陨石

[拼音]：yunshi

[外文]：meteorite

从行星际空间穿过地球大气层到达地面的流星体。陨石的形状各种各样，大小不等，其重量从不足千分之一克到几十吨。目前发现的世界上最大的铁陨石是非洲纳米比亚的霍巴陨铁，重约60吨。中国的新疆铁陨石重约30吨（如图）。最大的石陨石是中国吉林陨石雨的1号陨石，重1770千克。

研究简史

陨石陨落是一种壮观的自然现象，从远古时候起就引起人们的注意。根据古籍记载，中国在距今约4000年前的夏代，已有关于陨石雨的传说；春秋战国时期，已有关于陨石陨落的文字记录。

1794年德国克拉尼 (E.F.F.Chladni)在一本书中指出某些天然铁块不是地球产物而是宇宙物质。但真正的科学研究工作，是从1860年左右，偏光显微镜等新测试技术应用于陨石研究之后才开展起来的。1863年，罗泽(G.Rose)提出了陨石的系统分类方案。此后，各国的地质学家、化学家、物理学家、地球化学家和天文学家等对陨石做了许多研究工作，积累了丰富的资料。20世纪60年代以来，由于空间探测的进展，新的测试分析技术（如电子探针、质谱和中子活化技术等）的普遍应用，陨石研究工作取得了丰硕的成果。近年来相继降落的墨西哥的阿连德碳质球粒陨石雨、中国的吉林陨石雨和在南极洲发现的5000多块陨石标本，对陨石研究起了很大的促进作用。

中国的陨石研究工作是在1961年以后逐步开展起来的。1976年以来，经过对吉林陨石雨进行多学科的综合研究，于1977年8月召开了吉林陨石雨专题学术讨论会，接着出版了《吉林陨石雨论文集》。在此基础上，又开展了其他陨石的矿物学、岩石学、化学成分、同位素年代学、宇宙成因核素、热历史等内容的综合研究。1980年10月成立了学术团体──陨石学及天体化学专业委员会，制定了《中国陨石收集与保护条例》。

陨落过程

流星体以椭圆轨道绕太阳运行，由于受其他天体的摄动或与其他天体碰撞而改变其运行轨道，当其轨道变到与地球轨道相交时，就可能坠落到地球上来。

流星体以约11～72公里／秒的速度闯入地球大气层时，它前端空气受到强烈压缩，经与空气摩擦而使其表面温度升高。在离地面约135～90公里的高度，大气阻力使流星体开始减速，由于激波和大气摩擦作用引起它的表面发热发光，开始气化、熔蚀，表面的熔化物质向流星体后部喷射，又使新的裸露面气化、熔蚀，使陨石发生烧蚀作用。流星体陨落到55公里以下，由于那里大气密度大得足以使它前端的空气受到强烈的压缩产生强激波，因而有时发出隆隆的响声。当流星体降到12.5公里左右的高度时，速度减到100～300米／秒的终点速度，其表面温度大大降低，不再发光，先前熔化的表层迅速凝固成黑色的熔壳。最后，流星体撞击地面，成为陨石。陨石陨落的整个过程大约延续几十秒钟。如果流星体质量相当大，其初始速度又大大超过音速，那么在穿过大气层的过程中，会受到强大的不均匀的冲击压力，使它在30～12公里的上空分裂成许多碎块，散落在大面积的地面上，成为陨石雨。如果流星体很大，最后仍保持很高的速度，在它撞击地面前的瞬间，由于流星体前端的空气受到突然的非常强烈的压缩而急剧升温，使流星体本身及其周围的物质骤然气化而猛烈爆炸，结果陨石粉碎，撞击处形成一个圆形的陨石撞击爆炸坑，简称陨石坑，坑的直径比陨石大得多。陨石和地球物质的碎片和熔化滴粒散布在坑周围的广大区域。

陨石的收集和命名

据估计，全球每年约有500次陨石坠落，其中大多数落在海洋、江河湖泊、山岭和荒漠地带，只有少数被人们发现收集，因此陨石是稀有的珍贵的宇宙标本。陨石通常是以陨落地点或发现的地名命名的（见世界陨石收集、中国陨石）。

陨石分类

目前普遍采用的方法，是根据陨石的矿物成分、化学成分和结构构造来划分的，可分为石陨石、铁陨石和石铁陨石（见陨石分类）。

矿物成分

陨石与地球岩石一样，基本上都是由矿物组成的。但由于陨石长时期存在于高度真空的宇宙空间环境，未经历过地球岩石所受的那些变质作用和风化作用，因此陨石矿物的种类和共生组合与地球矿物存在明显的差别。两相比较，原生陨石矿物有以下几个特点：

（1）已确定的原生陨石矿物只有约 117种（橄榄石、斜方辉石、单斜辉石和斜长石各以类质同象矿物系列计算），其中绝大多数是分散的、颗粒微细的微量成分；而地球矿物约有2400多种。

（2）陨石的主要矿物只有橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、铁纹石、镍纹石、陨硫铁、斜长石和层状硅酸盐（类蛇纹石或者类绿泥石），种类比地球岩石少得多，地球的主要造岩矿物如石英、角闪石、钾长石、黑云母和白云母等在陨石中很少见或未发现。

（3）陨石中有34种在地球岩石中未发现的矿物，约占陨石原生矿物的三分之一。

（4）原生陨石矿物中只有13种为含水矿物，其中6种是含有或者可能含有羟基的，7种含有结晶水的矿物。后者全都是在碳质球粒陨石中。

（5）存在地球外冲击变质成因的矿物，这类矿物有陨尖晶石（林伍德石）和陨镁铁榴石。

（6）有些原生陨石矿物，与地球上的同种矿物差别很大：陨石的褐斜闪石为单斜晶系，而地球上的为三斜晶系；氟磷钙铁锰矿，地球上的有时含氟，而陨石的实际上不含氟；黑复铝钛矿(希邦石)，地球上的含钛，而陨石的不含钛。

已知的原生陨石矿物见表1。

化学成分

普通球粒陨石的平均化学成分，可作为所有陨石的平均成分的近似值。但是，不同类型陨石的化学成分存在着显著的差异。碳质球粒陨石的挥发性元素(Ti、Bi、Pb、Hg)的丰度比普通球粒陨石要高几个量级，它还含有较多的稀有气体和有机物。I型碳质球粒陨石的元素相对丰度，除了氢和氦等挥发性元素外，与太阳系的元素丰度非常接近，可认为是太阳星云的原始物质。无球粒陨石的化学成分，与地球的地幔岩（超镁铁岩）十分近似，其K/Rb、⁸⁹Sr/⁸⁶Sr和K/U之值也几乎一致。普通球粒陨石与地壳火成岩的化学成分对比表明，地壳火成岩富集亲石元素(F、Al、Ti、Sr、Ba、Zn、Tl、U)，而普通球粒陨石则富集亲铁元素（Mn、Cr、Fe、Co、Ni、Ge、钼族元素）和Mg。陨石中挥发性元素 (Rb、Cs、Zn、In、Tl、Pb、Bi) 的含量均比地壳和整个太阳系低。铁陨石的成分几乎全是Fe和Ni，地壳或月球的岩石都不能与它相比。

普通球粒陨石、太阳和地壳的元素丰度如表2。

陨石的识别

（1）密度高，石陨石的密度比地球普通岩石约高1.5倍，铁陨石密度约比地球岩石高3倍；

（2）绝大多数球粒陨石和部分无球粒陨石含有Fe-Ni合金，在新断面上，它以闪光亮点出现，地球岩石一般含Ni甚少；

（3）剩磁强度高，可用罗盘直接测定；

（4）球粒陨石具有地球岩石所没有的球粒结构；

（5）与地球自然铁和人工铁不同，八面体铁陨石具有特征的由铁纹石和镍纹石构成的维斯台登图像；

（6）陨石表面存在通过大气时烧蚀产生的气印和熔壳，气印多呈圆形、椭圆形和菱形，大小从几毫米到几厘米，熔壳一般呈黑色，厚度约1毫米。

研究意义

除月球样品和少量的宇宙尘外，陨石是可供人们直接研究的主要地球外物质。陨石是一种最古老和最原始的太阳系物质，研究它可获得太阳系物质来源、太阳星云和太阳系早期的物质组成和演化的信息。陨石到达地面之前，作为小天体在行星际空间长期运行，在这期间它连续地受到宇宙线的轰击，因此它是研究宇宙线及其与物质相互作用的一种理想样品。研究陨石有机物有助于揭开生命起源的奥秘。对陨石稀有气体和裂变径迹的研究，除可以测定陨石年龄外，还可以用于研究自然界的已灭绝元素和寻找新元素。研究元素在陨石的金属镍铁、陨硫铁和硅酸盐中的分布情况，可为了解亲铁、亲铜和亲石元素的地球化学行为提供有价值的资料。陨石陨落现象和陨石坑的研究，可为宇宙航行和冲击变质作用的研究提供有价值的资料。

参考书目