吉林陨石

[拼音]：jilin yunshi

[外文]：Jilin meteorite

1976年3月8日15时许，在中国吉林省吉林地区陨落了一场世界罕见的石陨石雨。吉林陨石雨陨落过程中，可观察到火球，并伴随爆裂的巨响。陨石雨分布面积近500平方公里，共收集到陨石样品100多块，2700千克。其中最大的吉林1号陨石重1770千克，落地时陷进6.5米深的土层（见图），是世界上最大的石陨石。

在吉林陨石中，共发现约40种矿物，其中26种为透明矿物，如橄榄石、斜方辉石、白磷钙矿、长石、锆石、透闪石、黑云母、蛇纹石、方解石、方英石、石英等，14种为不透明矿物，如铁纹石、陨硫铁、铬铁矿、钛铁矿等。经化学分析与岩矿鉴定，吉林陨石属于H5型高铁群普通球粒陨石。

经现场考察和多学科的综合分析研究，提出了吉林陨石形成与演化的综合模式。

凝聚过程

吉林陨石的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr的初始比值为0.7011，铷-锶模式年龄为(4.70±0.32)×10⁹年，表明吉林陨石物质从太阳星云中凝聚出来是在距今约 47亿年前。由铀-铅和铅-铅法测得吉林陨石固化年龄为45～46亿年，这与月球、地球物质固化年龄相近。

当形成吉林陨石母体的星云物质冷却到约 2000K时，高温难熔元素逐渐凝聚，相继形成锆石、碳硅石、石墨、钛铁矿、尖晶石、铬铁矿等；冷却到1600～1200K时，大量的铁、镍金属凝聚成铁纹石和镍纹石，钙、镁硅酸盐凝聚成辉石和橄榄石；冷却到1100～1000K时，碱金属硅酸盐凝聚，形成斜长石、钾长石、白磷钙石等；冷却到1000～570K时，硫化物凝聚成陨硫铁，形成磷铁矿等；冷却到570～540K时，星云物质在凝聚中已形成的液滴，通过旋转、冷却、结晶，甚至相互碰撞形成球粒，小的球粒或尘粒，逐渐吸积和聚集成较大的小团块。当星云温度冷却到400K以下，大部分含水硅酸盐如透闪石、黑云母、蛇纹石等，以及星云中聚合形成的有机质参与组成了吉林陨石的基质。残留的CO₂、CO、H₂O和H等气体，在各种催化物作用下，合成碳氢化合物。在吉林陨石中发现11种氨基酸、嘌啉、色素、正烷烃、芳香烃和类异戊二烯烷烃等20多种有机化合物。

母体的热变质过程

太阳星云中各矿物相的凝聚，尘粒的吸积与聚集，逐渐形成了吉林陨石母体。母体内的中、长半衰期放射性同位素衰变产生的能量，促使母体内部加热，不仅使母体内的稀有气体产生扩散丢失，而且使母体内的化学成分和矿物成分得以调整和均一化。

吉林陨石中的放射成因核素⁴⁰Ar和⁴He的含量大体呈线性相关，即有同步丢失效应。吉林陨石各样品的表观U，Th-He年龄为4～22亿年，K-Ar年龄为22～42亿年，变化范围较宽，表明吉林陨石具有极其复杂的热历史。

吉林陨石化学成分比较稳定，属于高铁群(H5)球粒陨石。

吉林陨石中球粒的稀土元素含量与球粒陨石的平均含量相比较，轻稀土元素较贫乏，并呈现出随原子量减小而贫化愈明显的特征。吉林陨石中球粒的稀土配分模式表现出Eu相对富集，表明吉林陨石中稀土元素发生了明显的迁移。

全岩的裂变径迹研究表明，球粒边界外的裂变径迹密度大于球粒内部的密度，说明球粒中铀的含量低于球间基质，也说明球粒在热变质重结晶过程中，由于自纯化作用，把铀原子作为杂质排斥到周围的基质中。

根据上述特征，确证吉林陨石经历过热变质过程。

母体的冷却过程

对吉林陨石样品进行分段加热，当加热到1070K时，扇形的辉石球粒晶体继续增长，表明吉林陨石热变质温度约小于 1100K。母体受热后随着热能的扩散而冷却。

母体破裂及宇宙线照射历史

吉林陨石中保存有许多受到碰撞破碎的证据，如橄榄石、辉石和隐晶质球粒的碎片，矿物中呈现裂纹，辉石、白磷钙石呈现出波状消光的特征，钛铁矿有明显的聚片双晶，并有轻微的折曲，球粒和基质碎片形成角砾，铁纹石中出现清晰的由碰撞产生的留曼线。这些事实反映吉林陨石曾受到轻度的碰撞变质影响，冲击压一般小于10⁹帕。

对吉林陨石中的宇宙成因核素 (²²Na、²⁶Al、³⁶Cl、⁴⁰K、⁴⁶Sc、⁵¹Cr、⁵³Mn、⁵⁴Mn、⁵⁶Co、⁵⁷Co、⁵⁸Co、⁶⁰Co)进行测定，并对宇宙线散裂成因稀有气体（³H、²⁰Ne、²¹Ne、²²Ne、³⁸Ar等）进行分析研究的结果表明，吉林陨石具有极其复杂的碰撞分裂史和宇宙线照射史。

吉林陨石初始母体在距今8×10⁶年前，曾受到一次冲击而破裂，其中有一个半径约为10米的分裂碎块，包含有现今的吉林陨石，称为“第一阶段的吉林陨星”。根据²¹Ne含量，可恢复各样品在“第一阶段吉林陨星”中的相对位置，即埋藏在母体中距表面 20～200厘米的部位，因而各样品只能接受2π几何条件的宇宙线照射。

“第一阶段吉林陨星”在距今 (3×10⁵～5×10⁵)年前，又遭受到一次碰撞而瓦解，分裂出“第二阶段的吉林陨星”。根据宇宙成因核素⁶⁰Co等的深度效应，可恢复各样品在“第二阶段吉林陨星”中的精确位置和计算出各样品的埋藏深度。“第二阶段吉林陨星”是一个半径为85～90厘米的类球体，重约10吨，各样品均受到4π几何条件的宇宙线照射。测得离表面最近的样品约11厘米，表明“第二阶段吉林陨星”通过大气层降落时，表面烧失量约为3吨，烧失率约30％。

降落过程

“第二阶段吉林陨星”在太阳系空间的运行轨道半长径 ɑ=1.82天文单位，偏心率e=0.48，倾角i=6.3°，近日点角距ω=32.9°，升交点黄经Ω=167.5°，近日距q=0.94天文单位，远日距Q=2.71天文单位，其运行轨道与阿波罗小行星较相似。

根据陨落过程的力学分析和大气层内轨道研究，吉林陨星以约15公里／秒的相对速度追上地球。进入大气层的入射角为16°。陨星在通过大气层时受到最大的动压达100大气压/厘米²，表面温度达2000～3000K，周围空气被加热到近20000K。在距地面30公里以上高空为直线弹道，在17～23公里高处曾发生过多次小爆裂，使陨星边缘部位不断剥落。陨星通过大气层时，表面物质气化，熔融，形成一层厚0.7～1毫米的熔壳。在19公里高空陨星遭受到一次主爆裂使陨星分裂成许多碎块，散落形成极为壮观的吉林陨石雨。（见图）