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重点要文3陨石爱好者应掌握的陨石基础

发布时间:2022/6/8 11:17:39   点击数:
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本文来自(科学文化工程、科学出版社,天外来客、公民科学素质丛书,科普/天文/天体地质类.

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如何鉴定陨石(专业讲解版)

保存完好的陨石,表面常有一层黑色的熔壳,气印也明显,比较容易鉴别。但是这样的陨石极少,大多数陨石降落地球后,在地表没日没夜风吹雨打太阳暴晒热胀冷缩恶劣环境的影响下,表面熔壳和气印随着时间逐渐退化,直至完全消失,表面特征不明显,很难通过目测来判别。

年西双版纳陨石雨(目击坠落曼桂陨石现场版)

在实际工作中依据熔壳和气印来鉴定陨石是很困难的,需要丰富的实践经验,这都要经过多年长期观测各种陨石的表面特征的积累,对于初学者来说不易做到。(学历代表过去,只有学习力才能代表将来,请尊重有丰富实践经验的人,才能少走弯路).

光从书本和网络上获得的知识是远远不够的,常会把表面黑色的风化层误当成熔壳,表面磨蚀的凹坑错认为是气印。而单依据样品的磁性来鉴定陨石也不可靠,因为地球上有很多含铁矿石也有磁性,常产生误判。要准确鉴定陨石,特别是要 确定陨石的化学类型和岩石类型,即使是目击陨石,也必须通过科学仪器分析才能完成,这也已经得到了越来越多陨石爱好者们的认同。但是,陨石鉴定是一门专业性很强的科学,不仅需要科学仪器,更需要陨石专业知识。如果方法不对,即便是科学仪器的分析结果,也不能 鉴定陨石。

橄榄石石铁陨石坠落于年坠落地俄罗斯(seymchan)橄榄陨铁

陨石鉴定工作中常见的误区(专业讲解版)

用X射线荧光光谱仪来鉴定陨石是不正确的鉴定方法

目前陨石鉴定工作中存在一个很大的误区,很多陨石爱好者常常把疑似陨石的样品送交分析检测部门做化学分析,样品在不经过切割、研磨和抛光的情况下,直接用仪器(一般常用X射线荧光光谱仪,简称XRF)检测,得到了各种化学元素的含量,然后用来确定样品是否是陨石。

首先,这样的分析结果很不准确,如果样品不经任何处理,直接测试,实际上是分析了样品表面风化层的化学成分,不能真正代表样品的成分。即使是吧样品表面风化层除去后再分析,这样的分析方法也得不到正确的结果。因为X射线荧光光谱仪的分析区域很小,而岩石样品内部的各种矿物的颗粒大小和分布规律很不均匀,随机在样品表面做一两次分析,得到的不是样品的化学成分,而是样品内部随机被检测到的矿物的化学成分,这样的结果是没有代表性的,很不 。

正确的分析方法应该是现将样品研磨成粉末,混合均匀,然后放到高温炉中烧结成玻璃,经过这样的样品处理后才能用X射线荧光光谱仪分析样品的化学成分。但是,X射线荧光光谱仪的分析能力较差,有些元素的分析结果是半定量的,只能作为定性分析。如果要分析样品的微量元素成分,还要使用其他的分析手段,比如中子活化分析(INNA)、电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)、电感耦合离子体质谱仪(ICP-MS)等。因此,单独使用X射线荧光光谱是不能够鉴定陨石的。

现代化仪器的分析精度越来越高,但是每种仪器都有各自的分析能力特点,有些仪器适合分析主要元素,有些仪器针对微量元素,而有些仪器则 痕量元素分析。没有一件仪器设备是全能的,既能准确分析主要元素又能 分析微量元素和痕量元素。因此,如果要用化学分析的方法来鉴定陨石,需要使用多种仪器设备来分析样品,有的分析主要元素,有的分析微量元素,有的分析痕量元素,这样才能得到 的化学成分数据。由此看来,用化学分析法鉴定陨石非常繁琐,需要多种专业仪器设备,费时费力,没有使用价值。从专业角度讲,没有人会用化学分析方法来鉴定陨石,而常用简单的矿物成分分析方法来鉴定陨石。

而使用“手持式X射线荧光光谱仪”或“便捷式XRF 分析仪”的分析结果就更不 了。因为它为了便捷而体积小,功率很低,只能用作定性分析,可以用来确定样品中有哪些主要元素,但不能准确检测其含量,而微量元素的分析结果则基本没有什么利用价值。因此,“手持式X射线荧光光谱仪”的分析结果远远不够水准,不能用来鉴定陨石。

“手持式X射线荧光光谱仪”的分析结果中常出现一个符号“LE”,有些星友误认为石“未知元素”。其实,“LE”是英文“轻元素”(LightElement)的缩写,不是“未知元素”的符号。“手持式X射线荧光光谱仪”的分析能力局限性很大,只能检测镁(Mg)和铀(U)之间的元素,它检测不了比镁元素轻的元素,(如碳、氢、氧、氮等),所以仪器就给出一个“轻元素”总含量的估计值,是用%减去检测到的镁和比镁元素重的元素的总量。一般来说,岩石矿物中的轻元素主要是氧,因此,“LE”可以近似当做样品中氧元素含量的估计值。

用样品的化学成分来鉴定陨石需要很强的专业知识,需要对各种类型(多大几十种)的陨石化学成分特征了如指掌。各种类型的陨石中亲石元素的含量有多少?亲铁元素的含量有多少?亲硫元素的含量有多少?挥发性元素的含量有多少?各种元素含量的变化范围是多少?太阳系中各种元素的平均含量是多少?这些专业知识一般的检测部门并不熟悉,很难做出准确判断。通常情况下陨石专业研究人员是在样品被确定是陨石以后,才会对其进行化学分析,从它们成分上的特征和变化趋势来解决一些科学问题。在实际工作中,是不会通过化学分析来鉴定陨石的,而使用更简单的矿物成分分析法来鉴定陨石。

举一个简单的例子就能明白为什么这个方法是行不通的。例如石墨和钻石,石墨很多,很常见,经济价值不高,但钻石就很稀有,很珍贵。如果把石墨和钻石一起送去做化学分析,会发现石墨和钻石的化学成分是一样的,都是碳。当然,石墨和钻石不需要做化学成分就能区别开来,一个硬度低,一个硬度高。在这里只是想说明一个道理,仅仅在化学成分上相似,还远远不能证明两件物体就一定属于同一类。

再换一个角度来说,就目前的冶金技术,完全可以把金属铁和金属镍按铁陨石中的比例混合在一起,经高温熔融制造出镍镍 。如果用简单的化学分析方法去检测,人造 的化学成分与铁陨石是一样的。

就所包含的化学元素种类来说,陨石和地球岩石没有任何区别。陨石中所含的各种化学元素,地球岩石中都有,有些含量高,有些含量低,有些低到甚至需要用高灵敏度的仪器才能检测出来,但是都能找到。事实上,太阳和太阳系中的各个星球,甚至整个宇宙中的化学元素都是一样的,这个世界上不存在什么“特殊元素”或“未知元素”,自然界中所有化学元素都早已经被科学家们发现了。远在年,俄国科学家门捷列夫就首创了元素周期表(中学化学课本中就有!),揭示了化学元素之间的内在联系,到目前共发现有种元素,按一定的规律在表中排列,其中1-98号元素存在于自然界,99-号的元素都是在实验室人工合成的,但是这些人造元素的寿命很短,很快就裂变,不会再自然界中存留。也就是说,自然界中只有98中化学元素,陨石中有这些元素,地球上也这些元素,宇宙中各个星球都有这些元素。所以,用样品中含有某种特定的元素(如镍、铱等)来作为鉴定陨石的判据是目前陨石鉴定工作中的另一个误区。

样品中的“镍含量”不能用来鉴定陨石

第二大误区就是所谓的“镍含量”。有些陨石爱好者简单的认为陨石都含镍,样品中含有镍的就是陨石,不含镍的就不是陨石。事实上,很多陨石,比如球粒陨石、石铁陨石和铁陨石,因为内部含有铁纹石和镍纹石,所以总体样品镍含量较高。而无球粒陨石一般没有铁纹石和镍纹石,则镍含量低。

地球上有很多镍铁矿石,可以用来冶炼金属镍(壹元人民币硬币就是用金属镍铸造),这些矿石的镍含量高,但它们不是陨石。有些人造 中也有含镍,比如不锈钢,但是显然不能把这些含镍的人造 当成铁陨石。

因此,样品的“镍含量”不能用来作为判定陨石的关键依据,有镍的样品不一定石陨石,镍含量低的样品也未必就不是陨石,严格地说,样品中有铁纹石和镍纹石才是确定陨石的关键,因为这两种矿物不会出现在底壳岩石中,如果样品中有铁纹石和镍纹石,那就一定是陨石。

铁纹石和镍纹石与人造 有本质上的区别。铁纹石和镍纹石是天然矿物,主要由铁和镍组成,含有少量钴1%。人造 中排出了镍和镍以外,还会有铬、锰、磷、硅、碳、等其他元素。不锈钢中的镍含量可到3%-10%,非常容易与铁陨石混淆,但不锈钢中没有铁纹石和镍纹石。

正确的陨石鉴定方法(专业讲解版)

科学的陨石鉴定方法应该是通过观测样品的内部结构,是否有球粒,有没有铁纹石和镍纹石,橄榄石和辉石是否是样品中的主要矿物,它们的化学成分是什么。

一般应先取少量样品,用 树脂包裹,固化后经切割、研磨和抛光,制作成一英寸的圆片,放在电子显微镜下观测内部结构,寻找球粒、铁纹石和镍纹石,使用能谱仪测定其中主要矿物,(橄榄石和辉石)的化学成分。

如果有疑似陨石样品需要送交分析检测部门,需要他们提供一下几个检测结果:

(1)样品中有没有圆形的 盐球粒?

(2)球粒中有哪些主要成分?

(3)球粒中的主要矿物化学成分是什么?

(4)样品中有没有铁纹石和镍纹石?有多少?

(5)铁纹石和镍纹石的化学成分是多少?

(6)样品中有没有橄榄石、辉石和长石?有多少?

(7)橄榄石、辉石和长石的主要元素化学成分是什么?

(8)橄榄石、辉石和长石的微量元素化学成分是什么?

有了这些分析数据,就能确定疑似样品是球粒陨石、无球粒陨石、石铁陨石还是铁陨石。

对于无球粒陨石来说,鉴定工作比较困难。因为这些陨石中没有球粒,它们与有些地球岩石样品非常相似,很难判别。必须用非常精密的仪器设备来分析,比如电子探针和同位素质谱仪。检测过程中不光要分析主要矿物,(橄榄石、辉石长石)的主要化学元素(如硅、镁、铝、铁、钙)成分,还需要测定其微量元素,(如锰、钾、钠)的含量,有时还需要分析样品发氧-17和氧-18的同位素组成,才能准确鉴定和确定无球粒陨石的类型。这都需要由陨石专业研究机构来完成,一般的分析检测部门石很难做到的。

简单的陨石鉴定方法

以上所述的陨石鉴定方法涉及各种科学仪器,对于陨石爱好者来说,很难有机会接触到这些设备,如何利用简单的装备来鉴定陨石显得更有实际意义。

因为绝大多数陨石都是球粒陨石,这些陨石 的特点是内部含有球粒和金属矿物。通过简单的样品制备,陨石爱好者也可以借助光学显微镜来初步鉴别球粒陨石。

取少量样品,先将样品一面磨平抛光,用 树脂粘在玻璃薄片上,在将另一面研磨抛光至30微米厚,光线可以透过样品薄片即可。这样的样品制作过程需要很大的耐心和丰富的经验,也可以将样品直接送交地质部门代为加工,费用也不高。将制备好的玻璃薄片放置在光学显微镜下观测。如果发现样品中有球粒和金属矿物,即可送交检测部门,使用能谱仪或电子探针仪测试球粒中橄榄石和辉石的化学成分,测试铁纹石和镍纹石的成分,最终确定陨石的类型。

石铁陨石和铁陨石还可以通过酸腐的方法来简单鉴定。现将样品切割,然后研磨抛光,光洁度要达到镜面程度,再用10%的 和90%无水酒精的混合溶液腐蚀表面。在配置 溶液时要注意 与酒精的混合次序及比例,一定要记住:把 慢慢倒入酒精中,边倒边搅拌,千万不能把酒精倒入 中,这样会发生爆炸。如果样品被酸腐蚀后出现条纹状维斯台登结构,即可初步确定为石铁陨石或铁陨石,但最终还需要能谱仪确认,因为有些人造 中有时也会出现含磷、含锰金属条纹,很容易与维斯台登结构混淆。另外,酸腐方法也有局限性,六面体铁陨石和富镍无结构铁陨石腐蚀后不会出现维斯台登条纹,但不会像铁渣类酸腐后起很多废气孔,它虽然无结构但是切面只会更亮似纯银或白金发亮。

关于陨石鉴定的那些事儿

近年来,越来越多的民众喜爱和收藏陨石,出于对科研部门的信任,很多陨石爱好者都愿意把疑似陨石的样品寄往国内陨石科研结构,有些星友甚至不远万里,亲自送样品上门检测。但是,我们在实际工作中发现,大部分星友们所谓的“陨石”很多其实就是地球岩石样品,是陨石的少之又少。

一方面,科研部门应接不暇,不能一一满足每位星友的鉴定需求:另一方面,很多星友花费了大量的时间和精力,最终却得不到认可,感觉科研部门的门槛太高,总被拒之门外。这看上去似乎是一对矛盾,但实际上是有解决方法的。

建议星友们首先抱着一颗平常心,不要轻易亲自送样品上门到科研部门检测,这样科研节约大量的时间和金钱,也不会带来太大的失望和沮丧。可以先把图片发布到网络让懂的前辈帮你分析参考初步图片鉴定,可以多

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