晚期增生（late veneer）假说认为，行星完成核‑幔分异之后，球粒陨石性质的物质继续加到分化天体的硅酸盐外壳，该假说对理解行星晚期吸积与演化至关重要。这一假说长期以来全部依靠强亲铁元素的地球化学数据支撑，一直缺少直接的矿物学证据。近期有研究认为地幔中的强亲铁元素富集特征可以是高压下核幔分离的产物，从而否定了地球的晚期增生假说。
南京大学张爱铖教授团队在未角砾化堆晶钙长辉长陨石Northwest Africa（NWA）8326中，发现一颗富铱‑钨‑钌‑铑的纳米级金属颗粒，为晚期增生假说提供迄今为止第一份矿物学记录。相关成果发表于国际陨石学会旗舰期刊Meteoritics & Planetary Science。论文共同作者为南京大学的博士生杜天然、张浪博士、刘晓文博士和中国科学技术大学的秦礼萍教授。
NWA 8326最初被归类为古铜钙长无球粒陨石，后续岩石学研究将其重新厘定为易变辉石堆晶钙长辉长陨石，是目前已知最古老的钙长辉长陨石之一，结晶年龄达45.59亿年。该陨石保留粗粒堆晶结构，辉石具有出溶片晶，记录了岩体结晶阶段缓慢冷却过程；氧‑铬非质量分馏同位素与典型HED陨石完全一致，指示它源自灶神星母体。
研究团队对陨石抛光薄片开展扫描电镜、能谱分析以及激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA‑ICP‑MS）精细测试。目标富钨金属颗粒尺寸仅约300 nm× 150 nm，赋存于一颗磁黄铁矿‑镍黄铁矿硫化物颗粒边缘，该硫化物又包裹在陨磷钙钠石内部，和钛铁矿、铬铁矿共生。
图1、富钨金属的产状特征
背散射电子图像中该纳米金属颗粒亮度显著高于寄主硫化物。能谱分析显示颗粒以Ir、W为主，同时含有Ru、Rh，还检出少量Fe、Ni，颗粒存在局部氧化信号。由于颗粒尺度极小，电子束不可避免会激发周边硫化物，S以及部分Fe、Ni信号来自寄主硫化物，因此颗粒真实的Ir、W、Ru、Rh实际含量会高于测试获得的半定量结果。LA‑ICP‑MS结果显示，只有包含该富钨金属的硫化物测点出现钨元素信号的剧烈波动，其余硫化物钨均低于检出限，证实钨在硫化物内部呈高度不均匀分布。
图2、富钨金属和周围硫化物矿物的扫描电镜能谱分析结果
研究团队系统排除该金属颗粒的两种内生成因。
第一，它并非母体岩浆硫化物冷却或者硫脱气过程出溶形成：质量守恒模拟表明，如果由硫化物出溶产生该成分金属，陨石全岩需要拥有比普通堆晶钙长辉长陨石高出2‑4个数量级的钨含量，和实际观测严重矛盾；LA‑ICP‑MS元素特征同样不支持出溶模式。
第二，它也不是NWA 8326母岩浆直接结晶产物。灶神星地幔岩浆相对氧化，钨在该氧逸度条件下表现为亲石属性，不会和Ir、Ru、Rh共同形成金属合金。
图3、全岩Ir和W模拟结果。图中R是Ir和W在硫化物-硅酸盐熔体中分配系数的比值
该富钨金属颗粒的成分特征更接近碳质球粒陨石中的难熔金属团粒，需要太阳星云高度还原环境才能形成，指向外来来源，来自碳质球粒陨石撞击抛射物质。尽管太阳系早期高温熔融环境，该颗粒却得以保存，关键在于难熔金属极高的熔点，类似高温实验中广泛报道的亲铁元素“纳米团粒效应”。
NWA 8326属于非角砾岩陨石，排除了后期撞击改造才把外来颗粒灌入岩石的可能性。该颗粒必须在45.59亿年陨石结晶之前，就已经进入灶神星地幔源区。研究进一步排除了NWA 8326本身是撞击熔融产物的可能：其缓慢冷却堆晶结构、稳定同位素、辉石较高的镁值都不符合撞击熔体岩石预期。因此该富钨外来金属颗粒，最可能记录的就是灶神星的晚期增生物质。
本研究对行星样品钨同位素相关研究具有重要影响----分异无球粒陨石中这类稀有难熔金属纳米颗粒会带来显著“微块金效应”。
一方面，即便岩石含有球粒陨石型晚期增生物质的贡献，但是难熔金属颗粒本身可能只会富集少数几个强亲铁元素。如果有少量这样的难熔金属颗粒存在，也可以造成岩石表现出非球粒陨石型强亲铁元素配分模式；
另一方面，虽然这个富钨金属颗粒与球粒陨石相关，但是由于这类富钨金属不含铪，它的同位素组成应该记录了太阳系形成时的同位素比值，与整个球粒陨石的钨同位素（182Hf会衰变形成182W）并不一样。一旦岩石中钨的主体由该类纳米颗粒贡献，会严重干扰全岩¹⁸²W/¹⁸⁴W测试结果，进而给出错误的钨同位素模式年龄，干扰对灶神星、火星、月球等天体核幔分异时间尺度的解读。
论文信息：
Zhang AC, Du TR, Zhang L, Liu XW, Qin LP. 2026. Discovery of W‑rich refractory metal in unbrecciated cumulate eucrite Northwest Africa 8326.Meteoritics & Planetary Science.
https://doi.org/10.1111/maps.70260
基金支持：国家自然科学基金（42421002，42025302，T2495234）
图文：张爱铖
审核：曾罡
