第二章、扫描陨石
一、陨石
陨石，从宇宙空间穿过地球大气层落到地面上的，并 保 持 其 原 始 特 征 的天然固态物体（流星体）。常以坠落处或发现处的地名命名。
陨石含有最古老的太阳系物质，可作为陨石母体外部和内部原始的和高度演化的物质的样品。陨石记载了太阳和银河系效应，借此可获得有关地球和其他行星、卫星、小行星及太阳成因，演化和化学组成的资料。有一些陨石含有富钙铝的难熔包体，借此可以追溯太阳系形成以前的事件。如超新星爆发合成的某些核素（碘--129、钚--244、鈀--109及铝--26等） 。在太阳系形成以前就加入前太阳系的原始物质，另一些陨石含有自星际介质巨大分子云的有机物质。陨石还可以为行星遥感资料的解释提供物理和化学的信息，在实验室内可以对陨石进行多学科的综合研究，其主要目的是建立 阳系的起源及期演化历史。
全世界（不包括南极洲）已知的陨石降落事件（包括观察到降 落和未观察到降落而发现的陨石）约2500次。自1969年至1989年在南极地区发现和收集了约11000多块陨石样品，这些陨石统称为南极陨石。
陨石按其降落或发现处附近的城镇或邮局而命名。南极陨石则按发现陨石最近的地理位置而命名。南极陨石的名称由3部分组成：第一部分为发现和回收陨石的地区，如南极的Yamate或Allan Hills地区。第二部分是两位数，表示发现和收集陨石样品的年度或野外收集陨石的季节，如77为1977—1978年野外季节回收的陨石。第三部分为在该地区回收陨石样品的序号，例如All，Hil，82100陨石样品，表示在All，Hill地区1982一1983年野外季节回收的第1001A陨石样品。根据陨石中金属铁--镍、硅酸盐相和硫化亚铁的相对比例，将陨石分为 3 类。一是铁陨石，金属铁~镍约为95％，是较 普遍的陨石类。根据其镓锗和镍的含量及结构构造特征，可分为不同的化学群。
陨石的内部构造特征，可提供陨石的母体冷却速率和大小的信，陨石母体的大小一股为50—200千米之间。二是石~铁陨石，金属铁~ 镍约为50％，这是一个定义不太确切的陨石群。除它们均是金属铁~镍和硅酸盐的混合物组成这一点外各种亚类很少有共同之处。
1、石~铁 陨石，在南极洲和非南极洲陨石中都很少，仅在南极地区收集到4块石-铁 陨石样品。有两类陨石包含了大多数石--铁 陨石。即橄榄陨铁（橄榄石--金属）及中铁陨石（橄榄石--古铜辉石--金属） 。
2、石陨石，金属铁--镍小于20％ 。石陨石可划分为球粒陨石和无球粒陨石。球粒陨石是石陨石中最原始的物质。由硅酸盐（主要是橄榄石和低钙辉石）铁的硫化物（陨硫铁）和铁--镍金属合金的混和物组成。它们通常含有直径为0.2---2毫米的球粒。按矿物和化学组成球粒陨石又分为：顽火辉石球粒陨石（EL低铁群顽火辉石球粒陨石和EH，高铁群顽火辉石球粒陨石）。普通球粒陨石（H为高铁群，L为低铁群，LL为低铁低金属群）及碳质球粒陨石。碳质球粒陨石又可分为4个化学群，CI、CM、CO、CV 。无球粒陨石与某些地球岩石非常相似，具火成结构。最普通的类型是橄辉无球粒陨石，具玄武岩结构，有一些无球粒陨石受到过冲击作用。在矿物玻屑层，常有火成碎片。大多数陨石采自碎裂的小行星体（陨石母体）。铁陨石代表陨石母体核的物质。石---铁陨石（橄榄陨铁）代表核---幔边界的物质。石陨石代表陨石母体表面或近表面的岩石。
一般来说在南极地区发现和收集的陨石样品类型与非南极陨石的类型相似，但在南极陨石样品中除己知的陨石类型外，还发现一些独特的和新的陨石类型。例如己在南极陨石中发现8块来自月球的月球陨石，它们都是富长石的角砾岩（斜长岩质角砾岩）。从化学组成看，它们不仅是来月球高地，而且是来自从地球表面能见到的月球远边或背面，它们代表了5次不同的冲击和降落事件。此外在南极陨石中还发现2块可能是来自火星的火星陨石。月球陨石和火星陨石的发现表明，陨石除来自小行星带外，还有其他的来 源，这是陨石学和天体化学研究领域的重大突破。
3、陨石的形状
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。最大的石陨石是中国吉林陨石雨的1号陨石，重1770千克。
4、陨石是自然现象
研究简史表明，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，己有关于陨石雨的传说。春秋战国时期，己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。1863年罗泽术应用于陨石研究之后，才开展起来的IB63fi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，使得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、同位素近代学 、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， 并制定了《中国陨石收集与保护条例》。
二、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。
而流星体以约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 腐蚀，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而产生激波，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，先前熔化的表展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， 直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。当巨大的陨石在着陆前的猛烈爆炸所形成的碎块，是不规则形状并坠落地表之际，因此，不一定在地表上形成标准的圆形撞击坑。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。
三、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、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。
四、陨石分类
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。
矿物成分陨石与地球岩石一样，基本上都是由矿物组成的， 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 、己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、斜长石和晶状硅酸盐（ 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，而陨石的买际上不含氟。只是铝钛矿（希邦石），地球上的含钛而陨石的不含钛 。
五、陨石的化学成分
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／RB89 Sr/86Sr和 K／U之质也几乎一致 。
普通球粒陨石与地壳火成岩的化学成分对比表：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ta3相比。
六、陨石的识别
对陨石的识别一般从以下六个方面着手 ：
1、陨石的密度高。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、陨石的剩磁强度高，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、陨石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。
七、 研究陨石的意义
除月球样品和少量的宇宙尘外，陨石是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祥品。
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己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。
陨石起源主要有大行星破裂说、慧星来源说和小行星来源说等。
大行星破裂说认为：小行星主带内曾有一颗具有铁、镍、核、硅酸盐幔与壳的大行星。该行星被碰撞破碎后形成了各种类型的小行星与陨石体。从陨石的矿物化学同位素组成、年龄等特征的研究证明，己有的陨石至少是来自19个成分结构和演化历史各异的母体，而不是来自一颗大行星的单一母体。
慧星来源说认为：短周期慧星其挥发成分在104至105年内被挥发丢失其慧核形成阿波罗型小行星，一部分陨石是来这种残留的慧核。
小行星来源说当前最为流行。主要根据是：小行星的光谱特征和反照率与己知各类陨石相似。小行星的矿物组成结构密度与各类陨石相对应。对各类陨石的热历史和冷却速率研究表明，各类陨石母体的半径远小于350公里，小行星作为陨石的母体较合适。部分陨石的轨道计算证明，它们的来源区属小行星带。众多的小行星由于邻近火星或木星的摄动，或者由于陨石母体之间的碰撞，使部分碎块进入与地球相交的轨道，陨落于地球表面而形成陨石。
八、陨石坑
1、陨石坑特征
陨石体高速撞击地面或其他天体表面时产生冲击和爆炸，使岩石熔融和气化，并抛射出基岩物质而形成的凹坑，也称陨石冲击坑。在一些行星和卫星上，如月球水星、火星及其卫星表面上的大陨石坑，又称环形山。
由于大的地外物体穿过大气层时减速不大，因而其撞击效应是很强的。例如一个直径7米重约1000吨的物体以10----20公里／秒的速度穿过大气层而撞击地球表面，所产生的能量相当于2万吨TNT炸药的爆炸能量，这与世界上第一颗原子弹的能量差不多，所形成的冲击坑直径大于200米。
撞击的动能(K)决定于陨石的质量(M)和冲击速度（V)。 即：K=（MVV）1/2
爆炸试验表明陨石坑的直径D与冲击体爆炸的能量W之间有如下的关系式： D = 49W**0.294 。
一般说来，坑的自径约为冲击体直径的50倍，而被震裂和抛出坑外的岩石体积约为冲击体体积的几百倍，抛射物沉降区的直径约为坑直径的两倍。近20多年来地球表面上所发现的陨石坑数目剧 增，据统计有110个左右。其中最著名的是美国亚利桑那陨石坑。
陨石坑大小不一，小的如沙特阿拉伯的瓦巴陨石坑，直径约100米。大的如加拿大的马尼夸根和南非（阿扎尼亚）的弗里德堡陨石坑。
地表已发现并认定的最大陨石坑，是苏联西伯利亚的波皮盖坑，直径为100公里。
2、判定陨石坑的标志
根据对陨石坑现场的实际调查和对主要造岩矿物冲击效应的研究，结合核爆炸和人工冲击模拟试验研究的结果，判定陨石坑的主要标志有：
A、陨石坑一股为圆形构造，目前对地表数十个陨石坑探测的结果表明，它们多为圆形构造。较古老的坑由于受构造运动的影响，也有呈椭圆形或腰子形的。
B、大多数陨石坑都保存有较好的坑唇，即环形山坑缘。它是由抛射物沿坑的边缘堆积而形成的。有一些陨石坑由于形成年代老，坑唇多被侵蚀掉。有冲击坑本身也被剥蚀，因而不易被识别。但残留的强形变和震裂岩石为一圆形区域这一特点仍可被辨认。
C、坑底结构较复。坑底的岩石在受到巨大陨石轰击后，由于应力释放而产生一定程度的回弹，故在一些大的陨石坑底部常出现中央隆起的状况。由于坑底岩石遭到破坏，使人工地震波的反射极不规则。重力法的测定结果表明，陨石坑为重力负异常。而火山喷发为正异常。此外，一个巨大陨石的轰击，有可能融发或控制深部岩浆的侵入。如加拿大著名的镍矿床所在地 —— 萨德伯里构造己被证实为一个复合构造，其深部层上采的含矿岩浆重叠在大的陨石轰击构造之上，陨石轰击融发深部岩浆上升，并溢出地表充填于坑内的现象，在月球表面较常见，在地球表面亦有所见 。
D、常有陨石碎片或铁---镍珠球等残留物存在于冲击产物中。迄今为止，还从未在任何一个地表陨石坑中挖掘出陨石冲击体本身。 而在质量较小的陨石所轰击形成的坑内，大都能找到它的残留物。如前述，地表己找到陨石碎片的10多个冲击坑的直径都较小，一般只有几十到上百米，最大的亚利桑那陨石坑直径为
但不久前在坑底岩石的粒间裂隙内发现了铁--- 铬---镍（含少量硅和钙）的微细粒子及细脉，认为是由气化了的陨石冲击体，经凝聚而形成的，这也是识别陨石坑的重要标志。
E、角砾岩和震裂锥的存在。 大量的角砾岩大都是杂乱无章地与不同的岩性碎屑混合在一起，这些角砾岩含有大量熔融的或部分融的玻璃质击变岩。冲击波通过某些岩石类型时就产生震裂锥，单个锥体的大小从小于1厘米到15厘米或更大，顶端稍钝。锥体顶角一股为90度，表面有很多沟槽，呈马尾构造，锥体的顶端都有指向该冲击构造中心的趋势。在石灰岩、白云岩、石英岩、片麻岩和页岩等许多岩石类型中，都观察到有震裂锥。目前在地表冲击位置上，包括萨德伯里构造亚斯和施素因海姆盖地、弗林克里克等数十个冲击构造中都发现了震裂锥。现己证明震裂锥本身己能作为陨石轰击的独特标志。
F、矿物的冲击效应标志。造岩矿物均显示冲击效应，与陨石坑有关的矿物冲击效应为：第一在非常高的应变率下，矿物发育面特征的微观和微观结构，如石英长石、云母、辉石、角闪石、橄榄石的形变。微裂隙微页理和扭折条带等构造，其中石英的等多方向的微页理是冲击成因的独特标志。第二在固态下的相转变，如石英转变为柯石英和超石英，以及转变为继形硅氧玻璃，石墨转变为金刚石等。第三，矿物的热分解熔融以及出现流动构造，特别是在同一岩相，而深色矿物仍保留晶质相，在强冲击情况下玻璃体内的难熔矿物亦发生分解，如有的坑内钛铁矿、金刚石、铁板钛矿和斜锆石等己熔成液滴状。
3、研究陨石坑的意义
A、为地球、月球、水星、火星及其卫星表面圆形坑和环形山构造的陨石轰击成因假说找到依据，从而确定陨石坑的存在时间和分布情况。同时，为研究巨大陨石的撞击，对地球和其他星球的形成，原始热和自转轴变迁的影响，以及为研究岩浆活动，突变事件和星球演化提供宝贵的资料。
B、 对矿物和岩石冲击变质的研究将进一步丰富岩石学、矿物学、结晶学和高温高压地质学的内容，并为了解地幔物质性状和物理化学特点，即为地球深部的研究提供参考依据。也可以从冲击效应特征推定岩石受轰击时的温度和压力历史，从而对于了解地面及地下核试验和人工爆破的威力，破坏半径以及对工程防护和对金刚石等矿物的合成具有一定实用意义。
C、由于巨大陨石轰击能引起地下岩浆上升，侵入和成矿，因而出现了把外来作用和地球深部作用联系起来的新成岩成矿理 论。
D、研究地表陨石坑的分布、形态、锥度，特别是受轰击后的变质作用，可直接推断陨石下降时的方向、速度、质量、以及烧蚀破裂情况，为宇宙飞船软着陆提供依据。如美国亚利桑那陨石坑， 直径
九、巨陨石
巨陨石就是体积巨大的陨石。多大的陨石称得上是巨陨石呢？笔者认为，哪些坠落地球后，能够导致陆地上产生直径在数十公里或者是数百公里的巨型撞击坑的陨石，肯定应该是巨陨石。
巨陨石尽管体积较大，甚至是小行星。但是，当其坠入地球大陆之际，其坠落过程与普通陨石的坠落过程不仅基本相同，而且其撞击破坏力更大、影响面更宽、后果更严重、持续时间更长。同时，这种巨大的破坏作用不仅仅只限于地球表面和地壳，而且将深入地幔而直接导致溶融的高温地幔物质或喷发（火山爆发）、或上涌、或外溢等等。
无论巨陨石也好，还是小行星也好，一旦坠落大地，归纳起来至少必将产生以下六大宏观地质现象的发生：
一是在地表上要形成一个巨大的撞击坑，也即产生断陷、拗陷盆地。
二是于撞击坑周围要形成环形山、类环形山，以及同心的环形或弧形褶皱山。
三是这类山脉中必然有明显的、规模宏大的断裂痕迹、粉碎性块状岩石（陨石）痕迹。同时这类山脉中的地表上必然还有与撞击坑表面遗留的类似的地表物质——土壤。而且距撞击坑越近，其类似的土壤则越多，距撞击坑越远，类似的土壤则越少。当然，这种类似的土壤是以撞击坑为同心圆（正撞）或同心弧（斜撞）方式分布。
四是撞击坑下面必然还有巨陨石或者是小行星的残余物体，其下方则是撞击前原来的地表上的古植物层和古地表层。
五是周围山脉的地表中也同样地拥有撞击尘土覆盖下的古植物层和古地表层。
六是当巨陨石或小行星的撞击能量将地壳砸裂之际，撞击坑或周围必然会有火山爆发或者是火成岩山脉的诞生。
可见，无论这类撞击发生了多么久远，只要一旦发生过，无论后来的地质又怎样变化，因此，当今仍有可能在陆地或海洋中找到具上述撞击型地质特征的地域。
刚性的四川盆地，碎裂的周边类环形褶皱山脉就是典型的事例。
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《宏观地球物理探索》--- 第三章 相关地质知识：http://www.chinavalue.net/Article/Archive/2008/4/11/108924.html