单词 | 宇宙矿物学 |
释义 | 【宇宙矿物学】 拼译:cosmic mineralogy 是研究地球外固态物质发展变化规律的科学。它研究地球外的固态物质组成、含量变化和分布特征,并与地球相比较,探索它们之间的成因联系。如I型碳质球粒陨石代表着原始太阳系的成分。人们获得对地球外物质认识的主要途径有:对地球外发光物质的光谱分析,包括对星光、太阳光、宇宙射线和射电辐射的综合分析;太阳飞行和行星探测;月球取样,研究月岩、月壤和月岩矿物。;研究宇宙间来的物质(陨石和宇宙尘)。物质(元素)的集聚决定于物质本身的性质和当时的环境条件,而物质的性质又取决于原子(离子)的构造。矿物形成是地质时期的过程,形成矿物之后,开始了地质的演化,故宇宙矿物中就记录着宇宙发生、发展和演化的历史,是人类认识宇宙的一个重要途径。 宇宙矿物学研究属天体演化的课题范畴。众所周知,天体演化、生命起源和基本粒子是当代3大基础理论研究课题。宇宙矿物学的内容包括:陨石矿物学、月球矿物学和宇宙尘等问题的研究。陨石矿物学研究 陨石分为3类:石陨石,石铁陨石,铁陨石(陨铁)。在石陨石中,又有球粒陨石和无球粒陨石之分。世界上已收集到的陨石标本,依是否知道陨落时间而分两类进行统计,知道陨落时间者为Falls,不知道陨落时间者为Finds。知道陨落时间者以石陨石为最多,在现有的石陨石中,以H型和L型球粒陨石为最多;在现有的铁陨石中,以八面体式陨铁为最多。现有的陨石标本数目中,以球粒陨石为最多,约占84.6%,无球粒陨石约占8.3%,铁陨石约5.7%,石铁陨石约占1.4%。以化学组成而论,铁陨石全部为铁镍,石铁陨石中铁镍和硅酸盐各占一半,球粒陨石中大部分为硅酸盐,少部分为铁镍,而无球粒陨石中则全部为硅酸盐。陨石中的主要矿物为:锥纹石α-(Fe,Ni),镍纹石γ-(Fe,Ni),陨硫铁FeS,橄榄石(Mg,Fe)2SiO4,斜方辉石(Mg,Fe)SiO3和单斜辉石等。次要矿物为铬铁矿,白磷钙矿,自然铜等约百余种矿物(梅森,1962)。人们对陨石矿物研究甚早,经过多年来的研究后表明,陨石矿物特征是:(1)特殊的矿物存在形式和众多的宇宙矿物。在一百多种陨石矿物中,约占四分之一(即30余种)为陨石中所独有,说明陨石形成的特殊条件和环境。如六方晶系的六方金刚石(Lonsdaleite),碳原子虽仍是六次配位(如金刚石者),但结构已非金刚石者,关于它的形成条件,目前还正在研究。自从应用电子探针显微分析以来,大批陨石新矿物被发现,这是20世纪60年代后期发生的矿物学研究中的重大事件。(2)许多矿物反映其形成时的强还原环境。(3)高压矿物及特殊高压矿物的出现。(4)SiO2矿物广泛出现于各类陨石中。月球矿物学研究 自从1969年7月25日人类第1次登上月球以来,采来的月岩标本共有386kg。由于对月球矿物的研究,促进了对矿物学研究理论和手段的深入。月球上不存在水,故没有含水矿物。月球表面没有大气,故月球表面没有矿物的氧化作用。月球上没有造山运动时期的高温高压下的折皱岩石,也就没有原始矿物的相变、再结晶。月球的早期虽有构造活动,但缺少挥发元素,故组成岩石的矿物种类有限。有结晶岩石说明月球上火成作用的存在。月球高地是富斜长石的岩石,月海是斜长石辉石玄武岩。月球上仅是个别现象有花岗岩、伟晶岩、以及辉石和钛铁矿的大晶体(数毫米)。月岩矿物种类不多,仅50~60种,目前没有经济价值,但是,月岩和月壤中含有太阳风带来的3He,或可作为将来的核聚变的燃料。月球矿物的可贵之处在于说明了月球的起源和形成过程。月球矿物反映了月球史。月球固结至少在30亿年前,它的长石质壳的形成超过四亿年,这可以与地球进行许多有意义的比较。月岩矿物主要为单斜辉石、斜长石、钛铁矿和橄榄石,四者占有月岩的绝大部分。月岩中的次要矿物为鳞石英、方英石和三斜铁辉石,这些含量在百分之几以下。月岩中只有很少的含(OH)的矿物,即角闪石类和云母类矿物。冲击角砾岩中有少见的针铁矿(锥纹石颗粒边缘有针铁矿)。硅酸盐矿物是月岩的主要成分,但种类也很有限。辉石和长石是岩石的主要成分。长石主要是富钙的斜长石(An往往大于90)。辉石仅限于铁、镁、钙的变种,变化于透辉石-钙铁辉石-顽火辉石-铁辉石四角图解中。还有准稳定相的三斜铁辉石,是火成岩结晶作用后期的产物。氧化硅也是准稳定相方英石或鳞石英。橄榄石仅作为晚期副矿物而出现。矿物中很少有三价铁,镍铁和陨硫铁的存在,都说明了最低的氧化状态,低价态的阳离子进入矿物晶格。在Basaltic Mesostasis区,有静海石新矿物,还有钛锆钍矿和磷钙石,都含稀土元素。静海石作为铁钛钙的复杂硅酸盐而出现,结晶于月球玄武岩的晚期阶段,有锆和稀土的进入。在月岩矿物的研究工作中,发现了3个月球新矿物:三斜铁辉石(Fe,Ca)SiO3;低铁假板钛矿(Fe,Mg)Ti2O5;静海石。地球、月球、陨石矿物数目和种类的比较 铁、氧、硅、镁、镍、硫、钙、铝等元素,构成了地球、月球、陨石物质组成的主体,并以矿物的形式表现出来,故地球、月球、陨石共有的矿物是:硅酸盐类矿物(石英、长石、辉石、橄榄石),氧化物类矿物和硫化物类矿物。月球矿物有五六十种,陨石矿物有百余种,地球矿物则有3000余种,丰富多彩的地球矿物是各种地质作用的结果(岩浆作用、热液作用、变质作用、风化作用等)。只存在于地球的矿物有:大量的含水矿物;大量的氢氧化物矿物;多种其他化合物矿物,如:氟化物、溴化物、碘化物、硒化物、碲化物、砷化物、锑化物、铋化物等矿物;多种含氧酸盐:硝酸盐、硼酸盐、砷酸盐、钒酸盐、钨酸盐、钼酸盐、铬酸盐、碘酸盐等矿物;有机酸盐矿物和碳氢化合物矿物等。关于宇宙尘的研究 除陨石块体外,微细的地球外物质,即宇宙尘,是宇宙间较重化合物的质点,主要是铁、钴、镍、锰、硅等及其氧化物。此外,宇宙空间里较轻质点称行星际分子,现已发现40余种行星际分子,大多数是有机分子,无机分子不多。宇宙尘体积大小不一,大者直径可达100μm。小者直径小于0.1μm。广义的宇宙尘分为3类:真正宇宙尘(cosmic dust) 微米级或微米级以下未遭受熔融的、进入大气层中的小质点;陨星尘(meteoric dust) 陨星崩解后的小质点;陨石尘(meteoritic dust),陨石进入大气层燃烧或崩解后的微米级小质点。这类地球外物质每年进入地球的数量难以估计,有人估计每年30t(根据深海沉积物中的微米级球体统计),有人估计每年106t(根据卫星测量测标),还有人估计地球每天接受40t宇宙间的微尘。随着矿物学研究手段的不断改进,这些都将列入研究日程。推测真正宇宙尘的来源之一,是来自早期的陨星,因为根据球粒陨石的宇宙暴露年龄,一般都小于65Ma,大部分是在2~10Ma。这就表明,早期的陨星很可能都崩解为宇宙尘。也有人认为,宇宙微尘是由彗星不断提供,这些宇宙微尘遍及太阳系,密集于太阳周围。关于玻璃陨石和陨石冲击坑的研究 玻璃陨石就是通常说的“雷公墨”,因其中不含宇宙射线作用下的21Ne、26Al或10Be,故往往被认为是非宇宙成因,而其中的矿物仍有详细研究的必要。玻璃陨石中有意义的矿物如:柯石英、锆石等固态包裹体。玻璃陨石中含SiO2在70%~80%以上,最新的是75×10-2Ma,最老的是35Ma,中国海南岛和广东、广西的雷公墨分布很广。对于陨石冲击坑的研究出现了冲击变质矿物学的分支,地球上陨石冲击坑的数目逐日增多,冲击变质矿物学的研究越来越引起人们的关注。冲击坑的研究与宇宙矿物学关系密切。德国有人统计,全球陆地上约有230个陨石坑,其中78个已经得到确实证据,其余尚需要进一步研究证实。总之,宇宙矿物学是人们了解宇宙、认识自然的强有力工具之一。国外学者研究较早,做了许多开创性工作。国内学者有欧阳自远(1965)、谢先德(1976)、王道德(1976)、张培善(1976)、陶克捷(1976)做出了贡献,王东坡(1976)等对吉林陨石雨的研究,彭汉昌(1989)对深海宇宙尘的研究,王人镜(1990)等对随州陨石雨的研究,王奎仁(1990)对陨石新矿物的发现与研究,郭宗山(1977)和陈正(1977)还有许多学者对宇宙矿物学的研究做出贡献。【参考文献】:1 Mason B. Meteorites. Inc New York: John Wiley , Sons, 19622 Wasson J T. Meteorites. Berlin, Heiderberg: Spring Verlag,19743 Frondel J W. Lunar Mineralogy. New York: John Wiley , Sons,Inc,19754 Guest J,et al. Planetary Geology. Inc John Wiley , Sons, 19795 吉林陨石雨论文集.北京:科学出版社,19796 金E A著.宇宙地质学概论.王道德,等译.北京:科学出版社,19797 王奎仁.地球与宇宙成因矿物学.合肥:安徽教育出版社,19798 阿莱格尔C J著.陨石地球太阳系.鲍道崇译.北京:地质出版社,19899 王人镜,李肇辉主编.随州陨石综合研究.北京:中国地质大学出版社,1990(中国科学院地质研究所博士生导师张培善研究员撰) |
随便看 |
科学参考收录了7804条科技类词条,基本涵盖了常见科技类参考文献及英语词汇的翻译,是科学学习和研究的有利工具。