一种对比普通球粒陨石冲击变质程度的方法

本发明涉及普通球粒陨石冲击变质程度划分领域，尤其涉及一种对比普通球粒陨石冲击变质程度的方法。

背景技术：

1、普通球粒陨石是地球上最常见的陨石，占已知陨石的85％以上，来自于火星和木星中的小行星带。普通球粒陨石的母体在其形成和演化过程中，经历了不同程度的冲击变质作用。陨石的冲击变质程度是了解陨石及其母体小行星演化的重要对象。冲击变质程度的划分主要依靠光学显微镜的观察。这些冲击作用产生了显著的矿物变形和晶体结构变化，如矿物表面的破裂、消光特征等。在单偏光和正交偏光显微镜下观察陨石的光薄片(将陨石制备成0.03mm厚，并粘于透明玻璃上，并进行抛光)，可以清晰地看到这些特征。通过详细的显微观察，我们能够准确地确定陨石的冲击变质程度，并据此推断出陨石所经历的冲击事件的压力或环境。冲击变质程度的划分是陨石的基本特性之一，我国共有12665块南极陨石，其中普通球粒陨石超过了95％，亟需一种快速分析手段，获得这些陨石的冲击变质程度，完成南极陨石的基本信息获取。

2、现有技术的缺点：1、样品切割位置的选择不当导致橄榄石特征不明显或无特征。2、样品制备的厚度不标准，导致矿物没有呈现相应的光学消光现象。3、在光学显微镜下观察具有较强的人为主观性，不同的人对不同现象看法不一。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种对比普通球粒陨石冲击变质程度的方法，解决背景技术提到的技术问题。

2、首先拉曼光谱属于无损分析，在检测过程中不会损害样品，其次拉曼光谱测试条件简单，对样品需求不高，样品制作过程简单快捷。

3、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

4、一种对比普通球粒陨石冲击变质程度的方法，所述方法包括如下步骤：

5、步骤1：将待检测的普通球粒陨石放上载物台，通过目镜寻找大于设定值的橄榄石颗粒；

6、步骤2：对橄榄石区域进行拉曼光谱面扫描，根据所获得拉曼光谱特征峰～815-820cm-1的峰宽；

7、步骤3：利用红橙黄绿紫蓝黑的成色代表半峰宽由宽到窄：即红黄色区域的半峰宽相较于蓝紫色区域更宽；定义一个特定的半峰宽为指定颜色，如紫色为15，进行伪彩色成像，得出该区域内橄榄石的半峰宽数据；

8、步骤4：重复步骤1-步骤3，将第二块陨石中橄榄石进行面扫描，得出半峰宽成色图；

9、步骤5：利用制图软件识别，获得不同颜色所占橄榄石矿物的百分比；

10、步骤6：对比两块普通球粒陨石中橄榄石半峰宽的所占面积，即：所展示半峰宽越宽的颜色所占用的面积，获得冲击变质程度进行对比差异。

11、进一步地，步骤2中，橄榄石的拉曼谱图有两个特征峰，分别是～815-820cm-1和～845-855cm-1两个位置，经实验数据分析，样品所受冲击压力越高，导致矿物形变或相变，非晶化程度越高，在拉曼谱峰上～815-820cm-1表现为半峰宽增加。

12、进一步地，步骤2中，利用拉曼光谱仪对橄榄石颗粒进行面扫描：首先在显微镜的反射光下，圈定橄榄石的位置，对所在区域中每一个位置进行拉曼分析，拉曼束斑照射到样品表面为0.9-1.1μm，拉曼分析步长为1μm，每个位置都收集到拉曼光谱信号。

13、进一步地，步骤2中，拉曼光谱面扫描成像后，获得无法用光学显微镜得到的样品的化学信息和结构信息，包括组分的分布，颗粒大小、扫描区域内矿物结晶度的改变和相变、不同矿物的矿物边界区别和样品中矿物的应力分布。

14、进一步地，在拉曼光谱图像的每一个最小单元上，都对应采集一条完整的拉曼光谱，然后把光谱集成在一起，产生一幅反映材料的成分和结构的伪彩图像，成像方式包括：根据拉曼峰强生成矿物成分的浓度和分布图像、根据拉曼峰位生成矿物的分子结构的图像和根据拉曼峰宽生成矿物的结晶度和不同矿物相的图像。

15、进一步地，步骤3中，橄榄石在偏光显微镜下的特征将球粒陨石的冲击变质等级划分为6个等级，分别为s1：橄榄石现象：均质消光，不规则裂隙，冲击压力：＜4～5gpa，s2：橄榄石现象：出现波状消光，冲击压力：5～10gpa，s3：橄榄石现象：出现面状裂隙，冲击压力：15～20gpa，s4：橄榄石现象：出现马赛克消光，冲击压力：30～35gpa，s5：橄榄石现象：出现面状变形特征，冲击压力：45～55gpa，s5：橄榄石现象：转换为林伍德石，冲击压力：75～90gpa。

16、拉曼光谱是一种无损的分析技术，它是基于光和材料的相互作用而产生的。拉曼光谱可以提供样品化学结构、相和形态、结晶度及分子相互作用的详细信息，可以快速准确地对各种材料进行分类鉴定，在地质学上被广泛用于矿物成分的半定量分析和晶体结构判定，对矿物划分和分析矿物结构具有重要意义。其面扫描技术可以实现对特定区域的扫描分析，快速得出目标区域内矿物的晶体结构信息。拉曼光谱有三个重要参数：拉曼位移、拉曼强度和拉曼半峰宽。拉曼谱峰的半峰宽越大，表示物质的非晶化程度越高。

17、拉曼光谱面扫描成像的采集时间由很多参数决定，例如成像区域大小、所需最小单元步长和每个单元的采集时间等等。根据橄榄石矿物颗粒的大小，一般拉曼光谱面扫描成像需要几百至上千条拉曼光谱图。

18、本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

19、本发明采用仪器分析，避免人为主观因素干扰，对样品薄片精度需求不大，有橄榄石区域即可，测试过程方便快捷，测试主要是无损分析，可以直接对陨石测试，而不需要制备成光薄片，使用激光拉曼光谱与普通陨石分类相结合，相对于点测试，面扫描能完整得到整个橄榄石的数据，避免随机性。

技术特征：

1.一种对比普通球粒陨石冲击变质程度的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种对比普通球粒陨石冲击变质程度的方法，其特征在于：步骤2中，橄榄石的拉曼谱图有两个特征峰，分别是～815-820cm-1和～845-855cm-1两个位置，经实验数据分析，样品所受冲击压力越高，导致矿物形变或相变，非晶化程度越高，在拉曼谱峰～815-820cm-1上表现为半峰宽增加。

3.根据权利要求1所述的一种对比普通球粒陨石冲击变质程度的方法，其特征在于：步骤2中，利用拉曼光谱仪对橄榄石颗粒进行面扫描：首先在显微镜的反射光下，圈定橄榄石的位置，对所在区域中每一个位置进行拉曼分析，拉曼束斑照射到样品表面为0.9-1.1μm，拉曼分析步长为1μm，每个位置都收集到拉曼光谱信号。

4.根据权利要求1所述的一种对比普通球粒陨石冲击变质程度的方法，其特征在于：步骤2中，拉曼光谱面扫描成像后，获得无法用光学显微镜得到的样品的矿物的分布及其结构信息，包括组分的分布，扫描区域内矿物结晶度的改变和相变、不同矿物的矿物边界区别和样品中矿物的应力分布。

5.根据权利要求4所述的一种对比普通球粒陨石冲击变质程度的方法，其特征在于：在拉曼图像的每一个最小单元上，都对应采集一条完整的拉曼光谱，然后把光谱集成在一起，产生一幅反映材料的成分和结构的伪彩图像，成像方式包括：根据拉曼峰强生成矿物成分的浓度和分布图像、根据拉曼峰位生成矿物的分子结构的图像和根据拉曼峰宽生成矿物的结晶度和不同矿物相的图像。

6.根据权利要求1所述的一种对比普通球粒陨石冲击变质程度的方法，其特征在于：步骤3中，橄榄石在偏光显微镜下的特征将球粒陨石的冲击变质等级划分为6个等级，分别为s1：橄榄石现象：均质消光，不规则裂隙，冲击压力：＜4～5gpa，s2：橄榄石现象：出现波状消光，冲击压力：5～10gpa，s3：橄榄石现象：出现面状裂隙，冲击压力：15～20gpa，s4：橄榄石现象：出现马赛克消光，冲击压力：30～35gpa，s5：橄榄石现象：出现面状变形特征，冲击压力：45～55gpa，s5：橄榄石现象：转换为林伍德石，冲击压力：75～90gpa。

技术总结
本发明提供一种对比普通球粒陨石冲击变质程度的方法，属于普通球粒陨石冲击变质程度划分领域，包括如下步骤：对普通球粒陨石中的橄榄石进行大量微区拉曼光谱分析，获得整个矿物表面的拉曼数据，利用橄榄石颗粒的拉曼光谱特征峰的半峰宽数据进行面成像，对比面扫描结果的半峰宽强弱关系，计算半峰宽的差异所占橄榄石面积的百分比，半峰宽宽度比例越高，陨石冲击程度越高。采用仪器分析，避免人为主观因素干扰，对样品薄片精度需求不大，有橄榄石区域即可，测试过程方便快捷，测试主要是无损分析，可以直接对陨石测试，而不需要制备成光薄片，使用激光拉曼光谱与普通陨石分类相结合，相对于点测试，面扫描能完整得到整个橄榄石的数据，避免随机性。

技术研发人员：夏志鹏,杨东亮,缪秉魁
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/2