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隕石、隕石礦物及其鑒定



作者:胡家燕  出處:瀘洲奇石網  更新時間: 20061013 
















 



一、流星與隕石(隕星)
          
      晴朗的夜空一片漆黑,舉頭仰望漫無邊際的蒼穹,繁星滿天閃閃爍爍,這裏是獵戶星座,那裏是仙後星座,在地平線遙遠的北方,出現了大熊星座,在它"鬥口"距離的三倍處,就是明亮的北斗星,它們離我們的地球是那么的遙遠,它們是太陽系以外的星球。
          靜靜的暸望夜空,時而被一道道閃亮的弧形光線劃破夜空,轉瞬間又消失在黑喑之中,那就是流星。
          
      流星是一種自然現象,在地球附近的宇宙空間中,除了行星外,還有許多星際物質,這些星際物質,小的似微塵,大的象一座山,它們在空間裏圍繞太陽旋轉,按照自己的速度、軌道和一定的公轉週期運行。
          
      這些星際物質又可叫流星體,它們自己不發光,平時以每秒幾十公里速度圍繞太陽公轉,並構成橢圓形軌道,當它們和地球公轉球軌道相交時,就有機率形成流星體。地球的公轉速度每秒達三十幾公里,而流星體的速度要比地球的快一些,如果流星體是迎面而來,則以每秒七、八十幾公里的高速穿過大氣層,如果流星體是後面追趕上來,則以每秒十幾公里速度進入大氣層。
          
      小流星、彗星撞擊地球經常發生,據統計每晝夜有2400萬顆流星進入地球大氣層。在183311月的流星雨夜晚,有幾千億顆流星轟擊地球,地球截茯的流星數量與從地球旁擦過而去的流星數量之比又微乎其微了。在地球周圍行星星際空間的流星物質密度約為10-23g/cm310-21g/cm3之間,據統計落入地球的"宇宙塵雨"重量每年90噸,每天落入地面的高速流星物質重量10噸,低速流星物質重量400噸,以平均每晝夜到達地表的隕石達10噸計,那么20多億年前算起(和現在一樣),則每平方公里有一噸之多,近乎10釐米厚的一層,俗述"園中之土充滿隕石灰",但由於大氣的屏障作用大多燃燒殆盡。
          
      流星體與大氣分子相摩擦碰撞,使空氣產生電離並加熱到幾百、幾千甚至幾萬度,在高溫氣流作用下,流星體產生燃燒、發光、氣化,由於流星體遠動過程是逐漸燃燒,沿途留下空氣電離的餘跡,一部分殘留下來,墜落到地表就成為隕石。如果隕石在空中爆炸後象雨點狀濺落,就稱為隕石雨。
          
      流星體在距地面110130公里的高空開始燃燒發光,在80公里的高空基本燃燒殆盡,但少數流星體一直燃燒至離地面1020公里上空仍未燃燒完畢,這時由於高度降低,大氣稠密度增大,阻力加大,墜落速度減緩,這時在流星體表層形成約一釐米厚熔殼,由於又處於高壓環境,熔殼常呈顯手指狀壓入的溝槽狀氣印。
          
      據資料統計每年墜落到地球上的隕石個數,<1kg19000±,>1kg4100±,>10kg830±,但大多數隕石墜入海洋及沙漠地帶,被人們知曉和收集到的隕石非常之少,寥寥無幾,粗略統計每年約有500顆隕石撞入地球能找到的僅20顆,因此顯得稀有、珍貴。這些"天外來客"具有十分重要的研究價值,由於形態奇特和來源於宇宙,有增添了幾分神秘感,也就成為人們的收藏和觀賞之物,隕石又成為觀賞石的一個重要門類。
          
      目前在地球上收集到的隕石已有1萬餘塊,其中大多數是石隕石(簡稱隕石),其次是鐵隕石和石鐵隕石,I型碳質球粒隕石僅占0.6%左右,但它對瞭解宇宙的元素豐度,大量的氨、核酸、脂肪酸,和11種氨基酸等有機物,對認識生命的起源是具有寶貴的意義。
          
      流星與隕石互相不能完全等同,從天文學角度認為,流星是一些細小的星際物質,大小一般在幾毫米至十幾毫米,一般傾向認為系彗星殘留物。隕石可能是小行星碰撞碎塊,小的數百克,大的可達百噸。在出現時間幾率上也有不同,流星多出現在7-9月(秋季)午夜時分,隕石出現在5-6月(夏季)下午最多。
      二、隕石類別
          隕石的種類按結構、構造、矽酸鹽的含量,將隕石分為:鐵隕石、石鐵隕石、石隕石(隕石)三大類,根據出現礦物的不同,再進一步細分出不同名稱。
      1、鐵隕石(隕鐵)
          占隕石總量的6%,由91%的金屬鐵和8%的鎳組成,含有CoPSiSCuC。密度約8-8.5g/cm3
          鐵隕石細分為方隕鐵、八面石、貧鎳角礫斑雜岩、富鎳角礫斑雜岩四種類型。它們在成分上是過渡的,可以由同一種鐵-鎳熔體緩慢冷卻而逐漸形成。
          
      鐵隕石結構上也有不同,如方隕鐵在光面上具有平行條紋(牛曼條紋),八面石的光面上是交錯條紋(韋氏條紋)。大小的圓坑叫做氣印。形狀各異的溝槽,叫做熔溝。鐵隕石的切面與純鐵一樣光亮,表面經酸蝕後處理後,鐵呈顯在受高溫後驟冷卻形成特殊的結晶形態。
      2、石鐵隕石(隕鐵石)
          
      在隕石中約占2%,為鐵、鎳金屬和矽酸鹽礦物的混合物,含MgOCaAlCuNaMn,鐵、鎳金屬呈海綿狀分佈於矽酸鹽礦物晶粒間,是鐵隕石和石隕石之間的過渡類型,密度約5.6-6g/cm3
      3、石隕石(隕石)
          
      從直接墜落到地面隨即收集到的隕石標本來統計,石隕石數量可達90%以上。石隕石的化學成分主要是鐵、鎂矽酸鹽,礦物成分為橄欖石、輝石,鎳-鐵含量較少,含有大量SiO2MgO,少量CrPFeNiMnCoTi,近於玄武岩的化學、礦物成分。密度為3-3.5g/cm3。球粒是隕石在墜落過程中,在熔融狀態下快速冷凝形成的球形結晶產物,這種結構在地球上從未發現過。玻璃質球粒的成分就反映了太陽系形成初期原始行星的成分。
          石隕石按有無球粒構造而分為:
          
      1)、球粒隕石―約占隕石總量的84%,球粒隕石主要由橄欖石、輝石、斜長石、鐵鎳微顆粒以及少量其他礦物組成。球粒圓形,直徑約12mm,礦物結晶粒度一般均<1mm,礦物顆粒雜亂無章地排列。 
      按球粒成分分為頑火輝石球粒隕石、普通球粒隕石、含碳球粒隕石。 
      普通球粒隕石含碳球粒隕石―非常稀少,含有氨基酸和其他有機質(19699月在澳大利亞的亞茂契遜鎮墜落的含碳球粒隕石中,含有18種氨基酸、蛇紋石。)
          2)、無球粒隕石―約占隕石總量的8%,成分類似於地球上的鎂鐵質岩―超鎂鐵質岩石,更接近於輝石岩,其中最主要的礦物是輝石和斜長石。
          按成分分為頑火輝石無球粒隕石、玄武質無球粒隕石。
      4、石隕石的一種-玻璃隕石
          
      玻璃隕石是石隕石一種,系石英質的隕石,在進入大氣層後熔融,墜地後又快速冷凝產物,顏色有黑、墨綠、棕褐,表層具拉長狀氣泡及大小不等的圓形氣泡,有的似如月球表面的環形山狀圖案,密度為2.38g/cm3
          
      1844年英國生物學家達爾文描述,在澳大利亞獲得一塊鈕扣狀玻璃質石塊,認為是黑曜岩(達爾文玻璃),以後在世界範圍內發現這種類似玻璃質石塊,並通稱為"玻璃隕石"
          
      "玻璃隕石"的形成與來源,一直受到相關學科的關注,它涉及到地質學、天文學、隕石學、空氣動力學、天體物理學、原子物理學中許多理論問題,據悉原子彈爆炸時地面也能引起類似物質形成。
          
      隕石在地球上分佈基本是均勻的,但玻璃隕石分佈具有區域性特點,每個區域內的玻璃隕石,代表一次"隕石事件"的產物,全球可分為澳亞區、象牙海岸區、莫爾達維區、北美區。澳亞區包括澳大利亞、印尼、菲律賓、柬埔寨、老撾、越南、中國雷州半島及海南島,測定玻璃隕石絕對年齡值為7000萬年。象牙海岸區包括加納、象牙海岸及附近地帶,測定玻璃隕石絕對年齡值為130萬年。莫爾達維區包括捷克、洛伐克南部,測定玻璃隕石絕對年齡值為14001470萬年。北美區包括美國的德克薩斯州、喬治亞州、華盛頓州,測定玻璃隕石絕對年齡值為3500萬年(第三紀始新統)。
          
      鈕扣狀玻璃隕石是玻璃隕石的典型形貌,以產於澳大利亞南部著稱。鈕扣狀中央凸起,圓形邊一圈突起緣,大小一般在2cm,鈕扣狀的形成認為,初始階段是一圓形球體,大氣中高速運動,與大氣分子撞擊、摩擦、熔融、蒸發,熔融流體向背面積澱形成扁圓鈕扣狀。
          
      玻璃隕石的表面結構有各種形態擦痕如溝擅、凹坑、麻點,流動條紋、條帶,塑性半折斷狀,球粒結構也十分普遍,外表成卵形堆積,內部結構單一,由非晶質玻璃體組成。化學成分SiO2 
      5098%,一般為7080%
          
      由於至今為止人們還未真正發現玻璃隕石的隕落,這給玻璃隕石的成因構成了一個迷,同位素地質年齡測定,隕石年齡在3040億年,玻璃隕石僅幾千萬年。因此雷電玻璃說、人工玻璃說、天然玻璃說、火山噴發玻璃說紛紛湧現。這些假說目前仍在爭議。
          
      在中國雷州半島的曠野上,每當雷電交加,大地經過傾盆大雨的沖刷,雨過天晴,空氣清新,在地面上總能拾到一點黑色、深棕色的玻璃狀物質,那就是"雷公墨",是玻璃隕石一種。塊度大小不等,由幾釐米至十幾釐米,形態如啞鈴狀、水滴狀、圓餅狀、薄管狀、鈕扣狀、蠶狀、核桃殼狀,表面卻密集分佈著各種圓形、橢圓形、拉長形氣泡,沒有玻璃光澤感。
          
      眾說紛雲的假說,歸納起來有四種,第一種地球起源說,第二種月球起源說,第三種月球火山噴發起源說,第四種衝擊變質起源說。地球起源說認為地球上的玻璃隕石是火山噴發產物,但四個玻璃隕石隕落區與火山、熔岩性質不一致。月球起源說認為巨大的隕石撞擊月球表面,飛濺物質脫離月球引力墜落地表,形成玻璃隕石。月球火山噴發起源說認為月球火山噴發物質升空後脫離月球引力進入地球。衝擊變質起源說認為巨大的隕石撞擊地球上矽質岩區,使岩石瞬間熔化,熔融物飛濺四周,形成玻璃隕石。
      三、隕石礦物
          隕石中已鑒定出不同的礦物近50餘種。
      1、隕石(月岩)中獨有主要礦物
      1) 單質、類似礦物類
            礦物名稱礦物性質產出
            六方金剛石Lonsdaleite化學分子式 
            C,六方晶系,形態細粒棱角狀,顏色灰(含石墨引起),密度3.51g/cm3(計),N=2.41-2.42產於隕石
            氮鉻礦Carlsbergite化學分子式 CrN 等軸晶系,形態粒狀,顏色紫,密度3.51g/cm3產於鐵隕石。
            矽磷鎳礦Perryite化學分子式 (NiFe)5(SiP),密度g/cm3產於隕石中與閃鋅礦共生
            巴磷鐵礦Barringerite化學分子式 
            (FeNi)2P,六方晶系,形態粒狀、帶狀,顏色白、淺藍,密度6.92g/cm3()產于石鐵隕石(橄欖隕石)中與隕鐵鎳石、隕硫鐵礦共生。
            碳鐵礦Haxonite化學分子式 (FeNi)23C6 等軸晶系,形態細微粒,密度7.70g/cm3產於隕石中碳化物
            隕氮鈦礦Osbornite化學分子式 TiN 等軸晶系,形態細小八面體,顏色金黃,密度5.4g/cm3()產於隕石中與隕硫鈣礦共生

      2) 硫化物、類似化合物類
            礦物名稱礦物性質產出
            硫鉻礦Brezinaite化學分子式 Cr3S4 單斜晶系,顏色灰褐,密度4.12g/cm3產於鐵隕石中。
            硫鎂礦Niningerite化學分子式 (MgFeMn)S 
            等軸晶系,形態粒狀,顏色灰,密度g/cm3產於球粒隕石中與鎳鐵礦、隕硫鐵礦共生。
            硫鈦鐵礦Heideite化學分子式 (FeCr3+)1+x(TiFe2+)2S4 
            單斜晶系,形態他形粒狀,顏色灰白,密度4.1g/cm3產於頑火輝石無球粒隕石中。
            隕硫鈣石Oldhamite化學分子式 CaS等軸晶系,形態小球粒,顏色淺褐,密度2.58g/cm3產於隕石中。
            隕硫鉻鐵礦Daubreelite化學分子式 FeCr2S4 
等軸晶系,形態塊狀集合體,顏色黑,密度3.81g/cm3產於隕石中與隕硫鐵礦。

      3) 氧化物類
            礦物名稱礦物性質產出
            鎂鐵鈦礦Armalcolite化學分子式 (MgFe)Ti TiO5 
            斜方晶系,形態反應邊、殘核狀,顏色,密度g/cm3產於月岩(玻基玄武岩)中與鈦鐵礦共生。
            氧氮矽石Sinoite化學分子式 SiN2O 
            斜方晶系,形態粒狀集合體,顏色淺灰,密度2.84g/cm3()Nm=1.855,二軸()產於頑火輝石球粒隕石中與鎳鐵、斜長石、隕硫鐵、隕硫鈣石、易變輝石、鐵錳硫礦共生。

      4) 矽酸鹽類
            礦物名稱礦物性質產出
            矽鉻鎂石Krinovite化學分子式 NaMg2CrSi2O10 
            單斜晶系,形態半自形粒,顏色翠綠,密度3.38g/cm3Nm=1.725,二軸(+)產於隕石中與銳鈦礦、石墨共生。
            堿矽鎂石Roedderite化學分子式 (NaK)2Mg2(MgFe)3[Si12O30] 
            六方晶系,顏色無色,密度2.60-2.63g/cm3 No=1.537,一軸(+)產於頑火輝石球粒隕石、鐵隕石中。
            鎂鐵榴石Majorite化學分子式 Mg3(FeAlSi)2[SiO4]3 
            等軸晶系,形態細粒,顏色紫,密度4g/cm3產於隕石中與隕尖晶石、橄欖石、針鐵礦、鐵紋石共生。
            鎳纖蛇紋石Pecoraite化學分子式 Ni6Si4O10(OH)8 
            晶系,形態細粒、片狀,顏色綠,密度g/cm3N=1.5651.603產於隕石中與石英、磷鎂鈣鎳礦、萊水碳鎳礦共生。
            寧靜石Tranquillityite化學分子式Fe8(ZnY)2Ti3Si3O24 
            六方晶系,形態片狀,顏色褐紅,密度g/cm3N=2.12產於月岩(玄武岩)中與隕硫鐵、三斜鐵輝石、方英石、鹼性長石共生。
            尖晶橄欖石Ringwoodite化學分子式 (MgFe)[SiO4] 
            等軸晶系,形態圓細粒,顏色紫、淺藍,密度3.90g/cm3()產於球粒隕石中。
            三斜鐵輝石Pyroxferroite化學分子式 Ca4Fe3[Si7O21] 
            三斜晶系,形態細粒,顏色,密度3.68-3.76g/cm3,二軸(+)N=1.755產於月岩(輝長岩、輝綠岩)中與單斜輝石、斜長石、鈦鐵礦共生。
            隕鐵大隅石Merrihueite化學分子式 (KNa)2Fe2(FeMg)3[Si12O30] 
            六方晶系,形態細粒,顏色淺藍綠,密度2.87g/cm3()N=1.559-1.592產於球粒隕石中。
            隕鈉鎂大隅石Yagiite化學分子式 
            NaMg2Al3[Al2Si10O30],六方晶系,形態塊狀,顏色無色,密度2.70g/cm3No=1.536產於鐵隕石中。

      5) 磷酸鹽類
            礦物名稱礦物性質產出
            磷鎂石Farringtonite化學分子式 
            Mg2[PO4]2,單斜晶系,顏色無―白,密度2.80g/cm3,二軸(+)產于石鐵隕石(橄欖隕鐵)中。
            磷鎂鈉石Panethite化學分子式 (NaCaK)2(MgFeMn)2[PO4]2 
            ,單斜晶系,形態粒狀、塊狀,顏色黃,密度2.9-3.0g/cm3,二軸(-)Nm=1.576產于石隕石中與銳鈦礦、白磷鈣石、鎂磷鈣鈉石、鈉長石、頑火輝石共生。
            磷鈉鈣石Buchwaldite化學分子式 NaCa[PO4] 
            ,斜方晶系,形態針狀、結核狀,顏色白,密度3.21g/cm3,二軸()Nm=10.610產于石鐵隕石中與隕硫鐵共生。
            磷鎂鈣鈉石Brianite化學分子式 Na2CaMg[PO4]2 
            ,斜方晶系,形態粒狀,顏色無色,密度3.1g/cm3,二軸()Nm=1.605產于石隕石中與銳鈦礦、白磷鈣石、鎂磷鈣鈉石、鈉長石、頑火輝石共生。
            磷鎂鈣礦Stanfieldite化學分子式 Ca4(MgFe)5[PO4]6 
            單斜晶系,形態塊狀,顏色淺紅―黃,密度3.15g/cm3,二軸(+)Nm=1.622產於鐵隕石中與橄欖石共生。

      2、與地球共有的主要礦物
      1) 輝石類
            礦物名稱礦物性質產出
            斜方鐵輝石(斜方輝石)Orthoferrosilite化學分子式(MgFe)2[Si2O6],斜方晶系,形態柱狀,顏色綠、暗綠,密度3.87-3.95g/cm3,二軸(+)Nm=1.763-1.770產於隕石、榴輝鐵橄岩。
            古銅輝石Bronzite化學分子式Mg0.880.70Fe0.120.30[Si2O6],斜方晶系,形態柱狀,顏色褐、綠,密度3.3-3.58g/cm3,二軸(+)Nm=1.670-1.724產於隕石、橄欖岩。
            頑火輝石(斜方輝石)Enstatite化學分子式(MgFe)2Si2O6,斜方晶系,形態柱狀,顏色褐、綠、灰,密度3.21g/cm3,二軸(+)Nm=1.650-1.670產於隕石、橄欖岩。
            易變輝石Pigeonite化學分子式(MgFeCa)(MgFe)[Si2O6],斜方晶系,形態柱狀,顏色褐、綠、黑,密度3.30-3.46g/cm3,二軸(+)Nm=1.684-1.772產於隕石、月岩、輝長岩。
            鈦深綠輝石Titanofassaite化學分子式Ca(MgFeAl)(SiAl)2O6(TiO216.6%),單斜晶系,形態柱狀,顏色淺綠、黑綠,密度2.96-3.34g/cm3,二軸(+)Nm=1.750產於球粒隕石,榴輝岩。
            斜頑輝石Clinoenstatite化學分子式MgSiO3,單斜晶系,形態柱狀,顏色淺綠、無,密度3.19g/cm3,二軸(+)Nm=1.654產於隕石,金伯利岩。

      2) 橄欖石類
            礦物名稱礦物性質產出
            橄欖石Olivine化學分子式(MgFe)SiO4,斜方晶系,形態柱狀,顏色褐、綠、灰,密度3.78-4.10g/cm3,二軸(+、―)Nm=1.650-1.869產於隕石、基性―超基性岩漿岩。

      3) 斜長石類
            礦物名稱礦物性質產出
            原始鈣長石Primitive 
            anorthite化學分子式Ca[Al2Si2O8],三斜晶系,形態板狀,顏色無、白、灰、微紅,密度2.74-2.76g/cm3,二軸()Nm=1.578-1.583產於隕石、基性岩。
            培長石化學分子式Na2Ca[Al2Si2O8],三斜晶系,形態板狀,顏色灰、白、淺綠,密度2.72-2.75g/cm3,二軸()Nm=1.567-1.577產於月岩、基性岩。
            鈉長石Albite化學分子式NaAlSi3O8,三斜晶系,形態板狀,顏色灰、白,密度2.62-2.65g/cm3,二軸()Nm=1.526-1.534產於隕石、鹼性岩漿岩。

      4) 鹼性長石類
            礦物名稱礦物性質產出
            歪長石Anorthoclase化學分子式(NaK)[AlSi3O8],三斜晶系,形態板狀,顏色灰、白,密度2.55-2.62g/cm3,二軸(+)Nm=1.529-1.536產於隕石、鹼性岩漿岩。

      5) 其他礦物
            礦物名稱礦物性質產出
            隕尖晶石Spinel化學分子式(MgFe)Al2O4,等軸晶系,形態八面體,顏色灰、白、淺綠、藍、黃、褐,密度3.55(Mg)4.39(Fe)g/cm3N=1.719(Mg)1.835(Fe)產於隕石、超基性岩漿岩。
            鈦鐵礦Ilmenite化學分子式FeTiO3,三方晶系,形態粒狀、板狀,顏色鐵黑、鋼灰,密度4-5g/cm3,一軸()N=2.7產於隕石、基性―超基性岩漿岩。
            閃鋅礦Sphalerite化學分子式ZnS,等軸晶系,形態四面體、八面體、粒狀,顏色褐、棕、黃,密度3.9-4.2g/cm3,二軸(+)N~2.4產於隕石、熱液礦床。
            銳鈦礦Anatase 
             化學分子式TiO,四方晶系,形態錐狀、板狀,顏色褐、棕、黃、藍、紫,密度3.82-3.97g/cm3,一軸()No=2.51產於隕石、岩漿岩、變質岩。

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