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陨石的熔壳特征与坠落地域环境猎寻

2016-12-14

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熔壳是一些比较新鲜陨石常具备的特征,因为陨石进入大气层后与空气高速摩擦而产生高温熔融,这种陨石坠落现象我们也习惯的称其为火流星,火流星常以每秒数英里的速度进入大气层,因坠落速度极快,陨石在坠落过程中受空气阻力与气流压缩的影响下,其温度会被快速升高后而达到燃烧与分解的熔点,因高温燃烧而导致陨石的外部物质开始融化而出现分解,一部分产生熔融后的液体会随气流而流失,大部分会在空中被直接的燃烧气化掉,因此流星体在坠落过程中也会被减去一定的体积与重量,坠落到地表后的陨石因熔融冷却后,其岩体表面会包裹着一层较薄的熔结涂层,我们习惯称其为陨石的熔壳。


新坠落到地球上的陨石表面一般都会覆盖上一层黑色或深灰色熔壳。石陨石的熔壳厚度通常有1毫米左右厚,而铁陨石由于所含的矿物性质具有高密度和不易熔解性,其熔壳的厚度一般都比较薄,有些新鲜坠落的铁陨石肉眼观察不易见到,其个体外表只能看到燃烧着色。因为较多一部分铁陨石中常含有一些具有稳定性质的铁质金属矿物,通常其熔壳是呈现黑色、金属色或褐色的。石陨石因其种类和富含矿物质的不同,大部分石陨石多则呈棕红色或灰色,甚至也有绿色的。还有的陨石因受高温熔融与冲击作用,以及受坠落地环境影响下而会粘结一些泥沙或粘土矿物。但落地较久的一些陨石,因受地表风化环境影响下,其熔壳也会出现氢氧化合物或被粘土物质所包裹。风化后的陨石也会出现棕色、铁锈色或淡灰色。坠地时间较久的陨石也会因受风化与泥沙搬运条件等影响,其局部熔壳会呈现脱落或全岩熔壳消失现象。还有一些石质陨石或石铁陨石进入地球大气层后,因受空气阻力、相互碰撞、受热不均或撞击上了坚硬的地表物体等因素影响下,而会产生不同程度的破碎与断裂。破裂后的陨石残块会根据其坠落轨迹或坠落地域环境而散落,散落地表的陨石残块一侧有的会保留一些熔壳特征,有的则不易见到。因受撞击动力、自身结构、坠落地域环境等因素的作用制约与影响下,其熔壳保留的程度也不一样。


破碎后的一些陨石因受坠落地域物质与环境影响下,其岩体与熔壳也会出现一些特征变化。如陨石坠落在比较潮湿的地表环境中,或受冲击作用直接砸入潮湿的泥质土层中,破碎后的陨石残块因失去熔壳对全岩固态保护作用,而加快了其风化与浸蚀的进度。风化后的陨石残块一般会存在明显的蚀变迹象,其外部常会被粘结的泥土、水垢或氧化物质所包裹,这类氧化蚀变后的陨石残块也一般不易被人们所发现。还有一些散落在沙漠或戈壁干燥或半干燥地带的陨石残块,由于接触雨水较少,一些陨石可以得到较好的保存。但裸露在沙漠或戈壁表面的一些陨石残块会受到干旱沙暴的不断洗礼,风沙会对陨石残块进行长期的吹打与磨砺,这等于大自然对一些坠落较久陨石进行了一次次的抛光与改形换貌过程,所以长期受风沙磨砺过的陨石,其外部熔壳也会随着时间而慢慢的出现缺失或完全被改变其容貌。一些结构相对比较松散的石质陨石,由于沙漠或戈壁的昼夜温差较大,使陨石经常处在剧烈的热胀冷缩作用之中,也会让一些石质陨石加快分解与破裂的速度。一些坠落在沙漠或戈壁表面上的铁质陨石,其迎风面一般会因受到风沙的磨砺而呈现金属光泽,但这种现象只占一小部分。坠落在沙漠或戈壁较潮湿或低洼处较久的一些陨石,则也会因潮湿而出现氧化与蚀变特征。陨石的体积大小不一,有的如同小鹅卵石大小、乒乓球大小、足球大小的、甚至也有体积更大的团块状陨石。陨石的尺寸范围继续扩大有重达数吨的,最大的陨石可重达几十吨,最小的会因熔融燃烧而变成个头极小或变成尘埃微粒。


新鲜陨石的熔壳组成矿物多为的非晶态物质。但地球火山或人工冶炼作用也会让一些岩浆岩、热液接触变质岩及矿渣等表面包裹着一些非晶态物质,所以在感观上它们也容易和一些陨石混淆,特别是熔壳脱落或风化较重的一些陨石也不易被区分。石质或石铁陨石的非晶态物质主要为硅酸盐类矿物的高温熔结与变质物,当然有的非晶态物质中还固熔着一些金属矿物质。硅酸盐类矿物的熔点一般都比较高,非晶态固体与液态一样具有近程有序而远程无序的结构特征。非晶态固体宏观上表现为各向同性,熔解时无明显的熔点,只是随温度的升高而逐渐软化,粘滞性减小,并逐渐过渡到液态。非晶态固体又称玻璃态或金属态,可看成是粘滞性很大的过冷液体。陨石包含的非晶态物质主要是其含有的一些硅酸盐类结晶矿物或金属矿物等,它们是流星体进入地球大气层后,其包含的一些结晶矿物在高温高压下经过熔融后转化成了非晶质物相,这如同我们人工用石英或其它硅酸盐类结晶矿物熔炼玻璃,本来具有结晶构造体的矿物通过高温熔化变成液体冷却后,其就会变成非晶态固体相,非晶态矿物质的颜色变化,也是根据其熔解或夹杂矿物的化学性质而决定的,所以我们常见到一些陨石的熔壳颜色也具有出多色性。常见陨石的非晶态固体物有熔结玻璃、非晶态金属等。


陨石在坠落到地球过程中它的表面温度可高达3000度以上,这也就是说其温度一旦超过了一些包裹矿物的熔点,一些矿物质就会被熔融转变成液化体和气体,形成液体的岩浆它们在快速坠落过程中大部分都已被燃烧消融掉,幸存下来的一些液体冷却后就成了陨石的包裹物质—非晶质熔壳。但我们在实验室中通过大量的研究分析后发现,有一部分陨石因在坠落时受热不均或因相互撞击等因素影响下,其岩体内部常会产生一些大小不等的裂隙。在一些陨石的裂隙中也常充填着一些非晶态物质,这是岩浆在高温熔融与冲击波的压缩作用下,外部一些液体状岩浆往陨石裂隙中高压充填与注入的结果。在一些较新鲜的各种陨石表面往往会呈现不同光泽,在平滑的新鲜陨石表面常会出现反光,陨石的反光由强而弱分为金属光泽﹑半金属光泽﹑玻璃光泽。金属和半金属光泽的矿物条痕一般为深色,玻璃光泽的矿物条痕为浅色或白色。此外,若陨石的反光面不平滑或呈集合体时,还会出现油脂光泽﹑蜡状光泽﹑土状光泽等特殊光泽,有些坠落在干旱沙漠和戈壁上较久的陨石,虽然已经坠落到地球有数百或上千年之久其熔壳依然闪亮。相反,在温热潮湿地域与环境中发现一些坠地较久的陨石,由于受风化与水蚀作用的影响其熔壳会出现消光现象,熔壳缺失与脱落后的风化型陨石则不具光泽。


不管是一些比较新鲜,即是其熔壳保留比较完整的陨石;还是坠落地表较久后,其熔壳已出现不同程度氧化与脱落后的陨石;或外部岩貌特征已被彻底改变后的陨石,但要想较容易发现并猎寻到它们,注意地质与地貌条件因素也非常重要。比如,要想在较厚的疏松土壤上或较松软的沼泽地域中,寻找陨石就等于是件大海捞针的事。在冲击形成的平原上或山林中,因其植被较为丰富,寻找陨石也是极其困难的,除非有人亲眼目击到有陨石坠落在某个特定区域,或在特殊环境中被偶然发现到。陨石比较容易被发现的地区有,如在一些比较坚硬的板土层上,即比较硬质的岩层或土层表面上,在比较平坦开阔的石灰岩平地上,或地表布满与陨石颜色存在反差的卵石或砾石构造层上。比如在一些沙尘暴频发的沙漠或戈壁区域,一些松软的表层土或泥沙容易被狂风吹起卷走,留下的各种岩石或陨石就会存留在表面上。在一些较平坦的岩层或硬土层上容易发现陨石,是因其具有独特的地质与地貌条件。因为在一些陨石坠落区域地表的岩石风化和沉积因素较少,使得陨石没有被沙土所覆盖或未遭到地质与环境因素所破坏。


一些地域因陨石与各种地球成因的岩石,在颜色与形态上存在一些较大差异化,比如在布满白色的砾石构造层上就容易发现地表是否有疑似陨石,所以它们也很容易被分辨区别出来。一些陨石被发现比较多的地域大都在一些沙漠或戈壁等荒芜地区,在这些区域大都存在着一些相同的地质与地貌特点:如地势较为平坦而开阔、地表基础比较坚硬、松软泥沙与浮土较稀薄,千百或上万年其原始地质地貌没有出现较大的改变过,加上环境气候比较干燥,即其环境与气候利于陨石或其它地球岩石的较久保存等。