第1节 普通球粒陨石概述及相关的陨石降落故事
普通球粒陨石(Ordinary Chondrite)是所有陨石种类中出现频率最高、最常见的,因而得名。这类陨石内部主要由橄榄石、辉石及少量的铁纹石、镍纹石、陨硫铁等矿物组成。截至2018年10月,世界范围内拥有国际命名的陨石为59799个,其中51450个是普通球粒陨石(约占总数量的86%),目击降落[1]的(普通球粒陨石)为913次。
按照陨石中的总铁含量、金属含量以及橄榄石中的铁橄榄石所占的摩尔百分比,可将普通球粒陨石划分为H、L和LL三个群(另有特征介于三个群之间的过渡群陨石H/L、L/LL以及一些反常型陨石)。
在普通球粒陨石的三个群中,H群陨石的总铁含量最高(25%~31%)、金属含量最高(15%~19%)、橄榄石中的铁橄榄石含量最低(Fa 16 mol%~20mol%),因此称其为“高铁群”。H群陨石中岩石学分类为5型的陨石出现频率最高,约占所有H群陨石的40%(目击降落H5陨石占目击降落H群陨石的46%)。其内部的典型矿物为斜方辉石家族的古铜辉石,因此在20世纪60年代以前,H群陨石一直被称为古铜辉石球粒陨石或古铜橄榄球粒陨石。氧同位素的分析结果显示,H群陨石与IIE群铁陨石具有一定的同源性,可能来自同一个母体或形成于太阳系原始星云盘的同一区域内。
L群陨石的总铁含量较低(20%~25 %)、金属含量较低(4%~10%)、橄榄石中的铁橄榄石含量较高(Fa 21 mol%~25mol%),因而称其为“低铁群”。L群陨石中岩石学类型为6型的陨石最常见,约占所有L群陨石的51%(目击降落L6陨石占目击降落L群陨石的65%)。其内部的典型矿物为斜方辉石家族的紫苏辉石,因此在20世纪60年代之前,L群陨石曾经被称为紫苏辉石球粒陨石或橄榄紫苏球粒陨石。
LL群陨石的总铁含量最低(19%~22%)、金属含量最低(0.3%~3%)、橄榄石中的铁橄榄石含量最高(Fa 26 mol%~32mol%),因而称其为“低铁低金属群”。LL群陨石中岩石学类型为6型和5型的陨石较为多见,二者合计约占所有LL群陨石的78%(目击降落LL5、LL6陨石在群内占比合计约62%)。由于其内部的金属含量非常低,19世纪后期LL群陨石曾被当时的学者误认为是球粒陨石与无球粒陨石的过渡类型。氧同位素的分析结果显示,LL群陨石与IVA群铁陨石具有一定的同源性,可能来自同一母体或形成于太阳系原始星云盘中的同一区域。
除H、L、LL群以外,普通球粒陨石中还有少数成员的特征介于L群与LL群之间,据此被归类为L/LL群,知名的陨石如启东、Holbrook、Bjurböle、Knyahinya等;从亲铁元素的丰度、橄榄石和铁纹石的组成等方面来看,还有一些陨石的特征介于H群与L群之间,因此被归类为H/L群,比较著名的有Cali、Famenin、Tieschitz等。
普通球粒陨石族群示意图
普通球粒陨石所对应的母体行星至今尚无定论,但是通过光谱分析,科学家们认为S类小行星的可能性较大,此类小行星的光谱显示其主要成分为硅酸盐类矿物,与普通球粒陨石较为契合。然而,与普通球粒陨石在全部陨石中所占的压倒性比例不相符的是,S类小行星并不是小天体中数量最多的,由此天文学家们猜测,应该是在某种机缘巧合的情况下此类小行星的碎片借助大行星(如木星)的引力扰动,先后被输送到了地球附近,形成了大量的近地小行星,并最终降落到地表。
通过光谱和质量的分析,科学家们推测H群陨石与太阳系第6号小行星春神星(Hebe)应存在一定的关联性,H群陨石可能来源于春神星与其他天体碰撞后产生的碎片;L群陨石与433号小行星爱神星(Eros)的光谱分析结果较为匹配,研究认为大多数的L群陨石存在冲击变质的情况,这可能与约4.7亿年前的奥陶纪陨石爆发事件有关,原始母体行星在这一时间点遭受严重撞击而破碎解体,形成了大量的、体积不等的小天体碎片;有科学家认为,3628号小行星Boznemcová的光谱分析结果与LL群陨石相似,但这颗小行星的直径仅7千米,显然不能孕育出LL群中大量的、岩石学类型为5型和6型的陨石,据此推测LL群陨石不是直接形成于Boznemcová,而是可能与Boznemcová来源于同一颗直径较大的原始母体行星;过渡群L/LL和H/L陨石的母体则可能与上述三群的母体行星都不同。