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陨石

陨石

(来源于小行星带的岩石、矿物)
陨石(英文:meteorite)是地球以外未燃尽的宇宙流星脱离原有运行轨道或尘碎块散落到地球或其他行星表面的石质的、铁质的或是石铁混合物质。[1]陨石绝大多数来自位于火星和木星之间的小行星,少数来自月球和火星。[3]陨石中最丰富的元素为Fe、Ni、Si、S、Ca、Co和O等,其中以Fe、Ni含量最高。[1]陨石矿物以橄榄石、辉石、铁纹石、镍纹石、陨硫铁、层状硅酸盐矿物和斜长石含量最多。陨石含有地球上已知的许多矿物,也含有一些在地球上至今尚未发现的矿物。[1][8]陨石可分为球粒陨石和非球粒陨石,非球粒陨石又细分为无球粒陨石、石铁陨石和铁陨石。[10]陨石收集的主要区域为南极和沙漠。[4]陨石因其稀有性和科研价值,具有很高的收藏价值。[11][3]
陨石资料
  • 中文名:陨石
  • 英文名:meteorite[1]别名
  • 拼音:yǔn shí
  • 主要产地:火星和木星之间的小行星,少数来自月球和火星[3]主要成分
  • 分布区域:主要为南极和沙漠区域[4]应用产业
  • 颜色:多是黑色或褐色的,个别呈蓝色、黄色和红色等[7]透明度
  • 密度:球粒陨石密度约为3.0~3.5 g/cm³[8],无球粒陨石的密度约为3.28 g/cm³[9],石铁陨石密度为5.5~6.0 g/cm³[1],铁陨石密度为8.0~8.5 g/cm³[1]
  • 历史

    中国古代时就有关于陨石的记载,古人称陨石为陨星、陨铁、落星石等。《史记·天官书》有言:“星坠至地,陨石也”,[2]《春秋》一书曾提到鲁庄公七年(公元前687年)四月有陨石降落。沈括也在《梦溪笔谈·陨石》中写到:“天有大声如雷,乃一大星……远近皆见,火光赫然照天……乃得一圆石,犹热,其大如拳,一头微锐,色如铁,重亦如之”,他不仅记录了陨石的降落过程,还对陨石的形状、色泽、重量等都做了详尽的描述。[12]

    陨石常被早期人类用作提炼铁的原料。格陵兰岛上的因纽特人用陨石来制作刀具。苏美尔人用最古老的文字AN.BAR来命名铁,该词由象形文字“天空”和“火”组成,意指陨石。公元前14世纪的文献里记载了赫梯国王使用“来自天上的黑铁”的情况。米诺斯文明时期(前2000年)的克里特人也知晓铁陨石的存在并利用其炼铁,在克诺索斯的墓葬中发现了大量的铁器。[13]

    中国明朝时期,在广西南丹境内降落了铁陨石雨,1958年发现其遗迹。[11]1976年3月8日15时,中国吉林地区突降石陨石雨,其散落范围约590多平方千米,共收集到200多块陨石,总质量达2.7吨,其中最小的一块0.5千克,最大的1号陨石为1770千克,名列世界单块石陨石质量之首。[2]1977年3月11日11时54分,中国湖南常德地区突降石陨石雨,规模、数量和范围均小于吉林陨石雨。[11]

    1947年2月12日上午,苏联西伯利亚东部的Sikhote-Alin山上出现了一个拖着一串蒸发和冷凝物质的巨大的火球,估计其总质量为200吨。数以千计的铁陨石碎片撞向地面,造成超过100个撞击坑和穿透孔,最大的一个有26米宽、6米深,到达地面的剩余质量约有70吨。经过50余年的搜索,撞击现场发现了超过25吨的陨石。[14]

    世界上质量最大的铁陨石是发现于非洲纳米比亚的霍巴陨石,质量约60吨,表面积超过6.5平方米。由于质量巨大,这颗陨石自1920年被一名农夫发现后便一直未被搬离发现地。[8]世界上质量最大的石陨石是发现于中国吉林的“吉林一号”陨石,质量约1770千克。[3]中国质量最大的铁陨石是19世纪末在新疆清河县发现的“银骆驼”,是中国第一大、世界第三大铁陨石,质量约30吨,目前存放于新疆地质矿产博物馆。[8]

    来源与形成

    陨石从在空间中生成至到达地球表面的过程可分为十个阶段:①核合成阶段;②凝聚阶段;③球粒形成阶段;④吸积阶段;⑤静力变质阶段;⑥冲击变质;⑦从母体被抛出;⑧在空间磨损阶段;⑨与地球撞击阶段;⑩在地球上被发现。[11]

    来源

    陨石绝大多数来自位于火星和木星之间的小行星,少数来自月球和火星。[3]现有的各种资料说明,大多数陨石都起源于小行星带,而且,可能其实就是小行星的碎块。由遥感方法确定的小行星组分资料与上述结论是一致的,已经知道有一些小行星——阿波罗(Apollo)小行星,曾经进入越地轨道。[15]某些陨石,特别是富钙无球粒陨石,曾被认为是由于陨石撞击而从月球上分离出来的溅射物;也有人认为某些陨石,特别是碳质球粒陨石可能是从彗星核部分离出来的,但这些都缺少证据。[15]

    大多数研究者认为,如果不是全部,至少也是绝大多数陨石是在4.6 ×109a以前形成于小行星带附近的。而且,大多数人认为无球粒陨石、铁陨石与石—铁陨石乃是由成分与球粒陨石相当的几种陨石母体,经熔化与分异而形成的。绝大多数陨石群,通常是由于母体内部的熔化与分异作用形成的,且存在多种陨石母体。[15]绝大多数陨石群,通常是由于母体内部的熔化与分异作用形成的,且存在多种陨石母体。[15]由于火星和/或木星的摄动和/或在它们之间的碰撞,使陨石进入越地轨道,最后撞击到地球上。[15]

    起初,星云尘埃聚集在一起形成小的松散结合尘埃球。在太阳星云的某些部位这些尘埃球遇到强烈的高温事件而被融化,形成熔融硅酸盐和金属液滴(像熔岩)。由于高温事件,星云中熔融的小液滴迅速冷却形成毫米级大小的岩石球体,即为球粒(chondrules)。含有这些球粒的陨石被称为球粒陨石。有时在太阳星云中气温上升如此之高使得尘埃开始蒸发,留下难熔点残留物。在其他时候,气温又变得很低,星云气体中新的尘埃开始凝聚。随着时间的推移,球粒、蒸发残留物和冷凝物相互碰撞,互相堆积,形成星云沉积物,并最终形成较大的天体,称为星子(planetesimals)(直径几十千米)。我们最原始的陨石样品就是这些复杂但原始的星云(前行星)物质的混合物。[16]

    形成

    陨星体在行近行星(包括地球)或其它大星体时,在行星引力(地球引力)下以10~70 km/s的高速度进入大气层中,通常在145~110 km高空处与大气发生明显摩擦而燃烧发光,其在下落途中会因燃烧而气化消耗,直径为2~3毫米的颗粒会被加热至完全熔化而不会到达地球表面,少数较大块的星体未烧尽前的残余部分落到地面后即为陨石,但质量和体积都会有所减少。[14][11][17]

    大的陨石坠落到地球上时,地表也会因为受到陨石撞击而产生陨石冲击坑,简称陨击坑。[8]陨石降落的主要现象为发出声音和放出火光。陨石下降过程发出的声响是由高空飞行的星体与大气的相互作用中产生的压力波引起的。而陨石的发光过程是由两种不同的机制共同作用而产生的。首先随着空气阻力的作用,星体温度会迅速升高至熔点而变得白热,但这一过程散发出的微弱光线并不足以在地面上被观测到。随着温度继续升高,星体周围的空气开始与其同时加热,空气中的原子开始电离失去电子,同时又迅速夺回电子并释放出强烈的光线,使星体周围变得白热并产生一个直径为数百米的巨大发光球形气团,即人类从地面可观测到的火光。[14]

    陨石降至地表时并其表面并不会表现出高温。在平均海拔约为15000米时,陨石降落的速度已经很小,不足以让大气压缩并产生热量,所以没有足够的热量传导到陨石的内部。在撞击地面之前的很长时间,陨石的表面温度就已经变得温暖甚至寒冷,甚至会出现一层薄冰。但由于铁是一种更好的导热体,所以铁陨石与其他陨石不同,降至地表时会发烫,但也不会特别炽热。[14]

    根据天文观测者的火球发现记录,陨石进入地球轨道第一个高峰期是公元1000年,第二个是公元1500年,第三个是2000年。[18]

    命名

    陨石是根据它们被发现的位置命名的,例如,坠落在墨西哥阿连德称为阿连德陨石。在南极洲和北非,这些已经发现许多陨石的地方,陨石的命名为缩写加3~6位数的数字,缩写与数字之间有一个空格,例如ALH 84001。也有例外的情况,明日香和大和使用连字符连接,例如Y-86720;1981年之前命名的某些南极陨石,使用A代替空格,例如ALHA77307。同一个陨石的碎片可能有不同的编号或名称。由于在寒冷和炎热的沙漠中发现了大量陨石,2014年的时候已知的陨石已超过4×104颗,且这一数字还在迅速增长。官方认可的陨石及其分类列于陨石公告数据库中。[10]

    表:陨石位置名称及其缩写[10]

    缩写

    区域名称

    中文名

    A

    Asuka

    明日香

    ALH

    Allan Hills

    艾伦山

    DaG

    Dar al Gani

    达尔加尼

    Dho

    Dhofar

    佐法尔

    DOM

    Dominion Range

    多米尼克山脉

    EET

    Elephant Morraine

    南极大象山的冰碛

    FRO

    Frontier Mountain

    边境山

    GRA

    Graves Nunataks

    努纳塔克斯墓地

    GRO

    Grosvenor Mountains

    格罗夫纳山脉

    GRV

    Grove Mountains

    格罗夫山脉

    HaH

    Hammadah al Hamra

    哈马达赫·哈姆拉

    LAP

    LaPaz lcefield

    拉巴斯菲尔德

    LAR

    Larkman Nunatak

    拉克曼·努纳塔克

    LEW

    Lewis Cliff

    刘易斯·克利夫

    MAC

    MacAlpine Hills

    麦克阿尔卑斯山

    MET

    Meteorite Hills

    陨石丘

    MIL

    Miller Range

    米勒岭

    NWAb

    Northwest Africa

    西北非洲

    PAT

    Patuxent Range

    帕塔克森特山脉

    PCA

    Pecora Escarpment

    佩科拉悬崖

    PRE

    Mount Prestrud

    普雷斯特鲁德山

    RKP

    Reckling Peak

    雷克林峰

    QUE

    Queen Alexandria Range

    亚历山大女王山脉

    Sahb,c

    Sahara

    撒哈拉

    WIS

    Wisconsin Range

    威斯康星山脉

    Y

    Yamato

    大和

    注:

    b:撒哈拉和西北非洲等地区名称是在发现位置鲜为人知的情况下使用的

    c:非正式缩写

    分类

    20世纪初,德国学者Rose依据陨石的矿物组成和结构对其进行了分类,随后奥地利维也纳大学的Tschermak和维也纳自然历史博物馆的Brezina修改和扩大了Rose的分类,并由Brezina在1904年提出,称为Rose-Tschermak-Brezina分类,该分类将陨石分为8大类、76个亚类,在20世纪中期得到了很好的使用,但最终因为太复杂而被新方法取代。1916年,英国博物馆的George T. Prior根据陨石之间的化学和矿物学关系,根据陨石中铁﹣镍金属的变化和橄榄石、辉石中铁含量的变化,将陨石分为5族、19类,分别为球粒陨石、贫钙无球粒陨石和富钙无球粒陨石、石—铁陨石和铁陨石。这一分类体系一直被沿用至20世纪60年代。直至1967年,美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校的Klaus Keil和Kurt Fredriksson使用电子显微镜首次对陨石组成进行显微分析后,使得陨石学家能够精确地确定陨石的元素组成,特别是测量铁陨石中微量元素的组成,进而形成了一种全新的分类体系。[19]

    根据陨石的体积组成和质地,可以将其分为两大类,球粒陨石和非球粒陨石。后者又细分为无球粒陨石、石铁陨石和铁陨石。[10]

    球粒陨石

    球粒陨石是内部均匀分布毫米级硅酸盐球粒的石陨石,是太阳系内最原始的物质,其平均化学成分代表了太阳系的化学成分。[3][1]球粒一般由橄榄石和斜方辉石组成,球粒间的基质由镍铁、陨硫铁、斜长石、橄榄石、辉石等组成。[19]其密度约为3.0~3.5 g/cm³。[8]根据化学组成的不同可将球粒陨石分为:普通球粒陨石(O群)、碳质球粒陨石(C群)和顽火辉石球粒陨石(E群)三类。[19]

    普通球粒陨石可分为三个亚群,即H(高铁)、L(低铁)和LL(低铁低金属)亚群。[19]碳质球粒陨石中含有大量水和有机化合物,[1]密度较低,并且含有近似等于太阳比例的重元素,也含有碳和磁铁矿,说明自其形成一直没有强烈受热、压缩和变化,即没有被深深埋入行星体的内部。[20]碳质球粒陨石根据其产出地的英文单词首字母可分为CI、CM、CO、CV、CK、CR、CH、CB亚群。[19]CI碳质球粒陨石的元素丰度与太阳系元素的丰度非常接近,因此常采用CI碳质球粒陨石的化学成分来估计太阳系中非挥发性元素的丰度。[20]顽火辉石球粒陨石因含有顽火辉石而得名,[1]可分为EH和EL两个亚群。[19]其通常呈还原性,铁元素通常以单质形式存在其内,几乎不含铁的氧化物。加拿大的阿比陨石即为顽火辉石球粒陨石。[1]

    玻璃陨石也是石陨石一种。[21]玻璃陨石又称雷公墨,[2]是某种石陨石降落过程中融化的液质冷却后的产物,化学组成为SiO₂(48%~85%)、Al₂O₃(8%~18%)、FeO(1.4%~11%)、MgO(0.4%~28%)、CaO(0.3%~10%)、Na₂O(0.3%~3.9%)、K₂O(1.3%~3.8%)、TiO₂(0.3%~1.1%)。玻璃陨石为半透明的玻璃质体,有微弱磁性,颜色为墨绿色、绿色、淡绿色、棕色、褐色、深褐色,还有少见的朱砂色,折光率为1.48~1.62,密度为2.3~3.0 g/cm³,某些微玻璃陨石可以达到更高的数值。玻璃陨石是在高空、高温、高压和高速下形成的,有明显的形成特征:内部高纯度无杂质,通体布满致密的小气泡,外部有融壳,融壳上有流纹,外部和融壳下有时会产生大的气印。玻璃陨石内常有气泡空腔,大小由几微米至几毫米,个别可达几厘米,有的还含有焦石英、柯石英、斜锆石和陨石中常见的铁镍金属。[1]

    无球粒陨石

    无球粒陨石占陨石总数的8%左右,是内部没有球状颗粒的石陨石。其颗粒大于球粒陨石,没有球粒结构。无球粒陨石的母体经熔融后含有独特的纹理和熔融矿物,与地球上的岩浆岩、玄武岩结构类似。成分类似于地球上的镁铁质岩—超镁铁质岩石,更接近于辉石岩,最主要的矿物是辉石和斜长石。按照矿物成分可以将无球粒陨石分成下列各群:钛辉无球粒陨石、顽火无球粒陨石、纯橄无球粒陨石、奥长古铜无球粒陨石、钙长辉长无球粒陨石、古铜钙长无球粒陨石、透辉橄无球粒陨石、辉熔长无球粒陨石、橄辉无球粒陨石。[1][8]无球粒陨石密度约为3.28 g/cm³。[9]

    无球粒陨石陨石还可分为原始无球粒陨石、火星陨石、月球陨石和小行星陨石等。原始无球粒陨石的化学成分与球粒陨石相近,具有一些球粒的遗迹;月球陨石是来自月球的陨石,可能是月球遭到撞击产生的碎块;小行星陨石因母天体的不同,矿物和化学原始无球粒陨石的化学成分与球粒陨石相近,具有一些球粒的遗迹。[1]

    石铁陨石

    石铁陨石仅占陨石总数的1.2%左右。由铁、镍和硅酸盐矿物组成,铁镍含量>70%,其次为Si、Al、Ni等,密度为5.5~6.0 g/cm³。[1][2]主要矿物有锥纹石、镍纹石、合纹石等,次要矿物有陨硫铁、铬铁矿、石墨等。石铁陨石根据其内部的主要成分和构造特点可分为橄榄石石铁陨石、中铁陨石、古铜辉石—鳞石英石铁陨石。[1]橄榄石石铁陨石中橄榄石、陨硫铁和陨碳铁呈镶嵌状分布在铁镍金属之中,铁镍相中镍含量为10%~15%;中铁陨石由大致相等的硅酸盐相和金属相组成,金属中含镍约7%。[19]

    铁陨石

    铁陨石也称陨铁,占陨石总数的3.2%,其价值较石陨石更高。其中Fe、Ni含量≥95%,还含有少量Co、S、P、Cu、Cr、C等元素,密度为8.0~8.5 g/cm³。铁陨石由两种主要矿物组成,即铁纹石和镍纹石,此外还含有少量石墨、陨磷铁镍石、陨硫铬铁、陨碳铁、铬铁矿和陨硫铁等矿物。[1][2][19]铁陨石切面像纯铁一样亮,[1]经打磨后可看到两种矿物分离后形成的魏德曼花纹,其形成需要非常长的时间将铁镍冷却,地球上难以重现该过程。[22]铁陨石可以分为三个亚类:六面体式陨铁、八面体式陨铁和富镍中陨铁陨石。[19]

    主要特性

    矿物组成

    陨石中的化学元素超过20余种,与地球上已知化学元素的组成没有任何不同,只是在含量上有差异。陨石中最丰富的元素为Fe、Ni、Si、S、Ca、Co和O等。其中以Fe、Ni含量最高,最高可达90%以上,Ni在地球上较为稀少,但是在陨石中广泛存在。O只以化合物的形式出现。此外还含有Al、Na、Mg、K、Mn、Cr、V、Cu、Pb、Zn、Mo、Sr、Bi、Sn、Rb、Ge、As、P、CI等元素,也可能含有Au、Ir等稀贵金属元素。[1][8]

    陨石矿物是指陨石的组成矿物,目前发现的陨石矿物种约有294种。陨石矿物可分为自然元素和金属、碳化物、氮化物和氮氧化物、磷化物、硅化物、硫化物、氧化物与氢氧化物、含氧盐(包括硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、钼酸盐)、卤化物等。[1]陨石含有地球上已知的许多矿物,也含有一些在地球上至今尚未发现的矿物,地球岩石中尚未发现的原生陨石矿物大约有50余种。陨石矿物以橄榄石、辉石、铁纹石、镍纹石、陨硫铁、层状硅酸盐矿物(类蛇纹石和类绿泥石)和斜长石含量最多,其他矿物则含量低且粒度小。在太阳星云的还原和强还原条件下形成的陨石矿物如铁纹石、镍纹石、陨硫铁、陨碳铁、硅磷镍矿等在地球上并不多见,陨磷铁镍石、陨硫铬铁和硫钛铁矿在地球上几乎没有。有的陨石矿物在地球上也存在,但形成条件不同。有些陨石矿物是由于地球外冲击变质而形成的,如林伍德石和镁铁榴石等,这些矿物在不存在于地球表面,但存在于地幔深部出现。原生陨石矿物中含水的矿物只有9种,其中4种含有或可能含有羟基,5种含结晶水。[1][8]

    除特殊的矿物成分外,陨石还有特殊的元素和同位素组成特征。在陨石中由气相凝聚形成的金刚石、碳化硅等就含有异常同位素比值,被认为是前太阳物质。太阳系内引起同位素组成发生变化的原因有物理化学效应、原始放射性核素的衰变和太阳系发生的核反应等。[1][23]

    物理特性

    大小

    陨石的大小相差悬殊,由显微颗粒到重60000kg(60t)不等。人们发现的铁陨石,半数以上其重量在5到80kg之间,其中最常见的为10~20kg。[24][2]陨石的密度一般较高,高于地球上的一般岩石。[1]绝大多数陨石比同体积的一般地球岩石的质量要大,铁陨石平均要重3.5倍,石陨石要重1.5倍。[8]

    形状

    陨石的形状各异。不过有一种趋势,即石陨石外形大体上三向相等;而铁陨石则很不规则,经常带有明显的疙瘩或深洞。小一点的石陨石常常是圆的或团块状的。决定陨石形状的因素包括:太空中的侵蚀与碰撞、穿过地球大气圈过程中的熔融(烧蚀)与破碎、与地球表面碰撞和风化作用。[24]定向陨石在穿过大气圈时方向不变,形成锥形或丘形的陨石,其前缘表面与尾部表面有明显不同。[24]

    表面特征

    许多刚刚陨落的陨石表面比较平滑,缺乏特征性标志。然而有些陨石有沟槽,浅坑和/或深洞。最普通的表面凹凸为浅坑,好像软泥上的手指印。这些凹坑象大拇指痕或熔坑,特别是拇指痕是铁陨石的特征。很明显,它是由空气烧蚀产生的。如果发育充分,熔坑直径大约是陨石本身直径的1/10。[24]定向陨石的前方表面上有沟槽或细长拇指痕,从顶端向外辐射。后部表面上或没有标记,或有浅槽,但比前者的间距要大得多。[24]

    熔壳

    陨石在大气层中表面被加热,熔化产生熔壳。绝大多数熔壳是黑色的,但顽火辉石球粒陨石,由于它含铁量很少,其熔壳是无色的或是浅黄色的。铁陨石熔壳非常薄(<1mm),由磁铁矿(Fe3O4)组成。石陨石熔壳比较厚(数毫米,或更小些),由黑色或浅黄色玻璃组成。球粒陨石与贫钙无球粒陨石,一般具有明亮光祥的比较厚的熔壳。定向铁陨石前缘上的熔壳表面总是光滑的。石陨石的前缘表面也常是光滑的,但其上有分散的细小棱角状镍—铁结疖。侧面上的熔壳总是有很多条纹朝着陨石定向分布,表明了陨石的运动方向。在铁陨石上,条纹末端呈滴状。一些铁陨石尾部表面被细小的疖或瘤所,它们部分地熔合在一起。石陨石尾部熔壳有许多气泡,因而呈多孔状,其中有些孔暴于陨石表面之上。[24]

    磁性

    陨石还具有磁性,大多数陨石都含有铁所以能被磁铁吸住。[1]

    结构特性

    球粒陨石

    球粒陨石的特点是其内部含有大量毫米到亚毫米级的硅酸盐球体。[25]

    无球粒陨石

    其矿物成分及结构构造与地球岩石的相似,它们不含球粒,也没有金属相。[25]

    铁陨石

    铁陨石可根据Ni的含量和铁纹石镍纹石的相对含量面分为不同的类别,一般而言,含镍量在6~14%的铁陨石,具有一种明显由铁纹石和镍纹石片晶构成的图象,称之为维氏台登(Widmanstatten)构造。铁纹石和镍纹石片晶呈八面体排列者,称为八面体铁陨石。不具维氏台登构造(含镍量低于6%)的铁陨石,主要是大的铁纹石单晶体,具有典型的冲击双晶结构,此类铁陨石具体心铁陨石的立方体(六面体)解理,故称之为六面体铁陨石。当含镍量超过14%时,细粒八面体铁陨石的维氏台登构造消失,而只能见到细粒铁纹石镍纹石呈角砾斑杂状的交生现象。当含Ni高于25%时,富镍角砾铁陨石主要由镍纹石组成。[26][25]

    石铁陨石

    石铁陨石通常又被分为橄榄陨铁(Pallasite)和中铁陨石(Mesosiderite)。橄榄陨铁中铁镁硅酸盐晶体往往镶嵌于金属基质中。中铁陨石则可能是没有成因联系、不同物质来源的混合物,常含有长石和含钙辉石组成的岩石角砾。[25]

    发现区域

    全球每年约有4万吨陨石碎片穿过大气层,[14]降落到地面上的陨石约有21.3吨,大概有20000多块。由于陨石通常降落在海洋、荒草、森林和山地等地区,所以每年被人发现并收集到手的陨石只有几十块。[14][2]

    南极和沙漠区域已经成为陨石收集的主要区域。中国、美国、日本、俄罗斯和韩国等已经从南极收集到了大量的陨石样品(截至2016年11月2日获得国际陨石学会命名的南极陨石已达41746块)。自1989年在非洲撒哈拉沙漠发现了集中分布的陨石样品以来,已从沙漠地区发现了大量的陨石样品,目前从利比亚沙漠中收集到超过1000块陨石,撒哈拉沙漠中收集到有明确地理坐标的陨石有近500块,阿曼沙漠中收集到4000余块,埃及沙漠中收集到60块,伊朗沙漠中收集到近50块,澳大利亚沙漠中收集到600多块,智利沙漠中收集到超过800块。此外,在西北非沙漠中收集到了8800多块无坐标陨石(样品提供者未给出陨石收集地点的地理坐标)。可以肯定的是,目前还有大量的沙漠陨石未获得国际命名。与国际沙漠陨石的回收相比,中国沙漠陨石的发现时间相对较晚,2007年在新疆阿拉尔的戈壁滩中发现了2块陨石,后来被命名为Alaer 001和Alaer 002。[4]

    品质鉴定

    陨石可通过其物理和结构特性等进行鉴别,可由表面熔壳、气印、球粒、磁性等特征进行判断。[3]陨石的化学元素含量和镍金属的含量与地球矿物不同,通过测定含量也可进行鉴别。[8][23]

    不同陨石种类特征明显不同,一块陨石必然具有下列特征中的几个,但不可能同时全部具有。[7]

    ①形态:陨石多具有不规则形态,几乎任何形态的陨石都是可能的。高空爆炸陨石的边缘多是圆滑的。而低空爆炸或发生次爆炸(陨落过程中发生碰撞导致)的陨石边缘相对锐利,甚至形成边角齐整,刃面锋利的状态。[7]

    ②熔壳:陨石表面常有一层薄薄的灰黑色或蓝灰色的熔壳,其有无、厚度、熔流方向及熔流线的有无等在鉴定时有着至关重要的作用。高空爆炸陨石的熔壳厚度多在1毫米左右,局部甚至超过2~3毫米。[7]熔壳上有大小不等的熔坑。[24]次爆炸陨石产生的熔壳通常薄于首次爆炸的熔壳。熔壳的包裹程度取决于陨石爆炸的等级大小和高度;陨石陨落过程中伴有暴雨出现的,熔壳的龟裂纹更加明显,日久则导致熔壳脱落。个别低空爆炸的陨石尚来不及燃烧就陨落地面的甚至没有熔壳出现,而这样的陨石于有熔壳的陨石具有同等的价值。[7]

    ③色彩:陨石多是黑色或褐色的,个别呈蓝色、黄色和红色。玻璃陨石的色彩更丰富些,绿色、红色、黄色、橙色、青色等。白色陨石和浅色陨石非常罕见。陨石质地不同,颜色也不相同。[7]

    ④密度:因含有铁镍等金属的缘故,陨石比地球上同体积岩石的重量要重很多,其密度可高达8克/立方厘米;但个别陨石处于燃烧至密度较小的残骸时,比重会很小,甚至比地球岩石还小。[7]

    ⑤磁性:由于陨石内部的组分不同,或由于陨落时间久远,磁性的强弱会有明显变化。目前国内外普遍以是否有磁性作为鉴定的主要因素,哪怕是具有微弱磁性都能够获得承认。而无磁性陨石多难以获得相关机构和专家的承认。[7]

    6)球粒:大部分陨石都是球粒陨石,这些陨石中有大量毫米大小的硅酸盐球体,称作球粒。[1]可借助放大镜或显微镜观察陨石断面上是否有清晰的细小球粒。在一些陨石上可见明亮的金属颗粒,大多数石陨石中还可见许多小球粒。铁陨石像人工冶炼的铁块,具有灰色的熔壳,大多数铁陨石还具有特殊的合金结构。[7]

    ⑦气印:陨石在高空与气流作用而产生的类似手指印的痕迹。陨石体积的大小通常与气印的大小成正相关关系。吉林陨石以大且突出的气印著称;而以体积小而闻名的山东鄄城陨石,其黑色熔壳上的气印微小。[7]

    ⑧陨矿:尽管陨石所含的元素地球都有,但陨矿与地球矿物的特征差异明显。如陨石中有Fe(铁)、Ni(镍)的金属态,在地壳中几乎不存在;陨石中常见矿物为无水的,而地壳中常见矿物很多是含水的。这些差异是因为陨石是在高温还原状态下形成的。[7]

    ⑨包体:陨石在高空陨落过程中,受热析出部分硫化物。硫化物与熔壳交融存在,共同形成陨石的包体。[7]

    ⑩纹像:陨石特别是八面铁陨石,表面打光后,用稀硝酸和酒精溶液腐蚀,放在反光镜下,即可看到由铁纹石片晶和镍纹石片晶组成美丽的网格状图案,学名叫维斯台登像。从钢铁厂生产出来的铁块是不可能有此特征的。[7]

    ⑪角砾化现象。太阳系早期历史中小行星母体与其他小行星之间会发生碰撞,当冲击压力超过90000兆帕时则会导致内部物质熔融形成冲击熔融角砾岩。[14]

    ⑫内部金属:铁陨石石铁陨石内部都含有金属铁组成,这些铁的镍含量很高。球粒陨石内部也有金属,在新鲜断裂面上能看到细小的金属颗粒。[3]

    收藏价值

    陨石具有潜在的收藏价值,因为其相对于产自地球本身的珠宝玉石,数量非常稀少。部分铁陨石橄榄陨铁具有漂亮的外观和精美的内部纹路,球粒陨石具有地球岩石中罕见的球粒结构,因此,这些陨石被商家开发为饰品和摆件在市场上流通。[5]玻璃陨石如莫尔道玻璃陨石可用作宝石,常被制成刻面或弧面形宝石,原石也可直接镶制为首饰和配件等。[27]

    国际陨石市场发源较早,欧美在1970年陨石的买卖已经形成规模,每年在各大陨石富集区、欧美和日本都会举行具有一定规模的陨石交易展会,如每年10月底的德国慕尼黑矿物展、2月的美国图森矿物展、6月的香港矿物化石展等。中国陨石收藏市场起步较晚。[6]从2005年1月至2016年5月期间邦瀚斯拍卖行在全球的陨石成交纪录看,石铁陨石在拍卖总额中占据了成交拍品总额的26%,吉比恩陨石、阿根廷陨铁以及阿林陨石在邦瀚斯陨石拍卖中占总份额接近48%;火星陨石与月球陨石分别占了7%和6%;其余占13%。影响陨石价值及价格主要因素包括:陨石类型和稀缺性,月球陨石和火星陨石独特的科研贡献加上稀缺性,使得它们成为价格最高的陨石拍品,拍品克单价在500~2500美元之间波动。除此之外,陨石的外观造型、是否目击陨石以及是否名家收藏等因素也会对陨石的价格产生影响。[6]

    a.南丹铁陨石锻造的刀和剑;b.俄罗斯随城橄榄陨铁制成的饰品“齐天大圣”(腹部);c.瑞典M铁制作的吊坠;d.玻璃陨石(中国雷公墨);e.纳米比亚Gibeon铁陨石制作的子弹型吊坠[5]

    著名陨石

    吉林陨石

    1976年3月8日,在吉林省吉林市下午3点刚过经历了一场陨石雨。吉林市区西偏北三四十千米远的永吉县榫皮厂公社两名社员朴文吉和金成范亲眼见到陨石落到脚下。经估计,这次陨石雨落下的陨石块有上千块之多,其中最大的一块就是金成范和朴成吉目击降落的1号陨石,后经挖出,竟重达1.7吨,为世界石陨石之最。由当地地震台的记录可推算出吉林1号陨石的落地时间为15时02分37.5秒。这次陨石雨降落在东西长近70千米,南北宽近8千米的区域,是世界最大规模的一次陨石雨。[28]

    新疆铁陨石

    20世纪末,在我国新疆青河县银牛沟一片荒漠中,人们发现了一块巨大铁块,当地人称它为“银骆驼”。银骆驼的最大长度为2.42米,最大宽度为1.85米,最大高度为1.37米,重达30吨。[28]

    美国亚利桑那州巴林杰陨石及陨石坑

    巴林杰陨石坑和重约7×104t的陨石位于美国亚利桑那州沙漠地带。是2万~5万年前陨石撞击地球形成,陨石坑宽1264m,深174m,坑内壁笔直陡峭,是世界上最大的撞击陨石坑。[29]

    通古斯陨石

    1908年的一天,在地处西伯利亚内地的通古斯河的支流恰贝河的上游,突然发生了大爆炸。方圆2000公里的树林纷纷倒下,有一部分树木烧成焦炭。科学家们经过周密调查,确定这次大爆炸是由一颗巨大的陨石坠落引起的。人们把这颗陨石称为“通古斯陨石”。但奇怪的是,这颗陨石坠落后始终不见它的踪影。更令人不解的是,直到今天也没有找到陨石坠落时形成的陨石坑。[30]

    十大陨石

    表:十大陨石[31]

    国家

    名称

    重量(千克)

    陨落或发现日期

    中国

    吉林

    1770

    1976.3.8陨落

    美国

    诺顿

    1138

    1948.2.18陨落

    美国

    陆格亚立特

    564

    1891年发现

    美国

    巴拉哥尔

    372

    1930.2.17陨落

    芬兰

    皮席波尔

    330

    1859.3.2陨落

    美国

    许格顿

    325

    1727年发现

    俄罗斯

    奥汗斯克

    300

    1887.8.30陨落

    奥地利

    里亚金尼亚

    295

    1866.6.9陨落

    美国

    格劳费斯

    283

    1961年发现

    俄罗斯

    萨拉托夫

    221

    1918.9.6陨落

    科学研究

    科学家通过研究陨石,认识了太阳系元素的起源、太阳系的形成、月球与行星演化过程,以及地球深部物质组成等自然过程,获得了对太阳系的新认识。[5]

    2022年4月27日消息,施普林格·自然学术期刊《自然-通讯》发表一篇行星科学论文指出,研究人员在陨石中发现DNA的主要成分,他们认为,对组成DNA和RNA必不可少的嘧啶碱基可能是由富碳陨石带来地球的。[32]2022年12月1日消息,在索马里埃尔阿里(El Ali)镇附近发现并得名El Ali的巨大陨石中,新发现了两种地球上从未见过的矿物质。[33]英美科学家一项新的研究显示,来自太阳系外部地区的太空陨石在46亿年前给地球带来了生命的构成要素钾和锌。[34]

    中国陨石学和天体化学在2011~2020年间侧重于以陨石为重要对象的天体化学研究内容。通过球粒陨石,研究早期太阳星云的起源与演化;通过原始无球粒陨石,研究行星的起源;通过HED族陨石,研究土神星的变质历史;通过火星陨石月球陨石,研究岩浆作用与行星环境;通过陨石稀有气体,研究小行星的母体演化历史;通过陨石非传统同位素,研究太阳系早期演化及类地行星起源的指示;截至2020年12月,已经分类的南极陨石共5493块,其中提交国际陨石命名的有4017块。[35]

    相关报道

    英国当地时间2022年9月17日消息,2021年降落在英国的陨石中首次发现了地外水。[36]2022年12月15日晚,浙江多地市民观测到火流星,这颗燃烧并发出强烈光亮的流星有部分碎块落在了浙江省金华市浦江县檀溪镇,分别被城头、寺前、毛店三个村的村民捡到。[37]科学家在南极洲广阔冰原上发现了一块罕见的大型陨石。它重达7.6千克,是该大陆发现的最大的太空岩石之一。[38]2023年2月15日下午6时左右,一颗1000磅(约454千克)重的陨石穿过大气层,并在坠落至美国得州麦卡伦市附近地面前解体了。[39]当地时间2023年4月28日,德国石勒苏益格—荷尔斯泰因州,房主Wilfried Labusch在他的房子前面拿着一块坠落的小陨石。据德国航空航天中心介绍,这块网球大小的岩石穿过了一座房子的屋顶,这种事件非常罕见。[40]2023年7月14日至30日,“手可摘星”天体陨石科学展亮相北京凯德MALL·太阳宫店。[41]

    参考资料

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    [29]杨世瑜, 李波编著. 旅游地质文化概论[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2018: 115.

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    [31]杨世瑜, 李波编著. 旅游地质文化概论[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2018: 197.

    [32]国际最新研究在陨石中发现DNA主要成分 或由陨石带来地球.中国新闻网. [2023-07-16].

    [33]科学家从“天外来物”陨石中 发现地球上从未见过的两种新矿物质.今日头条. [2023-07-16].

    [34]46亿年前太阳系外部太空陨石带来地球生命构成要素钾和锌.今日头条. [2023-07-16].

    [35]缪秉魁, 胡森, 陈宏毅等. 中国陨石学与天体化学研究进展(2011—2020)[J]. 矿物岩石地球化学通报, 2021, (6): 1272-1286.

    [36]英国的陨石中首次发现地外水.今日头条. [2023-07-16].

    [37]浙江浦江发现3块疑似陨石 专家分析称科研价值高.中国新闻网. [2023-07-16].

    [38]南极发现最大陨石.今日头条. [2023-07-16].

    [39]NASA证实近半吨重流星坠入美国得州,民众听到巨大音爆声.今日头条. [2023-07-16].

    [40]德国一民宅被罕见小陨石击中.中国新闻网. [2023-07-16].

    [41]“手可摘星”天体陨石科学展亮相​北京.新浪看点. [2023-07-16].

    条目合集

    历年陨石坠落事件

    10·11吉林陨石坠落事件

    历史事件

    2013年俄罗斯陨石事件

    2013年在俄罗斯车里雅宾斯克州发生陨石坠落事件

    卡蓝卡斯撞击事件

    卡蓝卡斯撞击事件

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