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陨石鉴伪完全手册-你不必对陨石如此专业
2023-08-05

本文汇总了陨石相关的必备基础知识,并从陨石的分类到陨石鉴伪的多个方面的事项逐一进行了详细的图文介绍,基本上涵盖了陨石验真的多方面的科学知识——其实,对于()陨石,你完全不必如此专业!

陨石的分类

传统的陨石分类是以含"铁"和含"石"的大体比例来划分的。所谓铁,实际上是指铁镍的总量,因为这两种元素基本上是共生的性质也接近;所谓"石",也主要是以硅为主,加上其它非金属元素。

根据铁、石两种成分的相对含量,传统上将陨石划分成三个大类:

铁陨石——铁镍为主;石陨石——非铁镍成分为主,实际上大多以硅为主,铁镍很少;石铁陨石——铁镍和非铁镍成分各占一半左右。

这种分类方式是从19世纪初期开始启用的,沿用至今,但这种分类方法实际上跟陨石的起源一点关系都没有,只是一个传统但简单粗暴的分类方法罢了。还往往闹出乌龙,例如:有的球粒陨石(下面会解释)金属含量占大半,却一直被称为石铁陨石;而另有一些铁陨石含有大半硅酸盐,但却不被认为是石陨石。

传统是不容易颠覆的,虽然上述分类方式不太科学,但仍然被广泛地用于粗略划分陨石,只是在三类之下又做了更细的划分(亚群或者亚组):

石陨石在传统上分为两种:

球粒陨石(由熔岩在低重力条件下重新结晶形成)无球粒陨石(成因复杂,可能来自小行星内部)

铁陨石传统上则依照内部结晶的结构来分类,分为:

八面体陨铁六面体陨铁无纹陨铁

石铁陨石被分为:

橄榄陨石(下分为几个亚组)中铁陨石

最后还有一类叫做行星陨石,根据已经获得且鉴定的标本来看分为:

月球陨石火星陨石

至于金星或者水星,到目前为止还没有发现来自这些行星的陨石,儿对于太阳系其它巨星的气体行星来说,陨石似乎不大可能起源于气体行星,但有可能来自他们的卫星,但由于距离太遥远,即便有起源于这些卫星的陨石,要落到地球上的几率也太低;即便有落到地球,那我们也很难鉴定(没有参考的成分依据)。

详细分类占篇幅太大,这里就不一一列出了,见谅。

陨石鉴伪的主要方面

熔壳

熔壳是陨石的第一特征,因为所有陨石都曾经跟地球的大气有过干柴烈火般的"亲密接触",因此"受伤"是在所难免,不过伤的只是表皮(不会"伤心")。陨石在大气层中下落时其表面温度可以高达1600摄氏度以上,使得陨石的表层融化(铁的熔点是1650度,是一般金属中比较高的了;硅的熔点是1410度),这种急速熔化过程留下了一层陨石物质重新凝结而成的包层,称为"熔壳"。熔壳通常是深灰色至木炭黑色,并且可能有光泽或天鹅绒般的哑光质感,而且表面可能会有因为熔化物质流动形成的流纹。但对于非专业人员来说,黑色的石头被误以为陨石是很常见的,要不要试试你的眼力?

——请问下面两个石头,哪个是陨石?

答案是:A,

· A就是一个典型的球粒陨石,这一块来自俄罗斯车里雅宾斯克(2013年)。

· B是一块表面覆盖了黑色沉积物的白云石卵石(虽然有点"方")。暗灰色至黑色的石头在干燥的湖床上很常见,并且由于风化侵蚀作用的影响,此类石头大多都有凹坑。

老陨石熔壳可能会被侵蚀干净,露出内部的材质,所以要另眼相待。

颜色

陨石大多都是黑色,无论是铁陨石还是富含硅的石陨石,一般在经过了大气层的高温烧熔之后,熔壳表面的物质基本上都已经被氧化成各种价态的氧化物,主要是黑色的四氧化三铁、红色的二氧化铁、各种硅氧化物和硅酸盐,例如棕黄色的硅酸铁等等。这些物质混合起来导致陨石的熔壳的颜色大多是黑色、深棕色,只有少量陨石可能是红色,一些白色的矿物(如各种镁盐)混在这些深色矿物当中只能降低其色度,而不大可能显出白色。地球上原生的石头当中也有很多石头具有黑色的表面,诸如玄武岩,而人造铁块有时候也可能呈现出类似陨石的棕黑外观,被人误以为是陨石。

但落到地球上之后,陨石也就不得不接受跟地球上其他石头一样的命运——被地球的自然力所侵蚀,而那些富含金属的陨石也会慢慢生锈,因此老陨石的颜色会逐渐改变。熔壳会慢慢消失,露出内部的结构和色泽,然后继续被侵蚀。所以新老陨石要有所区别地看待。

形状

陨石肯定不是球形的,它也不会特别尖锐,除非因为落地撞击时碎裂,即便碎裂,破碎面也不可能特别尖锐,因此一般陨石通常是带有圆角的异形石头。

此外陨石通常也不大可能是多孔的,而通常都是实心的,因为大多陨石形成于没有气体的真空,熔岩中即便有气体也会在陨石完全凝固之前排出,不大可能形成大量孔隙,再经过大气层的快速烧熔,至少其表面不会看到大量的孔隙。而孔隙丰富的炼铁炉渣常常被非专业人士误认为是陨石,以至于炉渣(Slag)已经成为了陨石界常用的术语之一(哈哈,O(∩_∩)O~)。

重量

陨石通常比一般的地球上找得到的岩石要重,因为陨石不论何种类型在不同程度上都含金属铁和镍(以单质形式而不是化合形式存在),且其含铁的比例大大高于地球表面能够找到的岩石。地球表面的岩石大多都已经被氧化成各种铁化合物,密度大大下降——要知道我们是住在一颗被锈烂了的星球上啊,地球上的大多数生命都是氧化的产物~。

铁的密度是7850千克/立方米,而地球上密度比较高的花岗岩或者玄武岩的密度仅为2790-3300千克/立方米。所以在地球上除非是人工铸造的固体(如钢锭、铅块),很少有密度超过花岗岩、玄武岩等火成岩的固体。而陨石由于含铁的缘故,大大提高了其平均密度。手感够重,成为了辨别陨石的一个重要标准。

铁磁性

陨石不仅仅是含铁镍,而且这些铁镍还几乎都是以金属单质形式存在,所以陨石大多都可以表现出铁磁性,就是说用磁铁可以吸引。但是地球上有两种非常像陨石的铁矿石分别叫赤铁矿(主要成分三氧化二铁),和磁铁矿(主要成分四氧化三铁),这些矿石有的会对磁铁产生反应,而且切面也可能带点灰暗 的似是而非的光泽。所以赤铁矿和磁铁矿往往被误认为是陨石。

这种情况下的鉴别方法是进行条纹测试,通常的做法是在条形测试板上摩擦矿物或岩石,并观察矿物粉末的颜色:

陨石在测试板上摩擦时通常会出现褐色条纹;赤铁矿的条纹颜色是深红色;磁铁矿的条纹颜色为黑色。

因此,即使石头对磁铁有反应,矿物的条纹和内部缺乏充分的金属光泽也会让它露馅。条纹测试在地质学上常用,如果没有专业的测试板,用瓷砖的背面来磨擦也很方便易行。

内部特征

太空岩石中最大的一组是球粒陨石,它们内部包含散布在整个岩石中的微小金属晶粒,这种晶粒只有液态金属在低重力低氧的环境下才能形成,因而成为了球粒陨石的独特鉴别特征。

如果一块陨石熔壳形态良好,那基本上就没必要切开或磨削寻找金属粒,因为熔壳的外观已经足以证明其太空的起源。但是,如果外观可疑那最好还是先用金刚石锉磨掉一点,用放大镜看看其内部是否有金属颗粒,从而确定其是否为陨石,但这些金属颗粒是铁或者镍,在地球环境下容易生锈风化,磨掉浅层可能看不出什么来。但即便是一些非常老的球粒陨石中,如果仔细看的话,仍会发现金属粒。

上图,哪一一颗是陨石呢?

答案是B。

另外一些陨石磨开熔壳之后就会露出明显的奇异之处,诸如橄榄陨石。

专业精神:不要混淆流星和陨石的概念

作为陨石爱好者或者专业人士,你应该注意在日常谈论的时候不要误用流星和陨石这两个词。流星是陨石在天空中燃烧时的称谓,很多陨石都没法落到地面上,就止步于当“流星”了。每年我们都会遇到几次"流星雨",这些流星雨大多是由彗星残留在轨道上的物质所致。由于这些物质颗粒比较小,基本上在大气中就燃烧完了,没办法形成陨石,所以我们不要误将这种现象说成"陨石雨"——"流星雨"很常见,但"陨石雨"很罕见那!——见到流星雨,你赶快许个愿,但切记,见到陨石雨,赶快逃命去吧!

》》关于陨石的真伪鉴定

陨石相较于地球上的各种宝石来说,其发现几率是非常小的,尤其是行星陨石。不要动不动就说你发现了“月球陨石”或者“火星陨石”,因为此类陨石从外观来看几乎跟地球岩石没太多区别,如果没有专业设备进行成分分析和放射性同位素以及宇宙射线暴露量的测定,则很难确定。此外也不要动不动就把一块看似陨石的石头认为是陨石,大量的爱好者带着激动而兴奋的心情找来了大量的:1)炉渣;2)赤铁矿或者磁铁矿;3)锈蚀了的人造铁块或者炮弹;4)沙漠漆皮石;5)沉积物包裹的卵石;6)人造陨石赝品以及各种荒谬的假陨石。因此拥有理性而正确的信念、简便易行的鉴定技巧以及脑筋急转弯式的排除要点即可识别绝大多数陨石赝品,下面我逐一介绍。

关于陨石的几个正确的信念

1. 找到陨石的机会非常小。根据美国陨石学会的数字,从1807年到2019年4月212年间,美国发现并鉴定的陨石只有1821块(每年平均不足8.6块)。所以在地域面积跟美国差不多的中国,你一年能发现超过8块陨石的几率不大,这是一个简单的统计学推测,随不准确,但可供参考。

2. 发现月球或火星陨石的机会更小,因为这类行星陨石非常罕见,每1000颗陨石中只有约1颗来自月球或火星。

3. 发现刚刚坠落的陨石的机会基本没有,这不是努力就可以做到的,这要看运气,不过最近1亿年内的这种运气基本上被恐龙占尽了,下一次貌似摇摇无期啊。恐龙的运气实在是太好,我们就不奢望那种小行星级别的陨石了。但统计数据说明一切,自1900年以来,整个地球公认的看到陨石"掉落"的次数约为690次,也就是说平均每年6.3次。即使看到陨石坠落,要找到陨石也很难啊。

4. 并非每一个从天上掉下来的岩石都是陨石——有时候逃命更要紧。

5. 并非每一个"看起来"像陨石的岩石都是陨石,或者“看起来”不像陨石的就不是陨石。例如稀有的月球陨石和火星陨石看起来就不像陨石,它们和地球岩石非常像,不符合我们前面讲的那些标准和特征。

》》你找到的可能是假陨石

下面我将从前述陨石鉴定的多个重要方面,以排除逻辑的方式,简介判断陨石的要点,并同时附带介绍一些简单易行的实用鉴定技巧。

熔壳特征方面

没有熔壳,大概率不是陨石

虽然确有一些陨石没有明显的熔壳,但这非常罕见。通常陨石至少应该在一个面上有熔壳。陨石在下落的过程中由于迎风和背风的对于熔壳的流体动力学不同,在背风面会形成更厚的熔壳堆积。所以陨石多少有一面的熔壳会厚一点,即便受到侵蚀和磨损,有一面会剩得多点。

有熔壳但是像一层皮或涂层,估计也不是陨石

如果它的外表显得像是包裹着一层皮、涂层那多半是不是陨石。地球上有许多自然过程,例如某种化学作用,会使得岩石被自然裹上某种涂层和外皮,诸如沙漠形成的天然岩漆,看起来非常像陨石的熔壳。但通常此类外皮会显得有点厚,所以还是容易识别的,陨石由于高温燃烧,并且朝一个方向高速运动,当岩石熔化成液体会很快脱落,不大可能形成太厚的熔壳,即便熔融物质堆积大多也堆积在一面(背风的那面)。

如果石头的内部与外部的颜色和质地是一样的,那基本上行就不可能是陨石了。因为熔壳通常比陨石内部暗,几乎没有例外。

尺寸和形状方面

大陨石没气印,可能是假的

大多数石质陨石比人们想象的要小,铁陨则可能较大。大陨石如果没有气印,那么它可能不是陨石。不是所有的陨石都有气印,但大陨石一般都有。但也不是石头(包括陨石)上所有的凹坑都是气印。

气印,是陨石表面上小而浅的凹坑,其形状非常像在陶泥坯上按下的指印。这是由陨石在大气中坠落时因大气的剥蚀效应所致。陨石上气印的大小跟大气的密度,以及陨石跟大气的空气动力学作用有关,使得凹坑的形状局限于特定的范围。

过于粗糙(张牙舞爪)可能不是陨石

如果边缘锋利或有尖角,或者有大量的孔洞,则可能不是陨石。对于小型流星体来说,90%的质量在落入大气时会损失掉。边缘、角和任何其他隆起处是首先消失的部分,然后是表面的凹坑和孔洞(如果有的话),热量会磨平大部分陨石原有的的表面特征,然后用熔岩动力学特征来形成独具陨石特色的熔壳。尤其是石陨石(非铁陨石)如果过于粗糙或者有突起,就根本不太可能是陨石。很少有石质陨石有囊泡或孔洞。如果有,也是很稀疏且很小。囊泡的形成需要气体,地球的火山岩有囊泡是因为它们曾经是完全熔融的。而大多数陨石从未熔化,不过,铁陨石有时会带有些孔。

形状太规矩可能不是陨石

如果形状是方形、矩形、球形或具有平坦边或平行边、扁平或者扁圆,甚至具有一些规则的形状特征,则可能不是陨石。此外还有又瘦又长的,也不太可能是陨石。把石头从太空扔下地球,还可能变成这些形状吗?扁圆以及瘦长的物体的空气动力学实际上并不稳定(传说中飞碟可以),在下落过程中是会破裂的。

地球上有大量的球形岩石,主要由风化作用、水的搬运和磨损造成。陨石一般没机会经历这样的过程,但如果找到球形的陨石,还是三思一下,因为也有例外:

如果具有层次或岩脉结构那可能不是陨石

如果具有分层、叠层结构或任何类型的平面或平行线性特征,那么它绝对不是陨石。

地球上层状岩石的形成,是由于行星引力导致的物质沉积所致。大多数陨石来自非常小的天体(主要是小行星),重力很小,无法形成明显的层状结构。

如果有岩脉,特别是那些特别长或看上去是很平直的岩脉,那多半不是陨石。在某些陨石中可以看到岩脉,但它们不应该是线状的。天体撞击可以导致岩石融化而形成岩脉,如果陨石起源于这些天体,则会带岩脉条纹,但这种情况很罕见。此外,很多陨石都有金属脉,这倒是比较常见。

如果有裂缝或填充裂缝,就不大可能是陨石

如果流星体本身有破裂的情况,则流星体在穿过大气时会沿着裂缝破碎开来,所以我们不大可能看到有裂口或裂纹的陨石。这是因为陨石撞击地球的速度实在太高了,能量太高,大多不可能还能在“砸”了地球之后还留下裂缝。该撕的早就撕了。

成分方面

如果含有细长的或者具有几何形状的矿物质或碎屑,则可能不是陨石。

陨石中的碎屑或大矿物质的长径比很少会超过3比1。如果具有具有正方形、矩形或平行四边形等形状的碎屑或矿物颗粒,那大概率不是陨石。几何形状的颗粒通常是矿物的结晶的作用,通常发生在地球岩石中,但是导致这种现象的矿物在陨石中很少见。

如果包含大量的石英、云母、方解石,则不是陨石

陨石当中通常不大可能含有大量的石英(二氧化硅)、云母(铝硅酸盐矿物复合晶体)、方解石(碳酸钙),但地球上的这些矿物非常普遍,我们用的河沙就含有大量的石英(因为石英硬度高,所以经过水流冲洗侵蚀,剩下的颗粒大多就是石英)。

所以鉴定陨石的一个测试就是玻璃划痕测试:因为石英是常见矿物中唯一能够划伤玻璃的(硬度高于玻璃)。用岩石刮擦玻璃,如果划伤很深,那不是陨石。

如果包含赤铁矿或磁铁矿,则不是陨石

铁氧化物结核是最常被误认为是陨石的东西。但注意高度风化的陨石可能会含有赤铁矿、磁铁矿和磁赤铁矿。鉴别可通过我们前面提到的条纹测试。

如果对一般的弱磁铁反应不太强,可能不是陨石

最好不要用强力的钕磁铁来测试陨石的磁吸力,建议用磁力不那么强的陶瓷磁铁或指南针来测试。但即便磁铁有反应,如果看不到陨石剖面有带光泽的金属颗粒的话,那么仍然不能判定是陨石。陨石吸引磁铁是因为它们含有铁镍金属,一般的地球表面的石头都不会含铁镍金属单质(因为都被氧化了)。不过即便如此,地球上仍然有不少岩石具有天然的磁性,最著名的原因就是它们内部含有磁铁矿(四氧化三铁)——古代中国就用磁铁矿石来制作了司南,指南针就是这么来的。

如果岩石中包含看起来像金属的闪亮物体,但是对磁体无反应,那么可能也不是陨石。

闪亮的物体不一定是金属,一些硫化物和氧化物矿物看起来也像金属,例如云母。如果看起来像金属,但不能强烈吸引弱磁铁,那也不是陨石。大块的不规则的硅、锰铁、铬等其他工业产品往往也被误认为是陨石。数百年来,人类一直在制造和遗弃各种金属物品,放久了也有了陨石类似的沧桑感。但让人恼火的是,许多最稀有的无球粒陨石也不会吸引磁铁,可能因为其内部的铁镍结晶的方向过于混乱无法形成大块磁筹表现出铁磁性,这给判断陨石带来了许多麻烦。

颜色方面

如果颜色是微红色的,尤其是在内部,或者表面色彩太过丰富,则可能不是陨石。

多数陨石为灰色和褐色阴影。有些可能在外面带红色。但外表五彩斑斓的不大可能是陨石。

质地方面

如果岩石"非常坚硬",那么它可能不是陨石。

由于陨石不含石英(最坚硬的常见地球矿物),而且富含金属,金属都是有延展性的,因此陨石不会太硬。

如果是空心的,那就不是陨石。

其他方面

如果您在一处发现了很多陨石,那么它们就不是陨石。

陨石在距地球表面10几公里或更高的大气层中破裂。碎片散布在数平方公里的面积上。同一地点发现两个或更多陨石的机会很小。

如果您在陨石坑中发现它,那多半不是陨石。

陨石以每小时200-400迈的终极速度撞击地面。除非岩石很大,通常不会形成陨石坑。

如果您发现一块摸起来很热或者看上去经受了"极度高温"的岩石,那么它就不是陨石。

陨石坠落后往往不可能马上被找到,所以你找到陨石之后应该都是冷的。而且外层空间非常冷,陨石通过大气层仅需几秒钟。尽管外部变得足够热而融化,但是这种热量无法在数秒钟内传导到整个陨石体内部,因为岩石不是良好的热导体。陨石自己也不会着火。根据现有的陨石分析,陨石内部并没有显示出在进入大气的过程中被加热的迹象。

如果有放射性的,那么绝大多数情况不是陨石

大多数陨石的放射性低于大多数地球岩石。使用盖格计数器测试时,只有富含钍元素的月球陨石(如SaU 169)才具有轻微的放射性。

结语

关于陨石和陨石鉴伪的方方面面我们在此大体都涉及到了,希望能够对爱陨石的你带来一些帮助。不过,即便这些内容也只能算是粗浅而通俗的科普,因为真正的专业大神绝不会止步于此。

欢迎喜欢陨石的朋友在评论区上传你的喜欢的陨石的照片或者甚至自己的藏品,与大家共赏。

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