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陨石都有哪些主要的识别特征与特点?

2016-12-14

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陨石是坠落在地球表面的外来岩石碎块,由于陨石从太空高速坠入地球,通过地球大气层时会产生高温摩擦促使陨石呈现高温熔融特征。所以比较新鲜的陨石表面一般都有一层薄薄的熔壳,颜色多呈灰色、黑色或黑褐色。有的表面比较光滑、有的有凹形气印、有的布满密密麻麻的小孔,也有的受热胀冷缩影响而出现龟裂特征。刚坠落不久比较新鲜的陨石一般都比较容易识别,它们通常呈现出非常完美的熔融外表,有的熔壳和气印会比较明显,有的则完整地记录了当时高速通过地球大气层时,表面被高温熔融的形态。因为陨石不是透明矿物体,种类与成因也多种多样,即使一些看似比较新鲜的疑似陨石或陨石标本也要进行严格的鉴定,通过陨石研究人员进行系统的检测定性和分析归类。因为一些新鲜的火山岩或人为因素制成的各种金属团块也容易和它们混淆,只有通过系统的科学分析论证后,以便科学合理的把它们有序的进行岩性区分与化学归类。


球粒陨石是石陨石的一种,它没有遭遇过母天体的熔融或地质分异,因此结构都没有被大的改变过。几乎所有球粒陨石均含有毫米大小,称为含“球粒”的球形岩石。约80%的球粒陨石含有嵌于幼细基质内的球粒,典型的球粒由细小矿物或金属颗粒、碎片,以及各种因母天体流质活动而形成的矿物组成。球粒陨石有的用肉眼就能看见很多大小不一“小疙瘩”或“小圆球”,有的则在新鲜的断裂面上才能看到,还有的用肉眼不易看的到。部分球粒陨石曾经历撞击而角砾化,有时由于热变质或水蚀变作用后的球粒陨石,导致一些球粒陨石非专业学者是不易辨认的。一些碳质球粒陨石因碳化合物质的因素,其结构通常比较松散,导致它们在地面上很容易受到环境影响而产生风化,因此它们在坠落到地球表面后一般不会存在太长的时间,只有个别比较新鲜的碳质陨石容易被人们所发现,但大部分也因受到空气阻力或撞击地面的影响,而出现不同程度的破碎、分散和撒落。


球粒陨石可划分为三类五个化学族群:碳质球粒陨石(C群)、顽火辉石球粒陨石(E群)和普通球粒陨石(H、L、LL群)。在地球表面我们常发现的一些含有球粒或类似球粒的石头,有些含有球粒特征的石头可能会是某种球粒陨石,但有的则是地球自身形成的,所以一些人不要认为只要含有球粒特征的石头就是陨石,这种认为是错误的。因为地球上一些沉积岩、火成岩、粘土矿物和洞穴堆积物中,也常夹杂着许多球状、鲕状、豆状、杏仁状或结核状结构和构造。一些锰结核、针铁矿、杏仁体、金属球及玛瑙结晶球,一些辉长岩及火山岩等岩石中也夹杂着许多球体构造,其因经过不同的地质演化而出现不同的球状结构和构造特征。所以在地球地表一些岩石中发现含有球粒物质,不能一概而论的认定它就是某某类型的球粒陨石,这就需要把一些含有球粒特征的岩石进行规范化的制片与制样,以便借助专业实验仪器与设备进行有效的区分和归类。


无球粒陨石是没有球粒的一种石陨石。它的细分种类也比较繁多,但无球粒陨石总归类可分为:原始无球粒陨石、小行星无球粒陨石、月球陨石与火星陨石等。它们包含的成分一般与地球上的玄武岩或火成岩比较相似,并且曾在小行星母体、流星体内或本身经过不同程度的熔化和再结晶地质分异作用,因此,无粒陨石有不同的岩相结构和火成岩成因矿物学特征。但非专业人士很难分辨出无球粒陨石与地球岩石的差异,使它们被人们发现的机会大大减少。很多被人们已发现的一些无球粒陨石,大都是外部陨落特征比较明显,有一些不太新鲜的无球粒陨石被人们所发现,也是它的外部在某一方面还保留或残留着一些特征。当然,也有一些侵蚀风化比较严重的无球粒陨石被发现,但这些大都是个别陨石研究人员在一些特殊地域所猎获的。所以非专业人士要想在野外多发现一些无粒陨石,还要平时多累积一些猎寻经验,发现一些可疑的或较像似的石头时要多用心观察。如发现个别石头某一方面比较符合无球粒陨石特征时,可委托国家陨石研究机构或研究专家借助科学的检测鉴定手段进行辨别区分。


石铁陨石通常含有一定的橄榄石和辉石物质,含橄榄石的石铁陨石一般比较容易辨别区分,但含有辉石的一些石铁陨石及一些中铁陨石,非专业人士很难和一些地球产类似物体进行有效的区分。中铁陨石是含有一定等量的铁镍金属和硅酸盐矿物为主的陨石,它们大都有着一些不规则的纹理或角砾特征,硅酸盐矿物和金属斑块或卵状金属经常在基质中亲密共生。部分硅酸盐矿物基质中常夹杂包裹着一些橄榄石、辉石和钙长石等物质。有的中铁陨石化学物质特征,很类似钙长辉长无球粒陨石和古铜无球粒陨石的成分,另外地球产的一些含铁物质岩石和人工冶炼矿渣,也有很多中铁陨石在目测时常常容易和它们混淆。所以,中铁陨石的有效区分与定性,可根据中铁陨石其岩相、结构、矿物化学和氧同位素等特征进行综合分析,这类陨石的检测分析与定性论证工作,还需要陨石专业研究人员借助专业的仪器与设备进行有效区分与定性。


铁陨石是一种包含大量铁镍合金的陨石,一些新鲜或含镍量较多的铁陨石因为常有一些显着的外观,即使非专业人士也比较容易辨别出来。因含镍的因素它们常能抵抗风化作用,镍的含量通常越多其抗氧化性质越比较明显,相反一些铁陨石中镍的含量比较稀少,坠落地表后受到水和污染物的影响,其也会出现不同程度的氧化特征。由于一些陨石含铁物质占的比例比较大因素,所以在地球环境中也比较容易被氧化,氧化后的铁陨石或石铁陨石肉眼看起来多呈现褐色或赤红色。由于铁陨石、石铁陨石和球粒陨石大都含有一定量的各类金属物质,有的金属相陨石特征一般用肉眼无法看清楚,但我们可以通过一些方法来初步的进行判别:一是,可用磁铁进行初步的验证,铁镍金属都有磁性,用磁铁测试它们看看它们是否含有不同程度的磁性。


当然,并不是所有含有磁性的岩石就是陨石。因为自然界的各类岩石中最常见的磁性矿物有铁钛、铁锰氧化物及氢氧化物、铁的硫化物以及铁、钴、镍、合金等等。这些矿物的磁学状态除铁、钴、镍及其合金之类属铁磁性外,其余则属反铁磁性(如钛铁矿、赤铁矿、针铁矿、钛尖晶石及陨硫铁等),或铁氧体性(如磁铁矿、磁赤铁矿、磁黄铁矿、锰尖晶石等)。其中铁氧体性的磁铁矿、磁赤铁矿的磁性最强。地球上的一些沉积岩、火成岩及变质岩中也大量的存在很多的磁性物质,这就是说我们在野外发现一些含有磁性的岩石,不能盲目的定性说它就是陨石。我们常听到民间有些人自娱自乐的说,石头有磁性,就盖棺定论的说是某某陨石,这也是一种错误的观点。


磁性矿物除在高温下形成固液体系列、低温时发生脱溶现象之外,还会在各种温度条件下发生氧化现象,这对磁性矿物的组合及结构都有一定的影响。如有些岩石中含有的磁铁矿、赤铁矿、针铁矿、锰铁矿、褐铁矿等,也具有不同的磁性,但大部分的含磁性岩石根本不是陨石物质。但有的含这类磁性物质,也不能一概而就的盲目定性,在各类陨石中,还是地球演化成因的各类岩石中都存在大量的磁性物质。但也有一些陨石岩相中含有的磁性物质及其稀少,有的受自身演化与后期风化等因素影响及制约,在一些陨石中就会出现金属物质或磁性物质的缺失。一些没有含有磁性物质的陨石,或含有磁性物质但又及其的微弱,用一些常规手段不易测出磁性的陨石,如果我们简单用磁铁做实验,认为含磁性才是陨石,没测出有磁性就不是陨石,这都是存在误判和漏判的方法,甚至会把一些含有微弱磁性或没有磁性物质的陨石当垃圾丢弃掉。磁性矿物的颗粒大小、形状与各种岩石的生成方式有着密切关系。我们可以利用各种类型的光学及电子显微镜、电子探针、X衍射等化学分析手段,对其进行磁畴结构的观测和矿物成分的鉴定。


在野外进行初步的目测判断时,可从岩石的解理性质、岩石表面可观测到的矿物、包裹的斑晶、生长的条纹、凹坑或熔壳上进行初步的判断。比如,陨石外部结构特征上不会出现有层状或纵向解理现象,有层状或纵向解理的岩石多数是地球沉积和褶皱作用形成的岩石。陨石外部可观测到的岩相包裹矿物,不应该伴生有石英斑晶、方解石和其它用眼可直接观测到的含水类矿物晶体或较大颗粒物等。陨石外部可观测到的岩相不会出现有石英矿物脉,不会出有线条状的纹理,或其它反差比较明显的条痕状矿物的夹杂特征等。陨石岩相结构一般都比较致密,如在荒郊野外发现一些凝固特征的熔岩,其岩石断裂面或残缺处发现内部存在着很多囊泡(气泡状空腔),这种特征的石头多数是气孔状玄武岩,也有的是冶炼残余下的金属矿渣。一些石头的个体形状过于对称,或呈现长条状、扁平状或平行四边状特征,这类形态的石头也可以排除是疑似陨石的可能性, 因为陨石在坠落过程中,受到大气压缩、熔融燃烧和岩体冲击的影响,其气动外形多呈现不规则的形态,如纵横比列其长度和宽度不会相差太大。一些石头的个体形状过于呈现圆球状、结核状或扁圆状特征,这种形状的石头也可排除是疑似陨石的可能性,因为这种形状的球体类物质不符合陨石气动规律形成的外面特征。一些过于呈现球状的圆形石头,大部分多为地球成因的锰铁结核、鲕粒结核、赤铁结核、磁铁矿结核、玛瑙结核、方解石结核、氧化锶结核、粘土矿物结核或水冲鹅卵石,当然也有人工浇铸的球磨机用合金钢球。


还有,在野外我们也会常发现一些多种岩石混杂在一起的角砾岩,很多是地表风化与沉积或火山岩浆包裹作用形成的角砾岩,有一些人常把它和月球角砾岩类陨石混淆在一起。月球角砾岩类陨石岩相中的角砾多数为冲击破碎或折断的矿物岩屑组成,它是由大气压缩成的热量、流星体冲击压力和冲击变质作用下形成的岩石碎片,在这种机制下不能形成或完整保存有几何形状的矿物晶体,比如矩形、平行四边形和水冲圆砾形等。所以在野外发现一些岩石包裹着一些卵石状的砾岩,包裹着一些矩形晶体比较完整的砾岩,或夹杂包裹着很多平行四边形的对称矿物质,这些夹杂或包裹着砾岩型的石头可排除是月球角砾岩陨石的可能性。如果在野外发现有岩相呈熔融基质, 而且岩相中的包裹晶体有折断或碎裂后被岩浆物质再充填,或岩相中的夹杂矿物多为不规则的碎屑时应引起注意,这类角砾岩型的岩石很可能会是月球陨石,另在野外发现一些比重较大,岩石外部有凹坑或熔壳特征的石头要可进行概念性的收集。月球陨石基本不含金属物质或含量极少,所以很多月球陨石是弱磁或根本没有磁性,也不含有高浓度的镍。就像其它种类的石陨石一样大多数也是没有磁性的。在民间有人说只要是陨石都要有磁性,这是一种及其错误的误导言行。


在视觉上,月球陨石看起来很像地球表面上的一些火成岩,一些出现风化迹象的月球陨石会看起来也及其的平常,人们在野外猎寻陨石时往往很容易忽视它的存在。月球陨石有长石角砾岩型、月海玄武岩型、熔融角砾岩型、碎屑角砾岩和月壤角砾岩型等,一些地球陆地风化沉积岩在视觉上很接近月球角砾碎屑岩类型陨石,它们有着极其相似的岩相结构特征。然而,它们两者之间有着许多本质性的差异,月球陨石中不含碳酸盐及富含石英矿物,地球陆地沉积岩中大都富含碳酸盐和石英矿物。月球角砾岩型陨石中富含角砾状物质多为斜长石碎屑或钙长石碎裂片,地球陆地沉积岩中常夹杂着一些圆形的卵石状砾岩及含水矿物。月球角砾或碎屑岩类型陨石的基质中大多数含有一些熔融玻璃物质,地球沉积作用成因的角砾岩中大都含有一些粘土与风化矿物。月球角砾或碎屑岩类型陨石岩相多呈岩浆凝结特征,地球沉积作用成因的角砾岩中常有水纹状纵向解理或存在断层特征。一些月球陨石被切割形成剖面后,一些非陨石研究专业人士,即使是一些地质工作者也常把许多月球陨石误认为是某些地球成因的岩石。要区分辨别它们到底是不是某种类型的月球陨石,还是地球成因的某种普通岩石,但最终还要我们陨石研究人员通过其岩相、结构、化学与同位素方面进行系统的理化科学实验分析,通过严格科学检测手段判断与论证它们到底是不是来自月球上的物质。


但不是所有外部特征有凹坑或熔壳的石头就盲目断定是陨石。地球地化成因的一些岩浆岩、变质岩和沉积岩,在一些特殊地质先天条件成因下,或在后期经过漫长的剥离、风化、侵蚀、冲刷与热胀冷缩的条件下,也会出现一些岩体外部布满凹坑的石头。比如一些地球火山成因的岩浆岩,特别是火山弹或基性岩浆岩,很多喷发型岩浆岩因其在液态喷发过程中,在瞬间接触空气或地表水的冷却过程中,而形成了不同厚度的熔壳。所以,有些地球火山成因的各种岩浆岩在做初步的目测判断时,也很容易和一些类型的陨石混淆在一起。还有在一些戈壁和沙漠地表上,我们也常发现一些外表光滑、颜色漆黑呈各种形态的石头,有些这种特征的石头可能会是某种陨石,但大多数都是一些地球成因其结构比较紧密且不易被风化掉的各种石头,外部形态与颜色大都是地质演变形成的。如岩石经过漫长的剥离搬运、风吹沙洗、日晒雨淋与地表物质侵蚀等,都会形成一些类似陨石的外貌特征,这就需要我们经过初步的目测判断后,还需要我们的陨石专家在实验室中借助先进的专业精密仪器,从其岩相、结构与矿物化学等方面进行有效的区分排除和定性定论。


在这,我还要说一下个别陨石岩体外部的粘结物和裂隙中的夹杂物质。因为个别陨石外部熔融粘结物特征,会影响一些发现者初步的判断力。一些个别的陨石在坠落过程中,因外部燃烧而表层呈熔融液态状物质,在直接或间接的坠落到地表后,其受到地表物质和环境的影响,个别瞬间坠落的陨石会比较巧合的接触到一些泥沙等物质。一些泥沙物质接触到熔融状的陨石后,有的会被直接的熔解掉,有的还会保留一部分粘结在陨石外部,这是间接作用被地表物质掩盖形成的假象,如在野外发现有类似这种粘结物的石头要多注意观察。有的陨石在坠落时会直接砸入含盐碱水的泥层中,砸入含水泥层中的陨石会被泥沙所掩埋,坠地较久的陨石会在沉积或氧化状态下,其外部会被盐碱、高岭土或粘土等物质所包裹,如在泥土中发现有比较重的这类石头也要特别的注意。这些后期成因的附属物质一般不容易清除,需要人工借助工具耐心细致的剔除,剔除好的岩体也可用清水进行洗刷,然后进行干燥处理。但不能用酸性化学液体进行侵蚀,被酸性化学液体侵蚀过的疑似陨石会直接影响到检测与鉴定的分析数据,也会加快疑似陨石物体的氧化与分解进度。


一些坠地较久,风化与变质较严重的陨石,它在坠落、冲击与冷却过程中有的会出现一些裂隙。经过后来受地表水等物质与环境的长期侵蚀,一些岩相细脉中会存在一些氧化与变质现象,也会存在一些粘土和磁性等后期成因物质。有的是后期充填的陆地物质,也有的是长期接触地表水作用下结晶形成的矿物。相反,一些陆相或海相成因的火山岩中也会存在一些裂隙,这些裂隙中也会出现侵入一些其它的铁质夹杂物或后期结晶矿物。所以这类疑似陨石在鉴定时,不能用化学成分组合简单的去区分与定性,因为裂隙中夹杂的充填物或后期成因的一些含水矿物,会直接影响分析鉴定数据的准确性,有时会间接性的造成数据误判。所以它必须要借助电子显微镜、电子探针、X衍射、矿物化学分析等手段,从其岩相、结构和矿物化学特征等进行多角度的综合分析与区分定性。不论一些比较新鲜的各种陨石还是风化比较明显的陨石,或氧化较重的铁陨石、石铁陨石、各种地球产的铁矿石、人工合金物体或一些无纹铁陨石,都需要陨石专业研究人员进行系统有效的检测分析后, 通过科学规范的区分、分类与定性,并对其各项分析数据和岩相及结构特征进行描述或概论。