地球化學(xué)課件專題3 - 宇宙地球化學(xué)-4

北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)研究所《地球化學(xué)》授課老師：李秋根E-mail:qgli@PhoneMP)Room:新地學(xué)樓3508一宇宙地球化學(xué)（Cosmochemistry）上次課的內(nèi)容：行星形成過程；行星的大氣成分特征；行星演化的能源和熱史。

本章內(nèi)容一、元素的起源二、元素的豐度特征三、太陽星云的化學(xué)演化四、行星的化學(xué)演化五、彗星的化學(xué)演化六、隕石化學(xué)第三章宇宙地球化學(xué)（Cosmochemistry）六、隕石化學(xué)加拿大魁北克Clearwater湖隕石坑美國亞利桑那州的巴林杰隕石坑（BarringermeteorCrater）珀匹蓋隕石坑：鉆石儲量驚人，最大鉆石礦六、隕石化學(xué)吉林一號岫巖隕石坑六、隕石化學(xué)

隕石：是指穿過大氣層降落在地球（月球、火星）表面，來自地球以外其他天體的固體物質(zhì)的殘余部分。

隕石（meteorites）和流星（meteor）都來自流星體（meteoroid），都是宇宙中的物質(zhì)，只是在不同狀態(tài)下的不同名稱。

流星體：運(yùn)行在星際空間的宇宙塵埃微粒和細(xì)小固體塊等空間物質(zhì)。流星：流星體在接近地球時由于受到地球引力的攝動而被地球吸引，從而進(jìn)入地球大氣層，并與大氣摩擦燃燒所產(chǎn)生的光跡。六、隕石化學(xué)1.隕石的來源（1）各種小行星（2）火星（3）月球（4）彗星（5）星際塵埃Moon彗星是太陽星云外部物質(zhì)的殘留；彗星活動軌跡；非小行星；小行星：殘留的星子。六、隕石化學(xué)2隕石的母體和源區(qū)(1)火星與木星之間的小行星帶

數(shù)量達(dá)5021個直徑>100km，200個；>10km，2000個谷神星（1025km）智神星（583km）婚神星灶神星小行星帶是冰物質(zhì)從不凝聚到凝集的過渡區(qū)，其中的小行星體總體成分相當(dāng)于CI空檔地帶未能形成凝聚六、隕石化學(xué)2.隕石的母體和源區(qū)小行星質(zhì)量分布圖六、隕石化學(xué)2.隕石的母體和源區(qū)(2)小行星的類型

（光譜分析數(shù)據(jù)說明小行星表面組成不同）依據(jù)光譜特性C型（最多）：類似碳質(zhì)球粒隕石－集中在小行星帶的中央部分和外部；S型：硅酸鹽－與石鐵隕石及富鐵的球粒隕石類似，主要分布在小行星主帶的內(nèi)部和中央部分；M型：金屬鐵為主－與鐵隕石類似，集中于中央部分；可能是過去較大小行星金屬核E型：頑火輝石為主；集中于中央部分；O型：普通球粒隕石為主；集中于中央部分。軌道上的分布：S型較C型更靠近太陽六、隕石化學(xué)2.隕石的母體和源區(qū)(３)小行星帶的起源小行星區(qū)星云密度小，氣-液凝聚形成的類M星子數(shù)量較小，難以吸積成大的原始行星核，星子的引力較小，吸積速度不及其他類地行星；與小行星相鄰的木星區(qū)冰物質(zhì)和氣物質(zhì)與土物質(zhì)一道發(fā)生大規(guī)模凝聚，凝聚物數(shù)量大，吸積快，形成大質(zhì)量的星子；一方面木星區(qū)的大星子對小行星區(qū)的星子吸引，構(gòu)成木星的原始材料；另一方面大星子的攝動使部分大星子的軌道偏心率加大，使大星子在運(yùn)行時可穿過小行星去增加小行星的碰撞，難以聚集，使得小行星區(qū)的星子僅停留在半成品狀態(tài)，形成小行星，構(gòu)成各類隕石的母體。六、隕石化學(xué)3.隕石分類（1）發(fā)現(xiàn)形式分類：降落型隕石（Falls）：降落到地球表面后立即被發(fā)現(xiàn)的隕石；發(fā)現(xiàn)型隕石（Finds）：大部分發(fā)現(xiàn)于南極藍(lán)色冰蓋表面和干旱沙漠地帶。六、隕石化學(xué)3.隕石分類（1）發(fā)現(xiàn)形式分類：A.降落型隕石（Falls）：降落到地球表面后立即被發(fā)現(xiàn)的隕石；B.發(fā)現(xiàn)型隕石（Finds）：大部分發(fā)現(xiàn)于南極藍(lán)色冰蓋表面和干旱沙漠地帶。命名：依據(jù)收集地點(diǎn)命名的縮寫+數(shù)字（3-6個數(shù)字）Krot

et

al.

(2014)（Anderson,2007:

New

Theory

of

the

Earth）太陽星云的化學(xué)演化六、隕石化學(xué)3.隕石分類依據(jù)成分和結(jié)構(gòu)熔融程度和抽取程度六、隕石化學(xué)3.隕石分類Krot

et

al.

(2014)依據(jù)成分和結(jié)構(gòu)熔融程度和抽取程度

(分異和未分異)球粒結(jié)構(gòu)未熔融和分異，水熱蝕變和沖撞變質(zhì)發(fā)生變質(zhì)結(jié)構(gòu)熔融程度低巖漿結(jié)構(gòu)巖漿分異作用六、隕石化學(xué)3.隕石分類依據(jù)成分和結(jié)構(gòu)熔融程度和抽取程度AOA：

amoeboidolivineaggregate;BO：barredolivinechondrule;PO(P)I,II：typeI(II)porphyriticolivine(pyroxene)chondrule；Mx：matrix；CAI：Ca-Al-rich

inclusion。Krot

et

al.

(2014)石隕石隕石分類石-鐵隕石鐵隕石Rumuruti球粒隕石碳質(zhì)球粒隕石普通球粒隕石頑輝球粒隕石原始無球粒隕石HED族隕石球粒隕石無球粒隕石橄欖隕石pallasites中鐵隕石mesosiderites月球隕石火星隕石ⅠAB,ⅠCⅡAB,ⅡCD,ⅡE,ⅡFⅢAB,ⅢCD,ⅢE,ⅢFⅣA,ⅣB其他CI,CM,CO,CVCK,CR,CH,CBRH,L,LLEH,ELAcapulcoitesLodranitesWinonaitesBrachinites古銅鈣長石無球粒隕石(howardites)鈣長輝長石無球粒隕石(eucrites)奧長古銅無球粒隕石(diogenites)玄武巖質(zhì)斜長巖質(zhì)混合巖斜方輝巖、純橄巖、輝橄巖、玄武巖含橄欖石斑晶玄武巖、二輝橄欖巖頑輝石無球粒隕石(aubrites)橄輝無球粒隕石(ureilites)普通輝石無球粒隕石(angrites)未分異型隕石分異型隕石（2）成分和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類：六、隕石化學(xué)3.隕石分類A.石隕石（硅酸鹽，少量鐵鎳和隕硫鐵）a.球粒隕石

已知最老的巖石，其組成形成于太陽系的初期，為超鐵鎂質(zhì)（Fe、Mg、Si、O）；形成于星云過程中的凝聚過程。

稀有氣體虧損黃長石gas–solidreaction:Ca2Al2SiO7+3SiO(g)+3Mg(g)+6H2O(g)=2CaMgSi2O6+MgAl2O4+6H2

(g)六、隕石化學(xué)3.隕石分類A.石隕石（硅酸鹽，少量鐵鎳和隕硫鐵）a.球粒隕石組成：

石質(zhì)小球（橄欖石、低鈦輝石、硅酸鹽玻璃和少量金屬Fe-Ni和硫化物）

難熔包體（CAIs和AOAs）；金屬Fe-Ni;

基質(zhì)（細(xì)粒他形硅酸鹽礦物、氧化物、細(xì)粒金屬和硫化物、有機(jī)物、前太陽顆粒）六、隕石化學(xué)3.隕石分類普通球粒隕石：全鐵：H，L，LL（金屬鐵低于全鐵）頑火輝石球粒隕石：金屬鐵：EL:低鐵;EH:高鐵碳質(zhì)球粒隕石：CI以Ivuna隕石命名;CM:Mighei;CO:Ornans;CV:Vigarano

其它新群有:R:Rumuruti;K:Kakangari;CR:Renazzo;CK:Karoonda

Krot

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al.

(2014)1.5～6%carbon六、隕石化學(xué)3.隕石分類普通球粒隕石：全鐵：H，L，LL（金屬鐵低于全鐵）頑火輝石球粒隕石：金屬鐵：EL:低鐵;EH:高鐵六、隕石化學(xué)3.隕石分類高蝕變蝕變最小六、隕石化學(xué)3.隕石分類球粒隕石的5個化學(xué)群TFe/SiO20.770.770.550.400.77FeO/TFe0.800.630.330.08-EHLLLC頑火輝石

古銅輝石

紫蘇輝石橄欖輝石

碳質(zhì)

六、隕石化學(xué)3.隕石分類A.石隕石（硅酸鹽，少量鐵鎳和隕硫鐵）b.無球粒隕石

六、隕石化學(xué)3.隕石分類A.石隕石（硅酸鹽，少量鐵鎳和隕硫鐵）b.無球粒隕石

White(2014)六、隕石化學(xué)3.隕石分類A.石隕石（硅酸鹽，少量鐵鎳和隕硫鐵）b.無球粒隕石

氧化狀態(tài)變化中等揮發(fā)／難熔元素六、隕石化學(xué)3.隕石分類A.石隕石（硅酸鹽，少量鐵鎳和隕硫鐵）b.無球粒隕石

Fe/Mg

=

0.83Fe/Mg

=

1.16六、隕石化學(xué)3.隕石分類B.石－鐵隕石石-鐵隕石（硅酸鹽相、Fe-Ni金屬相）的類型：由幾乎相等的石隕石和鐵隕石組成。橄欖-隕鐵b.

中隕鐵c.其它（古英鐵鎳隕石，古銅橄欖隕石）六、隕石化學(xué)3.隕石分類B.石－鐵隕石石-鐵隕石的化學(xué)成分：六、隕石化學(xué)3.隕石分類C.鐵隕石鐵隕石（主要Fe-Ni金屬

及少量鐵、硫、磷的化合物（FeS）,按Ni含量劃分三類）a.方隕鐵組（Ni=4-6%）b.八面體式隕鐵組（Ni~6-14%）c.鎳鐵隕石組（Ni>12-14%）鐵隕石和石鐵隕石中的微量元素隕硫鐵富Co、Cu、Zn、As、Se、Te、Hg、Ti、Pb、Bi金屬相富Os、Ir、Pt、Ru、Rh、Pd、Au、W、Mo、Re六、隕石化學(xué)3.隕石分類LifeonMars!六、隕石化學(xué)3.隕石分類六、隕石化學(xué)4.隕石的成因（1）球粒隕石的成因A.碳質(zhì)球粒隕石（含揮發(fā)組分）星云凝聚：平衡凝聚的熔體（無引力）依據(jù)：除H、He外，成分與太陽一致六、隕石化學(xué)4.隕石的成因（1）球粒隕石的成因A.碳質(zhì)球粒隕石（含揮發(fā)組分）星云凝聚：平衡凝聚的熔體（無引力）依據(jù)：除H、He外，成分與太陽一致六、隕石化學(xué)4.隕石的成因（1）球粒隕石的成因球粒的形成機(jī)制假說較多：1）星云中的閃電加熱2）X－風(fēng)高能粒子輻射加熱：CAI和球粒；3）沖擊波加熱模型：超新星；等。六、隕石化學(xué)Fe/Mg

=

0.83Fe/Mg

=

1.164.隕石的成因（1）無球粒隕石和鐵隕石的成因經(jīng)歷過較大星體環(huán)境和發(fā)生過熔融分異作用六、隕石化學(xué)5.隕石的化學(xué)成分(1)碳質(zhì)球粒隕石除H、He外，與太陽成分一致六、隕石化學(xué)5.隕石的化學(xué)成分(2)石隕石A.頑火輝石無球粒隕石：OSiMgNaFeCaAlKB.紫蘇輝石無球粒隕石：OSiMgFeCaAlNaKC.橄欖石無球粒隕石：OSiMgFeAlCaNaKD.透輝橄欖無球粒隕石：OSiFeMgAlCaNaK

地球的地幔：OSiMgFeCaAlNaK六、隕石化學(xué)5.隕石的化學(xué)成分(3)鐵隕石Fe(79-92%)、Ni(6-18)、Co(0.4-1%)、C(0.1-0.2%)、P(0.1-0.3%)、S(0.7%)六、隕石化學(xué)5.隕石的化學(xué)成分(3)隕石中的有機(jī)質(zhì)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有氨基酸、卟啉、烷烴、芳香烴、嘌呤和嘧啶等60多種有機(jī)物。

氨基酸芳香碳?xì)浠衔雉然酖ilmour（2014）六、隕石化學(xué)5.隕石的化學(xué)成分(3)隕石中的有機(jī)