南极陨石

发现于南极蓝色冰盖表面的陨石

发现于南极蓝色冰盖表面的陨石称为南极陨石。在各种陨石之中，南极陨石地球年龄最长、保持原状最好、类型最多、储存量最大，具有很高的科学价值。1912年，澳大利亚南极探险队在南极发现了第一颗陨石。1969年，人们在南极地区发现了代表4种类型的9颗陨石，从而意识到在南极存在陨石的搬运和富集机制，轰动了科学界。

名称来源

不同类型的陨石分别保存了从太阳星云形成和冷凝、小行星的吸积、类地行星的星子堆积、金属-硅酸盐分异以至行星后期演化历史的各种信息，是太阳系形成和演化不同阶段残留的“化石”，对认识地球的形成演化和内部结构也具有重要意义。除特殊的科学价值外，陨石样品极为稀少。绝大部分陨石发现于南极蓝色冰盖表面和干旱沙漠地区，前者即称为南极陨石。

回收历程

1969年之前，南极冰盖上只零星发现了4块陨石，分别发现于Adélie Land（澳大利亚探险队，1912年）、Lazarev（前苏联探险队，1961年）、Thiel Mountains（美国野外队，1961年）和Neptune Mountains（美国野外队，1964年）。1969年日本在Yamato Mountains地区发现9块陨石，首次意识到南极冰盖可能存在一定的陨石富集机制并可能形成富集区。因此，日本于1974年成立了陨石猎人队专门从事南极陨石搜寻工作，并于1974年和1975年在Yamato Mountains地区分别回收到663块和307块陨石，证实了南极陨石富集机制及富集区的存在。随后，美国与日本于1976～1978年组成了陨石联合回收队，在Mountain Baldr和Allan Hills地区共回收陨石321块。而后，日本、美国以及欧洲联队分别在南极多次开展回收陨石活动。其中，日本于1979年、1998年和2000年在Yamato Mountains回收陨石均取得重大突破，分别回收陨石3697、4136和3554块。

中国于1985年在南极乔治王岛建立了长城站，正式成为南极条约协约国，开始了中国的南极科学考察活动。1989年在东南极拉斯曼丘陵建立的第2个南极考察站，即中山站，是中国南极内陆考察的重要基地。1998-1999年度的第15次南极科学考察中，中国实施了第1次格罗夫山内陆考察，并发现4块陨石。随后，在1999-2000、2002-2003、以及2005-2006年度实施了3次格罗夫山考察，分别发现28块、4448块、5354块陨石。

分布情况

从回收的情况看，南极陨石主要分布在东南极冰盖东侧边缘（主要是Queen MaudLand地区）和横断山脉两大区域。横断山脉的几个陨石富集区是:Mckay/David冰川地区（Allan Hills蓝冰区、Reckling Moraine/ Elephant Moraine蓝冰区）、Fron-tier Mountain地区、Beardmore Glacier/ Law Glacier地区、Thiel Mountains/ Pecora Escarpment/ Patuxent Range地区。Queen MaudLand地区有两个陨石富集区：Sθr Rondane Mountains和Yamato Mountains。我国发现的陨石富集区位于东南极伊利莎白公主地格罗夫山地区（Grove Mountains）。

陨石富集原因

陨石之所以在南极富集，有如下几个原因：

（1）南极极其寒冷和干燥的特殊气候条件，为陨石长期保存提供了甚为有利的条件。因此，南极陨石的居地年龄可达几十万年，甚至2.3Ma；

（2）南极的冰盖历史长（据估计可能达到10Ma），厚度大（平均厚度约2300m），面积辽阔（1400万km2），提供了丰富的陨石来源；

（3）存在有效的陨石富集机制。据估计，陨石在地球表面的降落概率约40-60个/106km2·a，如果南极冰盖中的陨石没有被富集到很小的区域，人类在南极发现陨石的概率就非常低，不可能找到大量的陨石。一部分南极冰盖直接流向海洋，其中的陨石也随之沉入海底，而部分地区因受到潜伏地形障碍（如横断山脉），冰流受阻，蓝冰在下降风的作用下快速消融，从而使陨石“搁浅”而富集。

（4）在南极回收陨石的另一有利条件是深色的陨石在蓝冰上易于识别。

研究成果

大量陨石的发现大大地促进了陨石学和天体化学的发展，并形成了南极陨石的研究热潮，发现了一些特殊类型的火星陨石和月球陨石。对南极陨石的研究已取得了一系列的丰硕成果，尤其是火星陨石ALH84001中古老生命痕迹的发现。

陨石分类研究

陨石化学-岩石类型的划分是研究的基础，是开展其他研究的必需前提。该项工作的主要任务是研究陨石的岩石结构和矿物学特征，以确定陨石的化学群和岩石类型。

球粒陨石的分类工作主要是研究其球粒结构、基质结晶程度、橄榄石和低钙辉石的成分、Fe-Ni金属和FeS含量、风化程度和冲击程度等特征，以确定其化学群和岩石类型。无球粒陨石的分类工作则主要依据岩石结构、矿物模式组成和矿物成分特征等。铁陨石主要根据Ni与铂族金属等微量元素的含量和相关性，以及结构构造特征来划分化学群和类型。

为了了解小行星的类型和组成，人们对陨石类型的分布一直很关注。南极陨石由于数量大、易于回收，因此，最能反映陨石降落的情况。根据美国已分类的南极陨石数据，南极陨石的类型分布特征是以普通球粒陨石为主（约占91.7%），其它类型不到10%。球粒陨石中H群、L群和LL群分别为36.3%、40.1%和15.3%。

特殊类型陨石

除了一些常见的陨石外，南极陨石中还出现了一些特殊类型的陨石，如月球陨石、火星陨石、灶神星陨石（HED族）、非平衡球粒陨石等。从这些特殊类型陨石可获得类地行星以及早期太阳星云形成与演化的重要信息。

（1）火星陨石：最早被确定为火星陨石的是SNC族的陨石，即辉玻无球粒陨石（shergottite）、辉橄无球粒陨石（nakhlite）和纯橄无球粒陨石（chassignite）。此外，斜方辉岩（orthopyroxenite）也是重要的火星陨石类型。辉玻无球粒陨石又可划分为玄武岩质、二辉橄榄岩质与含橄榄石斑晶质三种类型。

当前有关火星陨石的科学问题主要集中在如下方面：1）是否存在生命化石；2）火星是否曾经存在水？主要是对低温蚀变矿物和蒸发盐的研究；3）火星的岩浆活动与演化；4）同位素年龄；5）冲击变质作用；6）暴露年龄和居地年龄。

（2）月球陨石：月球陨石最早发现于南极，。月球陨石的类型可划分为玄武岩质、斜长岩质和混合岩质三种，分别对应于月球月海玄武岩、高地斜长岩和月海-高地混合岩。阿波罗号和月球号飞船采集的382kg月球样品对月球科学具有非常重要的意义，但这些样品采集位置有限，主要是在月球正面9个着陆点附近。月球陨石中的斜长石质角砾的不相容元素和稀土元素的丰度明显偏低，即贫K、REE及P（KREEP组分），说明它们不是来自上述月球正面的采样区，很可能是来自月球边缘或月球背面。从另一个角度说，月球陨石是来自月球表面的随机样品，因此，对进一步了解月球全球平均化学成分、月壳化学组成的横向变化与初始月壳分异作用具有重要的意义。

除上述研究领域外，微陨石和宇宙尘、南极陨石与非南极陨石的对比研究、居地年龄、冲击变质作用等也是南极陨石的重要研究领域。

中国南极陨石回收与研究

回收历史

格罗夫山位于东南极兰伯特裂谷（Lambert Rift）右岸，坐标为S72°20′-73°10′、E73°50′-75°40′，北距中山站450km，属于东南极冰盖内陆的冰原岛峰群。

1998-1999年夏季，我国第15次南极科考队首次对该区进行了地质和测绘工作，并回收了4块陨石（GRV9801-GRV9804）（注:据国际惯例，字母为地名缩写，前两位数字为年号，后面数字为当年回收陨石的顺序号，如GRV9801为Grove Mountains，1998年回收，当年发现的第一块陨石），实现了我国南极陨石回收零的突破。

1999～2000年，第16次考察队集中了一定的人力物力，用7个工作日对阵风悬崖一带进行了步行拉网式搜寻，共回收陨石28块（GRV99001-GRV99028），发现火星陨石和灶神星陨石各一块。根据对已回收的32块陨石的研究和分析，可以认为格罗夫山是新的南极陨石富集区。

2002～2003年，第19次队对格罗夫山进行了第三次以陨石回收为中心任务的综合考察。这次考察仍以步行拉网方式为主，辅助以雪地摩托，搜寻了阵风悬崖南、中、北段下方的蓝冰区。在野外回收陨石工作中，因对风化严重且无熔壳的陨石有了认识，并在冰碛中发现陨石，从而使回收工作取得重大突破:（1）共回收陨石总数4448块，其中北段1722块，中段2683块，南段41块，哈丁山2块，使我国成为拥有南极陨石最多的国家之一；也证明了格罗夫山地区为南极最富集陨石地区之一。（2）这次陨石搜索工作表明阵风悬崖下方蓝冰区均为陨石富集区域，从南段最南端到北段最北端均找到了陨石，但富集程度受冰流、风向的影响而显示相当大的差异；此外，在远离阵风悬崖的蓝冰区（如哈丁山附近）也发现陨石;（3）据统计，这次回收的陨石中有冰碛型3840块（占86%），蓝冰型608块（占14%）。由此表明格罗夫山陨石的保存类型。

图1即为2003年1月1日第19次中国南极科考队员徐霞兴在南极格罗夫山地区的蓝冰上发现了一块陨石样品，样品重12.1g，黑色熔壳，属于普通球粒陨石。

重要成果

在格罗夫山发现陨石之前，我国学者已通过向国际上申请样品、交换样品，以及参与国际合作等方式积极开展南极陨石的研究工作。经过十多年的努力，在不同的研究领域取得了丰硕成果，包括新的和特殊陨石类型、富钙铝包体（CAI）与早期太阳系的演化、陨石中高压冲击相矿物、居地年龄和热释光研究等。这些工作为我国开展南极陨石回收和研究奠定了良好的基础。

1998～2000年间两次从格罗夫山回收的32块陨石，由中国科学院地质与地球物理研究所、广州地球化学研究所、国家天文台、南京大学与北京大学等单位进行了分类研究，包括火星陨石和灶神星陨石各1块，铁陨石1块，非平衡型普通球粒陨石6块，平衡型普通球粒陨石23块与未分类的石陨石1块。详细的岩石结构特征和矿物化学组成对比研究表明，GRV99020～GRV99026（L3）、GRV99006～GRV99011（H4）、GRV99009～GRV99010（H6）、GRV99007～GRV99023（L6）和GRV99014～GRV99017（L6）等5对陨石可能为成对陨石。对6块非平衡型和7块4型普通球粒陨石进行了富Ca、Al的包体（CAI）和球粒（CA）的研究，共发现40颗CAI和CA，发现新的CAI类型——辉石-透辉石型。另外，上述科研单位已对2002～2003年回收的4448块陨石中具有代表性的51块样品进行分类研究。已完成研究的38陨石中发现火星陨石1块，橄辉无球粒陨石2块，碳质球粒陨石4块，非平衡顽辉石球粒陨石1块。

格罗夫山陨石研究的另一个重大成果是两块火星陨石的发现。GRV99027火星陨石由第16次考察队发现于阵风悬崖南段，重9.97g，具有不完整的黑色熔壳，样品新鲜，是少见的二辉橄榄岩质火星陨石。GRV020090火星陨石发现于阵风悬崖北段，重7.54g，具有完整的黑色熔壳，类型同上。由于岩石结构的明显差异，它们显然不是成对陨石。在取回火星样品之前，火星陨石是研究火星形成和演化以及火星生命等重大科学问题的不可替代可直接在实验室分析的样品。鉴于这两块火星陨石对我国天体化学和行星科学具有重大的科学意义，在国家自然科学基金重点项目的支持下，正在开展的多学科综合研究。

自1998年以来，我国南极考察队员经过7次格罗夫山考察，共收集南极陨石12665块，截至目前已完成6192块南极陨石的分类工作。2023年12月，中国第32次南极考察队员在南极格罗夫山发现了一块月球陨石，已根据国际惯例将其编号为GRV150357，并获得国际陨石协会陨石命名委员会审批通过。初步研究表明，这是一块复矿碎屑角砾岩，由来自月球高地和月海的不同岩石碎屑组成，是了解月壳的复杂岩性的理想对象，也是中国开展月球样品研究的重要补充对象，团队计划对陨石样品中的不同碎屑深入研究，尝试追溯其来源，以进一步了解月壳的演化历史。

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