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火星环境下四方纤铁矿的稳定性及光谱变化特征
2019-09-15 15:57:19 付晓辉    (点击次数:)

火星含水矿物是认识火星早期地质历史和水环境特征的重要依据。四方纤铁矿(β-FeOOH)是一种铁氢氧化物,与针铁矿(α-FeOOH)和纤铁矿(γ-FeOOH)为同质多像矿物。四方纤铁矿形成环境特殊,仅在强氧化、富含氯、酸性的水体才能形成,是一种重要的环境指示性矿物。近年来火星遥感和就位探测,均确认了火星表面四方纤铁矿的存在。另外,四方纤铁矿是一种亚稳态矿物,极易随环境条件发生变化甚至相变。行星科学团队付晓辉副研究员等开展实验研究,探索了四方纤铁矿在火星低气压、低温干燥、多陨石撞击等表面环境下的光谱变化,揭示火星环境条件下可能的失水和相变等过程。

本研究在实验室内水热合成四方纤铁矿样品,分析了四方纤铁矿样品在不同温度和湿度条件下晶体结构、光谱特征、化学成分和显微形貌的变化。研究发现,该矿物在245°C 相变为赤铁矿,同时伴随着晶格中氯元素的丢失;在晶体形态,四方纤铁矿呈纺锤状而生成的赤铁矿近似球状。火星上的陨石撞击和火山作用等地质过程均可能导致地层中四方纤铁矿相变从而生成赤铁矿。据实验结果可推测,火星地质历史时期四方纤铁矿分布面积远大于目前出露区,大部分四方纤铁矿可能已经相变为赤铁矿。另外,利用课题组自行搭建的火星舱,模拟火星环境特征,实测四方纤铁矿样品在模拟火星环境条件下的可见-近红外光谱。通过与遥感探测光谱数据对比,揭示了火星环境下四方纤铁矿应为脱水状态,并推测其随昼夜湿度变化发生吸水-脱水循环过程。

本研究结果发表于《Icarus》. Xiaohui Fu, Liangchen Jia, Haijun Cao, Zongcheng Ling, Changqing Liu, Erbin Shi, Zhongchen Wu, Bo Li, Jiang Zhang. Thermal stability of akaganeite and its desiccation process under conditions relevant to Mars. Icarus, 2019.

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.icarus.2019.113435


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