说到碳质球粒陨石,稍微深入研究陨石的人都不会陌生,因为它是陨石构成的一个门类,而且是一个科学界一直关注的的重要陨石分类。在讨论碳质球粒陨石前,我们必须清楚的概念是:它的名称一定是“碳质球粒陨石”,而并非任何其他的名称,如果出现的其它表述,那就不是碳质球粒陨石。
碳质球粒陨石英文名:carbonaceous
chondrite
(或加上:meteorites)。第一个英文单词是以碳为前缀的单词,为碳质。第二个单词是球粒。第三个为陨石,可以加上也可以省略。但是前两个单词绝对不可省略,否则不是错误,就是别有他意。
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
群
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。
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CI
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CI
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CI
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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。
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CM
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CM
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CM
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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。
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CO
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CO
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CO
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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。
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CV
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CV
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CV
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CV
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CV
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CV
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CV
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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。
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CK
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CK
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CK
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CK
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CK
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CK
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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。
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CR
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CR
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CR
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CR
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CR
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CR
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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。
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CH
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CH
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。
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CB
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CB
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CB
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CB
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CB
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CB
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CB
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CB
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CB
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。