利用SuperCam类技术分析不同风化程度超基性岩的矿物学特征及其对火星探测的意义

本综述系统探讨了采用SuperCam仪器（集LIBS、Raman、VISIR技术于一体）对地球蛇纹石化超基性岩的矿物学解析能力，揭示了多技术联用对区分橄榄石与蛇纹石等次生矿物的关键作用，为阐释火星Jezero坑流体-岩石相互作用及潜在宜居环境提供了关键方法学支撑。

　　

样本描述

本研究分析的两组样本为来自挪威的差异蛇纹石化超基性岩。这些岩石具有重要研究价值，因其岩石学与地球化学特征已被系统表征，其原岩成因及蚀变过程亦经过深入解析。本研究将其作为Nili Fossae区域轨道探测及毅力号现场调查中发现的差异化蚀变岩石的潜在类比样本。

需特别指出的是，这些样本的原岩为方辉橄榄岩（harzburgite），由橄榄石（olivine）和斜方辉石（orthopyroxene）构成，其蛇纹石化程度存在显著差异：样本N1（低蚀变度）的蛇纹石化比例约30%，而样本N2（高蚀变度）的蛇纹石化比例高达70-80%（依据[40]）。蛇纹石化过程伴随磁铁矿（magnetite）的形成，其含量随蚀变程度上升而增加。两类样本中均存在由蛇纹石化衍生的网状结构（mesh texture）及交生纹理（interlocking texture），且可见水镁石（brucite）与蛇纹石（serpentine）共生（详见图1a-b及[41]）。

研究方法

两样本经金刚石锯切割为两半（图1）。首半保留切割原始表面，用于SuperCam类技术分析：包括激光诱导击穿光谱（LIBS）、时间分辨拉曼光谱（time-resolved Raman）及可见-近红外光谱（VISIR）。另半则制备为抛光岩石薄片，用于拉曼显微光谱（Raman microspectroscopy）及扫描电子显微镜（SEM）分析。

研究结果

针对各样本，我们首先通过常规实验室技术（SEM与微区拉曼）进行高级表征，以提供与文献可比对的样本特异性特征；继而展示通过SuperCam类技术（远程时间分辨拉曼、VISIR及LIBS）获取的数据。

讨论

本研究所用各项技术（LIBS、VISIR、Raman、SEM-EDX及微区拉曼）均具独特特性（检测范围、灵敏度等），需深入讨论以优化结果比较与解读。尤其需强调的是，LIBS与拉曼技术的联用已在行星探测领域被长期探索，因二者共享仪器架构，且在科学数据产出上具高度互补性[61, 62]。

展望

未来数十年内，已规划的火星着陆任务均包含拉曼与红外技术应用，例如欧空局（ESA）/ExoMars计划的Rosalind Franklin漫游车。其搭载的拉曼激光光谱仪（RLS - [76]）及MicrOmega红外成像仪[67, 77]将置于漫游车内部，用于分析由机械臂/钻头采集的粉末样本。此操作模式与SuperCam的远程传感侦察模式（具备更大视场）存在本质差异。