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陨石的冲击变质介绍

       陨石的冲击变质级别陨石冲击强度的指标(用S表示)。冲击常在两个流星体或较大的小行星撞击后产生。冲击会对流星体母体产生很大的压力,造成陨石内部成分熔融、变形和再结晶,在陨石内部产生微米至厘米级别的影响。


  

      陨石的冲击变质程度可分为1到6级。较小的星体由于它们彼此之间的引力和势能较小,彼此碰撞无法生成足够大的撞击速度来产生冲击效应所需的压力和温度,所以超过5 GPA(1 GPA = 10000大气压)的高瞬时压力是产生冲击变质作用所必需的。


      冲击造成的晶体破裂和其他特征须在显微镜下才可以观察到,有些因冲击作用形成的熔融脉会呈现出错综复杂的漂亮蛛网状结构是用肉眼可以看到的。以下是D.Stoffler,K.Keil和RD Scott对冲击等级的介绍:

 

S1:冲击无影响(5 GPA);

S2:非常弱的冲击(5-10 GPA):在偏振光下看到橄榄石的不均匀变暗,平面和不规则的裂缝(天然解理裂缝除外);

S3:弱冲击(15-20 GPA):橄榄石、斜长石在偏振光下未出现明显破裂和变形,但有黑色的冲击脉和一些熔囊;

S4:适度冲击(30-35 GPA):橄榄石在偏振光下呈现较多面状破裂,同时斜长石出现面状变形,互相连接的黑色冲击脉;

S5:强烈的冲击(45-55 GPA):橄榄石出现很强的破裂和变形特征,同时斜长石普遍发生熔长石化;

S6:非常强烈的冲击(75-90 GPA):橄榄石出现重结晶或高压相变,并将斜长石冲击熔化成玻璃。



      根据王道德教授的研究热变质和冲击作用的影响均可能导致陨石中金属的迁移和聚集,在合适的压力和温度下这些金属能很容易地穿过硅酸盐从一个金属颗粒移动到另一个金属颗粒。


     

       球粒陨石在受到高强冲击时其内部细小分散的铁镍金属易气化熔融与硅酸盐分离后再结晶,聚集成较大的金属颗粒。当金属颗粒大于3mm时称之为金属团块。通过对许多陨石标本上大颗粒金属的观察发现,大的金属团块多产于擦痕面、破裂面或暗色细脉发育部位。镜下长呈根须状与陨石体内的微裂缝相链接,有的周围很少见到细粒金属,而相隔一段距离后细粒金属又明显增多。在有些受到强冲击融脉发育较多的陨石中有大量0.1-10mm的铁镍金属和陨硫铁的共结体球形或椭球形团块,它们是冲击熔融后从硅酸盐熔体分离结晶的产物。

 


      早期一些研究人员对吉林陨石的研究结果也进一步证明了金属的这种迁移和聚集的能力。在吉林陨右雨的不少陨右体表面常裸露有大的金属颗粒或团块,一般粒径为5一8mm,已知最大团块长达 ~30mm左右,即分散在硅酸盐球粒和基质中的金属颗粒在原地或经过短距离迁移和集中,形成较大的金属颗粒,有些则可聚集形成20一30mm的金属块体。



研究人员对1500克吉林陨石破碎分离后,得出的如下结果(下图)。

 

通过陨石的冲击特征看陨石的碰撞速度



      通过戴诚达等人的研究,陨石中的各种冲击特征是在其母体间高度碰撞产生的。利用陨石的冲击压缩线和陨石中各种冲击特征出现的压力范围,可以计算出各种冲击特征形成的最小碰撞速度,以此来推断出陨石冲击效应形成的动力学条件与空间环境。

 

      通过已有的冲击压缩线数据和其它陨石类似物的冲击压缩线来代替使用的结论证明了(小陨石体撞击大陨石母体)和(等大陨石母体的碰撞),真正的冲击变质和冲击角砾的形成,铁质陨星的碰撞速度至少> 0.7k m /s;石质陨星>1.0k m /s;浮土角砾(代表碳质球粒陨石或含熔融岩屑的碎块角砾)必须起源于碰撞速度> 4一5k m/s的撞击事件;对于含有金属和硅酸盐的复合角砾,其最小碰撞速度可略小于4 km /s,这些速度正好在主小行星带的碰撞速度范围内,这一方面说明陨石冲击效应主要是其母体在主小行星带内相互碰撞产生的,另一方面为陨石来源于小行星提供了又一有力证据。


下图:主要类型陨石重要冲击特征形成的最小碰撞速度

 



冲击特征

   冲击变质级别和特征主要依靠陨石的冲击熔融脉和橄榄石、长石的暗化、破裂、变形、结晶程度、冲击岩相特征、等众多特征来判别。实践过程中,通过陨石表面有时可见冲击熔融脉,但大多时候是没有的。冲击波在阻抗较大的矿物或结构不够致密的薄弱区间作用而形成冲击脉。冲击脉有时成密布的蛛网状,有时象迷雾般穿插切割基质、球粒或沿着矿物或角砾边缘穿缩,有些发育粗壮的金属脉还会对球粒发生挤压致使球粒变形、破碎,这种强冲击造成的热量还会造成陨石内部铁镍金属、陨硫铁及硅酸盐矿物的熔融聚合。只有在一些冲击变质级别较高的如S3-S6型中有时可用肉眼直观的看到冲击熔融脉和聚集在其附近的大的金属团块,而象其它成分的变化则要借助仪器设备才能看到。徐伟彪教授曾在天外来客一书中有关于冲击变质程度的详细叙述。


 

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