科普陨石的熔壳蕴含深厚奥秘星石空间

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收藏陨石,先学习科学的陨石知识!

欢迎各位朋友们来到星石空间站,本次星际知识之旅将和您一起来了解陨石熔壳里蕴含的有趣科学奥秘!

小编在几个月以前写的《科普:陨石特征要熟记,储备知识是真谛!陨石有什么特征?》文章中从陨石熔壳的特征,颜色,矿物组成……等多角度讲述了陨石熔壳相关知识。

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一、熔壳概述

熔壳,也称熔凝壳。是陨石坠落过程与大气层相互作用的产物。

流星体以高速进入地球大气层,随着受到大气层的压力增大,流星体表面的温度逐步升高。

在距离地面约~90km的高度时,大气层产生的巨大阻力迫使流星体表面生热发光,开始汽化熔融。

流星体坠落示意图

随着流星体接近近地面,空气密度越来越稠密,速度不断降低。在落地前,陨石速度骤减,表面温度也迅速降低,燃烧结束,已熔化的最表层迅速凝固成厚度在0.5~1.0mm的固态的玻璃质壳层。

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二、研究意义

对陨石熔壳的深入研究,可以获得大量关于大气层与流星体的作用方式、过程和程度等空气动力学,行星科学和陨石矿物学等珍贵信息。

研究陨石熔壳还可以对航空、航天材料的研究和设计等领域提供重要的理论参考依据。具有多领域的理论和实践的双重意义。

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本文陨石熔壳研究样品来自安徽亳县陨石(LL3~4)。通过对熔壳的化学成分、X射线粉晶衍射、红外光谱和扫描电镜分析,讨论陨石熔壳的氧化、击变和烧蚀作用。

三、熔壳的物质成分分析

熔壳的化学成分是通过湿法化学分析测得;主要成分通过碱熔用重量法和容量法测定;金属铁是用重铬酸钾容量法测定;总硫是用氧化钠-碳酸钠℃熔融、硫酸铁重量法测定。

表1陨石全岩和熔壳的化学成分

表1可知:除了含铁元素的组分外,其他主要组分均没有发生多大变化。

表2陨石全岩及熔壳中铁的有关参数

表2可知:熔壳和全岩中铁元素总量是基本一致(20.37%,20.43%),但两者在铁的状态分布差异很大。

国际命名:Tissint

(1).熔壳中的铁有三种价态,金属Fe单质和Fe3+共存,说明它们是非平衡状态。这与熔壳的瞬时形成作用有关。

而全岩中的铁元素仅+2和0价,这说明了熔壳经历了明显的氧化作用,与大气层环境相比陨石的原始形成环境为相对还原的环境。

国际命名:SaU

(2).熔壳与全岩相比,金属单质减少,FeS减少,Fe3+增多;Fe+总量稍有减少。

全岩的Fe2+除了以硫化物状态存在以外,还有就是以硅酸盐状态存在。而在氧化过程中,由于硅酸盐中的二价铁相对稳定,基本上保持不变。在熔壳中,Fe+总量稍减,而FeS减少较多,所以熔壳中二价铁除了以硅酸盐和硫化物两种状态外,还应该有另外一种存在状态:FeO(方铁矿)。

根据上面的考虑,简单计算如下:15.43-2.95-20.37*(11.96/20.43)=0.56

所以,方铁矿在熔壳中的百分含量为0.56%,占全铁2.7%。

硫的减少是由于在高温过程中,S-被氧化成S或SO2成为气体放出了。因为在陨石熔壳中除陨硫铁外未发现其它含硫矿物相。

陨石熔壳的形成过程中存在下列化学反应:Fe——[O]——FeOFeO——[O]——FeO3FeS——[O]——Fe2Os+S(g)或(SO2)

以下是陨石熔壳的结构图:

陨石熔壳结构示意图

四、总结

上述研究结果表明:陨石熔壳在与大气层相互作用过程中,遭受了一系列的物理和化学变化、氧化作用、冲击波的击变破碎作用、表面熔融和抽蚀作用。

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五、陨石熔壳研究给航空、航天材料的研究提供了一定的线索:

1).航天材料要求耐高温、抗氧化;

2).材料最好具网络状、胶联状的结构,可以抗抽蚀,如象由蛋白纤维组成的蛋壳一样,具有强烈的外抗力;

3).航天器外层材料宜采用微细颗粒组成,纳米材料无疑对反抗冲击波具有良好的特性。

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