有沉积岩陨石比重39120克,7800立方厘米的比重

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什么是陨石?
&陨石是来自地球之外的“客人”。根据陨石本身所含的化学成分的不同,大致可分为三种类型:
1.铁陨石,也叫陨铁,它的主要成分是铁和镍;
2.石铁陨石,也叫陨铁石,这类陨石较少,其中 铁镍与硅酸盐大致各占一半;
3.石陨石,也叫陨石,主要成分是硅酸盐,这种陨石的数目最多。
  陨石包含着大量丰富的太阳系天体形成演化的信息,对它们的实验分析将有助于探求太阳系演化的奥秘。陨
石是由地球上已知的化学元素组成的,在一些陨石中找到了水和多种有机物。这成为“地球上的生命是陨石将生
命的种子传播到地球的”这一生命起源假说的一个依据。通过对陨石中各种元素的同位素含量测定,可以推算出
陨石的年龄,从而推算太阳系开始形成的时期。陨石可能是小行星、行星、大的卫星或彗星分裂后产生的碎块,
它能携带来这些天体的原始信息。著名的陨石有中国吉林陨石,中国新疆大陨铁,美国巴林杰陨石,澳大利亚默
其逊碳质陨石等。
陨石知识简介
&陨石是来自地球以外太阳系其他天体的碎片,绝大多数来自位于火星和木星之间的小行星,少数来自月球(40块)和火星(40块)。全世界已收集到4万多块陨石样品,它们大致可分为三大类:石陨石(主要成分是硅酸盐)、铁陨石(铁镍合金)、和石铁陨石(铁和硅酸盐混合物)。
陨石分类表
&&&大部分陨石是球粒陨石(占总数的91.5%),其中普通球粒陨石最多(占总数的80%)。球粒陨石的特点是其内部含有大量毫米到亚毫米大小的硅酸盐球体(见图)。球粒陨石是太阳系内最原始的物质,是从原始太阳星云中直接凝聚出来的产物,它们的平均化学成分代表了太阳系的化学组分。世界上最大的石陨石是1976年陨落在我国吉林省的吉林普通球粒陨石,其中1号陨石重约1770公斤。&
球粒陨石中的球粒
吉林1号陨石(1770公斤)
&&&&无球粒陨石、石铁陨石和铁陨石统称为分异陨石,它们是由球粒陨石经高温熔融分异和结晶的产物,代表了小行星内部不同层次的样品。这些小行星的内部结构与地球相似,分三层,中心为铁核(铁陨石),中间为石铁混合幔层(石铁陨石),外部是石质为主的壳层(无球粒石陨石)。世界上最大的铁陨石是非洲纳米比亚的Hoba铁陨石,重60吨。在我国新疆的阿勒泰地区青沟县境内银牛沟发现的铁陨石,重约28吨,是世界第三大铁陨石。
纳米比亚的Hoba铁陨石 (重60吨
&&&&最近,世界各国科学家在南极地区和非洲沙漠地区收集到了大量的陨石样品,其中包括罕见和珍贵的月球陨石和火星陨石。
在南极发现的月球陨石(ALH81005)
在南极发现的火星陨石(ALH84001)美国科学家1996年报道在这块火星陨石中发现了火星生命的迹象。
&&&&中国南极考察队先后3次在南极的格罗夫山地区发现并回收了4480块陨石,其中有两块是来自火星的陨石,“GRV99027”和“GRV020090”。
“GRV99027”号火星陨石重9.97克,表面覆盖着很薄的黑色熔壳。“GRV020090”号火星陨石重7.54克。这两块火星陨石属于较稀有的二辉橄榄岩,全世界仅有6块这样的陨石。
我国收集到的首块火星陨石
怎样鉴别陨石
&鉴定一块样品是否为陨石,可以从以下几方面考虑:
1.外表熔壳:陨石在陨落地面以前要穿越稠密的大气层,陨石在降落过程中与大气发生磨擦产生高温,使其表面发生熔融而形成一层薄薄的熔壳。因此,新降落的陨石表面都有一层黑色的熔壳,厚度约为1毫米。
2.表面气印:另外,由于陨石与大气流之间的相互作用,陨石表面还会留下许多气印,就象手指按下的手印。
3.内部金属:铁陨石和石铁陨石内部是有金属铁组成,这些铁的镍含量很高(5-10%)。球粒陨石内部也有金属颗粒,在新鲜断裂面上能看到细小的金属颗粒。
4.磁性:正因为大多数陨石含有铁,所以95%的陨石都能被磁铁吸住。
5.球粒:大部分陨石是球粒陨石(占总数的90%),这些陨石中有大量毫米大小的硅酸盐球体,称作球粒。在球粒陨石的新鲜断裂面上能看到圆形的球粒。
6.比重:铁陨石的比重为8克/cm3,远远大于地球上一般岩石的比重。球粒陨石由于含有少量金属,其比重也较重。
陨石的分类
不同的陨石代表了太阳系形成和演化各个阶段的产物。随着南极陨石和沙漠陨石数量的迅速增加,不断发现新的和特殊的陨石类型。绝大部分陨石形成于太阳星云的冷凝吸积过程,没有经历后期的熔融分异作用,因此被称为未分异型陨石。这些陨石普遍含有一种
球粒状硅酸盐集合体,故通常又称之球粒陨石。与此相对应,其他经历了熔融分异作用的陨石为分异型陨石,并根据硅酸盐与金属的相对含量,划分出无球粒陨石(硅酸盐&90
vol%),石-铁陨石(硅酸盐与金属含量相近),以及铁陨石(金属含量&90
vol%)三大类。图11
给出了陨石化学群划分的基本框图。球粒陨石包括碳质球粒陨石(CC),普通球粒陨石(OC),顽辉石球粒陨石(EC),以及近年发现的R群(Rumuruti)
球粒陨石。根据化学组成,氧同位素组成,岩石矿物学特征,可将它们进一步划分为不同的化学群和岩石类型。各化学群基本代表了不同陨石的小行星母体。属于碳质球粒陨石的化学群有CI、CM、CO、CV,以及新发现的
CK、CR、CH。普通球粒陨石包括了高铁群(H),低铁群(L),和低铁低金属((LL)三个化学群。顽辉石球粒陨石包括高铁(EH)和低铁(EL)二个化学群。近年我们在南极陨石中发现一些顽辉石球粒陨石的性质介于EH和EL群之间,可能代表了一个新的化学群。不同化学群球粒陨石之间在氧化-还原性质上存在明显的差异,随氧化程度升高的顺序为:EH、EL、H、L、LL、CC。同一化学群球粒陨石在其小行星母体中经历了不同程度的热变质作用,因此又具有不同的岩石类型(1-6
型),其中热变质程度很低的1至3型又被称为非平衡型,而明显热变质的4 至6
型又被称为平衡型。此外,少量球粒陨石可能出现局部熔融特征,其岩石类型被划分为7
一、未分异型陨石(球粒陨石)
图1 球粒陨石&&&&&&&&&&&&&&&&&局部放大图。里面的球粒及残缺的熔壳清晰可见。
普通球粒陨石&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&
普通球粒陨石&&&&&&&&&&&&&&&&&图中可以清楚地看见球粒
&&&&&&&&&&&&
普通球粒陨石&&&&&&&&&&&&&&&&&上图中的浅色亮点为铁镍金属
图5 碳质球粒陨石
二、分异型陨石:
无球粒陨石:包括小行星来源与月球和火星来源二大类。
小行星来源的无球粒陨石有:(1)
原始无球粒陨石,它们具有明显的熔融结晶特征,但无显著的金属-硅酸盐分异,全岩化学组成基本保持球粒陨石的特征。属于该类的化学群有
acapulcoite,,lodranite, winonaite;(2) 顽辉石无球粒陨石 (aubrite), 该类陨石与其相应的
EH 和 EL 群球粒陨石具
有相同的氧同位素组成,相似的矿物组合和矿物化学组成,但它们来自不同的母体;(3)橄辉无球粒陨石(ureilite),由碳质球粒陨石撞击熔融形成;(4)
普通辉石无球粒陨石 (angrite),主要由富 Ti 普通辉石组成;(5) Brachinaite,部分熔融残留的分异型陨石;(6)
HED 族陨石,包括古铜钙长无球粒陨石 (Howardite), 钙长辉长无球粒陨石
(Eucrite),奥长古铜无球粒陨石(Diogenite),其中前者是后二类的混合角砾岩。它们可能来自小行星带第四号小行星,即灶神星。火星陨石
包括了最早划分为SNC族的陨石,即辉玻无球粒陨石(Shergottite),辉橄无球粒陨石(Nakhlite)
和纯橄无球粒陨石(Chassignite),以及著名的ALH 84001斜方辉岩无球粒陨石
(orthopyroxenite)。此外,辉玻无球粒陨石又划分为三种类型,即玄武岩型,二辉橄榄岩型,以及含橄榄石斑晶型。月球陨石对应于月岩样品,划分为玄武岩质,高地斜长岩质和混合岩质三大岩类。
&&&&&&&&&&&&&
月球陨石&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&图7 火星陨石
已知的石-铁陨石仅有二个化学群,即橄榄陨铁 (pallasite)和中铁陨铁
(mesosiderite)。橄榄陨铁由铁镍金属和橄榄石组成,具有与HED
族陨石相同的氧同位素组成,可能来自灶神星,并代表了其深处的样品;中铁陨石的主要成分为铁镍金属以及硅酸盐,几乎各占一半。
图8 石铁陨石——橄榄陨铁
图8中的银色截面部分为金属,其它部分为橄榄石。
铁陨石的分类主要基于Ni与其他微量元素的相互关系,包括 Ni-Ir, Ni-Ge, Ni-Ga
等,反映了金属在其母体中的分异结晶和中等挥发性元素的挥发丢失。除 IAB 和 IIICD
群由撞击熔融分异形成外,其他化学群形成于岩浆分异作用。
“维氏台登构造(Widmannstatten)”
维斯台登构造是八面体铁陨石的典型结构,为镍纹石晶片沿(100)、(110)和(111)三个方向构成类似“席状”的结构。
“维氏台登构造”实物图
“维氏台登构造”镜下图
新疆铁陨石 (Armanty)
新疆铁陨石属于IIIE型铁陨石,
1988年发现于新疆准葛尔盆地东北边缘的青河县银牛沟,北纬47°,东经88°,重~28吨。
是我国最大的铁陨石,位居世界第三。目前存放于新疆地质矿产博物馆。
新疆铁陨石
新疆铁陨石的近照,可以看见其的“维氏台登构造”
陨石的主要识别特征
1、熔壳和气印
&&&&陨石是降落在行星表面的外来岩石碎块。由于陨石从太空高速坠入地球,通过地球大气层会产生高温摩擦使陨石表面熔融,所以陨石表面一般都有一层薄薄的熔壳,颜色呈黑色,有的呈现龟裂(见图2)。图1为我国第19次南极科考队在南极收集到的火星陨石。它呈现出非常完美的外表,完整地记录了当时高速通过地球大气层时,表面被高温熔融的形态。
火星陨石&&&&&&&&&&&&&&&&&
火星陨石局部放大图
图2 呈现龟裂的熔壳
&&&&&&&&&&&&
露出新鲜截面的普通球粒陨石&&&&&&&&&&&&&&
薄薄的黑色熔壳清晰可见
&2、特殊组分
&&&&降落到地球上的陨石大多数为球粒陨石,该类陨石是较为原始的陨石类型,包含了很多太阳系早期的信息。这类陨石用肉眼就能看见很多“小疙瘩”或小圆球,大小不一。(图4)
中间可以看见一个很大的球粒,以及其它无数个清晰可见的球粒
&图4的局部放大图
&图5 残缺不全的黑色熔壳及球粒
&图5局部放大
图6 单偏光镜下的球粒陨石
在单偏光镜下也能清楚地看到这些球粒。图中的不透明部分为金属、硫化物和铬铁矿。
&由于石铁陨石和球粒陨石含有金属,这些金属一般用肉眼很难看清,但我们可以通过两种方法来判别它们:
&a.用磁铁进行验证。金属都有磁性,用磁铁靠近它们能感觉它们有很好吸附性。当然,并不是所有含有磁性的岩石就是陨石。因为地球上的一些岩石,如磁铁矿等,也具有磁性,但却不是陨石。
&b.由于金属会被氧化,这些氧化的金属用肉眼看去呈褐色。就是我们平时所说的“生锈”的颜色。
球粒陨石,里面的褐色部分是陨石里面的金属被氧化后呈现的样子。
&&&&&&&&&&&&
图7 局部放大图
&&&&&&&&&&&&
球粒陨石&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
球粒陨石截面放大图,里面呈浅灰色的是铁镍金属
(3)强烈氧化后的陨石
&&&&由于陨石含金属铁,所以在地球环境中容易被氧化,肉眼看起来呈褐色(图9)。
图9 强烈氧化后的球粒陨石
(4)铁陨石
&&&&&铁陨石是相对容易辨认的一种陨石类型,主要成分为铁镍合金,有很强的磁性。
新疆铁陨石
&&&&新疆铁陨石属于IIIE
型铁陨石,
1988年发现于新疆准葛尔盆地东北边缘的青河县银牛沟,是我国最大的铁陨石,位居世界第三。
陨石的科学价值
通俗地说,陨石是天上掉下来的石头。它们可能来自小行星、彗星、甚至包括月球和火星等,是大自然向人
类透露有关太阳系形成和演化的窗口,也是人类进行深空探测活动的桥梁。陨石因其重要的科学价值,同时样品
又十分稀少,常常被标以高价出售。而少数人为了谋取最大经济利益,不惜违法将陨石走私出境,至使大量中国
陨石流失国外。因此,制定陨石保护的相关法律,将能有效地保护这些重要的科学资源。除日本的法律规定陨石
属发现者所有外,包括美国等大部分国家的法律规定,陨石的所有权归该陨石所降落的土地的所有者。
每一个陨石都有一个唯一的名字。陨石的命名需向国际陨石学会陨石命名委员会申请,并提交有关陨落或发
现地名、经纬度坐标、重量、陨落现象描述等信息。陨石由于成因不同,有各种不同的类型,因此需专业研究人
员对其进行分析测试,划分其所属类别。特别重要的是,还需分割出足够的代表性样品,提供给一个能长期保存
陨石的国立研究机构或博物馆。这些代表性样品一部分将作为该陨石的标准永久保存,另一部分无偿提供给科研
人员开展各种分析和研究。与宝玉石不同,绝大部分陨石没有太大的观赏价值,而其科学价值又必须通过科学家
的不断研究才能被揭示。从这个意义上说,私人陨石收藏者捐出代表性样品,不仅对于科学的发展有贡献,同时提
高了其收藏的另一部分样品的价值。
我国科学家于1998年首次在南极格罗夫山发现4块陨石,实现了零的实破,随后在年又分别发现
28和4448块南极陨石,我国南极陨石的拥有量已跃居世界第三。大量南极陨石的发现,为研究太阳系的起源和演
化提供了重要的物质基础。尽管我国已搜集到大量的南极陨石,发现并很好地保存陨落在我国的陨石样品同样十
分重要,特别是降落后不久即被发现的陨石非常新鲜,最大程度地保存了其原始的科学信息。
地球中有的矿物陨石中也有,但陨石中有的矿物地球中尚没发现。主要是宇宙漫漫,环境与地球相比有很大
差别。目前有近30种矿物地球中没有发现。有五大类:1.单质及其类似物,如六方金刚石、氮铬矿、碳铁矿、陨
氮钛矿等;2.硫化物及其类似硫化物,如硫铬矿、硫镁矿、硫钛铁矿、陨硫钙石等;3.氧化物,如镁铁钛矿、氧
氮硅石;4.硅酸盐,如硅镁铬矿、碱硅镁石、宁静石、陨铁大隅石、陨钠镁大隅石;5.磷酸盐,如磷镁石、磷镁
钠石、磷镁钙矿等。下面让我们看看它们的物理性质。
显微镜下的陨石矿物结构:
  1.六方金刚石,强热淬火可使结晶的石墨转变为六方金刚石。晶粒均呈细粒棱角状。因晶粒外层含有石墨
而呈现灰色。硬度接近于金刚石。密度3.51(计算值)。它属六方晶系。
  2.氮铬矿,属等轴晶系。粒状,颗料细小直径几个μm。硬度高。与闪锌矿伴生。
  3.巴磷铁矿,它属六方晶系。粒状,颗料小于1μm。白色者与铁纹石相似,浅蓝色者与陨磷铁镍类似。比
重6.92(计算值),在橄榄陨石中沿着陨磷铁镍石和陨硫铁间接触处产出。
  4.硫铬矿,它属单斜晶系。半自形粒状。灰色带褐。不透明。比重4.12(计算值)。产于铁陨石中。
  5.硫镁矿,等轴晶系。在球粒陨石中与镍铁矿、陨硫铁紧密连生。
  6.陨硫铬铁矿,等轴晶系。块状集合体,黑色,金属光泽。断口不平坦,性脆,无磁性。许多陨石中都含
有这种矿物。
  7.镁铁钛矿,斜方晶系。晶体呈斜方双锥。不透明。比重4.64(计算值)。来自阿波罗11号采回的月岩中
,镁铁钛矿产于细粒和玻基玄武岩呈细粒状,常具有钛铁矿的反应边,或在钛铁矿中呈残核,或完全为钛铁矿所
交代,这是在冷却过程中镁钛矿与熔体反应的结果。
  8.宁静矿,属六方晶系。晶体形态呈薄板条状。比重4.7(计算值)。近于不透明。月岩的玄武岩中,与晚
期结晶的陨硫铁、铁三斜辉石、方英石、碱性长石组合。
  9.三斜铁辉石,它属三斜晶系,粒状,黄色,硬度6,比重3.63-3.76。产于阿波罗11号自月面采集的岩石
标本中,这种岩石标本主要含单斜辉石、斜长石和钛铁矿的微晶辉长岩和辉绿岩。
  10.磷镁钠石,单斜晶系。细小颗粒状,块状集合体。浅琥珀色,透明,比重2.9-3.0。产于锐钛矿陨石的
金属相小洞穴中,与白磷钙石、镁磷钙钠石、钠长石、顽火辉石等伴生。
  11.磷镁钙矿,属单斜晶系。不规则粒状、细叶脉状、块状集合体。浅红色至琥珀色,比重3.15,硬度4-
5。在铁陨石中,沿裂隙的壁呈粒状产出,也有细脉穿插橄榄石。
陨石的商业价值
当陨石成为商品,陨石交易自然也成为一个行业。全世界有许多从事陨石收集、交易的陨石收集者。他们收
集陨石的最初动力就是陨石的价格。目前,全世界共收集到3万多块陨石,因为数量非常稀少,陨石在国际市场
上的价格被炒得很高:普通样品的价格是每克几美元到几十美元;但因为火星陨石、月球陨石比较稀有,全世界
也不过各发现30多块,每克的价格高达数千美元,远远超过了黄金的价格。
陨石交易的平台就是互联网。陨石收集者建立了许多关于陨石交易的网站。这些网站大都详细介绍了如何寻
找、搜集陨石,如何判断陨石的好坏、陨石的价格,以及发现陨石后如何与他们联系等。但是,有关陨石交易的
合法性正受到越来越多质疑和关注。
&西北非陨石就是人们关注的热点之一。西北非陨石是来历不清的北非陨石的统称,被国际陨石学会命名为
&早在1989年,一支由瑞士和德国联合的科学考察队在北非的撒哈拉沙漠中发现了一个陨石富集区。这一地区
位于阿尔及利亚和利比亚之间,陨石的密集程度之高,令人难以置信,在整个撒哈拉沙漠都非常少见。
&这支考察队收集到了大量的陨石。他们把这些陨石送到德国的实验室进行了仔细的研究,发现这些陨石大都
为球粒陨石,其中有一颗珍贵的火星陨石。这是人类在南极洲之外收集到的第一颗火星陨石。这在当时造成了不
小的轰动。这些陨石的一部分被世界各国的博物馆收藏,其余部分则进入了陨石交易市场。
&这一事件激起了收集北非陨石的热潮。之后不久,美国的一些陨石收集者赶到北非的摩洛哥,在撒哈拉沙漠
边上的城镇长期驻留下来。他们用现金收购来往于国界间的走私贩手中的陨石,这使得走私陨石的活动越来越猖
獗。许多走私贩常年在摩洛哥和阿尔及利亚间的茫茫沙漠中来回穿行、搜寻陨石,再把它倒卖给来自世界各地的
陨石收集者。
&按照陨石命名的惯例,一颗新发现的陨石往往会以与坠落地或发现地相关的地名命名,这个地名一般在地图
上都会有明确的标识。为了掩盖非法来源,陨石走私贩和陨石收集者一致宣称他们用于交易的陨石都来自摩洛哥
,并编造出许多子虚乌有的地名,如:阿格尔特、阿奥菲斯,萨马拉等,这些地名连同陨石和虚假的陨石证明文
件一道,在陨石市场上到处流传。实际上,几乎全部的“摩洛哥”陨石都来自阿尔及利亚、利比亚和埃及。摩洛
哥是个山地国家,找到陨石的概率非常小,“摩洛哥”陨石只是一个幌子。
  &国际陨石学会作为专门为陨石定名的机构,针对
“摩洛哥陨石”信息虚假的情况,把所有来路不清的北非
陨石都命名NWA,编号规则为NWA
xxxx,国际陨石协会警告陨石收集者收集NWA陨石具有风险,应小心从事。
&&&&自上世纪90年代中期以来,阿尔及利亚和摩洛哥边境常有武装分子结伙出没,他们绑架人质、杀害游客、参
与陨石走私,以获取活动资金。这使NWA更沾染了一份血腥。
孙吴发现彗星陨石
(国家消防装备质量监督检验中心 上海201100)
提要 上世纪九十年代初,在黑龙江省孙吴县境内发现一处陨石坠落区,笔者从而收集到一批标
本,经多年对手标本的观察研究,从其特殊的内部物质结构分析判断为是彗星陨石。
关键词 孙吴 头部特征 气味 黄褐色微粒粉尘状物质 卵石状颗粒
空腔 彗星陨石
&&&&上世纪九十年代初,地质爱好者在黑龙江省孙吴县境内发现一处有规律的怪石散落区,最终判断为是陨石坠落区,并在多年著意收寻采集后获得一批标本。笔者因此收购到数百块大小不一的实物标本,大者重达13.4kg,小者仅10g左右。
&&&&发现地位于黑龙江省孙吴县境内的小兴安岭北段。连绵起伏的山丘平均海拔高度约260m,山丘地表为1m左右的腐殖质黑土层,下面为原始黄黏土层。地表无岩石裸露,小石子也不多见。山丘生长有杨树、桦树、柞树等乔木树种,夹杂灌木丛,植被茂盛。从现场采集到的标本来判断,应该是一颗较大的陨石母体在穿越大气层时受高温高压作用爆炸解体而产生的一场陨石雨。陨石雨溅落区东西长约20km,南北宽约5km,跨越四个山丘,面积约为100km2
。陨石雨呈由西向东方向运动溅落,西部地区多发现小块标本,而东部地区则多呈现大块标本。在这片区域以外再无标本发现。标本与所在的地貌环境呈明显不协调性。
2 孙吴采集标本是陨石
&&&&孙吴县采集到的标本,有一部分处于山丘低凹潮湿处,风化较严重,原始外观特征已不明显;另一部分落于高岗干燥处,外观原貌保存完好,陨石特征一目了然。
&&&&标本表面呈现一层灰黑色或深褐色的熔壳,呈釉质光泽,厚度约1mm左右。断面观察,熔壳层鲜明。这是陨石在高速穿越大气层时由于剧烈摩擦而产生数千度的高温,使其表面在融凝过程中形成的烧蚀层。
&&&&标本熔壳上或多或少呈现出一些大小不一,形态各异的凹坑。这是陨石在陨落过程中与高温强气流相互作用的结果。这些熔蚀冲击后留下的凹坑称为气印。熔壳上发育成各种形态的气印也是鉴定陨石的依据。
2.3 流线纹
在标本熔壳上常能看到朝着同一方向的长短、粗细不一的道道划痕,这与气印的生成原理一样,是高温气流在熔壳的融凝过程中留下其高速运动时的物质流动痕迹,称为流线纹。流线纹同样是陨石鉴定的重要依据。
&&&&以上三项特征是目前科学界从外观形态上鉴定陨石的依据。笔者在观察,研究手标本的过程中又发现了陨石的二项特征。
2.4 头部特征
所谓头部是指陨石在坠落时最先撞击入地的部位。撞击点的地面物质会随着陨石的高速撞入而在瞬间被嵌进陨石滚烫火热的撞击面中,待陨石冷却后,部分嵌入物已牢牢黏附于熔壳之上,与陨石混为一体。由于陨石前端已撞开空间并形成陨石坑,所以陨石的后段未遇到阻力而少有地面附着物,特别是末端,熔壳凝固原貌保存完好。因此从陨落的部位来判断,有地面附着物的撞击面为头部,对应的另一端为尾部。一块完整的陨石(风化陨石除外),无论大小,均有头部特征,只是明显程度不同而已。
&&&&陨石若遇到水侵或受潮后,在干燥的过程中会散发出一股刺鼻的焦糊气味,越新鲜的陨石这种气味就越浓烈。这种现象应是陨石中的FeS(陨硫铁)经熔融后散发出的气味。
&&&&总之,从外观形态上来看,孙吴采集标本所显示出的这些特征,是地球上的岩石矿物所不具备也无法具备的,是典型的陨石外观特征。因此,孙吴标本是陨石当无疑问。
孙吴陨石的特殊性
陨石一般可分为三大类:石陨石(金属Fe——Ni含量&=30%,其余的主要为硅酸盐)、铁陨石(金属Fe——Ni含量&=95%)和石铁陨石(金属Fe——Ni含量30%~65%,其余的主要为硅酸盐),石陨石中又分为球粒陨石和无球粒陨石①。如果以有无球粒为标准,陨石又可划分为球粒陨石质陨石和非球粒陨石质陨石两大类,两者下面又细分若干陨石族、陨石群②。陨石专家认为陨石是太阳星云盘小行星区物质演化的产物①。对于已划分的陨石类型,无论是陨石族、陨石群乃至陨石亚群,它们都有一个共同点,这就是其陨石母体均来源于小行星带或行星,它们的物质结构均秉承了原行星体物质结构的特征,具有稳定的同一性。不同类型陨石之间的矿物~岩石学特征、化学组成及结构模式成因不同,区别显著。
&&&&已知孙吴陨石是陨石雨的产物,收集到的标本均来自同一陨石母体。但是,孙吴陨石带给我们的却是一个全新的概念,它的内部物质结构完全有悖于目前已知的陨石常理。
3.1 结构复杂
从收集到的标本来分类,孙吴陨石大致有七种结构类型。
显晶质,深灰色富金属细粒结构(颗粒直径2~0.2mm),有些标本颗粒间存在基质,偶有厘米级卵石状球粒出现。密度较高。该型标本数量较少。
显晶质,黄褐色细粒结构(颗粒直径2~0.2mm),有些标本颗粒间存在基质,偶有厘米级卵石状球粒出现。密度偏低。该型标本数量较少。
金属含量&=95%的团块结构以及金属含量&=60%的金属矿物结构。金属团块抛光面呈淡灰色或深灰色,金属矿物团块则呈灰褐或淡褐色。密度高但质量小于Fe。该型标本数量少。
黄褐色微粒~等粒粉尘状结构,颗粒直径&0.2mm。密度低。该型标本数量少。
黄褐色微粒~等粒粉尘状物质与矿物集合体混杂过渡型结构。密度较低。该型标本数量较多。
大卵石状颗粒与硅酸盐物质混杂型结构。该型标本为孙吴陨石的主体,密度偏低。该型标本数量最多,约占总数六成左右。
大卵石状颗粒与富金属硅酸盐物质混杂型结构。金属含量30%~60%,密度较高。该型标本数量较多。
&&&&以上七种结构类型的标本数量之多寡,是笔者观察手标本所作出的大致估算。
3.2 内涵丰富
孙吴陨石构造奇特,结构复杂,其内涵异常丰富,大致有以下五个方面。
孙吴陨石A型,B型标本应该是无球粒陨石,有些标本颗粒间存在基质,偶尔在其表层出现的厘米级卵石状球粒又特殊于无球粒陨石。A型富金属显晶质细粒结构标本在无球粒陨石中当为首见。但它又与B型贫金属标本同现于一个陨石母体,决非行星陨石所能解释。
孙吴陨石D型、E型标本上发现黄褐色微粒~等粒结构。这是一种无杂质极纯净细腻的粉尘状物质,颗粒直径小于0.2毫米。D型标本完全由这种粉尘状物质组成,虽压缩成团块状,但仍不够致密坚实,用指甲即能抠出粉尘。标本有着完整的熔壳,可以排除陨石坠地后地面物质填入陨石体的可能性。E型标本的结构则显示出这种微粒物质团块在特定的宇宙环境中与其它矿物集合体融汇结合的过渡类型。黄褐色微粒~等粒粉尘状宇宙物质出现在孙吴陨石上,对判断其陨石属性具有重要的意义。
孙吴陨石的F型、G型标本的卵石状颗粒与基质具有胶结的碎屑结构特征,与球粒陨石相去甚远。不同之处在于球粒陨石中的球粒是宇宙中固化了的硅酸盐熔滴,圆化程度高,球粒大小在1mm左右(也有厘米级球粒);而孙吴标本卵石呈碎屑颗粒特征:分选性差。呈椭球体或长扁球体,有的为不规则体,存在被磨损圆化的棱角。卵石颗粒多在数厘米以上,最大可达7cm。这些卵石颗粒显然是河流、冰川搬运剥蚀作用下的结果,所以,孙吴陨石中的这类标本应该不是球粒陨石。会不会就是地球上的碎屑沉积岩呢?显然更不是。因为,其一,卵石状颗粒的矿物组成非常丰富,包括:石英、辉石、长石、钙长石、白云母、黑云母、橄榄石、多种色彩的贵橄榄石、玉髓和有多层同心环图象的玛瑙,有些卵石的矿物成分尚无法确定。这远远超出碎屑沉积岩的碎屑成分不超过3~5种的标准范围;其二,卵石状颗粒在标本岩石中所占的比例在10%~50%之间,小于基质所占的比例;而碎屑沉积岩中碎屑颗粒所占比例要大于50%,基质所占比例也小于碎屑颗粒。要指出的是,外露在熔壳表面的卵石,上面均呈现出形状、深浅不等的气印烧蚀坑和烧蚀爆裂花纹,显示出它们来自宇宙的陨石特征。
孙吴陨石大部分标本(C型、E型、F型、G型)的内部,均或多或少呈现出一些大小不一的空腔,有的还是层状空腔。空腔壁上有细粒物质附着现象,呈现吸水性特征。从一些标本残块来分析,有的标本空腔体积可达其自身体积的一半以上。这种极特殊的构造在目前已发现的各类型陨石中是不存在的,也违反了行星陨石致密物质结构的常理。
由于上述种种特征,孙吴陨石手感比重普遍偏低。占多数的F型、E型、B型、D型标本,手感密度比重仅为3~4,低于石陨石(约为4~5);而C型标本的手感密度比重为7~9,也比铁陨石(大于10)要低;G型与A型标本的比重也低于石铁陨石。总体看来,孙吴陨石的密度比重要低于石陨石。质量小、密度低使孙吴陨石成为陨石中的另类。
综上所述,孙吴陨石无论是从矿物——岩石学特性,还是从化学组成、结构来看,均与已知的陨石特征相距甚远,它显然不是来自小行星带或行星,而只能来自于宇宙中一种质量小、密度稀疏而且结构复杂的天体。那么,有没有这种神秘的天体呢?答案是肯定的,这就是彗星。彗星是宇宙中一种质量较小的天体,绝大部分质量集中在彗核部分,已知彗核的平均密度在每立方厘米1克左右。由于人类目前尚无法窥见彗星的真实面貌,所以科学界对彗核的结构、构造众说纷纭,有“沙砾模型”说、“致密核模型”说、“冰冻团块模型”说(脏雪球)等等③。总之,彗星体应该是由宇宙尘(宇宙尘埃)、具有一定结构构造的矿物集合体(包括太空沙砾)和固态水以及各种气体凝固而成的冰块等物质拼凑而成的聚合体。密度小而松散,结构复杂无序是彗核物质结构的特征。如果把彗星的这种特征与孙吴陨石加以对照,我们就会发现它们竟是如此相象,如此吻合!从彗星的角度来解释孙吴陨石,一切将显得合情合理。
孙吴陨石D型、E型标本上发现的粉尘状物质是颗粒直径&0.2mm的微粒~等粒结构,似曾相识。2005年,美国航天局在对“坦普尔1号”彗星执行“深度撞击”任务之后发现彗核表面是细粉状物质,撞击后释放的物质颗粒比细沙还小,更像是滑石粉。这说明,这种像“滑石粉”一样的物质应该就是宇宙尘,它是彗星物质结构的主要成分之一。月球和火星的表面也有粉尘状物质存在,但有所不同。已知月球月壤中月尘的颗粒直径&1mm,大于宇宙尘④。而孙吴陨石上的微粒粉尘状物质的特征与宇宙尘相一致,应该是彗星的组成物质——宇宙尘。
孙吴陨石中F型、G型标本中呈现大卵石状颗粒,其物质结构明显有别于球粒陨石中的球粒,表现出沉积岩中陆源碎屑砾岩的某些特征,但又有区别。这类标本应该来自与地球自然环境相类似的行星。在行星遭受外来天体的巨大撞击后,岩石碎块逃逸行星的引力,其中的一些岩石碎块后来为彗星俘获并成为其组成部分。
孙吴陨石中普遍存在的空腔现象应该是彗核内外大量存在的冰块的“栖身之地”。当彗星体在陨落过程中或坠地后,这些冰块挥发逸出后形成空腔。在标本空腔的腔壁上所呈现出的吸水性特征证实了这一现象。
种种现象已证明,孙吴陨石确实是宇宙中拼凑而成的聚合天体。它的A型、B型和C型标本的显晶质细粒结构和金属团块结构具备岩浆岩的特征(在A型、B型标本中偶尔出现的卵石颗粒,应为彗星体内不同质地的岩石在混杂融合过程中有卵石颗粒闯入无球粒石体中而成。这与E型标本成因相同);而F型、G型标本的卵石状颗粒结构则具有沉积岩特征;代表着宇宙尘的D型和与矿物体交汇过渡的E型标本以及无处不在的冰块空腔体充斥其间——彗星已经通过在黑龙江省孙吴县溅落的残块实体,将它真实的面貌呈现在我们面前。
&&&&“差距如此之大,以致许多人认为这不是真的陨石。它完全不符合我们对石质陨石的理解。我们不得不重新开始思考。”这是美国布朗大学地质学教授舒尔茨率研究小组对日坠落在秘鲁南部的一块降落陨石所作的观察后发出的感慨⑤。的确,人类对宇宙奥秘的探索是永无止境的。孙吴彗星陨石的发现为我们研究太阳系中的神秘天体提供了宝贵的机会。
孙吴陨石中的冲击角砾岩化现象
陨石专家认为球粒陨石母体之间的高速碰撞会在陨石体内产生大量的冲击效应,它主要包括冲击变质和冲击角砾岩化。冲击变质基本上是在相对封闭的条件下,由冲击波压缩产生的陨石体物理与化学特性的变化;冲击角砾岩化则是在开放体系中进行的结构位置的改变以及物质的搬运。
宇宙天体在相互碰撞中产生的这种冲击效应 ,
,在孙吴陨石上已经得到了充分的展示。孙吴陨石中存在大卵石颗粒(砾岩颗粒)与硅酸盐物质混杂型结构的大量标本,我在论文中已有阐述。这类有卵石状颗粒结构的陨石与普通球粒陨石在结构上虽有差异,但同样能显示陨石碰撞所产生的冲击效应,而且观察效果更清晰鲜明。我在“向专家请教”一文中所例举的“标本一”是很好的例证:照片显示标本一侧的粉尘状物质团块在冲击效应下,其原有的黄褐色大部分转变为灰色,这是因为包裹在粉尘团块周围的基质微粒在冲击波压缩作用力下被瞬间推向粉尘状物质团块之中所致。这就是冲击效应之一的冲击变质现象(完全由黄褐色微粒
- 等粒粉尘状物质组成的孙吴陨石 D
类标本,我将在今后专题介绍)。而该标本另一侧的石英颗粒所呈现出的物理性破碎及基质的渗入,则是冲击效应的另一面,冲击角砾岩化的典型实例。由于冲击变质是陨石内部物质在冲击效应下产生的质变,专业性较强;而冲击角砾岩化是在开放体系中进行的,一目了然,直观效果好,展示性强,它包含了物质与能量的交换。确切的说,冲击角砾岩含有受冲击变质的角砾和岩屑。冲击角砾岩化的另一个重要标志是,它必须具备陨石颗粒的分异特征,就是破碎颗粒的裂隙中必须呈现基质的渗入和胶结现象,它代表着在亿万年的漫长时期内球粒陨石的分异演化过程。在此,本文特登载一批孙吴陨石中的冲击角砾岩化标本照片,一则为专家的论文作实物验证,二则也供广大星友共同欣赏陨石在外力作用下呈现的分异现象和早期的动力演化。
标本一(图 1A )(图 1B )(图 1C )(图 1D
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1C&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
1A 展示的是标本断面的全貌。可看到内部存在空腔构造。图 1B
展示一颗卵石(砾岩颗粒)在冲击角砾岩化作用下所形成的蛛网状裂隙以及具有胶结作用的基质渗入裂隙中的细部特写。图 1C
则是另一颗卵石受创后在上部形成的几条细小裂纹,同样有基质渗入其间。图 1D
则展示在强烈冲击波作用下,此块卵石已完全断裂成三块,大量基质填入后逐渐形成较厚的胶结层。注意,在该卵石的右下方可见到一条黑色的脉体,这是陨石在宇宙碰撞时局部熔融的产物,称之为“冲击脉体”,是陨石冲击效应中冲击变质的典型特征。在球粒陨石中黑色脉体是呈网状分布的,由于孙吴彗星陨石内部多空腔构造,所以脉体的网状分布无法完整呈现,但局部熔融后的墨色脉体却是清晰可见的。
标本二(图 2A )(图 2B )。
2A&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&图
展示的是标本一侧的全貌。可见到呈冲击角砾岩化的卵石颗粒与完整的卵石颗粒并存的情况。这是因为高速碰撞所产生的冲击波具有方向性,在冲击波的正面,冲击压缩所产生的破坏力最强,直接作用于被冲击体上即能造成物理性损伤,进而形成角砾或岩屑。而在非正面,冲击波作用力大为减弱,对卵石自然构不成明显的破坏。图
2B 展示卵石的冲击角砾岩化细部特写。
标本三(图 3A )(图 3B )。
3A&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&图
3A 展示标本一侧的全貌。其中的凹坑应是陨石母体最后坠入地面前在空中爆炸解体时,一颗卵石崩脱后留下的痕迹。图 3B
展示卵石的冲击角砾岩化细部特写。
标本四(图 4A )(图 4B )。
4A&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&图
4A 展示标本一侧的全貌。图 4B 展示卵石的冲击角砾岩化细部特写。
标本五(图 5A )(图 5B )。
5A&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&图
图 5A 展示标本一侧的全貌。图 5B 展示卵石的冲击角砾岩化细部特写。
标本六(图 6A )(图 6B )。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&图
图 6A 展示标本一侧的全貌(中间的凹坑见标本三说明)。图 6B
展示卵石的冲击角砾岩化细部持写。
标本七(图 7A )(图 7B )(图 7C )(图 7D )(图 7E )(图
7A&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&图
7C&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&图
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&图
7A 展示标本一侧的全貌。仔细观察图 7B 、图 7C 、图 7D
,可以看出,在早期陨石母体之间快速碰撞所引发的冲击效应下,这块位于陨石母体深处的黑色卵石即已遭受重创,致使其上方的一小部分完全震裂而断离卵石母体,形成冲击角砾岩化(当时这残块是完整的,未缺失一角,也不可能缺失)。从图
7E 、图 7F 中可以清晰的看到:在冲击波压缩作用力下,巳断裂的卵石残块在与卵石母体的断裂接触面上竟向一侧移位达 一毫米
之多!要知道,这是在陨石母体内部封闭条件下进行的,卵石残块的移位意味着紧紧包裹在它旁边的岩体也将因之而挤压变质,可见冲击力之强!在随后亿万年中,基质逐渐渗入其断裂面,並将残块与卵石母体重新胶结粘附为一体。最后,当陨石母体冲入地球大气层在坠落地面之前爆炸解体时,巨大的爆炸能量瞬间揭去了包裹在黑色卵石周围的大部分岩体,但是,已经与卵石母体胶结为一体的冲击角砾岩残块却经受了第二次冲击,大部分仍牢牢粘附在母体上,仅被掀去一角。从断面那新鲜整齐的茬口可看出这最后一击的烈度。此标本极具科研价值,因为它展示了卵石状砾岩颗粒在陨石母体内先后历经亿万年前的陨石碰撞冲击角砾岩化和现阶段陨落地球的空中爆炸解体这二次宇宙能量冲击之后所得以保存下来的受创现状。这种呈立体状态的经受二次宇宙能量冲击的砾岩颗粒标本(冲击角砾岩化标本基本为断面观察的平面类型标本),是不可多得的天体力学的珍贵实物教材。
&&&&孙吴陨石的彗星属性,注定它结构复杂多样,其内涵之丰富是小行星、行星陨石所无法企及的。我在上文“向专家请教”和本文中所例举的一些实物照片,仅仅是揭开其冰山的一角,更多令人叹为观止、不可思议的彗星奇观,我将在日后陆续撰文予以披露。在此,我愿与广大陨石爱好者共同探讨宇宙之奥妙,並祝愿我国群众性陨石收藏与研究日新月异,比肩欧美。
苍穹流焰降飞舟
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&————陨石标本介绍之一
&&&&该样品重85克,6.5*4.4*2.3cm,外观呈舟船型。A面呈平面状,黑色
熔壳上分布有大小不一的浅坑气印,尖端部有流线纹(图一);B面为A面
的对应面,呈鼓凸状,极似船体下部,黑色熔壳上粘附有大量地面物质,
隐约可见流线纹(图二);C面为船形陨石的尾部特写:半圆形端面上密布
麻坑状气印(图三)。该陨石外观酷似一只舢板小舟。此石在陨落过程中
应时A面朝上,B面朝下,高温强气流作用于陨石外表形成熔壳和气印,在
A面的平面体上表现尤为明显。其尾部被前方划过的气流压缩成真空状态,
进而形成麻坑状气印。由于朝下的B面通体上下均粘附有地面物质,可见其
陨落时的入地夹角极小,紧贴地面撞入,极似飞机贴地着路的姿态。鉴于
该样品奇特的船形外观和少见的气印分布(A面及尾部),它应是陨石标本
中的珍品。
游天蝌蚪拖扇尾
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&————陨石标本介绍之二
&&&&该样品重228克,7.4*5.8*3.1cm,外观呈扁球体并有一收敛形扇状尾
部。A面黑色熔壳上有少许浅气印,流线纹显示清晰(图一);B面清楚的
展示出该陨石呈扇形的尾部形态,其熔壳凝固时的细部原貌保存完好(图
二)。该陨石那黑色呈扁球形的主体极象一尾硕大蝌蚪的头部,而身后所
拖的并非长尾,而是上天赐予的神奇扇尾,令人产生无尽的遐想。球体、
扁球体、椭圆体这类形态的陨石并不多见,均为从外太空进入大气层后未
经爆裂而直接坠入地表的完好个体。该石的扇状尾部结构则表明它是定向
行云流水自天成
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&————陨石标本介绍之三
&&&&样品(照片一幅)13.1*7.4*5.6cm,重520克,外观呈梭形。该样品的亮丽之
处在于它具有黑亮的熔壳和发育完好的各种形态的气印,全身呈大头小尾的梭状流
线型,极象一尾在大海中巡游的座头鲸!更为可贵的是它的头部显示出极明显的流
线纹划痕,这是其在陨落过程中与大气层极速摩擦所产生的高温高压状态下的物质
流动痕迹,这种极其明显的大面积流线纹在陨石标本中很少见。总之,此石经大气
层洗礼,外观有如行云流水,令人赏心悦目。
三棱神剑九霄铸
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&————陨石标本介绍之四
&&&&样品(照片一副)6.3*5.0*3.2cm,重73克,外观呈三棱形。该样品熔
壳有如涂了一层黑漆般亮泽。最大的特色是由于高空强气流的冲击,使石
体两侧各形成一道气槽(沟槽状气印),形状极象古代@@@@上带血槽的箭
头。这种三棱形陨石同样不为多见,是大自然的杰作。
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