认识陨石 第6期

什么是陨石?它有哪些类型,来源于何处?如何对陨石样品进行初步鉴别?这些常常是陨石收藏和研究中遇到的最基本的问题。

陨石的定义

坠落到地球的太阳系物质均可称为陨石,大范围的陨石降落事件又常称为陨石雨。除陨石外,微米级的星际尘埃也在不断沉降到地球上,由于其粒度细小,所以不容易被发觉。高速的星际尘埃穿过地球大气时,由于摩擦作用会发光。除陨石外,目前人类还收集到了其它类型的地外物质样品,如月岩、细川小行星样品、星际尘埃、太阳风粒子等。

陨石的分类

陨石有不同的分类方法。根据陨石中硅酸盐和金属相对含量的高低,可划分为石陨石、石铁陨石和铁陨石。铁镍金属含量小于等于30%的是石陨石,在30%~65%之间的是石铁陨石,大于95%的是铁陨石。

然而上述划分方法跟陨石的成因没有密切联系,因而后来根据陨石是否经历过熔融分异,将其划分为未分异型陨石(即球粒陨石)和分异型陨石,是目前主流的陨石分类方法。它们还可以根据微量化学元素的不同,划分为不同的群。

未分异型陨石没有经历过岩浆作用,保存了太阳系早期的物质状态,主要包括顽火辉石球粒陨石(EH群、EL群)、R群球粒陨石、普通球粒陨石(H群、L群和LL群)和碳质球粒陨石(CI群、CM群、CO群、CV群、CK群、CR群、CH群和CB群)。

分异型陨石则经历过岩浆作用,发生过熔融分异,主要包括无球粒陨石、石铁陨石和铁陨石。无球粒陨石中包含月球陨石(玄武岩质、斜长岩质和混合岩质)、火星陨石(斜方辉岩、纯橄岩、辉橄岩、玄武岩、含橄榄石斑晶玄武岩和二辉橄榄岩)、灶神星陨石(古铜钙长无球粒陨石、钙长辉长无球粒陨石和奥长古铜无球粒陨石)、原始无球粒陨石(Acapulcoites、Lodranites、wionaites和Brachites)和其它类型(顽辉无球粒陨石、橄辉无球粒陨石和普通辉石无球粒陨石)。石铁陨石包括两个化学群——中铁陨石和橄榄陨铁。铁陨石根据微量元素不同可划分为12个不同的化学群(IAB、IC、IIAB、IICD、IIE、IIF、IIIAB、IIICD、IIIE、IIIF、IVA和IVB)。

另外,根据陨石的发现地域,还可将陨石分为南极陨石和沙漠陨石。根据陨石的降落是否目击,又有降落型陨石和发现型陨石之分。一般情况下降落型陨石最为新鲜,基本没有受到风化作用的影响。显然,南极陨石和沙漠陨石均属发现型陨石,1976年降落的吉林陨石和2012年2月西宁附近降落的陨石都是降落型陨石。

陨石的来源

陨石的来源是陨石研究的一个基本课题,也是大众最关心的问题之一。除月球陨石、火星陨石、HED族和Almahata Sitta陨石有确切的来源之外,其它类型的陨石都认为来自小行星带,即位于火星与木星之间的小行星聚集区域。那么如何来厘定陨石的来源呢?

人类目前已经有300多千克的月岩样品。通过月岩的岩石学、矿物学和地球化学分析,发现有一族陨石与月岩极其相似,因而可判定这一族陨石来自月球。

火星陨石又称SNC族陨石,在1815年就收集到了该类型的陨石。在火星探测之前,一直不能确定该族陨石的来源。火星探测器获得了火星大气的化学成分,对比SNC族陨石包裹的气体组分与火星大气的成分,两者几乎一致。此外,SNC族陨石的结晶年龄,以及氢、碳、氮、氧、氩、氙等同位素组成也可以佐证其来自火星。

HED族陨石是少见的玄武岩质样品,其光谱特征几乎与灶神星完全相同,因而常认为HED族陨石来自灶神星,可能代表了灶神星不同固层的物质成分。除上述陨石有确切来源外,2008年在苏丹回收到的Ahnahata Sirra陨石是唯一具有确切母体的陨石样品,该陨石的母体是小行星2008 TC3。2008年10月6日,发现了小行星2008 TC3,通过计算其轨道,估计19个小时内会坠落到苏丹境内。两个月后才在坠落点收集到该陨石,命名为Almahatasitta(除南极陨石外,陨石一般以发现的地名来命名)。

如何鉴别陨石

如何鉴定陨石是大众询问最多的问题。鉴别陨石可以根据以下三点:

熔壳和气印。熔壳是陨石最典型的特征。陨石在坠地过程中必然要高速穿过地球大气,与大气高速摩擦产生的高温会使陨石表面发生熔融,形成厚约0.5毫米厚的熔壳,呈黑色。熔壳具有很好的隔热性,保护陨石内部不被烧蚀。所有降落型陨石表面必然保存有穿过大气层时形成的黑色熔壳。但是,随着居地年龄(陨石落地至被发现的时间跨度)增加,熔壳必然会遭受地球的风化作用,以致逐渐消失,特别是风化严重的沙漠陨石几乎都没有熔壳。此外,在熔壳冷却的过程中,空气流动在陨石表面吹过的痕迹也能保留下来,叫做“气印”。气印的样子很像是在面团上按出的手指印的痕迹。熔壳和气印是据以鉴定陨石的最主要特征。

球粒结构。统计国际陨石协会数据库中的陨石类型可发现,约90%的陨石为球粒陨石。球粒是太阳系早期星云冷凝形成的球状硅酸盐集合体,具有圆形的轮廓,因而球粒结构也是据以鉴定陨石的主要特征之一。

磁性。除少数无球粒陨石外,其它绝大部分陨石都含有金属,因而具有很强的磁性。然而磁性不是判定陨石的充分条件,地球的磁铁矿等也都有很强的磁性。对于铁陨石而言,由于其主要由铁纹石和镍纹石组成,用稀硝酸腐蚀其剖光面可看到明暗相间的条纹——维氏台登结构,即铁纹石和镍纹石抗腐蚀强度不同形成的条纹。此外,铁陨石的比重明显比地球的岩石重。对发现型陨石而言,由于其在地球会遭受地球的风化作用,因而常可见风化作用形成的褐色铁锈。陨石的磁学研究也是重要的内容。但是用磁铁测试未知样品是否有磁性时,会导致人为磁化,导致其自身的磁学性质受到干扰,大大降低其科学价值。所以,一般不建议直接用磁铁测试未知样品的磁性,而应首先观察是否有铁锈。

总的来说,陨石鉴定首先看是否存在熔壳,之后观察是否有球粒和磁性。对于缺少以上三项特征的样品,则需要专业人员制备岩石薄片进行镜下鉴定,才能最终确定是否是陨石。最后要特别指出,以上方法只适用于从野外寻找陨石,在鉴别真伪陨石时只能作为参考标准。

流星雨会带来陨石吗?

一年中可以看到很多次流星雨。其中的流星从天空中的同一个辐射点发出,冲入地球大气层,留下一条条璀璨艳丽的光迹,这就是流星雨。通常,这些流星是一颗接一颗出现的,每小时流量仅二三十颗。而数量特别巨大的流星雨则称为流星暴,每小时的流量可以超过1000颗。

那么,流星雨会不会给我们带来陨石呢?流星雨一般是彗星碎裂的产物,彗星的成分多为沙粒尘埃和挥发物,比较疏松,所以大部分流星体不及沙粒大小。它们以每秒数十千米的高速冲入大气层,很快就燃烧挥发殆尽。

而陨石和陨石雨则有所不同,多为来自小行星、火星、月球等天体的破碎岩石,质地较为坚硬密实,与彗星碎片相比,抵抗高温和冲击的能力更强。因此常有燃烧未尽的流星体坠地形成陨石。

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