1—7型，代表不同的热变质和水化蚀变程度。2—1型的水化蚀变程度逐渐加深，而4—7型的热变质程度逐渐加强。目前只有很少的陨石被定为7型，例如Yamato 74160(Takeda et al.，1984)。3型球粒陨石最为原始，可以细分为3.0～3.9型，通常大多数CV碳质球粒陨石的岩石类型不高于3.3型，而LL型普通球粒陨石热变质程度更广泛(Sears and Grossman，1982；Guimon et al.，1995)。

表 1

表 1 8块球粒陨石的岩石学特征 Table 1 Petrology of eight chondrites 陨石名称 类别 球粒特征 主要球粒种类 基质特征 冲击特征 难熔包体 其他结构 NWA 7613 CV3 轮廓明显，直径约0.4～1.5 mm，约占40% PO、POP、 PP( 图 2a) 几百纳米到30 μm，主要为辉石、橄榄石与少量金属及金属硫化物颗粒 少量裂纹 致密A型 CAI( 图 4a- b) 包体及碎片； AOA 部分球粒边部有宽为10～80 μm的细粒吸积边；发育10～15 μm或以反应边的形 式分布在贫铁橄榄石或低钙辉石边缘及颗粒裂隙中宽为1～3 μm的富铁橄榄石( 图 3a) NWA 8340 CV3 轮廓较为明显，直径0.3～2 mm不等，约占42%。 PO、PP、POP 几百纳米到15 μm，主要为橄榄石、辉石，以及少量铬铁矿、钛铁矿、铁镍金属、顽火辉石与黑铝钙矿 少量裂纹 A型CAI 团块； AOA 宽为10～100 μm的细粒吸积边；可见几乎全由富铁橄榄石组成的球粒( 图 3b)，该球粒左 上方球粒中的顽火辉石边部发育明显富铁橄榄石边 NWA 7614 LL3 轮廓明显，直径多数为300～700 μm，少量达 2 mm，约占68% BO、PO、PP、 POP、少量 CC、RP 几至几百纳米，局部可见粒径约10 μm的矿物颗粒，一般为橄榄石、辉石、长石，可见少量金属颗粒 球粒破碎， 裂纹发育 无 少量球粒周围发育细粒吸积边。部分球粒中橄榄石可观察到明显环带结构， 橄榄石呈自形，边部比核部略富铁，球粒中可见玻璃或者淬火微晶构成的填隙物发育于橄榄石间( 图 2b) NWA 7612 LL4 球粒结构可辨，直径变化较大，为0.26～2 mm，约占50% PO、POP、BO 5～75 μm，主要为橄榄石、斜长石以及少量辉石。金属含量非常低，不透明矿物为铬铁矿、铁镍硫化物等 斜长石与 铬铁矿集合体 较为普遍 无 NWA 7286 LL4 球粒轮廓较清晰，直径0.9～4 mm不等，约占45% PO、POP、BO 基质发生一定的重结晶，粒径差异较大，为20～300 μm，可见较多铬铁矿颗粒，一般为5～20 μm。次生长石粒径可达20～60 μm 球粒破碎 程度较严重， 裂纹发育 无 NWA 6877 H5 球粒结构不明显，直径为0.5～1.5 mm，约占40% PO 基质矿物重结晶程度较高，颗粒大至几十到几百微米。次生长石发育，粒径一般为2～50 μm 极少量裂纹 无 NWA 7251 L-impact melt 火成结晶结构。主要矿物为10～60 μm，也有少量直径为100～250 μm的较大橄榄石 可能的PO、 BO残余 细小的铁镍硫化物、铁镍金属、少量铬铁矿等散布于较小自形橄榄石颗粒边缘，或集中发育于部分较大橄榄石颗粒内部，粒径约为20 nm～5 μm( 图 5d) 样品发生大面积 熔融并重结晶 无 常见100～800 μm圆形或椭圆形金属-铁镍硫化物集合体( 图 5c)，在样品中呈不均匀分布，在其相邻区域富集10～100 μm 的他形铁的硫化物。在不透明矿物集合体集中分布的区域可见数条 宽约几十微米的脉体，成分主要为铁镍硫化物及铁的氧化物 NWA 6468 R4 球粒结构可勉强识别，直径为0.4～2 mm，约占43% PO、BO 10～50 μm，主要为橄榄石、辉石，少量氯磷灰石。以及10～150 μm不等的不透 明矿物如铁镍硫化物、铬铁矿、少量含铝铬铁矿及铂族金属硫化物颗粒等 球粒拉长变形， 直径略大于其他 R型球粒陨石 (Kallemeyn et al.， 1996)，裂纹发育 无 常见到直径为50～200 μm团块状主要由铁镍硫化物、铁的氧化物组成 的不透明矿物集合体(OA)，内部可见少量直径为20～50 μm的橄榄石、钠长石或磷酸盐，边部常见钠 长石环绕集合体发育，部分集合体由边缘向外发育放射状裂纹( 图 5b) 注：PO：斑状橄榄石球粒；PP：斑状辉石球粒；POP：斑状橄榄石辉石球粒；RP：放射状辉石球粒；BO：炉条状橄榄石球粒；CC：隐晶质球粒；CAI：富钙富铝难熔包体；AOA：蠕虫状橄榄石集合体。

表 1 8块球粒陨石的岩石学特征 Table 1 Petrology of eight chondrites

图 2

图 2 非平衡型球粒陨石中球粒的BSE图像 Fig. 2 Back scattered electron(BSE)images of chondrules in unequilibrated chondrites (a)CV3碳质球粒陨石(NWA7613)中斑状辉石球粒(PP)；(b)LL3普通球粒陨石(NWA 7614)中的斑状橄榄石球粒(PO)

图 3

图 3 富铁橄榄石 Fig. 3 Fe-rich olivine (a)碳质球粒陨石(NWA 7613)中贫铁橄榄石发育富铁橄榄石边及脉；(b)碳质球粒陨石(NWA 8340)中几乎全由富铁橄榄石组成的球粒， 核部为少量镁橄榄石、顽火辉石及霞石，球粒左上方顽火辉石边部具有明显富铁橄榄石边

在CV3型碳质球粒陨石NWA 7613与NWA 8340中均含有CAI与AOA，NWA 7613中的难熔包体主要为(1)致密A型CAI： 图 4a中包体内部粒径为2～8 μm晶型较好的尖晶石均匀镶嵌在黄长石中。包体边部内缘分布粒径约1～5 μm的粒状尖晶石、填隙他形霞石及少量方钠石。包体边部外缘分布富铝透辉石，围绕包体呈环状，整体宽约40 μm，部分区域在透辉石外缘分布少量镁橄榄石，为较典型的W-L边(Wark and Boynton，2001)。包体形状近圆形，可能形成于熔融结晶(MacPherson and Grossman，1981)。 图 4b中包体主要矿物为黄长石，核部较为破碎，破碎处常见霞石、少量方钠石、富铝辉石、尖晶石等矿物，粒径一般为5～25 μm。边部向外为4～15 μm的钙钛矿、镁尖晶石、霞石、带状富铝透辉石或深绿辉石等矿物构成的W-L边，其中靠近边部的部分镁尖晶石具有环带结构，发育极细的铁含量较高的边。(2)AOA：①主要矿物为镁橄榄石、富铝辉石等，镁橄榄石通常可见发育富铁边，矿物粒径为2～15 μm，包体整体呈椭圆形或不规则状；②主要矿物为铁橄榄石、透辉石及少量霞石、含铁尖晶石等，矿物粒径为2～25 μm，整体形状不规则(图 4c)；③主要矿物为霞石、含铁尖晶石及少量铁橄榄石，矿物粒径为5～20 μm，包体常呈不规则状或脉状。而NWA 8340中的难熔包体主要有(1)CAI：形状不规则的由多个与A型CAI成分一致的小团块以及填隙的橄榄石、富铝透辉石、深绿辉石、镁尖晶石、镁铁尖晶石以及少量他形长石质矿物等构成的富铝包体(图 4c)；(2)AOA：①主要矿物为细粒镁橄榄石，粒径5～20 μm，橄榄石颗粒之间可见发育共节点，镁橄榄石边部常见发育富铁边，整体形状不规则(图 4d)；②主要矿物为黄长石、铁橄榄石、富铝辉石、霞石及少量方钠石，粒径为1～10 μm，整体呈椭圆形或形状不规则。二者的蚀变特征符合CV3_oxA型碳质球粒陨石(Huss et al.，2006)。

图 4

图 4 碳质球粒陨石中的难熔包体 Fig. 4 Refractory inclusions in carbonaceous chondrites (a)和(b)NWA 7613中的富钙富铝难熔包体；(c)NWA 7613中细粒包体，主要矿物为富铁橄榄石、透辉石及少量霞石、含铁尖晶石等； (d)为(c)框内区域放大图像；(e)NWA 8340中的蚀变包体；(f)NWA 8340中的蠕虫状橄榄石集合体；(g)NWA 8340中细粒包体， 主要矿物为黄长石、富铁橄榄石、富铝辉石及少量方钠石等；(h)为(g)框内区域放大图像

NWA 8340和NWA 7613为碳质球粒陨石。其橄榄石球粒与辉石球粒铁含量均较低，为Ⅰ型球粒(还原型球粒，Mg^#＞90)，可见少量铁含量稍高的Ⅱ型球粒(氧化型球粒，Mg^#<90)。一些典型球粒成分列于 表 2。球粒之间橄榄石成分有差异，但大多数橄榄石的铁指数Fa_<10(图 8a)。在NWA 8340的基质中，少量橄榄石具有较高的铁含量Fa₅₉。样品NWA 8340与NWA 7613橄榄石Fa值相对标准偏差均大于50%，分别为110%和124%；球粒中橄榄石Fa平均值分别为10.3与8.3。二者次生长石均不发育，基质粒度均较小，约为几百纳米到30 μm，根据Guimon和Symes(1995)给出的相关分类参数，可以认为这两块样品均为3.1型。NWA 8340中Ⅱ型球粒中橄榄石的Cr₂O₃含量相对稍高，为0.2％～0.5%；而NWA 7613中Cr₂O₃含量稍低，一般为0.05%～0.3%，后者橄榄石内部能观察到少量铬出溶条带。

表 2

表 2 CV3碳质球粒陨石中部分球粒的主要矿物成分 Table 2 Representative chemical compositions of primary minerals in chondrules in CV3 carbonaceous chondrites 化学成分／% NWA 7613 NWA 8340 球粒 1 球粒2 球粒3 球粒1 球粒2 球粒3 橄榄石 橄榄石 橄榄石 橄榄石 辉石 橄榄石 辉石 CaO 0.04 — 0.22 0.26 19.82 0.32 2.20 TiO 2 0.06 0.03 — 0.01 0.66 0.07 0.31 Cr 2O 3 — 0.04 0.15 0.15 0.18 0.21 2.06 SiO 2 37.62 37.79 43.14 40.95 45.78 41.07 52.92 MgO 32.99 31.84 56.42 52.39 15.02 53.13 30.35 FeO 29.49 30.51 0.80 4.03 4.31 4.68 5.53 MnO 0.20 0.23 0.06 0.17 0.31 0.08 0.31 Na 2O — — — 0.01 0.01 0.05 — Al 2O 3 0.01 0.01 0.03 0.11 13.01 0.13 6.12 总和 100.4 100.5 100.8 98.06 99.10 99.74 99.79 基于氧离子数为24计算的阳离子数 Ca 0.008 — 0.034 0.040 3.121 0.050 0.328 Ti 0.007 0.004 — 0.001 0.073 0.008 0.032 Cr — 0.005 0.016 0.017 0.021 0.024 0.227 Si 6.044 6.092 6.035 5.986 6.730 5.928 7.382 Mg 7.900 7.650 11.764 11.417 3.290 11.430 6.311 Fe 3.961 4.113 0.094 0.493 0.530 0.564 0.645 Mn 0.027 0.032 0.008 0.021 0.039 0.010 0.036 Na — — — 0.003 0.004 0.013 — Al 0.002 0.003 0.005 0.018 2.254 0.022 1.007 总和 17.948 17.900 17.955 17.996 16.062 18.049 15.969 离子数比 Fo 66.6 65.0 99.2 95.9 86.1 95.3 90.7 类型 Ⅱ A Ⅱ A Ⅰ A Ⅰ A Ⅱ B Ⅰ AB 注：“—”表示未检测到。

表 2 CV3碳质球粒陨石中部分球粒的主要矿物成分 Table 2 Representative chemical compositions of primary minerals in chondrules in CV3 carbonaceous chondrites

CV3碳质球粒陨石Ⅰ型球粒中橄榄石的FeO含量与MnO含量以及Cr₂O₃含量具有较明显的正相关关系，而FeO含量与CaO含量则具有负相关关系(图 6)。

图 5

图 5 平衡型球粒陨石的BSE图像 Fig. 5 BSE images of equilibrated chondrites (a)5型普通球粒陨石NWA 6877中斑状橄榄石球粒；(b)R型球粒陨石NWA 6468中的炉条状球粒； (c)NWA 7251中的炉条状橄榄石球粒残余物及较小的金属与铁镍硫化物集合体；(d)NWA 7251 BSE图像，具火成结晶结构

图 6

图 6 CV3碳质球粒陨石橄榄石的微量元素含量分布图 Fig. 6 Plots of MnO vs. FeO and Cao vs. FeO in olivine from the CV3 carbonaceous chondrites

球粒中的辉石以低钙辉石为主，主要为顽火辉石(Fs_1.0～8.9Wo_0.6～4.5)，也有少量古铜辉石与紫苏辉石；单斜辉石主要为顽透辉石(Fs_1.1～8.6Wo_35.9～46.9)。总体上辉石的铁含量较低，多数辉石Fs<10。

普通球粒陨石有H群、L群以及LL群3个亚类，亲铁元素丰度依次下降。非平衡型球粒陨石NWA 7614(LL3)的主要矿物化学成分通常不均一，橄榄石成分差异较大(图 7b)，钙含量稍高，为0.08％～0.24%，高于一般的平衡型以及3.6～4型的非普通球粒陨石(Recca et al.，1986)。球粒中局部可观察到矿物的环带现象，橄榄石发育极细富铁边。NWA 7614中球粒种类丰富，IA型、IIA型、IAB型和IIAB型球粒均有发育。辉石主要为斜方辉石，多数辉石Wo_＜2，铁含量则差异较大，通常为Fs_2～26，也可见极少量易变辉石。橄榄石成分Fa值相对平均偏差为52.1%，大于50，均一程度不高，说明该陨石岩石类型应当小于或等于3.4(Sears et al.，1982)。填隙钠长石常见于Ⅱ型球粒中，而很少出现在I型球粒中，并且Ⅱ型球粒中橄榄石Cr含量较低，通常小于0.2%，其岩石类型应当大于或等于3.2且小于或等于3.3(Huss et al.，2006)。此外球粒中未见发育合纹石，而是在铁镍金属中生长粗粒镍纹石，并且基质颗粒较小，约为几至几百纳米，结合以上特征，该样品的岩石类型可以划分为3.3型(Jiang and Xu，2009)。

图 7

图 7 非平衡型球粒陨石球粒中橄榄石成分分布直方图 Fig. 7 Histograms of compositions of olivine in chondrules of the unequilibrated chondrites

样品中的平衡型普通球粒陨石主要为4型(NWA 7612、NWA 7286)、5型(NWA 6877)以及冲击熔融型(NWA 7251)，主要矿物的化学成分相对于3型更为均一。LL型中的橄榄石通常Fa_25.3～33.6，其中NWA 7612 Fa_28～33.6(相对平均偏差为4%)，NWA 7286 Fa_25.3～30.7(相对平均偏差为4.5%)。H型样品NWA 6877橄榄石成分均一程度较高，为Fa_17.5～19.7(相对平均偏差为3%)。3块样品橄榄石中的CaO含量均较低，通常小于0.05%。

NWA 7251中直径较小(10～60 μm)的自形橄榄石晶体成分通常为Fa_23.8～26.7(平均值=25)，而较大的橄榄石(100～250 μm)成分为Fa_21.4～24.6(平均值 =23.1)，较小的自形橄榄石晶体相对而言稍富铁。橄榄石整体富钙，CaO含量约为0.16％～0.31%。

相比于橄榄石而言，辉石成分差异较大，这是由于在热变质过程中辉石比橄榄石更难于达到热力学平衡所致(缪秉魁等，2002)。普通球粒陨石中的辉石主要为斜方辉石，NWA 7612、NWA 7286、NWA 7614及NWA 6877中斜方辉石的铁指数大致呈降低的趋势(图 8)，与橄榄石铁指数高低特征相似。NWA 7612与NWA 7286中斜方辉石的CaO含量分别为0.7±0.46%与0.7±0.57%，NWA 6877中斜方辉石CaO含量为0.82±0.12%，变化范围较小但均值稍高。NWA 7251斜方辉石的CaO含量则为(1.4±0.22)%，明显高于上述3块样品。

图 8

图 8 平衡型普通球粒陨石球粒中辉石成分示意图 Fig. 8 Compositions of pyroxene in chondrules of the equilibrated ordinary chondrites

平衡型普通球粒陨石样品中常有少量高钙辉石如易变辉石、普通辉石、透辉石等。辉石中微量元素各有差异，Al₂O₃含量通常为0.05％～0.3%，普通辉石中的Al₂O₃含量较高，一般为0.7％～1.3%。LL型样品辉石的MnO含量变化范围稍广，且略低于H及L型。橄榄石中的MnO也具有相似的含量特征。

NWA 7612与NWA 7286(LL4)中的长石主要以中基性斜长石为主，多数为中长石-培长石，也有少量钙长石。长石的成分变化范围较大，可能是由于长石在结晶过程中受到流体的影响导致元素重新分配(Kovach and Jones，2010)。NWA 6877(H5)中的长石成分则较为均一Ab_81.7～84.9Or_6.6～4.3。NWA 7251(L-impact melt)中发育富钠长石质玻璃Ab_84～85.3Or_8～7.2。

NWA 6468球粒中橄榄石成分为Fa_35.9～42.1(图 9a)，铁指数高于普通球粒陨石及碳质球粒陨石。橄榄石多数具有较高的镍含量，平均含量为0.23%，有少数橄榄石中的镍含量高达0.6%。橄榄石中的MnO含量通常为0.33％～0.44%，较为均一；CaO含量则很低，均低于0.1%，与典型R型球粒陨石中橄榄石成分特征一致(Kallemeyn et al.，1996)。

图 9

图 9 NWA 6468球粒中橄榄石成分特征 Fig. 9 Compositions of olivine in chondrules of Sample NWA 6468

样品中的辉石以高钙辉石为主(Fs_8.8～13.2Wo_42.8～49.1)，多数为次透辉石；少量低钙辉石(Fs_29.1～33.5Wo_1.3～1.6)，铁含量一般高于样品中的高钙辉石。长石多数为钠含量较高的斜长石(Ab_77.9～92.6Or_2.7～10.1)，此外，FeO含量较高，平均含量约为1%；MgO含量小于0.5%，多数小于0.1%。同时样品中还含有极少量钙含量较高的斜长石，An可高达An_80.4。样品中的不透明矿物主要为金属氧化物与硫化物，硫化物多为磁黄铁矿Fe_1-xS、镍黄铁矿(Fe，Ni)₉S₈、铁镍硫化物固溶体(Fe，Ni)_1-xS等。镍黄铁矿中的Ni含量约为32%。

陨石在母体内都经历过一定程度撞击作用的影响，其冲击变质程度由低到高可以划分为S1～S6(Stöffler et al.，1991)。在对普通球粒陨石进行冲击程度划分时主要依据橄榄石及斜长石的变形特征，特殊矿物组合，也可以根据铬铁矿的岩相学特征(Rubin，2003；王英等，2008)；对碳质球粒陨石地划分主要依据橄榄石的变形特征(Scott et al.，1992)。由于制成的样品均为光片，不易在光学显微镜下观察矿物的光学性质，所以对冲击程度地划分均基于在电镜下观察到的结构特征。

所分析样品的冲击程度均不高，多数为S2(NWA 8340、NWA 7613、NWA 7614)或S3(NWA 6468、NWA 7286)。而样品NWA 7612中斜长石-铬铁矿集合体分布广泛，且部分球粒中具有较高的铬铁矿含量，因此认为其冲击程度可能比S3稍高，划分为S4型(Rubin，2003)。样品NWA 6877(图 10a)中仅呈现少量不规则裂纹，金属中很少发育裂隙，样品重结晶程度较高，可能曾经经历过较高程度的冲击作用，但后期重结晶退火形成冲击程度较低的岩相(Rubin，2003)。样品NWA 7251较为特殊，不同于本次研究中其他球粒陨石受到的冲击作用，该样品经历了冲击熔融并重结晶的过程，因此不具有上述冲击特征，而是呈现明显的火成结晶结构。主要矿物的成分以及熔融残余物分布的相对均一性暗示了大规模熔融事件的发生。

图 10

图 10 球粒陨石中冲击变质特征 Fig. 10 The shock metamorphic features of the chondrites (a)NWA 6877中仅呈现少量不规则裂纹，金属中很少发育裂隙，冲击程度为S1～S2； (b)NWA 7612中较为破碎的球粒，内部发育斜长石-铬铁矿集合体且球粒周围较富铬铁矿，冲击程度为S4

对风化特征的分析主要依据金属、硫化物以及硅酸盐的氧化程度，由低至高划分为W1至W6(Wlotzka，1993)。8个样品的风化程度多为W1～W3，NWA 6877为W1，NWA 8340、NWA 7613、NWA 7614、NWA 6468和NWA 7251为W2；NWA 7612和NWA 7286为W3。样品的风化程度反映样品降落至地球上后的保存情况，通常与样品在地球上曝露的时间以及降落地点的气候环境有关。一般在极地寒冷且有冰盖保护的环境或是沙漠地区干燥缺水的环境能较好的保存陨石，避免发生严重氧化，丢失陨石原生信息。

图 11

图 11 球粒陨石中的风化特征 Fig. 11 BSE images showing weathering features of chondrites (a)NWA 6877中仅部分金属与硫化物的边缘发生氧化，风化程度为W1；(b)NWA 7286中金属与硫化物几乎全部被氧化， 样品中金属颗粒罕见，仅见少量铁的硫化物颗粒，风化程度为W3

NWA 8340与NWA 7613的球粒类型、基质粒度、难熔包体组成以及蚀变产物均较为相似。在成分上2块样品球粒中的橄榄石成分多数集中于Fa_0～13，但均一程度不高。在较为富铁的橄榄石中，NWA 8340的Cr₂O₃含量比NWA 7613中的稍高，由于在≤3.2型的球粒陨石中较为富铁的橄榄石中的铬元素对热变质程度较为敏感，会随着热变质程度的加深而从橄榄石中出溶，因此NWA 7613的热变质程度可能比NWA 8340稍高，Cr元素经历重新分配(Jiang and Xu，2009)。样品中还含有呈细粒状分布于球粒、基质及部分AOA中，或以反应边形式分布在橄榄石或辉石颗粒边缘的富铁橄榄石，在NWA 8340中还可见几乎全由富铁橄榄石组成的球粒。富铁橄榄石可能来自于星云物质的冷凝(Peck and Wood，1987；Hua et al.，1988；Weinbruch et al.，1990)；也可能是早期存在的贫铁橄榄石经过后期水化蚀变后，再在热变质过程中脱水形成(Krot et al.，1997)；或由贫铁橄榄石或低钙辉石经过交代作用蚀变而成(Housley and Cirlin，1983；Ikeda and Kimura，1995)。虽然形成机制不同，但这些过程都需要较为氧化的条件，说明NWA 8340与NWA 7613均经历过氧化的环境。

此外，在2块样品的CAI以及部分AOA中除了橄榄石、黄长石、辉石等主要矿物外，均可见填隙他形长石质以及似长石矿物如霞石、方钠石，可能为黄长石或其他长石质物质与星云物质在较低温下(＜800 K)经历了一定程度的铁-碱性元素-卤素的交代变质作用的产物(Ikeda and Kimura，1995；Krot et al.，1995，2004)。这个过程可能发生于富铁橄榄石形成之后(Krot et al.，1998)。与这2块样品蚀变特征相似的碳质球粒陨石还包括Allende、ALH 84028等(Huss et al.，2006)。但在Allende陨石的AOA中几乎不发育黄长石，可能是Allende蚀变程度比本文研究的样品更高，黄长石全部蚀变为似长石与钙铝榴石(Imai and Yurimoto，2003；Krot et al.，2004)。这些反应有可能发生于星云环境中(Ikeda and Kimura，1995；戴德求等，2007)，也可能发生在陨石母体中(Krot et al.，1995，1998；Imai and Yurimoto，2003)。相同的蚀变矿物广泛分布于CAI、AOA、基质及少量球粒中，并且相似的蚀变特征在多个碳质球粒陨石中都能观察到，表明类似的蚀变反应可能发生于陨石母体形成之后，而非吸积之前(Krot et al.，1995，1998)。但是NWA 7613中的CAI更好的保留了原始结构，而NWA 8340中仅残余少量CAI团块，大部分被蚀变矿物所取代，这种差异可能是由于蚀变环境不均一造成的。

普通球粒陨石中不发育CAI、AOA等特殊结构，但球粒种类更丰富，球粒直径变化范围更广，尤其是在3型普通球粒陨石NWA 7614中，且在样品的Ⅱ型球粒中常能观察到橄榄石的环带结构以及填隙玻璃或者淬火微晶。在成分上，NWA 7614的变化与上述3型碳质球粒陨石有着相似的不均一性，橄榄石铁指数的相对标准偏差大于50%(52.1%)，但平均铁指数明显高于碳质球粒陨石。此外，相比于碳质球粒陨石，普通球粒陨石经历的热变质程度变化更为广泛，4—6型的样品较为常见，随着热变质程度的加深球粒轮廓越来越难以识别，球粒种类以斑状及少量炉条状球粒为主，基质重结晶程度加深，同时成分趋于均一化。4型陨石NWA 7612(LL4)以及NWA 7286(LL4)的橄榄石及辉石铁指数的相对平均偏差稍大于5型陨石NWA 6877(H5)，但均小于5%。平衡型普通球粒陨石橄榄石的CaO含量均很低，通常小于0.05%，明显小于3型陨石NWA 7613的0.08%～0.24%。两块LL型样品中的橄榄石及辉石的铁指数均稍高于H型。

冲击熔融成因球粒陨石NWA 7251的岩石学结构与上述球粒陨石具有较大差异，而与冲击熔融角砾岩Chico以及Ramsdorf中的熔融区域结构相似，因此单独列出(Bogard et al.，1995；Yamaguchi et al.，1999)。相似的陨石还有PAT 91501，但其自形橄榄石的粒径更大，且填隙矿物除了长石质玻璃外还发育斜长石，这些区别可能是由于形成的PAT 91501熔体体积更大且冷却速率更慢导致(Mittlefehldt and Lindstrom，2001)。样品中的不透明矿物集合体可以认为是冲击熔融的产物，可能形成于不混熔硅酸盐熔体与Fe-Ni-S熔体的结晶；在较大的金属与铁镍硫化物集合体的相邻区域形成的较小不透明矿物可能表明硅酸盐熔体的重结晶是在金属元素迁移后期阶段进行的，类似的集合体在PAT 91501与Chico中均有发育(Mittlefehldt and Lindstrom，2001；Norman and Mittlefehldt，2002)。这种大面积的冲击熔融重结晶形成的结构表明该陨石母体的冲击程度可能超过S6(Stöffler et al.，1991；Yamaguchi et al.，1999)。戴诚达等(1994)通过对普通球粒陨石的人工冲击实验研究认为，全岩的冲击熔融一般在冲击压力大于100 GPa时才会出现。

样品橄榄石的成分较为均一，与L型球粒陨石的橄榄石成分一致，铁指数Fa_21.4～26.7介于LL型与H型球粒陨石之间，应为来源于L型球粒陨石母体的物质(Mittlefehldt and Lindstrom，2001)。原始的岩石学类型可能受到冲击作用而发生改变，但原始化学群不改变(Begemann et al.，1992；戴诚达等，1994)。较大橄榄石颗粒相对于细粒自形橄榄石稍富镁，可能来源于残余球粒(Yamaguchi et al.，1999)。橄榄石以及低钙辉石的CaO含量(分别为0.16％～0.31%；(1.4±0.22)%)均明显高于其余平衡型普通球粒陨石样品的值，可能与重结晶过程涉及的元素重新分配有关。

NWA 6468岩相结构与普通球粒陨石相似，但几乎未见铁镍金属，而常见金属硫化物，此外还含有较多铁镍硫化物、铁的氧化物及少量橄榄石、钠长石或磷酸盐组成的不透明矿物集合体，副矿物氯磷灰石较为常见。在成分上，与平衡型普通球粒陨石一致的是样品球粒中橄榄石CaO含量很低(＜0.1%)，且成分较为均一，相对平均偏差小于5%。但橄榄石中的铁与镍含量都明显较高。辉石以高钙辉石尤其是次透辉石为主，铁指数低于普通球粒陨石，略高于碳质球粒陨石；而低钙辉石以铁含量稍高的紫苏辉石为主，铁指数与LL型普通球粒陨石相似。长石以钠、铁含量较高的斜长石为主。硅酸盐相中高的铁与镍含量可能是强氧化环境下的产物，由于铁镍金属被氧化并进入硅酸盐相造成(Kallemeyn et al.，1996；Isa et al.，2014)。这种现象在不同R型球粒陨石中普遍存在，但橄榄石的铁指数与镍含量并不与陨石的热变质程度有明显的相关性，例如在PRE 95411(R3.8)与Y 980702(R6)中，多数橄榄石为Fa₃₈，在LAP 031156(R4)中，多数橄榄石为Fa₃₅(Isa et al.，2014)。而同为R4型的NWA 6468中，多数橄榄石为Fa₃₉。因此，R型球粒陨石母体经历强氧化环境并不是简单的受到热变质作用的控制，而是涉及到一系列复杂的蚀变过程(Rubin and Kallemeyn，1994；Isa et al.，2014)。

(1)NWA 8340与NWA 7613均符合CV3_oxA型蚀变特征，且这个蚀变过程可能发生于陨石母体中。结构与成分特征表明二者经历了不同程度的变质作用，但差异较小，亚型均可划分为3.1。

(2)NWA 7614(LL3.3)的球粒种类丰富，橄榄石平均铁指数比碳质球粒陨石高，但稍低于平衡型普通球粒陨石NWA 7612(LL4)与NWA 7286(LL4)。普通球粒陨石由3型至5型，球粒种类更单一，化学成分更均一。3型普通球粒陨石中橄榄石的CaO含量明显高于4～6型普通球粒陨石。

(3)NWA 7251从结构和成分上来看，经历了强烈的冲击熔融作用并重结晶。橄榄石铁指数符合平衡型L群球粒陨石特征，但橄榄石与斜方辉石中的CaO含量明显高于平衡型普通球粒陨石。对该样品的深入研究有利于对L型陨石母体经历的撞击作用的理解。

(4)R型球粒陨石NWA 6468在结构上与普通球粒陨石相似，但未见铁镍金属，而不透明矿物集合体分布广泛。橄榄石中铁与镍平均含量高于碳质球粒陨石与普通球粒陨石，斜方辉石铁指数比LL型普通球粒陨石的稍高，而高钙辉石的铁指数则低于普通球粒陨石。该样品为强氧化环境产物，且氧化过程可能涉及一系列复杂的蚀变演化。