陨石的传统分类与现代分类

乐活   2024-10-24 21:52   山东  

在过去很长一段时间里,传统的陨石分类被狭隘地定义为:石陨石、铁陨石和石铁陨石。这是陨石认知的局限性决定的,至今还在以讹传讹,误导公众。


一、传统陨石分类


由于人类对于陨石认知的局限,陨石的种类被简单的分为:石陨石、铁陨石和石铁陨石。事实上,这种类是不科学也是一叶障目,不见森林的表现。

石陨石以硅酸盐矿物为主,约占陨石总量的 95%。石陨石的样子很像地球上的岩石,用手掂量比同体积的岩石重些,一般含百分之几到 35% 以下的铁,有磁性,其断面有不少小的球粒,这些球粒是陨石生成时产生的,是辨认石陨石的重要标记,且石陨石磁性很小。

图一:广西贺州昭平县黄姚乡百莱村发现的远古海洋生物化石陨石。

铁陨石主要由铁纹石和镍纹石组成,其次为陨硫铁等,外表有黑色或褐色的 1 毫米厚熔壳,还有气印和熔沟,切面与纯铁一样很亮,磁性很强,仅占陨石的 4%。石铁陨石分为中铁陨石和橄榄陨石两种,由铁、镍和硅酸盐矿物组成,铁镍金属含量 30 至 65,约占陨石总量的 1.2%,商业价值高。

传统的陨石分类是以含 “铁” 和含 “石” 的大体比例来划分的,但这种分类方法与陨石的起源无关,只是一个简单粗暴的分类方法,还容易闹出乌龙。大部分陨石是球粒陨石,约占陨石总量的 90.6%,其特点是含有大量毫米级的硅酸盐球粒,球粒陨石又分为普通球粒陨石、碳质球粒陨石等多种类型。

传统的陨石分类显然不科学,却被广泛用于粗略划分陨石,且在三类之下又做了更细的划分。

二、现代陨石分类体系


图二:高熔的莒南石铁陨石在莒南与江苏交界处被发现。


(一)RTB 分类体系

1863 年,有学者提出了以矿物成分和岩石结构为依据的陨石分类法,后经过修改,形成了 RTB 陨石分类体系。该体系共分为 76 个族,分类极为繁杂,这使得在实际使用中极为不便。由于其复杂性,无论是对于专业的陨石研究人员还是普通的陨石爱好者来说,都难以快速准确地对陨石进行分类。对于大量新发现的陨石样本,运用 RTB 分类体系进行归类需要耗费大量的时间和精力,极大地影响了陨石研究的效率。

(二)1920 年新分类体系

1920 年提出的新分类体系,为现代陨石分类体系奠定了基础。这个新的分类体系在一定程度上简化了陨石的分类方式,使得陨石的分类更加清晰明了。通过对不同陨石的特征进行深入研究和分析,确定了大部分陨石的来源。这为后续的陨石研究提供了重要的线索和方向,使得科学家们能够更加深入地了解陨石的形成过程和宇宙的演化历史。

(三)以成因为主的分类体系

随着月球返回样品研究、火星探测任务、南极陨石回收、沙漠陨石的发现和收集等工作的开展,极大促进了陨石学的研究进展。在此基础上,形成了以成因为主要线索进行陨石分类的体系,如球粒陨石和无球粒陨石。球粒陨石中含有大量毫米级的硅酸盐球粒,约占陨石总量的 90.6%。无球粒陨石则相对较少,但它们对于研究太阳系的形成和演化同样具有重要意义。这种以成因为主的分类体系,更加注重陨石的形成过程和来源,有助于深入了解宇宙的奥秘。

(四)陨石同位素分类方法

2011 年,进一步结合陨石的氧、铬、钛等同位素组成,对陨石的起源建立了陨石同位素分类方法,如碳质球粒陨石和非碳质球粒陨石。通过测量陨石中不同同位素的含量和比例,可以推断陨石的来源和历史。例如,长石陨石和石墨陨石中的碳同位素组成会有所不同,长石陨石中的碳同位素组成通常与地球上生物质产生的碳同位素组成相似,而石墨陨石中的碳同位素组成则通常与太阳系物质的碳同位素组成相似。这种分类方法为陨石研究提供了更加精确的手段,有助于深入了解太阳系的演化历史和宇宙的起源。

图三:安徽马鞍山天沐陨石文化科技有限公司吕亮董事长收藏的阿根廷艾尔.查克铁陨石。

三、铁陨石的详细分类


图四:山东莒南石铁陨石头部特写

(一)八面体铁陨石分类

八面体铁陨石可根据铁纹石晶体的大小,分为极细粒(0.02 毫米以下)、细粒(0.2 - 0.5 毫米)、中粒(0.5 - 1.3 毫米)、粗粒(1.3 - 3.3 毫米)和极粗粒(大于 3.3 毫米)八面体陨铁。铁陨石主要由铁纹石和镍纹石组成,除镍、铁外,还含有少量 Co、S、P、Cu、Cr、C 等元素。铁陨石密度很大,为 8 - 8.5 克 / 厘米 ³。

许多铁陨石重达 1 吨以上,已知最重的是在纳米比亚的霍巴西村,重达 60 吨;中国新疆铁陨石重 28 吨,属世界陨铁石第三位。铁陨石的陨落数虽只占坠落陨石总数的 4.6%,但由于其比较容易识别,所以寻获较多,约占全部寻获陨石的 40%。

(二)铁陨石的类型分类

铁陨石还可根据 Ga 和 Ge 的含量分为 IAB、IC、IAB、ICIDIEIIAB、IICDIIEIIF、IVA 和 IVB 等 12 种类型。不同类型的铁陨石在成分和特性上可能会有所差异。例如,某些类型的铁陨石可能含有特定比例的镍、铁以及其他微量元素。

这些分类方法有助于科学家更深入地研究铁陨石的起源和形成过程。通过对不同类型铁陨石的分析,可以了解它们在太阳系中的形成位置和演化历史。同时,这些分类也为陨石收藏家和爱好者提供了更详细的参考,使他们能够更好地识别和欣赏不同类型的铁陨石。

图五:闻名世界的莒南石铁陨石原貌图片。摄影:徐淑涛

四、石铁陨石的分类


(一)成分与价值


石铁陨石由铁、镍和硅酸盐矿物组成,约占陨石总量的 1.2%。其商业价值极高,这是因为石铁陨石中的铁镍金属与硅酸盐矿物比例独特,使其兼具金属的光泽和硅酸盐矿物的特色。石铁陨石内部的主要成分包括橄榄石、各种辉石、铁纹石和镍纹石等矿物。

其构造特点也较为复杂,它们含有呈不规则纹理的角砾岩,硅酸盐矿物和金属斑块经常在较细密的粒状基质中共生着。石铁陨石还包含着大量丰富的太阳系天体形成演化的信息,对其进行实验分析有助于探求太阳系的奥秘,通过对陨石中各种元素的同位素含量测定,可以推算出陨石的年龄,从而研究太阳系开始形成时期的各种信息。

此外,石铁陨石还能携带来自小行星、行星、大的卫星或彗星等这些天体的原始信息,所以十分具有科研价值。

(二)石铁陨石的种类


石铁陨石大致分为中铁陨石和橄榄陨铁两种。根据硅酸盐矿物成分特征分类,橄榄陨铁主要由橄榄石和组成基质的铁镍金属构成,其中铁镍金属的 Ni 含量约为 8~15%,其成分与八面体铁陨石相似。橄榄陨铁的冷却速率比八面体铁陨石低,认为它可能是来自陨石母体或小行星内部更深处。

中铁陨石,也称为中陨铁,是含有大约等量铁镍金属和硅酸盐矿物的一种石铁陨石,主要由斜长石、辉石和铁镍组成,铁镍中 Ni 的含量小于 8.9%。

此外,根据矿物组成将石铁陨石划分为橄榄石石铁陨石、古铜辉石鳞石英石铁陨石、古铜辉石橄榄石石铁陨石和辉石斜长石石铁陨石四类。其中橄榄陨铁和中铁陨石较多,其余两种类型较少。例如,我国比较出名的中陨铁有 1995 年坠落于内蒙的东乌期中陨铁陨石;著名的橄榄陨石有坠落于新疆的阜康橄榄陨铁。

图六:山东临沂莒南县JS区发现的富含氧化钙陨石的石陨石。

五、石陨石的分类


(一)成分与特征


石陨石上硅酸盐矿物如橄榄石、辉石和少量斜长石组成,也含有少量金属铁微粒,有时可达 20% 以上。石陨石一般含百分之几到 35% 以下的铁,有的有磁性,有的并没有磁性。其密度为 3 至 3.5 克 / 厘米 ³。

石陨石的一大重要特征是其内部常常含有球粒结构,大部分陨石是球粒陨石,约占陨石总量的 90.6%。球粒一般有 1 毫米左右,也有大到 2 - 3 毫米以上的,90% 以上的石陨石都有这样的球粒,它们是陨石生成的时候产生的,是辨认石陨石的一个重要标记。

(二)石陨石的子分类


石陨石主要分为无球粒陨石和球粒陨石。球粒陨石根据化学 - 岩石学分类被分为五个化学群类,分别是 E、H、L、LL、C。E 群中铁镍金属含量最高,形成在一个极端还原的环境中,其橄榄石和辉石中几乎不含氧化铁;C 群中的铁镍金属含量最低(或不含铁镍金属成分),形成在一个相当氧化的环境中,其橄榄石和辉石中的氧化铁含量比值最高;H、L、LL 群的形成环境界于 E 群和 C 群之间,其特点也界于 E 群和 C 群之间。

无球粒陨石根据其氧化钙含量的高低分为贫钙无球粒陨石、富钙无球粒陨石两个大类。贫钙无球粒陨石中的氧化钙含量小于等于 3%;富钙无球粒陨石中氧化钙含量大于等于 5%。

图七:安徽马鞍山天沐陨石文化科技有限公司收藏的角砾岩月球陨石。

球粒陨石是太阳系内最原始的物质,是从原始太阳星云中直接凝聚出来的产物,它们的平均化学成分代表了太阳系的化学组分。世界上最大的石陨石是 1976 年陨落在我国吉林省的吉林普通球粒陨石,其中 1 号陨石重约 1770 公斤。无球粒陨石则相对较少,但它们对于研究太阳系的形成和演化同样具有重要意义。

无球粒陨石的矿物和化学成分与玄武岩相似,故又称为玄武质无球粒陨石。它们的结晶程度比球粒陨石高,主要由不同矿物和角状碎屑组成的角砾岩组成。在矿物成分上,球粒陨石的斜长石主要是钙长石,而无球粒陨石主要为长石,橄榄石的含量也比球粒陨石低。

图八:世界球体陨石收藏第一人王东明先生收藏的球体状晶体陨石。

六、晶体陨石的神秘面纱


(一)六方晶系陨石钻石


六方晶系陨石钻石通常被叫做朗斯代尔石或是蓝丝黛尔石,是人们在钻石领域新发现的一种新宝石。其名称由来是因为这种陨石钻石的碳原子排列为六方晶系,与地球上常见的等轴晶系金刚石不同。

六方晶系陨石钻石具有陨石坠落时穿过高温大气层摩擦熔化的外表融壳和受到阻力冲击痕迹的物理现象,同时又有钻石的特性,含有碳元素且碳元素含量达到百分之九十,结构质量稳定,不易腐坏和磨损。目前这类六方晶系陨石钻石世界上仅有两颗,其中一颗陨石钻石在我国被发现。

1971 年,家住内蒙古赤峰的王占奎在雪地里救了一位快要冻僵的蒙族老人。老人为答谢救命之恩送给他一个小盒子,20 年后王占奎在整理杂物时发现盒子里有一个像泥丸子一样的小球。一次偶然机会,他发现这个小球竟能在夜里发光,经鉴定,这个小球是天上掉下来的陨石钻石夜明珠。

天津珠宝检测中心最初鉴定专家估价三千多万元,但不到一个星期,鉴定证书被作废。王占奎又到北京做更全面的鉴定,经过红外线、电子探针等多项检测后,最终鉴定出这个小球不但是夜明珠,而且还是从天上掉下来的陨石钻石夜明珠,专家当时估价两千五百万美元以上。

图九:江苏省卞先生收藏的内蒙古六方晶系陨石钻石夜明珠欣赏。

为了彻底搞清楚这个神奇的 “小球”,天津国际宝石检测鉴定中心、中国地质大学宝石鉴定室等多个单位先后对其进行了电子探针分析、背散射电子图象分析等多项检测。检测结果表明:此夜明珠主要由六方金钢石和纤锌矿组成,圆球型系天然形成。

2000 年 7 月 22 日,中国宝玉石协会、中国文物学会等组成专家组对这颗陨石钻石夜明珠进行初步的价值评估,评估为贰仟五百万美元 (25,000,000.00 USD) 以上。2003 年 1 月,内蒙古赤峰市公证处对参加陨石钻石夜明珠鉴定的专家进行面对面核实,证实了相关证书的真实性。

这颗夜明珠看似貌不惊人,自然型圆球体、米黄色、不透明,重 43.03 克拉,直径 1.75cm—1.80cm。将其迎光转动,遍布球体上的小晶体闪射出美丽的金刚光泽。置于暗室,此珠立刻发出黄绿色美丽的磷光。强光刺激后,其光能看清三米范围内的一切物体,距离 10 厘米左右,能看清最小的铅字。

尤其奇妙的是,将此珠放入水中,水面会顿时呈现出绿、兰、白、黄、黑五色光环,光环界限分明,最大直径达 60 厘米。此珠发光原理为离子反应,对人体完全无害。它吸收光能的速度极快,而释放光能则长达 72 小时。

图十:广东省梅州市陨石收藏家陈新华先生收藏的宛如翡翠祖母绿一样的玻璃陨石。

(二)晶体陨石的种类与特性


晶体陨石分为多种,如玻璃、水晶、玛瑙、橄榄石、金刚石钻石等。玻璃陨石品相非常漂亮,上面有大大小小的气印,是陨石穿过大气层时,在高温高压作用力下产生的痕迹,具有宝贵的科研价值。玻璃陨石内常有气泡空腔,用手电照射,石体呈金黄色,从气泡中折射出星星点点的光,晶莹剔透。

水晶陨石相对较为罕见,其在陨石中的独特表现为具有高透明度和特定的晶体结构,可能会呈现出不同的颜色和光泽。目前关于水晶陨石的研究还比较有限,但可以推测其可能在形成过程中受到了特殊的宇宙环境影响。

金刚石钻石类陨石,如六方晶系陨石钻石,具有极高的硬度和稳定性。其密度范围因具体种类而异,一般来说,钻石的密度约为 3.52 克 / 立方厘米。这类陨石在宇宙中经历了极端的高温高压环境,形成了独特的晶体结构和物理特性,成为了陨石中的珍贵品种。

它们不仅具有极高的科研价值,也因为其稀有性和美丽的外观而备受收藏家的青睐。

图十一:山东省烟台市陨石收藏家李林贤先生收藏的氧化铬珍稀陨石。

七、金属类陨石的类别


(一)磁铁陨石


1. 成分

磁铁陨石主要由铁纹石和镍纹石两种矿物组成,此外还含有少量的石墨、陨磷铁镍矿、陨硫铬矿、陨碳铁、铬铁矿和陨硫铁等矿物成分。这些矿物的组合赋予了磁铁陨石强磁性的特性。

2. 特征

  • 形态与结构:磁铁陨石多具有不规则形态,结构致密,表面布有大小不一、深浅不等的凹坑即熔蚀坑,还有类似手指印的气印。龟裂纹可能在陨石陨落过程中有暴雨出现时产生,导致熔壳部分或完全脱落。

  • 磁性:因其高含量的铁镍合金而具有强磁性,大多数陨石都含有铁,而 95% 的陨石能被磁铁吸住。

  • 密度:密度远高于地球上同等体积的岩石,可达 7 - 8 克 / 立方厘米。

3. 分辨真伪的方法

  • 外观鉴别:观察陨石的外观特征,如表面的金属光泽、熔融痕迹、气印和龟裂纹等,初步判断其可能是铁陨石。

  • 磁性测试:使用磁铁对疑似陨石进行测试,观察其是否具有磁性。强磁性是磁铁陨石的重要特征之一。

  • 密度测试:利用密度计或简单的测量方法测试陨石的密度,进一步验证其成分。

  • 化学成分分析:通过化学分析方法检测陨石的成分和元素含量,确定其具体的化学成分和矿物组成。

  • 图十二:安徽马鞍山天沐陨石文化科技有限公司董事长吕亮先生收藏的铜陨石。


4. 收藏价值


作为铁陨石的一种,磁铁陨石有强烈的磁性,品相完整,表面有自然的熔壳和凹凸不平的气印,灼烧的痕迹非常明显。这种类型的陨石非常难得,具有独特的收藏价值。

(二)稀有金属陨石


1. 主要成份

稀有金属陨石主要成分为金、铜、鉻、镍、锰、砷、钼、锆、铌、钌、铑、银、镉、铟、锡、锑过度金属的陨石。稀有金属陨石有把握各种金属元素的合金体。绝大多数稀有金属以两种到三种金属元素为主,其余为微量元素构成。在化学成分上除 Ni 和 Fe 外,还含有 As、Mo、Mn、Zr、Nb、Ru、Rh、Ag、Cd、In、Sn、和 Ir 等元素。

2. 分类

稀有金属陨石的分类主要根据 Fe、和 Zr、Nb、Ru、Rh、Agr 的含量及其构造特征,分为 13 个群。

3. 特殊地位和市场价值

在陨石中,稀有金属陨石具有独特的成分和构造,使其在科研领域具有重要价值。它可能比人类史存在更久远,也可能比地球更古老,是一位有着神秘身份的 “尊贵客人”。

在收藏市场,稀有金属陨石因其独特性、稀缺性和尊贵性备受关注。其独特性在于地球不能自产,是外来物质;稀缺性体现在每年坠落地球的数量少,且大多数坠落在人迹罕至的地方,能流传到收藏市场的更是少之又少;尊贵性则表现为代表着收藏者身份尊贵的象征,被市场赋予了极高的价值。

图十三山东省烟台市陨石收藏家李林贤先生收藏的氧化铬珍稀陨石。

(三)石铁陨石中的金属成分

石铁陨石由硅酸盐和铁镍金属组成。根据硅酸盐矿物成分特征,石铁陨石大致分为四类:

  • 橄榄陨铁:主要由橄榄石和组成基质的铁镍金属构成。铁镍金属的 Ni 含量约为 8~15%,其成分与八面体铁陨石相似,冷却速率比八面体铁陨石低,可能来自陨石母体或小行星内部更深处。

  • 中铁陨石:也称为中陨铁,主要由斜长石、辉石和铁镍组成,铁镍中 Ni 的含量小于 8.9%。

  • 古铜 - 鳞英铁陨石:主要由铁镍、古铜辉石和鳞石英组成。

  • 橄榄 - 古铜铁陨石:主要由铁镍、橄榄石和古铜辉石构成。其中橄榄陨铁和中铁陨石较多,其余两种类型较少。石铁陨石中的铁镍金属与硅酸盐矿物比例独特,使其兼具金属的光泽和硅酸盐矿物的特色,具有极高的科研价值。

  • 同时,石铁陨石还包含着大量丰富的太阳系天体形成演化的信息,通过对其进行实验分析,可以推算出陨石的年龄,研究太阳系开始形成时期的各种信息,还能携带来自小行星、行星、大的卫星或彗星等天体的原始信息。

综上所述,传统陨石分类过于狭隘和片面,不能反映客观存在陨石的分类需要。现代陨石分类以石陨石、金属陨石和晶体陨石分类,可以涵盖更多陨石种类,更加客观与全面。特别是金属陨石的分类,各种金属元素的陨石,主要以合金体的形式客观存在,极大地丰富了陨石的种类。对于促进陨石研究和认知具有积极的意义。

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