主题：【原创】第三届原创大赛】科普陨石的相关知识（9月）

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发表于：2010/09/03 13:02:23 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

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1.1陨石

陨石是穿过地球大气圈而到达地球表面的固态地外物质。陨石的母体曾是宇宙空间中的一个天体。太阳系有八大行星，在火星和木星的轨道之间，有成千上万个小行星。此外，地球附近的宇宙空间，还有许多星际物质。这些天体都按照一定的速度和轨道运行。当星际物质或轨道特殊一点的个别小行星接近地球时，有时会进入大气层，与大气发生剧烈的撞击、磨擦，生热、燃烧、发光，这就是我们看到的流星。大多数流星在距离地面120公里左右的高空开始燃烧，小的“尘埃”在离地面几十公里处已烧成灰烬。少数体积大的由于受空气阻力的影响，速度越来越慢地陨落，这种落到地面上来的流星的残余部分，就是陨星或叫陨石。有时，陨星先在高空中爆炸，再像一阵“石雨”那样散落下来，这就是更为少见的陨石雨现象。个别陨石来自火星或月球。见到其陨落，并在地面上回收的称“陨落”陨石，未见其陨落而根据其特征鉴定回收的称“发现”陨石。陨石是跨越时间-空间的宇宙天使，为研究太阳系早期物质成分和行星内部物质成分提供了宝贵的样品，为研究太阳系和行星的形成和演化提供了证据。陨石对于地球化学研究是极其重要的。

1.1.1陨石的分类

根据陨石中的金属与硅酸盐的比例，可将陨石划分为石陨石（硅酸盐>90%）、铁陨石（金属>90％）和石铁陨石（金属与硅酸盐含量大致相当）三大类，这是以矿物相成分划分的。

铁陨石（陨铁）占陨石总量的6%，由91%的金属铁和8%的镍组成，含有Co、P、Si、S、Cu、C等元素。密度约8-8.5g/cm³。铁陨石细分为方陨铁、八面石、贫镍角砾斑杂岩、富镍角砾斑杂岩四种类型。它们在成分上是过渡的，可以由同一种铁-镍熔体缓慢冷却而逐渐形成。铁陨石结构上也有不同，如方陨铁在光面上具有平行条纹（牛曼条纹），八面石的光面上是交错条纹（韦氏条纹）。大小不同的圆坑叫做气印。形状各异的沟槽叫做熔沟。铁陨石的切面与纯铁一样光亮，表面经酸蚀处理后，铁呈现出受高温后骤冷却形成特殊温度的结晶形态。大约有85％的铁陨石依据其微量元素（如Ni，Ge，Ir），可以分成13群，如IAB，IC，IIAB，IIC，IID，IIE，IIF，IIIAB，IIICD，IIIE，IIIF，IVA和IVB。其中有10个群称为岩浆型铁陨石，有三个群称为非岩浆型铁陨石（IAB，IIE，IIICD）。通常认为岩浆型铁陨石是在不同的小行星核中经过分离结晶作用形成的。（Krot et al.，2004）

石铁陨石（陨铁石）在陨石中约占2%，为铁、镍金属和硅酸盐矿物的混合物，含Mg、Ca、Al、Cu、Na、Mn等元素，铁、镍金属呈海绵状分布于硅酸盐矿物晶粒间，是铁陨石和石陨石之间的过渡类型，密度约5.6-6g/cm³。

根据“陨落”陨石量统计，石陨石数量可达90%以上。石陨石的化学成分主要是铁、镁硅酸盐，矿物成分为橄榄石、辉石，镍-铁含量较少，含有大量SiO₂、MgO，少量Cr、P、Fe、Ni、Mn、Co、Ti，接近于玄武岩的化学、矿物成分。密度为3-3.5g/cm³。

石陨石按有无球粒构造又分为：（1）球粒陨石―约占陨石总量的84%，球粒陨石由四种主要组分组成：球粒、FeNi金属，难熔包体（高Ca-Al包体（CAIs）和蠕虫状橄榄石集合体（AOAs））和细粒基质。通常认为难熔包体、球粒和FeNi金属是太阳星云通过高温过程（包括凝聚和蒸发）中形成的。许多CAIs、大部分球粒和FeNi金属在后来多次短期加热阶段中被熔融。某些球粒陨石中的基质，一些CAIs和金属逃避了这些高温星云事件的作用。尽管大部分球粒陨石在其母体小行星中经过了所有的过程，例如含水的蚀变，热变质和冲击变质，但是它们并没有经过熔融作用和内生分异，于是它们主要保存了在太阳星云中经过的物理和化学过程的记录，解释这些记录是研究球粒陨石的主要目的。球粒陨石分成：碳质球粒陨石，普通球粒陨石和顽火球粒陨石三大类。碳质球粒陨石包括8个群：CI、CM、CR、CH、CB、CV和CO；普通球粒陨石包括3个群：H、L和LL，其中H群球粒陨石为高总铁含量，L群为低总铁含量，LL群为低总铁含量且低金属铁量；顽火球粒陨石包括2个群：EH和EL，其中EH群为高金属铁，EL群为低金属铁。球粒陨石中球粒构造的保存情况、矿物的重结晶和发生分解的程度，以及玻璃质的脱玻化程度等反映了球粒陨石发生热变质的程度不同，根据球粒陨石的热变质程度各化学群的球粒陨石又被分为7个岩石类型，1~3型变质程度低，称为不平衡球粒陨石；4~7型热变质程度高，称为平衡球粒陨石。（2）无球粒陨石―约占陨石总量的8%，除了CI碳质球粒陨石外，不含球粒的石陨石称为无球粒陨石。它们是球粒陨石的前身小行星和大的行星体（火星，月球）分异作用中经过部分熔融和完全熔融过程中形成的，它们提供了唯一机会研究在地外天体中发生的这些过程。有一些无球粒陨石群仅仅经过了非常低的部分熔融，还保持了球粒陨石的总成分。为了强调这些无球粒陨石的“无过程”性质和它们中介于球粒陨石和高度分异陨石之间的状态，它们被称为“原始无球粒陨石”，作为独立的一类无球粒陨石。无球粒陨石按照氧化钙含量分成高钙（CaO>5％）和低钙（CaO<3％）无球粒陨石两类，按矿物成分再分成若干亚类（Krot et al.，2004）。

1.1.2研究陨石的意义

天体起源、地球起源、生命起源和人类起源是自然科学中最著名的“四大起源”。因为陨石是太阳系最古老，最原始的样品，是地球上能找到的分异最小的天体标本，它能作为太阳星云初始物质的某些地球化学证据。根据陨石、月球以及地球的锶同位素研究，证明了它们是在大体相同时期由太阳星云的重力凝聚而成，年龄都接近于4.5×10⁹a。又根据陨石、月球与地球的其他同位素研究，进一步证明了它们的初始物质是同源的，如陨石中¹²C/¹³C比值为89.6～91.8，而地球上¹²C/¹³C比值为88.7～91.8；陨石中³²S:³³S:³⁴S为100:0.79:4.51，而地球上为100:0.8:4.57；又如陨石中³²S/³⁴S比值与地球上的上地幔物质、超基性岩、基性岩和月球上物质几乎一致。（王奎仁，1998）

要想研究天体起源，其最佳样品就是陨石。要想研究地球起源，必须找到未被改造、分异的上地幔样品才行。现在人们还不能直接获得原始上地幔样品，在地球上只能从玄武岩和金伯利岩中获得深源包体，或从深大断裂中获得超基性岩、基性岩样品。但这些都受到过不同程度的改造，也不是最佳样品。此外，地球上的其他样品由于受后来的岩浆作用或变质作用的强烈改造，使得原来的物质面目全非，无从追溯（王奎仁，1998）。尽管在地球表面已发现有4.4Ga的碎屑锆石（Wilde et al.，2001）但是关于地球早期演化目前主要依赖于陨石研究，所以陨石研究是探讨“天体起源”与“地球起源”的重要理论课题。

陨石学研究的另外一个重要方面是有机质，从现有资料来看，在宇宙空间有许多大小不等的星际分子云。已发现的星际分子共有30种左右，其中有甲醛、乙醛、甲醇、乙酸、乙腈、甲酰胺、环氧丙烷等十几种有机分子。月球样品发现有C₂H₂、CH₄、C₂H₆、C₂H₄、C₃H₆、C₃H₈、核酸以及甘氨酸，丙氨酸等数种氨基酸，在约2t重的Allende碳质球粒陨石中发现有18种氨基酸和2种嘧啶。在其他碳质球粒陨石中发现有直链脂肪族碳氢化合物、芳香族化合物、羟基化合物、含氧碳氢化合物、各种氨基酸、甲醛以及生物成因的饱和烃类。在十几块陨石中，甚至发现有机体的残余微粒。根据形态、特性和光性鉴定，共有5类。其中4类与地球上存在的种属相似，另一类与地表上的任何生态都不同，可能是一种微化石。因此，陨石中有机组分的研究，将对人类认识地球外以及地球上生命起源前期的化学演化过程——氨基酸的演化规律有重要的意义，为我们讨论生命起源与人类起源开辟了新的方向。通过对陨石的研究还能对了解宇宙射线及探索超重元素有一定的帮助。而且球粒是太阳星云分馏凝聚，物质熔融形成液滴后结晶形成的，对于球粒的研究，不但可以提供球粒陨石详细分类的根据，而且可以讨论陨石的热变质作用和冲击变质作用，提供陨石球粒形成时的物理化学条件和演化过程等信息。（王奎仁，1998）

上文是我写的一个小小综述，因此引用到不少文献中的内容，文献具体如下：

1）王奎仁，陈江峰，彭子成等. 1998亳县陨石研究北京：科学出版社
2）Wilde S A，Valley J W，et al.，2001，Evidence from detrital zicons for the existence of continental crust and oceans on the earth 4.4Gyr ago，Nature，409：175-178
3）Krot A N，Goodrich C A et al.，2004，Classification of Meteorites，pp:83-128. In Meteorites, Comets, and Planets(ed. A.M. Davis) Vol.1Teratise on Geochemistry (eds H.D.Holland and K.K.Turekian), Elsevier-Pergamon, Oxford

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