如何通過化學成分分析隕石

① 石隕石怎麼鑒定

1，外表熔殼；隕石在隕落地面以前要穿越稠密的大氣層，隕石在降落過程中與大氣發生磨擦產生高溫，使其表面發生熔融而形成一層薄薄的熔殼，新降落的隕石表面都有一層黑色的熔殼，厚度約為1毫米。

2，表面氣印；由於隕石與大氣流之間的相互作用，隕石表面還會留下許多氣印，就象手指按下的手印。鐵隕石和石鐵隕石內部是有金屬鐵組成，這些鐵的鎳含量很高10%左右，球粒隕石內部也有金屬顆粒，在新鮮斷裂面上能看到細小的金屬顆粒。

3，磁性；因為大多數隕石含有鐵，所以95%的隕石都能被磁鐵吸住。

4，球粒；大部分隕石是球粒隕石（占總數的90%），這些隕石中有大量毫米大小的硅酸鹽球體，稱作球粒。在球粒隕石的新鮮斷裂面上能看到圓形的球粒。

5，比重；鐵隕石的比重為8克/cm3，遠遠大於地球上一般岩石的比重，球粒隕石由於含有少量金屬，其比重也較重。

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石隕石上硅酸鹽礦物如橄欖石，輝石和少量斜長石組成，也含少量金屬鐵微粒，有時可達20以上。密度3至3.5。石隕石占隕石總量的95%。

無球粒隕石根據其氧化鈣含量的高低分為；貧鈣無球粒隕石，富鈣無球粒隕石兩個大類，貧鈣無球粒隕石中的氧化鈣含量小於等於3%，富鈣無球粒隕石中氧化鈣含量大於等於5%。

石隕石根據起內部是否含有球粒結構又可分為兩類；球粒隕石，不含球粒隕石，球粒隕石根據化學岩石學分類被分為E，H，L，LL，C 五個化學群類，E群中鐵鎳金屬含量最高，形成在一個極端還原的環境中，其橄欖石和輝石中幾乎不含氧化鐵。

C群中的鐵鎳金屬含量最低（或不含鐵鎳金屬成分），形成在一個相當氧化的環境中，其橄欖石和輝石中的氧化鐵含量比值最高。H，L，LL群的形成環境界於E群和C群之間，其特點也界於E群和C群之間。

參考資料網路--隕石

央視網--「石痴」痴迷收藏隕石16年 經鑒定無一具備結構特徵

② 隕石的檢測與鑒定，你知道嗎

隕石檢測與鑒定是一項綜合性的分析、研究、判別過程，要對隕石進行科學的化學檢測與分類鑒別，除了要了解各種隕石外部形態和內部結構等必要的特徵外，首先了解各種類隕石的化學特點與礦物組成，常用的檢測手段有X射線衍射儀分析、XRD礦物分析、CuKa輻射、石墨單色器分光、偏光顯微鏡觀察、元素分析、電子探針及氧同位素檢測等。

如通過X射線衍射儀分析可得出隕石的物相組成及其礦物的歸類定性。通過化學元素分析可了解隕石中的精細元素含量及氧同位素等的精確數據。通過電子探針來具體確定隕石所包含的化學、岩石學成分，從而確定它的隕石具體種類等。

礦物成分特徵：橄欖隕鐵(類型符號P)，主要由橄欖石和組成基質的鐵鎳金屬構成；中鐵隕石(M),主要由斜長石、輝石和鐵鎳組成；古銅-鱗英鐵隕石(S)，主要由鐵鎳、古銅輝石和鱗石英組成；橄欖-古銅鐵隕石(Lo),主要由鐵鎳、橄欖石和古銅輝石構成。橄欖隕鐵中鐵鎳金屬的Ni含量約為8～15%,其成分與八面體鐵隕石相似,橄欖石的成分為Fa12-22（橄欖石中的鐵橄欖石分子的百分數），中鐵隕石含有等量的硅酸鹽和鐵鎳，鐵鎳中Ni的含量小於8.9%。

③ 隕石里含有的化學成分和礦物元素，你知道嗎

化學成分

研究隕石的第一件事是進行礦物解析，並從其組成開始。隕石和氣體痕跡的部分普通球粒的平均化學成分可以用作所有隕石平均成分的近似值。

但是，不同類型的隕石的化學組成存在顯著差異。例如，碳質球粒隕石的大量揮發性元素（鈦，鉭，鉛，汞）比普通球粒隕石高幾倍，並且還含有稀有氣體和有機物。除了氫和氦等揮發性元素外，1型碳質球粒的豐富度非常接近太陽系的豐富元素，可以被視為太陽星雲的原始物質。球體的化學成分與地幔岩石（超鎂砂）非常相似，鉀/鍶（K/Rb）值幾乎相同。

沙漠地貌

屬於所有四個方面的氧化鎂鐵礦石是從阿波羅-11太空船在月岩處回收的。晶體具有菱形雙錐，並且是不透明的，屬於六角形。晶體形式薄，帶狀且幾乎不透明。存在於月岩中的玄武岩中，並與晚晶的黃鐵礦鉍，斜鐵基鐵，方石英和鹼長石結合。斜晶石是三斜晶的，顆粒狀的，黃色的。這些岩石樣品是從阿波羅 11020收集的岩石樣品中產生的，主要包括單斜晶的輝石，鞭毛石和鈦鐵礦微晶輝長岩和輝綠岩，磷鎂鈉石。細粒度，大聚集體，淡琥珀色和透明。它是在一個銳鈦礦隕石的小金屬洞穴中產生的，該洞與白石，亞磷酸鹽，鈉長石，輝石有關。鎂-鎂礦石屬於單斜晶系。不規則顆粒狀，細脈，巨大的聚集體，淡紅色至琥珀色。沿鐵隕石的裂縫壁以顆粒形式產生，有橄欖石和散布的微型沖擊脈絡。

④ 隕石怎麼鑒定

隕石的三個基本特徵可以作為初步辨別真假的標准：

1、熔殼

隕石在進入大氣層時速度非常快，因摩擦產生高溫造成表面熔化，形成厚約1毫米的黑色熔殼。落入地球後受風化、氧化等的作用，隕石表面也可能呈褐色。

2、除月球隕石、火星隕石等少數隕石外，大部分隕石都具有強度不等的磁性。

3、隕石的比重較大

比一般岩石重。如果要做進一步識別，建議送到相關的科研單位進行成分分析等專業鑒定。

太陽系有一個小行星帶，位於木星和火星之間。這個小行星帶上有無數顆體積很小的小星星，直徑幾米到幾百米甚至幾千米不等，這些小星星經常會發生碰撞，或者受到其他較大星體的吸引從而改變運行軌道，其中有一些落到了地球上，就形成了隕石。

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關於隕石的價值，主要可以從幾個方面來評估。被人們親眼目睹墜落過程的隕石稱為「目擊隕石」，概率很小，平均每年只有一例，因而價值很高。

另外，稀有程度是影響隕石價值的重要因素。目前發現的隕石中約有95％為石隕石，鐵隕石佔比約4％，石鐵隕石更少，越稀有的隕石品種價值越高。還有就是隕石的品相，外觀越好、越完整則越貴重。

⑤ 隕石的分類及組成

由於分類的標准難以達成一致,隕石的分類比較困難。分類標准包括化學組成、礦物組成、隕石的內部結構以及顏色等。根據分類依據的不同使得隕石的分類或簡單或復雜,這與研究者的傾向性有關。20 世紀初葉,德國學者Rose依據隕石的礦物組成和結構對隕石進行了分類,其後奧地利維也納大學的Tschermak 和維也納自然歷史博物館的Brezina修改和擴大了Rose的分類,由Brezina在1904年提出,稱為Rose-Tschermak-Brezina分類,將隕石分為8 大類、76 個亞類。該分類在20 世紀中期得到很好的使用 (Norton,2002)。但是終因該分類方法過於復雜而被新方法取而代之。1916年,英國博物館的George T.Prior根據隕石之間的化學和礦物學關系,使用鐵-鎳金屬的變化和橄欖石、輝石中鐵含量的變化,將隕石分為5 族、19 類,分別為球粒隕石、貧鈣無球粒隕石和富鈣無球粒隕石、石-鐵隕石和鐵隕石 (Norton,2002)。這一分類體系一直被沿用至20 世紀60年代。直至 1967年,美國加利福尼亞大學聖地亞哥分校的Klaus Keil和Kurt Fredriksson使用電子顯微鏡首次對隕石組成進行顯微分析後,使得隕石學家能夠精確地確定隕石的元素組成,特別是測量鐵隕石中微量元素的組成,進而形成了一種全新的分類體系 (Norton,2002)。

隕石分類主要是根據它們的礦物學組成、化學組成與內部的結構構造。首先根據隕石中的金屬含量,將隕石劃分為三種主要類型:石隕石、石鐵隕石和鐵隕石。石隕石又根據有無球粒分為球粒隕石和無球粒隕石兩類,還可以根據是否發生過熔融或分異作用將隕石分為分異型和未分異型兩類 (表1-4)。未分異型隕石由那些從未被加熱到熔融溫度的微星體 (planetesimals)的碎屑所組成,它們的化學和同位素組成可以代表它們所源自母微星體總體的化學和同位素組成。分異型隕石是由那些熔融並分異為核、幔和殼的微星體碎屑所組成,這樣的隕石不是行星的代表性樣品,不能代表原始母體的組成。至少在一定程度上,未分異隕石反映了它們從中形成的太陽星雲的組成 (Palme et al.,2004),球粒隕石就是這樣的未分異型隕石。進一步還可以根據隕石中所含有的主要礦物進行更詳細的分類 (表1-5)。

表1-4 隕石的基本分類

表1-5 隕石的分類

續表

(據Brownlow,1996)

鐵隕石由兩種主要礦物組成,其一為鐵紋石 (Kamacite,立方體心格子的α鐵,又稱自然鐵),另一種為鎳紋石 (taenite,立方面心格子的γ鐵)。此外,常常還含有少量石墨、隕磷鐵鎳石、隕硫鉻鐵、隕碳鐵、鉻鐵礦和隕硫鐵等礦物。所以,除Fe和Ni外,在鐵隕石中還含有少量 (<2%)Co、S、P、Cu、Cr和C等元素 (表1-5)。根據礦物晶體結構和Ni/Fe比值,鐵隕石可以分為三個亞類:六面體式隕鐵、八面體式隕鐵和富鎳中隕鐵隕石。

石鐵隕石大致由等體積的硅酸鹽相和鐵鎳相組成,根據兩相比例可以劃分為橄欖隕鐵和中鐵隕鐵兩類。在橄欖隕鐵中,橄欖石、隕硫鐵和隕碳鐵呈鑲嵌狀分布在鐵鎳金屬之中,鐵鎳相中鎳含量為 10%～15%。中鐵隕石由大致相等的硅酸鹽相和金屬相組成,金屬中含鎳約 7%。

球粒隕石的最大特徵是含有球體,具有球粒構造。球粒一般由橄欖石和斜方輝石組成,而球粒間的基質常為鎳鐵、隕硫鐵、斜長石、橄欖石、輝石等組成。1967年,Van Schmus et al.提出了球粒隕石的化學-岩相學分類。根據化學組成,將球粒隕石分為:普通球粒隕石 (O群),碳質球粒隕石 (C 群)和頑火輝石球粒隕石 (E 群)三群。普通球粒隕石又分為三個亞群,即 H (高鐵)、L(低鐵)和LL(低鐵低金屬)亞群。根據其產出地 (英文單詞首個字母)將碳質球粒隕石分為 CI、CM、CO、CV、CK、CR、CH、CB八群。頑火輝石球粒隕石又可分為EH 和EL兩個亞群。從E群到O 群再到 C群,橄欖石和輝石的FeO/(FeO+MgO)逐漸增高 (表1-6)。

表1-6 球粒隕石族的特徵

續表

注:硅酸鹽中 Fe/(Fe+Mg)、平均Mg/Si、平均Al/Si、平均 Ca/Si為特色摩爾數比值。 (據White,2013)

根據隕石的岩相學特徵,球粒隕石又可以分為六種岩相學類型 (表1-7,Norton, 2002)。

表1-7 球粒隕石族的岩相學類型及特徵

R^*:指具有淺色碎屑和深色基質的球粒隕石。碎屑的岩相學類型較高,為5～6型;基質的岩相學較低,為3～4型。

表1-7 表明,所有的球粒隕石組都可以根據化學和岩相學特徵進行分類。化學類型代表了不同的小行星帶的母體。岩相學類型反映母體上或內部發生的熱變質作用或水溶蝕變作用。普通球粒隕石呈現出熱變質作用,而碳質球粒隕石的各個亞類的岩相學類型從水溶蝕變到熱變質作用都有。由表1-8,從 1～6,代表著遞進的重結晶作用和變質作用。

表1-8 球粒隕石的重結晶和變質作用

*平衡指共生礦物處於穩定狀態;不平衡指在高溫下一起受熱但仍未達到穩定的共生礦物。

(據格拉斯,1986)

碳質球粒隕石,顧名思義,以其高含量的揮發元素與揮發性化合物,包括水、硫、稀有元素,以及大多數高含量的碳為特徵。根據其化學成分,碳質球粒隕石又分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類 (表1-9),分別與表1-8 中的1、2、3 型球粒隕石對應。從Ⅰ類到Ⅲ類,碳、水與易揮發痕量元素逐漸減少。如果把該分析都換算為不揮發基,那麼,碳質球粒隕石的成分實質上彼此相同。

表1-9 不同類型碳質球粒隕石的分析結果 單位:w_B/%

(據米勒等,1982)

碳質球粒隕石,以其暗黑色或褐色、相對密度小,以及幾乎不含鎳-鐵金屬等特徵,而易與其他隕石相區分。Ⅰ型碳質球粒隕石本身並不含隕石球粒,之所以把它與其他碳質球粒隕石歸在一起,乃是因為它們彼此之間的化學性質與礦物成分相似。

在隕石球粒和一些被稱為富鈣鋁包體、直徑 1～2 mm 的不規則顆粒中,都發現高溫礦物,與此相反,碳質球粒隕石的基質所含的卻主要是低溫礦物,如類似蛇紋石的層狀硅酸鹽。這正是碳質球粒隕石屬於未分異型隕石的證據。

碳質球粒隕石含有多種不同種類的碳氫化合物,包括氨基酸等。研究表明,這類化合物的起源是非生物成因的。這些有機化合物可能是從簡單的分子如 CO、H₂ 與 NH₃ ,受塵埃粒子表面上的鎳鐵和磁鐵礦的催化作用形成的。因此,碳質球粒隕石包含了太陽系早期復雜碳化物的非生物合成作用的信息,而且可能與地球上的生命起源有關。甚至有人認為,生命分子的前驅並非誕生於地球,而是誕生於小行星,這種小行星後來落到地球上,從而「播」下生命的種子 (格拉斯,1986)。

直到20 世紀80年代早期,人們認識到的碳質球粒隕石只有四種。今天,隨著在南極球粒隕石的大量發現,數目已經上升到八種 (表1-6)。詞頭C指的是碳質,其後的字母指被目擊降落的地點,如CI中的I指在1938年降落在坦尚尼亞Ivuna小鎮上質量為704g的隕石,具有這種特徵的隕石都被稱為CI型球粒隕石。

無球粒隕石是相當不均勻的石隕石,它們都缺乏隕石球粒,一般比球粒隕石結晶粗,且基本不含鎳鐵。它們具有類似於地球上火成岩的結構和組成,可能具有岩漿的分異作用。許多無球粒隕石是強分異岩石,因此它們幾乎是單礦物岩 (米勒等, 1982)。放射性年齡測定表明,球粒隕石是早期太陽系保留下來最古老的樣品,年齡約為 45.6 億年。

由於存在三類迥然不同的隕石——石隕石、石鐵隕石和鐵隕石,這使得人們設想隕石來自某種曾經分異成一個富金屬核和一個硅酸鹽包裹層的行星體,這種天體破裂導致各類隕石的形成;石鐵隕石來自金屬核與硅酸鹽幔界面,石隕石來自富硅酸鹽幔。成為依據隕石資料推測地球內部結構和化學成分的重要根據之一。有證據表明,「一個母體形成隕石」的假說不可取。因為各類隕石年齡有差異,而隕石群之間也有年齡差異。其二,各群球粒隕石和鐵隕石之間均存在成分間隔和氧同位素 (¹⁸ O/¹⁶ O 和¹⁷ O/¹⁶ O)比例差別。每群隕石應分別形成於不同的行星母體,火星與木星間的小行星帶有眾多小行星,是隕石的來源。