鄄城球粒陨石的稀有气体及宇宙射线暴露年龄

鄄城球粒陨石的稀有气体及宇宙射线暴露年龄 1 Knutson T R , Weickmann K M. 30,60 day atmospheric oscillation : composite life cycles of convection and circulation anomalies. Mon Wea Rev , 1987 , 115 : 1 407,1 436 ( ) 李崇银. 大气低频振荡 修订本. 北京 :气象出版社 ,19932 陈烈庭. 东太平洋赤道地区海水温度异常对热带大气环流及我国汛期降水的影响. 大气科学 ,1977 ,21 : 1,123 Ropelewki C F , Holpert M S. Global and regional scale precipitation patterns associated with El Niño/ Southern Oscillation. Mon Wea 4 Rev , 1987 , 115 : 1 606,1 625 5 叶笃正 ,黄荣辉. 长江黄河流域旱涝规律和成因研究. 济南 :山东科学技术出版社 ,1986 6 李崇银 ,周亚萍.热带大气季节内振荡与 ENSO 的相互关系. 地球物理学报 ,1994 ,37 : 17,26 () 7 李崇银 ,李桂龙.同 El Niño 发生相联系的热带大气系统动能的变化. 科学通报 ,1995 ,40 17: 1 866,1 869 () 8 Lau K M , Peng L . Origin of low-frequency intraseasonaloscillations in the tropical atmosphere , part ?: basic theory. J Atmos Sci , 1987 , 44 : 950,972 李崇银 ,李桂龙. El Niño 影响热带大气季节内振荡的动力学研究. 大气科学 ,1996 ,20 : 159,1689 Sperber K R , Alingo J M , Inness P M , et al . On the maintenance and initiation of the intraseasonal oscillation in the NCEP/ NCAP re2 10 analyzes and the GLA and UKMO AMIP Simulations. PCMDI Report No . 36 , 1996 ()1998201202 收稿 ,1998207203 收修改稿 鄄城球粒陨石的稀有气体及宇宙射线暴露年龄 ??王道德 王瑞田 ( )?中国科学院广州地球化学研究所 ,广州 510640 ; ?山东省菏泽地区地震局 ,菏泽 274026 3 2138摘要 新近降落的鄄城球粒陨石的稀有气体结果明 ,宇宙成因He ,Ne 及Ar 的宇宙 4 40射线暴露年龄分别为 5 . 1 ,5 . 0 及 5 . 8 Ma ,平均为 5 . 3 Ma ; 放射性成因He 及Ar 的气体保存年 龄分别为 3 200 及 4 200 Ma . 表明该陨石近于 5 . 3 Ma 以前在宇宙空间因碰撞破裂而脱离陨石 母体. 关键词 有气体 宇宙射线暴露年龄 球粒陨石 鄄城 山东 () 鄄城陨石为 1997 年 2 月 15 日 23 时 30 分 北京时间在山东省菏泽地区的鄄城县及其邻 2 区降落的陨石雨 ,呈椭圆分布面积约为 35 km. 据估计陨石样品大于 1 000 块 ,最大的一块为 1 ( 2 . 7 kg ,总重量大于 100 kg. 岩石学和矿物学的研究表明,该陨石主要由橄榄石 平均 Fa , ) () ( ((FeSiO为 19 . 2 % 摩尔分数、低钙辉石 平均 Fs , FeSiO为 16 . 9 % 摩尔分数、铁纹石 Co , 2 4 2 26 () ) 0 . 36 %,0 . 47 %及陨硫铁组成并有少量斜长石 AnOr. 薄片观察表明 ,球粒不 9. 0,32. 92. 7,11. 8 发育 ,基质已再结晶 ,橄榄石及低钙辉石显示弱的波状消光. 冲击变质特征不明显 ,根据橄榄 2 ,4 石成分铁纹石中钴含量的两维分类参数及结构特征,将鄄城陨石的化学岩石类型划分为 H5 球粒陨石 ,冲击变质相为 S2 . 稀有气体分析是在瑞士伯尔尼大学物理研究所完成的 ,分析请参阅有关文献 5 .表 3 21 381 及表 2 分别为鄄城球粒陨石全岩 He ,Ne 及 Ar 的分析结果和宇宙成因He ,Ne 及Ar 的浓 82 度 ,并根据宇宙成因核素及放射性成因核素分别计算了该陨石的宇宙射线暴露年龄及气体保 3 2138存年龄. 宇宙成因He ,Ne 及Ar 的宇宙射线暴露年龄分别为 5 . 1 ,5 . 0 及 5 . 8 Ma ,平均为 5 . 3 5 () Ma ,与大多数 H 群球粒陨石 0 . 9,10 Ma ,并显示 7 及 33 Ma 的峰值是一致的. 放射性成因4 404 40( ) He 及Ar 的气体保存年龄分别为 3 200 及 4 200 Ma ,这与He 的气体保存年龄 T比Ar 气体4 4 40( ) 保存年龄 T低 ,且 H 及 LL 球粒陨石 T大于 2 200 Ma 是一致的 ,同时也表明He 比Ar 更易 404 于丢失和亏损 . )- 8 3 a( ) () 表 1 鄄城球粒陨石 H5He , Ne 及 Ar 分析结果 单位 :10 cmSTP/ g 420223640 He NeNeArAr42040 He NeAr3 22 21 38 36 He Ne Ne Ar Ar 1 097 ?33 1 . 886 ?0 . 060 5 640 ?200 133 . 7 ?4 . 5 0 . 859 ?0 . 012 1 . 027 ?0 . 012 2. 30 ?0 . 30 5 070 ?400 212236383) aNe 2 . 14 , Ne 2 . 196 , Ar 1 . 112 , Ar 0 . 483 , He 8 . 2 )a( ) 表 2 鄄城球粒陨石 H5的宇宙成因稀有气体 、宇宙射线暴露年龄及气体保存年龄 321 38 22 22 He Ne ArNeNe宇宙射线暴露年龄/ Ma 气体保存年龄/ Ma ccccc21 - 18 3 TTTTTT Ne10 cmSTP/ g 321 38 av 440 c 8 . 2 2 . 14 0 . 307 2 . 18 1 . 018 5 . 1 5 . 0 5 . 8 5 . 3 3 200 4 200 321384) (aT, T, T及 T分别为宇宙成因He,Ne,Ar宇宙射线暴露年龄及其平均值 ; T及 T分别为放射性成因He 3 21 38avc c c 4 40r - 8 3 40- 83 4() ) 1056 ×10 cmSTP/ g及Ar 5 640 ×10 cmSTP/ g的气体保存年龄 , He41 r c 在研究我国球粒陨石稀有气体时 ,在 T/ T2 T/ T的坐标图上划分出两种球粒陨石类 321440 3 4 3 型 ,即He 及He 丢失的球粒陨石大致沿斜率为 1 的虚线或其附近分布 ,表明宇宙成因的He 及 4 放射性成因的He 丢失程度大致相同 ,这可能是在宇宙射线暴露年龄期间因太阳加热或碰撞 ( ) 事件引起的 ;另一类球粒陨石的 T与 T值在误差范围内 ?15 %是一致的 ,但放射性成因的 3 4 4 He 有一定程度的丢失并发生于母体形成之前或破裂时 ,这类陨石在该坐标图上分布于两条 () () 水平虚线之间 . 鄄城球粒陨石的 T5 . 1 Ma与 T5 . 0 Ma基本相同 , T/ T= 1 . 02 ,且放射性 3 21 34 4 成因的He 略有丢失 ,这是由在其暴露年龄期间经受的突变事件或其轨道具有小的近日距受 到太阳加热造成的. 致谢 瑞士伯尔尼大学物理研究所 Otto Engster 教授提供了工作条件 ,Armin Schaller , Peter Guggisberg 及 Markus ( ) Zuber 协助制样和分析稀有气体 ,作者在此表示深切谢意 . 本工作为国家自然科学基金 批准号 : 49772098资 助项目 . 参 考 文 献 () 1 陈永亨 ,王道德 ,王瑞田. 新近降落的鄄城球粒陨石. 科学通报 ,1998 ,43 9: 992,995 2 Wang Daode , Alan E Rubin. Petrology of nine ordinany chondrites falls from China . Meteoritics , 1987 , 22 : 97,104 () 3 王道德 ,陈永亨. 我国普通球粒陨石岩石学 、化学组成及分类的研究. 地球化学 ,1991 1: 13,26 4 王道德 ,陈永亨 ,李肇辉 ,等. 中国陨石导论. 北京 : 科学出版社 , 1993 . 505 () 5 王道德 ,易惟熙 , Eugster O. 我国球粒陨石稀有气体的研究. 地球化学 ,1992 4: 313,331