我们知道陨石主要由橄榄石、辉石、斜长石、铁纹石、镍纹石等矿物组成,陨石鉴定和分类的主要依据是这些矿物的化学成分,不同类型的陨石其矿物组合和化学成分有所区别,因此除铁陨石外,一般以橄榄石、辉石和长石化学成分来进行分类。
橄榄石属于斜方晶系的岛状结构的硅酸盐矿物,橄榄石族矿物的化学式是R2[SiO4],R主要为Mg2+、Fe2+、及Mn2+、Ni2+、Co2+、Zn2+等,由于他们的离子半径近似而形成了广泛的类质同象代替(类质同象是指在晶体结构中,部分质点被其它性质相似的质点所替换,而晶体构造类型和键性不发生根本性改变的现象)。陨石中的橄榄石:是由镁橄榄石Mg2[SiO4]、和铁橄榄石Fe2[SiO4]这两个单元组成的完全类质同象系列,但单元成分(纯粹的镁橄榄石和铁橄榄石)少见,一般均介于两者之间(形成无限混溶固溶体)。
镁橄榄石化学式为,英文名称为forsterite,缩写 Fo,分子式可写成,可理解为两份氧化镁和一份二氧化硅组成;铁橄榄石化学式为英文 fayalite,缩写 Fa 。是由两份氧化亚铁和一份二氧化硅组成。
辉石族矿物属于单链状的硅酸盐矿物,由顽火辉石Mg2 英文enstatite 缩写En、硅灰石Ca2英文Wollastonite 缩写Wo、斜方铁辉石Fe2英文Ferrosilite 缩写Fs三个单元类质同象组成 2Si2O6 常见的是铁镁系列。
在这里就明白了Fa是铁橄榄石的英文缩写、Fs是铁辉石的英文缩写。
球粒陨石、石铁陨石的分类主要通过测定橄榄石和辉石矿物的主要化学成分来完成,而无球粒陨石还要测定长石矿物成分及其中的微量元素来完成。
普通球粒陨石H群、L群、LL群球粒陨石中的橄榄石、辉石成分范围是不同的,很容易区分出来。我们从《天外来客-陨石》徐伟彪著书14页看到橄榄石、辉石分类参数范围:
1、H群普通球粒陨石:橄榄石成分为Fa16-20;辉石成分为Fs14.5-18.5.
2、L群普通球粒陨石:橄榄石成分为Fa22-26;辉石成分为Fs19-22.
3、LL群普通球粒陨石:橄榄石成分为Fa27-32;辉石成分为Fs23-27.
在王道德陨石导论中普通球粒陨石分类指标中:
H群普通球粒陨石:Fa 17-19。
L群普通球粒陨石:Fa 21-25。
LL群普通球粒陨石:Fa 26-32。
对比两个分类指数基本一致。
上面数字是说在镁铁橄榄石系列中(Mg2[SiO4]——Fe2[SiO4]),铁橄榄石所占的比例(分子数),在镁铁辉石系列中,铁辉石在辉石中所占的比例,根据其比例含量来划分区别陨石类型。
这里要有个问题就是当你送样后,要用对口(不同的设备分析范围和精度不同)的仪器来(比如电子探针)检测出矿物的化学含量值,仅是该矿物的化学成分含量,那你又是怎么知道矿物类型来划分陨石类型呢?这里就牵扯到岩石化学计算。
首先要经过样本的薄片制作,镜下已经确认是普通球粒陨石,在此基础上点测辉石和橄榄石的矿物化学成分含量,知道化学成分后用岩石化学计算的方法来确定具体矿物类型。
早期的地质院校有本《岩浆岩岩石学》,1985年 邱家骧主编的岩石学教材,其中就有岩石化学计算方法,以后的地质院校这类教材中关于岩石矿物计算,这方面内容就很少了。
实验室分析测试结果一般用氧化物质量百分数(重量百分数)来表示的,分析结果要注意看是什么单位,也有用氧化物分子数、原子数、阳离子数表示的。
分子数是用氧化物重量百分数,除以相应氧化物的分子量;原子数多指氧化物中阳离子数,是氧化物重量百分数,除以分子量后,再乘以氧化物中的阳离子数。为了使分子数及原子数成为整数,一般均乘以1000。
下面我来举例进行计算,看看怎么用.
我们来引用王道德陨石导论中对吉林陨石橄榄石的电子探针分析结果,如下:(引用部分数据来分析)
吉林球粒陨石橄榄石电子探针分析结果(wt%)
铁橄榄石分子式为(Fe2SiO4),它是两份氧化亚铁+一份二氧化硅(2FeO·SiO2)。
镁橄榄石化学式(Mg2SiO4)它是两份氧化镁+一份二氧化硅(2MgO·SiO2)
从元素周期表查铁原子量为55.85,氧原子量为16,硅原子量为28.09,镁原子量为24.31,得出SiO2分子量为28.09+16×2=60.09;氧化亚铁FeO分子量为55.85+16=71.85;MgO为24.31+16=40.31。
我们用序号第五个橄榄石测试结果来计算
氧化铁的分子数=(氧化铁重量百分数/氧化铁分子量)×1000=(18.22/71.85)×1000=253.58
同理氧化镁分子数为(氧化镁重量百分数/氧化镁分子量)×1000=(42.24/40.31)×1000=1047.87
上面计算的是氧化铁分子数和氧化镁分子数,我们知道铁橄榄石分子式为(Fe2SiO4),镁橄榄石分子式为(Mg2SiO4),也就是每个铁或镁橄榄石分子里包含两个氧化铁或氧化镁,所以该橄榄石矿物中铁橄榄石分子数为氧化铁分子数的一半,铁橄榄石分子数=253.58 /2=126.79;镁橄榄石分子数=1047.87/2=523.935
Fa是铁橄榄石分子数和整个橄榄石分子数之比,即Fa=(126.79/(126.79+523.935)×100%=19.48%,与表中给出的计算结果一致。
根据上面徐伟彪的天外来客Fa含量范围Fa16-20及王道德的Fa含量范围Fa17-19,,来确定此石陨石(吉林陨石)类型为普通球粒陨石H型。
喜欢爱好者也可以用我上面提供的分析数据试试计算下。在这里计算仅介绍了原理,实际上现在岩石化学计算软件很多,地学工作者往往根据软件输入数据直接得到计算结果。对于爱好者,如果知道了陨石中橄榄石、辉石的矿物成分含量,可以用此方法来求得陨石的分类类型。
封面介绍:为普通球粒陨石,L5型,发现于西北非,重量 417克。带熔壳、气印、龟裂纹。
