張艷霞，章亦文，孫德群

(西南科技大學(xué) 生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川 綿陽 621000)

北京時(shí)間2013年2月15日12時(shí)30分左右，一顆隕石降落在烏拉爾山脈東側(cè)的車?yán)镅刨e斯克州，伴隨隕石高空爆炸，其碎片零星的分布山脈東麓。據(jù)美國國家航天航空局報(bào)道，此隕石以小于20°的角度極速進(jìn)入大氣層，后自東向西的方向以時(shí)速20km/s運(yùn)行，最終在車?yán)镅刨e斯克州20km高空處發(fā)生爆炸，此次爆炸產(chǎn)生超強(qiáng)聲波、次聲波和地震波[1]。其經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重，造成10億盧布損失，對(duì)當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施和建筑造成嚴(yán)重破壞，造成3 000座建筑物受損，同時(shí)還有將近1 500多人受傷并于醫(yī)院治療[2]。此次隕石墜落事件是自1908年通古斯隕石爆炸事件以來最大規(guī)模的一次隕石墜落事件，伴隨著國內(nèi)地球化學(xué)、天體物理學(xué)的進(jìn)步和對(duì)于宇宙探索的熱情，車?yán)镅刨e斯克州的隕石墜落引起科學(xué)界以及無數(shù)天文愛好者的廣泛討論與研究。

從獲得地外樣品的途徑來看，除了登月獲得月壤這種成本高昂、可攜帶樣品稀少以外，隕石是唯一可以提供研究且保存量相對(duì)較大的地外物質(zhì)。因此，它對(duì)人們來說是一種極其有價(jià)值的材料。進(jìn)入21世紀(jì)，迎來了一個(gè)空前未有的發(fā)展階段，中國的科考船5次登陸南極，在南極格羅夫山地區(qū)進(jìn)行科研活動(dòng)，在其間獲得超過1萬塊隕石樣本，這對(duì)于我們來說是重大的時(shí)機(jī)[1]。按照天體化學(xué)，隕石保存了原始的化學(xué)和演示特征，尤其是球粒隕石，其受變質(zhì)作用發(fā)生次生變化的可能低，會(huì)貯藏于太陽系內(nèi)長達(dá)幾十億年。通過隕石的深入分析，我們能知曉太陽系內(nèi)固體物質(zhì)的演化時(shí)標(biāo)和年代，確定其從合成到形成固體之間的時(shí)間間隔，通過對(duì)其同位素檢驗(yàn)，還能確定其是否來自太陽系之外。為了更好地研究，在理論技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，大科學(xué)儀器設(shè)備也源源不斷地加入對(duì)于地外物質(zhì)探索之中。隨著國家高精度ICP-MS原位微區(qū)分析平臺(tái)的建設(shè)完成，我們將運(yùn)用于巖石微量元素和物相結(jié)構(gòu)與組成的技術(shù)經(jīng)過改造升級(jí)，為地外隕石樣品提供了更加精準(zhǔn)和可靠的技術(shù)支撐，如能夠在原始隕石樣品以及星際顆粒中，發(fā)現(xiàn)僅300nm的太陽系外成因硅酸鹽。還有通過高分辨率成像，清晰完整的拍攝到火星地形原貌，推測(cè)出火星上存在過液態(tài)水和水流，由此可見，像大科學(xué)裝置這樣的前沿科技發(fā)揮著巨大的作用[3]。

對(duì)于隕石樣品的處理過程中，我們?cè)讷@得一份隕石樣品后，往往會(huì)將隕石進(jìn)行分類，根據(jù)不同隕石之間的組成成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造，以及根據(jù)不同隕石在宇宙間所形成演化過程的差異，隕石可以被分為兩大類型，即未分異型和分異型[4]。其中未分異型隕石約占中國隕石研究總量的91.5%，主要是球粒隕石；分異的隕石約占中國隕石研究總量的8.5%，其包含石鐵隕石、鐵隕石、無球粒隕石[5]。而無球粒隕石又分為月球隕石、火星隕石等[6]；石鐵隕石可分為中鐵隕石和橄欖隕石；鐵隕石細(xì)分為非巖漿型和巖漿型[7]。這種分類主要是由于隕石在宇宙演化過程中經(jīng)歷了不同的熱歷史，導(dǎo)致其化學(xué)組成成分，礦物構(gòu)成和內(nèi)部構(gòu)造發(fā)生相應(yīng)的改變，而產(chǎn)生不同類型的隕石。然而，前者的母體形成過程中未經(jīng)歷了明顯的分餾作用，以及熔融和分離結(jié)晶作用，故其元素豐度與太陽的組成成分相近，后者則經(jīng)歷了明顯的分離結(jié)晶作用[8]。

隕石的分類管理方法有很多，按照隕石中硅酸鹽和金屬含量的差異，可將隕石分為：石隕石、鐵隕石和石鐵隕石[9]。在隕石中，90%以上為石隕石，其含量占比最多，但其鐵鎳金屬含量較少，通?！?0%，故稱為石隕石，并且其主要成分為鐵、鎂和硅酸鹽，礦物成分主要為橄欖石和輝石；而鐵隕石數(shù)量在隕石總量中約占6%，其主要成分由鐵和鎳組成，總含量大于或等于95%，還有鈷、磷、硅、硫、銅等微量元素；除此之外，石鐵隕石所占的比例相對(duì)較少，約占隕石總量的2%，與鐵隕石相比其鐵鎳金屬含量在30%～65%之間，按照其形成過程，它被視作為是鐵隕石和石隕石的過渡形態(tài)[10-11]。而石隕石因具有極其容易風(fēng)化而碎成渣的特點(diǎn)以及其數(shù)量極少，故石隕石在市場上幾乎沒有流通；鐵隕石其重要特點(diǎn)為外表裹有黑色或褐色1mm的熔殼，并且具有大量不同大小的氣印，此外具有不同形狀的熔溝，以上特點(diǎn)為辨別鐵隕石的重要條件，石鐵隕石由于其數(shù)量稀少，不易獲得，導(dǎo)致其商業(yè)價(jià)值最高[12]。

隕石化學(xué)成分的測(cè)定是研究隕石的重要方法之一，其可揭示太陽系的化學(xué)組成成分，形成與演化以及元素分布，并提供重要的科學(xué)信息以及合理的依據(jù)，對(duì)隕石化學(xué)群的合理分類提供了重要的依據(jù)[13]。因此，為仔細(xì)可靠的研究隕石，化學(xué)成分的分析為不可或缺的一部分工作。然而有關(guān)化學(xué)成分的分析方法有X射線熒光光譜法(XRF法)、電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS法)、納米級(jí)的掃描探針法等。其中X射線熒光光譜法其原理主要利用初級(jí)X射線激發(fā)待測(cè)物質(zhì)中的原子，使得待測(cè)物質(zhì)產(chǎn)生熒光，從而進(jìn)行物質(zhì)化學(xué)成分的分析和研究[14]。XRF法其優(yōu)點(diǎn)：①在于其儀器具有分析速度快，自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)以及其分析方法為物理分析方法，分析精度高；②其測(cè)量方法與元素的化學(xué)結(jié)合狀態(tài)無關(guān)，測(cè)量誤差少；③其制樣簡單且形式多樣化，與其他發(fā)射光譜相比，較為簡單，易于定性分析。相對(duì)的ICP-MS也常常被應(yīng)用于無機(jī)多元素的分析，但由于其具有運(yùn)行費(fèi)用高，操作復(fù)雜，樣品介質(zhì)影響較大以及ICP高溫導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)具有多樣化，干擾測(cè)量結(jié)果的缺點(diǎn)。筆者使用XRF法來檢測(cè)隕石中的元素組成，依照其測(cè)出來的相應(yīng)元素含量進(jìn)行分類。根據(jù)其常量元素的含量初步鑒定為一號(hào)隕石樣品為石鐵隕石，二號(hào)隕石樣品為鐵隕石。其主要方法：①將樣品進(jìn)行研磨，制成粉末顆粒；②與硼酸混合均勻后進(jìn)行壓板；③放入熒光儀進(jìn)行鑒別。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器。

表1 實(shí)驗(yàn)儀器

1.1.2 試劑。硼酸，乙醇。

1.2 方法

分別取一號(hào)、二號(hào)隕石樣品經(jīng)過破碎，過20目篩后，將一號(hào)、二號(hào)隕石樣品放在振動(dòng)研磨機(jī)上研成粉末，放在烘箱中烘烤4h，用酒精擦拭模具，分別精密稱取2.0g隕石樣品和已經(jīng)經(jīng)過烘干的硼酸2.0g，將隕石樣品在瑪瑙研缽中研磨15min，放在模具中攤平，后用硼酸粉末填滿空隙后進(jìn)行壓片，40t壓力下保持60s，將壓好的隕石樣品分別寫上標(biāo)簽，待XRF測(cè)樣品元素含量。

2 結(jié)果與討論

用XRF法對(duì)兩份隕石樣品進(jìn)行元素測(cè)定，測(cè)定結(jié)果如表2所示。

一號(hào)隕石樣品中含量較多的元素為Fe、Si、Mg，其中Fe、Si、Mg的元素含量分別為46.04%、25.03%、16.36%，含量較少的元素為Ca、S、Al、Ni，其元素含量均在2%～3%之間，元素之間含量差異較小，并且在此隕石樣品中仍存在含量極小的常見元素，如Na、Cr、Mn、Ba、P、K、Cl、Zn，其元素含量均在1%以下，除常見元素以外，此隕石還存在少量的稀有元素，如Ti、Co、Cu，其元素含量均低于0.2%以下。二號(hào)隕石樣品中含量較多的元素為Fe，其中Fe的元素含量為96.09%，含量較少的元素為Mn，其元素含量為1.19%，并且在此隕石樣品中仍存在含量極小的常見元素，如Si、Cu、Cl、Cr、Al、Ni、S、Na、P、K、Ca、Sn、Zn、Mg、Mo，其元素含量均在1%以下。一號(hào)隕石樣品與二號(hào)隕石樣品相比，F(xiàn)e均為含量最多的元素，且一號(hào)樣品中的Si、Mg的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二號(hào)樣品中的Si、Mg的含量，一號(hào)樣品中的Ca、S、Al、Ni的含量大于二號(hào)樣品中Ca、S、Al、Ni的含量，一號(hào)樣品中具有Ba、Ti、Co元素，二號(hào)樣品不具有。二號(hào)隕石樣品測(cè)出具有Mo、Sn元素，一號(hào)隕石樣品不具有。

表2 隕石樣品元素含量分析 單位：%

3 結(jié)論

對(duì)于來自俄羅斯車?yán)镅刨e斯克州的兩塊隕石，可測(cè)得一號(hào)隕石樣品中鐵鎳含量分別為46.04%、2.02%，元素含量總和在30%～65%之間，并且一號(hào)隕石樣品含有Co、S、P、Cu、Cr等特有元素，可初步鑒定一號(hào)隕石樣品為石鐵隕石，二號(hào)隕石樣品中鐵鎳含量分別為96.09%、0.16%，元素含量總和在95%以上，并且二號(hào)隕石樣品具有Cr、P、Sn、Mo等稀有元素，可初步鑒定二號(hào)隕石樣品為鐵隕石。