NWA 8657火星隕石中自形和粒狀柯石英的巖石學特征。（a-b）自形-針狀柯石英，產出于熔融囊；（c-d）粒狀柯石英，被熔長石包裹，與二氧化硅玻璃和石英共生。胡森供圖

柯石英是石英的一種高壓相礦物，在地球上主要產出于變質巖和隕石坑中，如我國秦嶺地區的變質巖和岫巖隕石坑。近年來，在月球隕石和灶神星隕石中也相繼發現了柯石英，而在相似巖性的火星隕石中，石英的高壓相主要為斯石英和賽石英。

柯石英與斯石英和賽石英相比，其形成的壓力相對較低，所以有觀點認為火星隕石遭受的沖擊變質程度更強，不容易在火星隕石中形成柯石英。這種解釋與火星較高的逃逸速度（約5公里/秒）和火星隕石普遍發生熔長石化和存在豐富的高壓相組合相符。然而，天然的撞擊事件必然會經歷峰期后的卸壓過程，該階段的溫壓范圍理論上應該具備形成柯石英的條件。

中國科學院地質與地球物理研究所地球與行星物理院重點實驗室副研究員胡森及其合作者，對一塊編號為NWA 8657的玄武巖質火星隕石開展了研究，首次在火星隕石中發現柯石英，并探討了火星柯石英的形成機制，制約了撞擊事件的峰值溫度和壓力條件。

胡森告訴《中國科學報》，他們發現該火星隕石具有大面積的沖擊熔融區域（～5 vol%）。綜合巖相學、激光拉曼光譜和透射電鏡分析結果，他們在沖擊熔融區域發現了三種產狀的柯石英：（1）產出于二氧化硅玻璃—熔長石集合體中，柯石英呈納米顆粒，與熔長石共生，可能是從二氧化硅—長石熔體中結晶形成；（2）自形—針狀的柯石英，保留著典型的斯石英的自形特征，可能是斯石英在卸壓階段固-固相變形成；（3）產出于熔融包裹體或包裹在熔長石中，柯石英呈納米顆粒，與二氧化硅玻璃和石英共生，可能是斯石英或賽石英退變質形成。此外，在沖擊熔融區域，還可見重結晶的長石。

這些發現表明：（1）該火星隕石的母巖經歷過強烈的沖擊變質，其峰值溫壓分別為～2000℃和～18-30GPa；（2）該火星隕石遭受的沖擊更強烈，因而發生大面積區域的熔融，在卸壓階段的冷卻速度相對較慢，導致在壓縮階段形成的斯石英和（或）賽石英無法保存而轉變成柯石英、石英和二氧化硅玻璃；（3）熔融區域的冷卻速度是形成柯石英的重要控制因素。

研究成果發表于Geochimica et Cosmochimica Acta。（來源：中國科學報 張晴丹）

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.gca.2020.07.021