硫化物在月球岩浆活动与陨石撞击研究中具有极高的科研价值,它们是月岩和月壤的重要副矿物,包含了丰富的化学,结构以及同位素信息。而在硫化物之中,镍黄铁矿尤为重要,一般与陨硫铁互生共存。
近期,中国科学院地质与地球物理研究所的研究团队和合作者,围绕嫦娥五号返回的月壤样本进行了深入研究,主要探讨了其玄武岩和角砾岩颗粒中的硫化物精细结构,利用了聚焦离子束,扫描电镜以及透射电镜技术,最后获得了一些新的但是令人振奋的认识。
研究结果表明,在嫦娥五号月壤的玄武岩破碎物中,特殊矿物镍黄铁矿主要以包裹体的方式存在于陨硫铁之内,形成了陨硫铁和镍黄铁矿的集合体。在分析过程中,研究人员还发现在月壤角砾岩中,大量镍黄铁矿以及片状晶和静脉包裹体的形式存在于陨硫铁的内部和边部,同时在镍黄铁矿内部还发现了赋存的Fe-Ni金属,三者共同组成了陨硫铁-镍黄铁矿-FeNi金属集合体。
透射电镜晶体学分析揭示了玄武岩中的镍黄铁矿和寄宿矿物陨硫铁具有共格的生长关系,同时也证实了包裹体Fe-Ni金属(镍纹石)是取向于镍黄铁矿生长的。这些晶体学特性表明,镍黄铁矿主要是从寄主陨硫铁中出溶形成,镍纹石也是从寄主镍黄铁矿中出溶形成。
通过原子迁移模型,研究者们进一步阐释了在物理机制上,矿物陨硫铁向镍黄铁矿,以及镍黄铁矿向镍纹石的转变过程的可行性,为进一步深入研究提供了理论支撑。
这项研究揭示了月球玄武岩和角砾岩中的镍黄铁矿主要是从陨硫铁中出溶形成的,同时,研究团队也推测角砾岩中镍黄铁矿的形成可能与外来的陨石撞击有关。这为我们在研究月球硫化物的起源和演化过程,特别是镍黄铁矿的生长过程中,提供了新的理解角度。同时,这也为其他地外样品,如小行星、彗星等矿物演化的研究提供了新的方法和思路。