关于陨石鉴定的那些事

在夏日晴朗的夜晚，天空中偶尔会划过一道光迹，瞬间就消逝在茫茫的夜色中，这就是我们熟知的流星现象。它是由于流星体飞入地球大气层，与大气摩擦产生了光和热，最终被燃尽而形成的一束光。流星体的质量很小，大多是彗星散落在星际空间的尘埃颗粒，进入地球大气层后都被气化殆尽。有时候，流星体的质量较大，穿越大气层后燃烧未尽而有剩余固体物质降落到地面，这就是陨石。

陨石是地外天体的碎片穿过大气层陨落到地球的岩石样品，是人类直接认知太阳系天体珍贵稀有的实物标本。

绝大多数的陨石来自位于火星和木星之间的小行星带内的小行星，极少数来自月球和火星，有些微小陨石可能是来自彗星的尘埃颗粒。据科学家估算，每天都有陨石降落地球，年累积量重达几十吨，但是它们中的绝大多数都陨落在海洋、山区、森林、沙漠等人烟稀少的地区，鲜为人知。每年观察到并收集到目击陨石平均只有 10 次左右，因此目击陨石就显得更加珍贵。近一百多年来，全世界收集到的目击陨石有1100 次左右，其中包括中国的 62 次。1976 年 3 月 8 日在吉林省吉林市近郊，降落了一场特大陨石雨，共收集到较大陨石 100 多块，总重量超过 4000 千克。国内较大规模的陨石雨还有 1986 年 4 月的随州陨石，1997年 2 月的鄄城陨石和 2012 年 2 月的西宁陨石。2013 年 2 月 15 日俄罗斯车里雅宾斯克州发生的陨石坠落事件在世界范围内产生了巨大的影响，越来越多的民众开始关注陨石、喜爱陨石和收藏陨石，人们对陨石知识的渴望也与日俱增。

带新鲜完整熔壳和气印的摩洛哥提森特（Tissint）火星陨石

陨石样品很珍稀，据 1985 年英国自然历史博物馆出版的《陨石目录》记载，全世界 98 个国家仅收集到 2611 块陨石。近年来，陨石数量在逐年增加，主要来源于沙漠和南极地区。在热带沙漠地区，当地游牧民和国际专业猎陨者找到了上万块陨石，其中不乏许多稀有品种。沙漠陨石大多在国际陨石市场流通，一方面为科学研究提供了珍贵的样品，另一方面也为各国陨石收藏爱好者带来了更多的机遇。另外，各国科学家在南极冰盖地区也发现了大量陨石，其中以中、日、美三国为主，总量超过 4 万块，南极陨石主要用于科学研究和科普教育工作，不会出现在国际陨石流通市场。

陨石总体上可分为三大类：石陨石（主要组分是硅酸盐矿物)、铁陨石（铁镍金属矿物）和石铁陨石（铁镍金属矿物和硅酸盐矿物的混合物）。石陨石又分为球粒陨石（chondrite）和无球粒陨石（achondrite）。石铁陨石也有两大类：中铁陨石和橄榄陨铁。

光学显微镜下球粒陨石中的球光学显微镜下球粒陨石中的球粒

一般为圆形，大小约毫米级别粒

如何鉴定陨石

保存完好的陨石，表面常有一层黑色的熔壳，气印也明显，比较容易鉴别。但是这样的陨石极少，大多数陨石降落地球后，在地表风吹雨打的影响下，表面熔壳和气印随着时间逐渐退化，直至完全消失，表面特征不明显，很难通过目测来判别。在实际工作中依据熔壳和气印来鉴定陨石是很困难的，需要丰富的实践经验，这都要经过多年长期观测各种陨石的表面特征的积累，对于初学者来说不易做到。光从书本和网络上获得的知识是远远不够的，常会把表面黑色的风化层误当成熔壳，表面磨蚀的凹坑错认为是气印。而依据样品的磁性来鉴定陨石也不可靠，因为地球上有很多含铁矿石也有磁性，常产生误判。要准确鉴定陨石，特别是要精准确定陨石的化学类型和岩石类型，即使是目击陨石，也必须通过科学仪器分析才能完成，这也已经得到了越来越多陨石爱好者的认同。但是，陨石鉴定是一门专业性很强的科学，不仅需要科学仪器，更需要陨石专业知识。如果方法不对，即便是科学仪器的分析结果，也不能准确鉴定陨石。

陨石的熔壳和气印：内蒙古扎鲁特旗普通球粒陨石表面熔壳和气印保存完好

陨石的熔壳和气印：鄄城陨石，表面气印保存完好，熔壳部分风化

陨石的熔壳和气印：府河陨石，表面熔壳完全消失，气印部分保留

陨石的熔壳和气印：库姆塔格 012 陨石，表面熔壳和气印已完全消失

正确的陨石鉴定方法

科学的陨石鉴定方法应该是通过观测样品的内部结构，是否有球粒，有没有铁纹石和镍纹石，橄榄石和辉石是否是样品中的主要矿物，它们的化学成分是什么。一般应先取少量样品，用环氧树脂包裹，固化后经切割、研磨和抛光，制作成一英寸的圆片，放在电子显微镜下观测内部结构，寻找球粒、铁纹石和镍纹石，使用能谱仪测定其中主要矿物（橄榄石和辉石）的化学成分。

陨石样品

先用树脂包裹，制作成一英寸的圆片，再经切割、研磨和抛光

电子显微镜

用于观测陨石的内部岩石结构

电子显微镜下球粒陨石中的球粒、难熔包体和铁纹石镍纹石（白色斑点）

能谱仪（EDS）

能谱仪检测到的橄榄石和辉石的化学成分

如果有疑似陨石样品需要送交分析检测部门检测，需要他们提供以下几个检测结果：

（1）样品中有没有圆形的硅酸盐球粒？

（2）球粒中有哪些主要矿物？

（3）球粒中的主要矿物的化学成分是什么？

（4）样品中有没有铁纹石和镍纹石？有多少？

（5）铁纹石和镍纹石的化学成分是什么？

（6）样品中有没有橄榄石、辉石和长石？有多少？

（7）橄榄石、辉石和长石的主要元素化学成分是什么？

（8）橄榄石、辉石和长石的微量元素化学成分是什么？

有了这些分析数据，就能确定疑似样品是球粒陨石、无球粒陨石、石铁陨石还是铁陨石。

对于无球粒陨石来说，鉴定工作比较困难。因为这些陨石中没有球粒，它们与有些地球岩石样品非常相似，很难判别。必须用非常精密的仪器设备来分析，比如电子探针仪和同位素质谱仪。检测过程中不光要分析主要矿物（橄榄石、辉石和长石）的主要化学元素（如硅、镁、铝、铁、钙）成分，还需要测定其微量元素（如锰、钾、钠）的含量，有时候还需要分析样品的氧-17（δ¹⁷O）和氧-18（δ¹⁸O）的同位素组成，才能准确鉴定和确定无球粒陨石的类型。这都需要由陨石专业研究机构来完成，一般的分析检测部门是很难做到的。

电子探针仪

各类陨石的氧同位素组成

陨石样品与地球样品有很大的差别。地球上的岩石样品都会落在斜率为 0.5 的虚线上（地球分馏线，terrestrial fractionation line）。普通球粒陨石和 R 型球粒陨石位于地球分馏线以上，而碳质球粒陨石则落在地球分馏线以下。K 型球粒陨石的氧同位素组成与 CR 群碳质球粒陨石相近

简单的陨石鉴定方法

以上所述的陨石鉴定方法涉及各种科学仪器，对于陨石爱好者来说，很难有机会接触到这些设备，如何利用简单的装备来鉴定陨石显得更有实际意义。因为绝大多数陨石都是球粒陨石，这些陨石最大的特点是内部含有球粒和金属矿物。通过简单的样品制备，陨石爱好者也可以借助光学显微镜来初步鉴别球粒陨石。

取少量样品，先将样品的一面磨平抛光，用环氧树脂粘贴在玻璃薄片上，再将另一面研磨抛光至 30 微米厚，光线可以透过样品薄片即可。这样的样品制作过程需要很大的耐心和丰富的经验，也可将样品直接送交地质部门代为加工，费用也不高。将制备好的玻璃薄片放置在光学显微镜下观测，寻找球粒陨石中的球粒和金属矿物，也可用高倍的放大镜进行观测。如果发现样品中有球粒和金属矿物，即可送交检测部门，使用能谱仪或电子探针仪测试球粒中橄榄石和辉石的化学成分，测试铁纹石镍纹石的成分，最终确定陨石的类型。

石铁陨石和铁陨石还可以通过酸腐的方法来简单鉴定。先将样品切割，然后研磨抛光，光洁度要达到镜面程度，再用 10%硝酸和 90%酒精的混合溶液腐蚀表面。在配置硝酸溶液时要注意硝酸与酒精的混合次序，一定要记住：把硝酸慢慢倒入酒精中，边倒边搅拌，千万不能把酒精倒入硝酸中，这样会发生爆炸。如果样品被酸腐后出现条纹状维斯台登结构，即可初步确定为石铁陨石或铁陨石，但最终还需要用能谱仪确认，因为有些人造合金中有时也会出现含磷、含锰金属的条纹，很容易与维斯台登结构混淆。另外，酸腐方法也有局限性，六面体铁陨石和富镍无结构铁陨石酸腐后不会出现维斯台登条纹。

粘贴样品的玻璃薄片

研磨抛光至厚度约为 30 微米，可透光即可

光学显微镜下球粒陨石中的球粒和金属矿物

（a）和（b）图为正交偏振透射光显微图，圆形硅酸盐球粒显示各种干涉光颜色；（c）和（d）图为反射光显微照片，圆形球粒清晰可见，铁纹石要比陨硫铁明亮，后者显淡黄色

铁陨石的维斯台登结构

无球粒陨石的鉴定必须通过科学仪器检测，因为它们与地球岩石相似，很难鉴别。

本文由安静摘编自徐伟彪著《天外来客——陨石》。

978-7-03-046426-2

陨石是地外天体的碎片陨落到地球的岩石样品，是人类直接认识太阳系珍贵稀有的实物标本。近年来，不断有重大的陨石降落事件发生，特别是 2013 年俄罗斯车里雅宾斯克州发生的陨石坠落事件，在世界范围内产生了巨大的影响，越来越多的民众开始关注陨石、喜爱陨石和收藏陨石，人们对陨石知识的渴望也与日俱增。《天外来客——陨石》详细阐述陨石的重要特征、种类和基本知识，汇集各类陨石的鉴定标准，阐述科学的陨石鉴定方法；《天外来客——陨石》还包含大量精美的陨石图片，并点评国内外的著名陨石，介绍如何识别真假陨石、怎样寻找陨石和陨石收藏的相关知识。