火星隕石需要很高的逃逸速度，大於5公裏/秒，才能離開火星。只有強烈的撞擊事件才能使濺射出來的石頭達到如此高的初速度，這與玄武質(S型)火星隕石的廣泛石化和豐富的高壓相組合的存在是壹致的。在月球和竈神星隕石樣品中，二氧化矽的高壓相主要是應時和柯石英，並可見少量的鐵礬(PbO 2結構)。相比之下，火星隕石中二氧化矽的高壓相主要是應時和鐵閃石，未發現柯石英，這可能反映了它們之間存在不同的碰撞變質機制或碰撞歷史。
中國科學院地質與地球物理研究所地球與行星物理重點實驗室胡森副研究員及其合作者對壹塊編號為NWA 8657的玄武巖火星隕石進行了研究，首次在火星隕石中發現柯石英，並探討了火星柯石英的形成機制，它制約了撞擊事件的峰值溫度和壓力。他們發現火星隕石有很大的撞擊熔化面積(~ 5 vol%)。基於巖相學、激光拉曼光譜和透射電鏡的分析結果，他們在撞擊熔融區發現了柯石英的三種賦存狀態:(1)出現在石英玻璃熔融長石骨料中(圖1a-圖1b)，柯石英以納米顆粒的形式存在，可能由熔融長石生成(圖2)。(2)自生-針狀柯石英(圖1b-圖1d)保留了典型的應時自生特征，可能是應時在卸壓階段的固-固相變形成的；(3)柯石英產於熔融包裹體中或包裹在熔融長石中(圖1e-圖1f)，以納米顆粒形式存在，與石英玻璃和應時生成，可能由應時或鐵閃石退化形成。此外，在沖擊熔融區還可以看到重結晶長石(圖3)。這些發現表明:(1)這顆火星隕石的母巖經歷了強烈的撞擊變質作用，其峰值溫度和壓力分別為~ 2000℃和~ 18-30 GPA；(2)對這顆火星隕石的撞擊更為強烈，因此大面積熔融，卸壓階段冷卻速度相對較慢，導致壓縮階段形成的應時和/或鐵閃石無法保存下來，轉化為柯石英、應時和石英玻璃；(3)火星隕石中退變質作用形成的柯石英的發現，表明它經歷了更強烈的撞擊變質作用。
圖1 NWA 8657火星隕石中柯石英的三次出現。(a-b)產狀1、柯石英產於矽熔融長石骨料中；(c-d)自生針狀柯石英，產生於熔融囊內；(e-f)粒狀柯石英，被熔融長石包裹，與石英玻璃和應時壹起出現。科。柯石英；Px。輝石；面具。熔融長石；Mes。填充物；Qz。應時；Tr。隕石硫鐵礦；SG。石英玻璃；FIB01。聚焦離子束切片；R+號。拉曼分析位置
圖2 FIB 01的HAADF照片(a-b)、局部莖元素分布圖(c-g)、局部DF-TEM照片(H)和選擇性衍射(I)。SG。石英玻璃；面具。熔融長石；Px。輝石；科。柯石英；Ves。氣孔
圖3 NWA 8657火星隕石熔化帶重結晶長石的TEM分析結果。(a)HAADF照片和選定區域衍射；(b-e)閥桿元件的表面分布。地方長石；Px。輝石；味精。鐵鎂矽酸鹽玻璃
研究成果發表在國際權威期刊GCA上。(胡森*、李陽、顧立新、、張婷、山口彰、林、Changela Hitesh。中國地質大學學報，2001年第2期。地球化學和宇宙化學學報，2020年。DOI:10.1016/j . GCA . 07.021)。該成果得到了國家自然科學基金重點項目(41430105)、面上項目(41573057、41973062)、國家留學基金委(201804910284)和中國科學院的支持。
校對:陶秦