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《空间化学》(欧阳自远)解读什么是碳质球粒陨石

(2019-03-31 11:06:21)

 

      碳质球粒陨石是陨石家族的石陨石,属于未分异型陨石项下的球粒陨石。在碳质球粒陨石分类中,共有4个化学群组,CI(是与Ivuna陨石成分类似,所以用CI,即英文每个单词首字母表示)、CM(是与Mighei陨石成分类似,所以用CM表示)、CO(是与Omans陨石成分类似,所以用CO表示)、CV(是与Vigarano陨石成分类似,所以用CM表示)、CK(是与Karoonda陨石成分类似,所以用CK表示)、CR(是与Renazzo陨石成分类似,所以用CR表示)、CH(是与艾伦山85085陨石成分类似,所以用CH表示)、CB(是与Bencubbin陨石成分类似,所以用CM表示)。按照族分为:CI、CM-CO、CV-CK、CR四个族。群为:CI、CM、CO、CV、CK、CR、CH、CB(这里不再叙述子群分类了)。

      所谓球粒陨石有资料表明它的演变过程,根据同位素分析认为:太阳星云爆炸后,慢慢冷却过程中,在几千度的高温下,难熔矿物开始凝聚出液滴。液滴凝集形成许多球粒矿物,这就是球粒的雏形。由于天体间不断碰撞、吸附,球粒也不断与其他正在熔融的物质凝聚,此时一部分易熔物质诸如硅酸盐开始凝聚,形成基质,温度继续下降其他矿物凝集形成天体。

      碳质球粒陨石是根据它的水、硫、碳和特征元素(Fe/Si,Mg/Si,Al/Si)比值划分。其CI、CM、CO、CV、CK、CR、CH、CB均为碳质球粒陨石化学群分类。如果碳质球粒陨石不含有铁、镁、铝和硅的比值,就不是碳质球粒陨石。如果不含碳这个最起码的元素,就不能称为“碳质”,这是一个根本要素。

 

碳质球粒陨石的代表性化学成分

组分/%

碳质球粒陨石

I

M

O

V

Si

10.4

12.96

15.75

15.46

Ti

0.04

0.06

0.10

0.09

Al

0.84

1.17

1.41

1.44

Cr

0.23

0.29

0.36

0.35

Fe

18.67

21.56

25.82

24.28

Mn

0.17

0.16

0.16

0.16

Mg

9.60

11.72

14.52

14.13

Ca

1.01

1.32

1.57

1.57

Na

0.55

0.42

0.46

0.38

K

0.05

0.06

0.10

0.03

P

0.14

0.13

0.11

0.13

Ni

1.03

1.25

1.41

1.33

Co

0.05

0.06

0.08

0.08

S

5.92

3.38

2.01

2.14

H

2.08

1.42

0.09

0.38

C

3.61

2.30

0.31

1.08

 

     CI是太阳系物质中化学成分最原始的物质,虽然不含任何球粒和角砾,但是它是低温矿物组成,蒙脱石和绿泥石组成等含水硅酸盐组成。此外也含有磁黄铁矿和黄铁矿。此类型碳质球粒陨石含有粒度小于100µm的橄榄石和辉石(属于高温矿物)。CI的矿物晶体在与基质物质之间,可以发现颗粒中有太阳耀斑粒子的径迹,说明它受到过辐射。这类陨石中的低温脉,说明经历过含水环境的蚀变。由于这类陨石含有片状硅酸盐,磁铁矿和橄榄石结晶,可能是导致没有球粒的因素。

 


CI

CI


CI


CI
      CM含有大量球粒和角砾,由此类型陨石是高温相物质,高温矿物主要为橄榄石、辉石、铬铁矿和硅酸盐玻璃。此外还含有CaAL12O19、CaTiO3、MgAl2O4、CaMgSi2O6这些都是太阳星云早期凝聚物质。CM中含水矿物为七埃绿泥石、蒙脱石、鲕绿泥石。碳的存在主要以碳水化合物形式。

 


CM



CM

 


CM



CM

      CO是变质程度较高的碳质球粒陨石,含有球粒、未熔融角砾和高温矿物组分。CO球粒多为橄榄石球粒以及金属和陨硫铁,橄榄石为铁质橄榄石Fe2SiO4。CO的基质主要是含水粘土矿和富铁橄榄石。

    


CO



CO



CO



CO
    上述的CM、CO在碳质球粒陨石中划分为一族,称为CM-CO族。

      CV的球粒和角砾比较大,有的粒度达到2mm(CO的一般在0.5mm以下)。由于这类陨石含有的氧同位素异常,被认为是携带太阳星云以外的物质,所以CV成为科学界研究的热点。在CV中也发现了黑铝钙石、硅灰石、钙铝石榴石等。CV基质与CM大致相似,为含水硅酸盐或富铁橄榄石。有趣的是在CV中发现了暗色捕掳体,这表明它曾经受到过撞击作用。

 CV3类型碳质球粒陨石[高清组图]


CV3类型碳质球粒陨石

CV3类型碳质球粒陨石[高清组图]
CV3类型碳质球粒陨石

CV3类型碳质球粒陨石[高清组图]

CV3类型碳质球粒陨石
CV



CV



CV



CV



CV



CV



CV

      CK是在澳大利亚被发现,CK碳质球粒陨石硅酸盐是超细颗粒,富铁橄榄石和辉石分散在基质中,这些都表明氧化环境形成。

     

 


CK



CK



CK



CK


CK

CK



CK

      由于CK与CV在矿物和球粒同属一族,所以科学界将其编为一族系。称为CV-CK族。

      CR是在意大利发现的,CR的球粒完全不同于其他类型,其余矿物雷同,也含有水的成分。主要区别是镍铁和硫化铁高达10%。据有关资料表明,CR与CB和CH起源于同一母体,被科学界定性为CR族。

CR
《空间化学》(欧阳自远)解读什么是碳质球粒陨石

CR

《空间化学》(欧阳自远)解读什么是碳质球粒陨石

CR


CR


CR



CR



CR

      CH由于此类陨石含有高金属,所以用“H”表示。其中的球粒含有高达15%的镍-铁,如同其他碳质球粒陨石一样也含有硅酸盐,以及水蚀痕迹。

http://www.botao188.com/uploadfile/2015/0521/20150521101639144.jpg

CH3类型碳质球粒陨石

CH

《空间化学》(欧阳自远)解读什么是碳质球粒陨石

CH3类型碳质球粒陨石


     http://www.botao188.com/uploadfile/2015/0521/20150521103522353.jpg

CH3类型碳质球粒陨石

 CB在澳大利亚被发现,这类陨石含有高达50%以上的镍-铁,乍一看往往会被误认为石铁陨石,但是矿物学和化学性质说明了它们是碳质球粒陨石。CR、CH、CB被列为同一碳质球粒陨石族,称为CR族。这个族所有成员是在太阳星云同一个区域,不同条件下生成,其母体同属一个。

CB

http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20190813/3230100957af4728b7a08b8e1e875cbd.jpeg

Gujba 碳质球粒陨石


CB

http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20190813/b9784a41d188496aa9afb90617962fe5.jpeg

Gujba 碳质球粒陨石


CB

http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20190813/540f39f9ddc74e1893d8596074509313.jpeg

Gujba 碳质球粒陨石切面(明显可见金属颗粒)


CB

http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20190813/7bf7ee28ca9842f1a3b7410d89790e89.jpeg



      目前碳质球粒陨石发现的氨基酸、卟啉、烷烃、芳香烃、嘌呤、嘧啶等60多种有机化合物,这对生命起源、形成、演化有着重要意义。

      碳质球粒陨石经历的三个阶段:一是星云气体发生凝聚,由于温度不同,固体物质集合形成碳质球粒陨石的包裹体。二是液态物质冷凝成固态颗粒形成陨石球粒。值得注意的是,球粒是在大多数包裹体形成后,随着温度降低在星云气体中形成。三是高温物质与细粒、富挥发性基质物一起吸积成母体。

      有个值得关注问题,为何CI会遭受过辐射而其他类型碳质球粒陨石没有呢?这个是否与此类碳质球粒陨石的低温矿物有关呢?对于CV有资料认为,由于此类碳质球粒陨石氧同位素异常,显示这种陨石来自太阳系以外的空间,也许是超新星爆发产生的辐射。总之这些问题至今都是迷,也是科学界兴趣之一。

      分辨碳质球粒陨石不但需要检测矿物、元素,以及需要通过检测同位素不同,特别是在δ18O/δ17O图上投影的直线上反映出来的线性关系。该图中对所有直线可以直观看出矿物变化,直观读取碳质球粒陨石的族群不同。所以碳质球粒陨石是不可以通过外观观察,或是简单的元素就能确定的,更不能罗列一些特征现象说明是否是碳质球粒陨石,正因为碳质球粒陨石的复杂性,造就了这类陨石的极为珍贵的意义!

 

本文参考空间化学》(欧阳自远)及有关资料,如有疏漏,敬请谅解。

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