隕石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

內(nèi)部結(jié)構(gòu)與地球相似，分三層，中心為鐵核（鐵隕石），中間為石鐵混合幔層（石鐵隕石），外部是石質(zhì)為主的殼層（無球粒石隕石）。

隕石也稱“隕星”，是地球以外脫離原有運(yùn)行軌道的宇宙流星或塵碎塊飛快散落到地球或其它行星表面的未燃盡的石質(zhì)、鐵質(zhì)或是石鐵混合的物質(zhì)。

隕石根據(jù)其內(nèi)部的鐵鎳金屬含量高低通常分為四大類：石隕石、鐵隕石、石鐵隕石、玻璃隕石。石隕石中的鐵鎳金屬含量小于等于30%。石鐵隕石的鐵鎳金屬含量在30%——65%之間。鐵隕石的鐵鎳金屬含量大于等于95%。玻璃隕石不含金屬成分。

大部分隕石是球粒隕石（占總數(shù)的91.5%），其中普通球粒隕石最多（占總數(shù)的80%）。球粒隕石的特點(diǎn)是其內(nèi)部含有大量毫米到亞毫米大小的硅酸鹽球體（見圖）。

球粒隕石是太陽系內(nèi)最原始的物質(zhì)，是從原始太陽星云中直接凝聚出來的產(chǎn)物，它們的平均化學(xué)成分代表了太陽系的化學(xué)組分。世界上最大的石隕石是1976年隕落在我國吉林省的吉林普通球粒隕石，其中1號(hào)隕石重約1770公斤。

擴(kuò)展資料

演變原理

大量的小天體圍繞著太陽運(yùn)行，這些小天體的直徑大到數(shù)十公里、數(shù)百公里，小到數(shù)十厘米、數(shù)厘米的尺度，甚至更小的就像鵝卵石、砂塵顆粒大小，小天體在運(yùn)行過程中經(jīng)常相互撞擊。

在撞擊力的作用下，會(huì)使小天體之間的撞擊面上產(chǎn)生高溫高壓并使礦物巖石熔融變質(zhì)而形成熔融體。這種熔融體的形狀千姿百態(tài)。

當(dāng)一顆小天體遭到成千上萬顆礫石或砂塵顆粒撞擊以后，所產(chǎn)生的大量的局部性的小熔融體，就會(huì)疊加起來而構(gòu)成小天體的外殼。小天體之間相互撞擊常常會(huì)改變其內(nèi)部的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)。

同一顆隕石有兩種熔殼，一種是在太空中小行星之間相互撞擊產(chǎn)生的熔殼，另一種是進(jìn)入地球大氣層與空氣摩擦產(chǎn)生的熔殼。

參考資料來源：百度百科——隕石

隕石的分類及組成

由于分類的標(biāo)準(zhǔn)難以達(dá)成一致,隕石的分類比較困難。分類標(biāo)準(zhǔn)包括化學(xué)組成、礦物組成、隕石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及顏色等。根據(jù)分類依據(jù)的不同使得隕石的分類或簡單或復(fù)雜,這與研究者的傾向性有關(guān)。20 世紀(jì)初葉,德國學(xué)者Rose依據(jù)隕石的礦物組成和結(jié)構(gòu)對隕石進(jìn)行了分類,其后奧地利維也納大學(xué)的Tschermak 和維也納自然歷史博物館的Brezina修改和擴(kuò)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(gè)亞類。該分類在20 世紀(jì)中期得到很好的使用 (Norton,2002)。但是終因該分類方法過于復(fù)雜而被新方法取而代之。1916年,英國博物館的George T.Prior根據(jù)隕石之間的化學(xué)和礦物學(xué)關(guān)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(jì)60年代。直至 1967年,美國加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的Klaus Keil和Kurt Fredriksson使用電子顯微鏡首次對隕石組成進(jìn)行顯微分析后,使得隕石學(xué)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(jìn)而形成了一種全新的分類體系 (Norton,2002)。

隕石分類主要是根據(jù)它們的礦物學(xué)組成、化學(xué)組成與內(nèi)部的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。首先根據(jù)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(jù)有無球粒分為球粒隕石和無球粒隕石兩類,還可以根據(jù)是否發(fā)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(xué)和同位素組成可以代表它們所源自母微星體總體的化學(xué)和同位素組成。分異型隕石是由那些熔融并分異為核、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云的組成 (Palme et al.,2004),球粒隕石就是這樣的未分異型隕石。進(jìn)一步還可以根據(jù)隕石中所含有的主要礦物進(jìn)行更詳細(xì)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(xù)表

(據(jù)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(jù)礦物晶體結(jié)構(gòu)和Ni/Fe比值,鐵隕石可以分為三個(gè)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(jù)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%。

球粒隕石的最大特征是含有球體,具有球粒構(gòu)造。球粒一般由橄欖石和斜方輝石組成,而球粒間的基質(zhì)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(xué)-巖相學(xué)分類。根據(jù)化學(xué)組成,將球粒隕石分為:普通球粒隕石 (O群),碳質(zhì)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(gè)亞群,即 H (高鐵)、L(低鐵)和LL(低鐵低金屬)亞群。根據(jù)其產(chǎn)出地 (英文單詞首個(gè)字母)將碳質(zhì)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(gè)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 球粒隕石族的特征

續(xù)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(shù)比值。 (據(jù)White,2013)

根據(jù)隕石的巖相學(xué)特征,球粒隕石又可以分為六種巖相學(xué)類型 (表1-7,Norton, 2002)。

表1-7 球粒隕石族的巖相學(xué)類型及特征

R^*:指具有淺色碎屑和深色基質(zhì)的球粒隕石。碎屑的巖相學(xué)類型較高,為5～6型;基質(zhì)的巖相學(xué)較低,為3～4型。

表1-7 表明,所有的球粒隕石組都可以根據(jù)化學(xué)和巖相學(xué)特征進(jìn)行分類?；瘜W(xué)類型代表了不同的小行星帶的母體。巖相學(xué)類型反映母體上或內(nèi)部發(fā)生的熱變質(zhì)作用或水溶蝕變作用。普通球粒隕石呈現(xiàn)出熱變質(zhì)作用,而碳質(zhì)球粒隕石的各個(gè)亞類的巖相學(xué)類型從水溶蝕變到熱變質(zhì)作用都有。由表1-8,從 1～6,代表著遞進(jìn)的重結(jié)晶作用和變質(zhì)作用。

表1-8 球粒隕石的重結(jié)晶和變質(zhì)作用

*平衡指共生礦物處于穩(wěn)定狀態(tài);不平衡指在高溫下一起受熱但仍未達(dá)到穩(wěn)定的共生礦物。

(據(jù)格拉斯,1986)

碳質(zhì)球粒隕石,顧名思義,以其高含量的揮發(fā)元素與揮發(fā)性化合物,包括水、硫、稀有元素,以及大多數(shù)高含量的碳為特征。根據(jù)其化學(xué)成分,碳質(zhì)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(yīng)。從Ⅰ類到Ⅲ類,碳、水與易揮發(fā)痕量元素逐漸減少。如果把該分析都換算為不揮發(fā)基,那么,碳質(zhì)球粒隕石的成分實(shí)質(zhì)上彼此相同。

表1-9 不同類型碳質(zhì)球粒隕石的分析結(jié)果 單位:w_B/%

(據(jù)米勒等,1982)

碳質(zhì)球粒隕石,以其暗黑色或褐色、相對密度小,以及幾乎不含鎳-鐵金屬等特征,而易與其他隕石相區(qū)分。Ⅰ型碳質(zhì)球粒隕石本身并不含隕石球粒,之所以把它與其他碳質(zhì)球粒隕石歸在一起,乃是因?yàn)樗鼈儽舜酥g的化學(xué)性質(zhì)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(guī)則顆粒中,都發(fā)現(xiàn)高溫礦物,與此相反,碳質(zhì)球粒隕石的基質(zhì)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(zhì)球粒隕石屬于未分異型隕石的證據(jù)。

碳質(zhì)球粒隕石含有多種不同種類的碳?xì)浠衔?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(jī)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(zhì)球粒隕石包含了太陽系早期復(fù)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(guān)。甚至有人認(rèn)為,生命分子的前驅(qū)并非誕生于地球,而是誕生于小行星,這種小行星后來落到地球上,從而“播”下生命的種子 (格拉斯,1986)。

直到20 世紀(jì)80年代早期,人們認(rèn)識(shí)到的碳質(zhì)球粒隕石只有四種。今天,隨著在南極球粒隕石的大量發(fā)現(xiàn),數(shù)目已經(jīng)上升到八種 (表1-6)。詞頭C指的是碳質(zhì),其后的字母指被目擊降落的地點(diǎn),如CI中的I指在1938年降落在坦桑尼亞Ivuna小鎮(zhèn)上質(zhì)量為704g的隕石,具有這種特征的隕石都被稱為CI型球粒隕石。

無球粒隕石是相當(dāng)不均勻的石隕石,它們都缺乏隕石球粒,一般比球粒隕石結(jié)晶粗,且基本不含鎳鐵。它們具有類似于地球上火成巖的結(jié)構(gòu)和組成,可能具有巖漿的分異作用。許多無球粒隕石是強(qiáng)分異巖石,因此它們幾乎是單礦物巖 (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。

由于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(shè)想隕石來自某種曾經(jīng)分異成一個(gè)富金屬核和一個(gè)硅酸鹽包裹層的行星體,這種天體破裂導(dǎo)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(jù)隕石資料推測地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分的重要根據(jù)之一。有證據(jù)表明,“一個(gè)母體形成隕石”的假說不可取。因?yàn)楦黝愲E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(yīng)分別形成于不同的行星母體,火星與木星間的小行星帶有眾多小行星,是隕石的來源。

鐵隕石的組成結(jié)構(gòu)

Ni含量約6～14%的鐵隕石,具有由鐵紋石和鎳紋石片晶構(gòu)成的圖像，這種圖像稱為維斯臺(tái)登構(gòu)造。80%以上的鐵隕石都具有這種圖像，鐵紋石和鎳紋石片晶呈八面體排列的鐵隕石，命名為八面體鐵隕石。
Ni含量約低于6%的鐵隕石，沒有維斯臺(tái)登構(gòu)造,主要是大的鐵紋石單晶體，這些鐵隕石具六面體解理，稱為六面體鐵隕石。
當(dāng)Ni含量約超過14%時(shí)，細(xì)粒八面體鐵隕石的維斯臺(tái)登構(gòu)造消失，只能見到細(xì)粒鐵紋石和鎳紋石呈角礫斑雜狀的交生現(xiàn)象。
當(dāng)Ni含量達(dá)25～65%時(shí)，形成無結(jié)構(gòu)的鐵隕石，這種隕石主要由鎳紋石組成，含有一些小的鐵紋石包體和少許其他的礦物。大多數(shù)鐵隕石都顯示沖擊效應(yīng)的特征。

隕石的類型和化學(xué)組成

在阿波羅飛船登月之前，隕石是人類惟一能直接觀測的地球之外的固態(tài)物體。已發(fā)現(xiàn)隕石的質(zhì)量可從幾克到數(shù)噸。隕石主要來自火星和木星之間的小行星帶和彗星?；鹦呛驮虑螂E石已有少量發(fā)現(xiàn)。對隕石的研究為測定太陽系的化學(xué)組成和演化提供了可以直接觀測的物證。

（一）隕石的類型

隕石主要由鐵、鎳金屬和硅酸鹽組成，根據(jù)隕石中鐵、鎳金屬含量將隕石劃分為三類：

地球化學(xué)原理（第三版）

鐵隕石（siderite）：主要由鐵紋石和鎳紋石兩種礦物組成。其鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%～30%。除金屬礦物外，還有少量副礦物，如隕硫鐵（FeS）、磷鐵鎳鈷礦及石墨等。

鐵-石隕石（siderolite）：由大致等體積的硅酸鹽相和鐵鎳相組成。

石隕石（Aerolite）：主要由硅酸鹽礦物組成。根據(jù)是否含球粒可分為球粒隕石和無球粒隕石兩個(gè)亞類。

球粒隕石（Chondrite）：是各類隕石中最常見的隕石類型。其最大特點(diǎn)是具有球粒構(gòu)造。球粒一般由橄欖石和斜方輝石組成，球粒間的基質(zhì)常由鎳鐵、隕硫鐵、斜長石、橄欖石、輝石等組成。

無球粒隕石硅酸鹽相達(dá)98%以上，幾乎不含金屬相。隕石的結(jié)構(gòu)表明，無球粒隕石、鐵隕石和鐵石隕石都經(jīng)歷過巖漿演化過程。

在已發(fā)現(xiàn)的隕石塊體中還見有玻璃隕石。玻璃隕石是隕落過程中，隕石與大氣摩擦高溫熔化的產(chǎn)物，其熔化程度和結(jié)構(gòu)可做判斷隕落速度和邊部溫度的信息。

（二）隕石的化學(xué)組成

由于隕石具有不同的類型，各類隕石的化學(xué)組成有明顯的差異。

石隕石、鐵隕石和隕石的平均化學(xué)組成列于表1-21。鐵-石隕石的化學(xué)組成介于鐵隕石和石隕石之間。從表中可以看出，組成隕石的主要元素是氧、鐵、硅和鎂，它們占隕石總質(zhì)量的90%以上。

表1-21 隕石的平均化學(xué)組成（w_B/%）

隕石金屬相、硫化物相和硅酸鹽相的主要化學(xué)元素見表1-22。從表中可知，金屬相中除主要為Fe、Ni外，其次是Co和P。硫化物相主要為Fe、S、P。硅酸鹽相則富集O、Si、Al、Mg、Ca、Na、K、Ti、Cr等親石和親氧元素。

表1-22 不同隕石相的主要元素組成（w_B/%）

球粒隕石是已發(fā)現(xiàn)的隕石中數(shù)量最多的隕石。球粒隕石的平均化學(xué)成分列于表1-23。

表1-23 球粒隕石的平均化學(xué)成分（不包括S、H、C、O）

碳質(zhì)球粒隕石是一種罕見的特殊隕石類型，一般認(rèn)為，碳質(zhì)球粒隕石是太陽系中初期形成的隕石。碳質(zhì)球粒隕石中的非揮發(fā)性組分，（如Fe、Si、Mg、Al、Ca等）代表了太陽星云的平均化學(xué)成分，其元素豐度同太陽中所觀察到的非揮發(fā)性元素豐度幾乎完全一致，因此碳質(zhì)球粒隕石的化學(xué)成分被用于估算太陽系非揮發(fā)性元素的豐度。碳質(zhì)球粒隕石中還發(fā)現(xiàn)有有機(jī)物，如氨基酸、卟啉、烷烴、芳香烴等，這對探索生命前期有機(jī)質(zhì)的合成、化學(xué)演化和地球生命的起源提供了重要依據(jù)。

隕石是一種什么物質(zhì)？隕石中主要含有哪些礦物質(zhì)，隕石是如何分類的？

隕石是一種什么物質(zhì)？隕石中主要含有哪些礦物質(zhì)，隕石是如何分類的？

隕石也稱“隕星”，是地球之外擺脫原來運(yùn)轉(zhuǎn)路軌的宇宙空間彗星或塵碎渣很快撒落到地球或其他大行星表層的未燃燼的石制.鐵制或者石鐵混和的化學(xué)物質(zhì)。隕石的一類。關(guān)鍵由鋁硅酸鹽構(gòu)成，次之是鐵鎳合金金屬材料，含小量鐵的硫酸鹽。石隕石是隕石中最普遍的一類，占已發(fā)覺隕石的絕大多數(shù)。

大部分隕石來自于火星和木星間的小行星帶，小問題來源于月球和火星。隕石一般根據(jù)他們是不是由巖石材料(石隕石).金屬材料(鐵隕石).或二者混和(石鐵隕石)，玻璃隕石（沒有金屬材料成份）為主導(dǎo)構(gòu)成，總體所有被分為四類。石隕石中的鐵鎳合金金屬材料含量不大于30%，石鐵隕石的鐵鎳合金金屬材料含量在30%——65%中間，鐵隕石的鐵鎳合金金屬材料含量高于或等于95%，玻璃隕石沒有金屬材料成份。

1.石隕石

石隕石是跌落數(shù)最多的一類隕石。關(guān)鍵或完全由硅酸鹽礦物，尤其是鐵鎂鋁硅酸鹽構(gòu)成的隕石的統(tǒng)稱，在其中金屬材料鐵鎳合金含量小于30%。依據(jù)巖層構(gòu)造有沒有石隕石圖片產(chǎn)生而分成球粒隕石和非球粒隕石兩類；依據(jù)總體成分，球粒隕石被分成碳質(zhì)球粒隕石.一般球粒隕石和頑火輝石球粒隕石三類。

石隕石上硅酸鹽礦物如孔雀石.輝石和小量斜長石構(gòu)成，也含小量金屬材料鐵顆粒，有時(shí)候可以達(dá)到20之上。相對密度3至3.5。石隕石占隕石總產(chǎn)量的95%。1976年3月8日15時(shí)，吉林地域物品12千米，南北方8千米，占地面積500萬平方公里的范疇內(nèi)，降一場全球罕有的隕石雨。所搜集到的隕石有200幾塊，較大 的1號(hào)隕石重1770KG，位居全球每塊隕石凈重之最。吉林隕石表層，有灰黑色.黑棕色熔殼和大小不一氣印。有機(jī)化學(xué)構(gòu)成成份為Sio2占37.2，Mgo2占3.19Fe占28.43。關(guān)鍵礦物質(zhì)有貴橄欖石.古銅色輝石.鐵紋石和隕硫鐵。主次礦物質(zhì)有單斜輝石.斜長石等。

2.石鐵隕石

石鐵隕石由鐵.鎳和硅.酸.鹽礦物質(zhì)構(gòu)成，鐵鎳合金金屬材料含量30至65，這類隕石約占隕石總產(chǎn)量的1.2，故經(jīng)濟(jì)收益最大。此類隕石鐵元素70%之上，次之為硅.鋁.鎳，關(guān)鍵礦物質(zhì)有錐紋石.鎳紋石.合紋石等，主次礦物質(zhì)為隕硫鐵.鉻鐵礦.高純石墨等。石鐵隕石依據(jù)起內(nèi)部的主要成分和結(jié)構(gòu)特征分類：橄欖石石鐵隕石（PAL）.中鐵隕石（MES）.古銅色輝石——鱗石英石石鐵隕石。

3.鐵隕石

占隕石總產(chǎn)量的6%，由91%的金屬材料鐵和8%的鎳構(gòu)成，帶有Co.P.Si.S.Cu.C。相對密度約8-8.5g/cm3。鐵隕石細(xì)分化為方隕石.八面石.貧鎳角礫斑雜巖.富鎳角礫斑雜巖四種類型。他們在成份上是銜接的，能夠由同一種鐵-鎳溶體緩慢制冷而逐漸組成。鐵隕石結(jié)構(gòu)上也是不一樣，如方隕石在光表面具備平行面花紋（牛曼花紋），八面石的光表面是交錯(cuò)花紋（韋氏花紋）。尺寸的圓坑稱為氣印。外觀設(shè)計(jì)不同的管溝，稱為熔溝。這種全是因?yàn)樗麄冇袣屄淙^程中與空氣強(qiáng)烈磨擦點(diǎn)燃而產(chǎn)生的。鐵隕石的橫切面與純鋁一樣，很亮。

4.玻璃隕石

大部分玻璃隕石的樣子與熔化磁控濺射物的形態(tài)類似，常呈灰黑色或墨綠色，透明色，之前廣泛認(rèn)為是隕星事情導(dǎo)致的，大隕星撞擊使地面及隕星的破裂物迅速熔融.快速冷卻結(jié)晶而成。但人們在玻璃隕石發(fā)覺地及周邊也沒有發(fā)覺隕石坑，更沒有看到非常大的極具特色隕石，因而，經(jīng)如今科研證實(shí)，玻璃隕石是某類石隕石熔化后的物質(zhì)。有球形.杠鈴狀.液體狀.扣子狀，數(shù)最多的是圓形的塊材。易破碎，裂開后多具貝殼狀斷裂面。內(nèi)地上看到的玻璃隕石的尺寸，從毫米至十幾厘米不一，折射光下達(dá)暗，但薄的邊沿通透，并有各種各樣的色調(diào)，從黑色到翠綠色，從橄欖深褐色到褐黑色。