微质量地外样品稀有气体测定流程及新发现HED族陨石GRV13001稀有气体特征

摘要

稀有气体分析技术是天体化学领域必不可少的测试手段。传统高温炉法稀有气体测定存在着本底高、用量大（通常数百毫克-数克）、难以反映样品微区信息等不足，已不能满足学科未来发展需求。此外，我国嫦娥探月工程计划于2017年进行月样返回，而稀有气体微区研究是获得月表过程信息必不可少的途径。另一方面，灶神星为 HED族陨石母体，而目前演化模型及 K-Ar体系年龄数据无法精确约束灶神星角砾岩化起始时间。同时，HED族陨石角砾岩可能存在前压暴露现象（在陨石形成前或期间，部分组分便已接受宇宙射线辐射），其蕴含了更为丰富的灶神星早期历史信息，但此现象还未得到确认及解释。 本次工作尝试建立微质量地外样品稀有气体测试方法，并测定了我国质量最大的南极HED族陨石GRV13001稀有气体组分，得到以下三点认识： 1.初步建立了微质量（可低至~2毫克样品）地外样品激光熔融稀有气体测定方法，其具有超低本底、耗量小、可微区测量等优势。本次工作利用Millbillillie陨石标样对比本实验室与伯尔尼大学稀有气体实验数据，证实本方法能够准确测得微质量陨石样品稀有气体含量及同位素比值，且同位素浓度及比值波动性满足陨石稀有气体测定需求。 2.先前在稀有气体组分划分、热历史研究及最小前大气半径应用方面存在一些不足，对此进行了补充与完善。 3. GRV13001陨石宇宙暴露年龄为27.4±2.8 Ma，K-Ar气体保存年龄>4.31±0.05Ga，进入大气层前的半径可能为1.2m。角砾T21年龄（27.4±2.8Ma）明显小于基质T21年龄（33.1±3.4Ma），表明 GRV13001陨石基质矿物经历了5.7±4.4Ma的前压暴露历史，且其角砾岩化过程最少持续了1.3-10.1Ma。与灶神星冷却年龄接近的K-Ar年龄表明灶神星冷却后最早在40Ma内便已发生角砾岩化，且部分角砾岩躲过了内太阳系重轰击事件的影响。这暗示重轰击事件很可能自月球至灶神星呈减弱趋势，且对灶神星影响是非全球性的。最后，根据本次研究及前人研究成果，提出了GRV13001陨石形成-溅离灶神星-被地球重力场捕获的可能演化历史。

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第一章 绪论

1.1 选题依据及研究意义

1.2 研究现状

1.3 研究方法及实验方案

1.4工作量统计

第二章 稀有气体组分划分及应用

2.1 引言

2.2 捕获组分稀有气体

2.3 宇宙射线成因稀有气体

2.4 放射性成因稀有气体

2.5稀有气体组分划分

2.6宇宙暴露年龄

2.7 气体保存年龄

2.8小结

第三章 微质量地外样品稀有气体测定流程

3.1 引言

3.2 实验仪器及标样陨石

3.3 实验流程设计

3.4 数据处理及结果

3.5数据对比

3.6小结

第四章 稀有气体对陨石热历史的约束

4.1 引言

4.2 CRE年龄-气体保存年龄比图

4.3 修正方案

4.4 气体保存年龄差异

4.5 “Bern”线

4.6 小结

第五章 稀有气体对陨石前大气半径的约束

5.1 引言

5.2 中子捕获模型

5.3 成分-屏蔽参数模型

5.4 小结

第六章 GRV13001陨石稀有气体特征及其意义

6.1 引言

6.2 样品及实验方法

6.3 实验结果

6.4 讨论

6.5 小结

第七章 结论

参考文献

附表

附表1 He标样HESJ测量结果及质量歧视系数

附表2 小空气He测量结果及灵敏度

附表3 小空气Ne测量结果及灵敏度

附表4 小空气Ar测量结果及灵敏度

附表5 Ne及Ar质量歧视系数

附表6 样品He测量结果

附表7 样品Ne测量结果

附表8 样品Ar测量结果

个人简历

致谢