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嫦娥五号月球样品中首次发现高压矿物(3)

2022-06-21 18:22:12 来源：观察者网 A+A-

图2. 嫦娥五号月壤样品中含赛石英（Sft）和斯石英（Sti）的二氧化硅碎屑（背散射电子图像）；α-Crs-like phase：似α-方石英的二氧化硅相Pl：长石；Px：辉石

图3.赛石英的透射电子显微镜的明场像（a、c和e）和选区电子衍射花样（b、d和f）

中国科学院地球化学研究所杜蔚研究员团队，在一块嫦娥五号月壤粉末光片（编号CE5C0800YJFM00101GP）中发现了二氧化硅的两种高压相——赛石英和斯石英，这是科学家们首次在地外返回样品中发现赛石英。赛石英和斯石英出现在一块二氧化硅碎屑中（图2），与之共存的还有似α-方石英的二氧化硅相及二氧化硅玻璃。其中，赛石英和斯石英（图2和图3）均被不定形态的二氧化硅叶片有规律地切割，形成不同形式的格子结构（赛石英为近直角四边形；斯石英为近六边形），指示了它们的形成机制为固态相转变。透射电镜显微结构分析结果指示，赛石英和似α-方石英的二氧化硅相之间存在一定的结晶学取向关系，推测α-方石英为二者固态相转变前的母体矿物，斯石英则可能是由赛石英转变而来。此外，根据赛石英和斯石英的TTT曲线（图4），结合赛石英、斯石英、似α-方石英的二氧化硅相和二氧化硅玻璃的分布比例，可以估算α-方石英转变为赛石英，赛石英转变为斯石英的转化率分别为~10–50%和20%。

图4. 赛石英和斯石英的时间-温度-转变TTT（Time-Temperature-Transformation）曲线，修改自Kubo et al. (2015)

赛石英和斯石英稳定共存的温压区间为~50–90GPa和~500–2500K，但是赛石英易受到冲击热效应破坏（>1100K），因此不太可能形成于较大冲击压力域。参考有赛石英的月球陨石和火星陨石经历的冲击压力条件，形成本样品中赛石英和斯石英的冲击压力应不超过40GPa。另外，根据Kubo等（2015）的高温高压实验结果，赛石英可在低至11GPa的条件下由α-方石英的中间相方石英X-I转变形成，且在温度升至900K左右时，赛石英可继续转变为斯石英。因此，赛石英和斯石英共存的压力下限约为11GPa。

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