Камни метеоритного происхождения. Виды метеоритов. Типы метеоритов по химическому составу и структуре

Главный признак метеоритов - это так называемая кора плавления. Она имеет толщину не более 1 мм и со всех сторон покрывает метеорит в виде тонкой скорлупы. Особенно хорошо заметна кора черного цвета на каменных метеоритах.

Вторым признаком метеоритов являются характерные ямки на их поверхности. Обычно метеориты имеют форму обломков. Но иногда бывают метеориты замечательной конусообразной формы. Они напоминают головку снаряда. Такая конусообразная форма образуется в результате «обтачивающего» действия воздуха.

Самый крупный цельный метеорит был найден в Африке в 1920 г. Метеорит этот железный и весит около 60 Т. Обычно же метеориты весят по нескольку килограммов. Метеориты весом в десятки, а тем более в сотни килограммов падают очень редко. Самые маленькие метеориты весят доли грамма. Например, на месте падения Сихотэ-Алинского метеорита был найден самый маленький экземпляр в виде крупинки весом всего лишь в 0,18 Г; поперечник этого метеорита равен только 4 мм.

Чаще всего падают каменные метеориты: в среднем из 16 упавших метеоритов только один оказывается железным.

ИЗ ЧЕГО СОСТОЯТ МЕТЕОРИТЫ

Изучая химический состав метеоритов, ученые установили, что метеориты состоят из тех же самых химических элементов, которые есть и на Земле. Никаких новых элементов в них не найдено.

Чаще всего в метеоритах находятся следующие восемь химических элементов: железо, никель, сера, магний, кремний, алюминий, кальций и кислород. Все остальные химические элементы таблицы Менделеева находятся в метеоритах в ничтожных, микроскопических количествах. Соединяясь между собой химически, эти элементы образуют различные минералы. Большинство этих минералов найдено в земных горных породах. И совсем в ничтожных количествах в метеоритах обнаружены такие минералы, которых нет и не может быть на Земле, так как она имеет атмосферу с большим содержанием кислорода. Вступая в соединение с кислородом, эти минералы образуют уже другие вещества.

Железные метеориты почти целиком состоят из железа в соединении с никелем, а каменные метеориты - главным образом из минералов, называемых силикатами. Они состоят из соединений магния, алюминия, кальция, кремния и кислорода.

Не менее интересна структура каменных метеоритов. Если посмотреть на излом каменного метеорита, то часто даже невооруженным глазом можно заметить маленькие округлые шарики, рассеянные по поверхности излома. Эти шарики иногда достигают размера горошины. Кроме них, в изломе видны рассеянные мельчайшие блестящие частички белого цвета. Это - включения никелистого железа. Среди таких частичек встречаются золотистые блестки - включения минерала, состоящего из железа в соединении с серой. Бывают метеориты, которые представляют собой как бы железную губку, в пустотах которой заключены зерна желтовато-зеленого цвета минерала оливина.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ МЕТЕОРИТОВ

Большинство ученых считает, что метеориты представляют собой осколки одного или (что вероятнее) нескольких крупных небесных тел, подобных астероидам, ранее существовавшим в солнечной системе.

Советские ученые - академик В. Г. Фесенков, С. В. Орлов и др. - считают, что астероиды и метеориты тесно связаны между собой. Астероиды - это гигантские метеориты, а метеориты - это совсем маленькие, карликовые астероиды. Те и другие являются осколками планет, которые миллиарды лет назад двигались вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера. Эти планеты в результате, по-видимому, столкновения распались на части. Образовалось бесчисленное множество осколков самых различных размеров, вплоть до мельчайших крупинок. Эти осколки носятся теперь в межпланетном пространстве и, сталкиваясь с Землей, падают на нее в виде метеоритов.

ПОМОЩЬ НАСЕЛЕНИЯ В СБОРЕ МЕТЕОРИТОВ

Метеориты падают всегда неожиданно, и нельзя предсказать, когда и где это случится. Поэтому специалисты не могут заблаговременно подготовиться к наблюдениям падений метеоритов. Между тем изучение движений метеорных тел в земной атмосфере имеет очень большое научное значение.

Кроме того, наблюдая болид, можно приблизительно определить место, где мог упасть метеорит, и произвести там его поиски. Поэтому ученым в их работе большую помощь может оказать население, если очевидцы падения метеорита подробно опишут все те явления, которые ими были замечены при движении болида и падении на Землю метеорита.

При получении большого числа таких описаний, сделанных очевидцами в разных населенных пунктах, можно довольно точно определить путь метеорного тела в земной атмосфере, высоту появления и исчезновения болида, а также наклон и направление его пути. Сообщения о метеоритах следует направлять в Комитет по метеоритам Академии наук СССР.

При находке метеорита ни в коем случае нельзя его дробить. Нужно принять все меры к его охране и передаче в Комитет по метеоритам.

При описании явления болидов нужно, по возможности, ответить на следующие вопросы: 1) дата и время падения; 2) место наблюдения; 3) направление движения болида; 4) продолжительность полета болида в секундах; 5) размеры болида по сравнению с видимыми размерами Луны или Солнца; 6) цвет болида; 7) была ли освещена местность во время полета болида; 8) наблюдалось ли дробление болида; 9) остался ли после болида след; каковы его форма и последующее изменение, а также продолжительность видимости; 10) какие звуки наблюдались во время полета болида и после его исчезновения.

В описании нужно также указать фамилию, имя, отчество и адрес наблюдателя.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Происхождение метеоритов

В настоящее время во многих музеях мира хранится не менее 500 тонн метеоритного вещества. Расчет показывает, что в виде метеоритов и метеорной пыли за сутки на Землю выпадает около 10 тонн вещества, что за время 2 млрд. лет дает слой толщиной 10 см.

Источником практически всех малых метеорных частиц являются, по-видимому, кометы. Крупные метеорные тела имеют астероидное происхождение.

Российские ученые - академик В.Г. Фесенков, С.В. Орлов и другие считают, что кометы и метеориты тесно связаны между собой. Астероиды - это гигантские метеориты, а метеориты - это совсем маленькие, карликовые кометы. Те и другие являются осколками планет, которые миллиарды лет назад двигались вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера. Эти планеты в результате, по-видимому, столкновения распались на части. Образовалось бесчисленное множество осколков самых различных размеров, вплоть до мельчайших крупинок. Эти осколки носятся теперь в межпланетном пространстве и, сталкиваясь с Землей, падают на нее в виде метеоритов.

Состав метеоритов и их вещества

В отдельных случаях крупное метеорное тело при своем движении в атмосфере не успевает испариться и достигает поверхности Земли. Этот остаток метеорного тела называется метеоритом. На протяжении года на Землю выпадает примерно 2000 метеоритов.

В зависимости от химического состава метеориты подразделяются на каменные хондриты (их относительное количество 85.7%), каменные ахондриты (7.1%), железные (5.7%) и железо-каменные метеориты (1.5%). Хондрами называют мелкие круглые частицы серого цвета, часто с коричневым оттенком, обильно вкрапленные в каменную массу.

Железные метеориты практически полностью состоят из никелистого железа. Из расчетов следует, что наблюдаемая структура железных метеоритов образуется в случае, если в интервале температур примерно от 600 до 400С вещество охлаждается со скоростью 1° - 10° С за миллион лет.

Каменные метеориты, в которых нет хондр, называются ахондритами. Анализ показал, что в хондрах содержатся практически все химические элементы. Чаще всего в метеоритах находятся следующие восемь химических элементов: железо, никель, сера, магний, кремний, алюминий, кальций и кислород. Все остальные химические элементы таблицы Менделеева находятся в метеоритах в ничтожных, микроскопических количествах. Соединяясь между собой химически, эти элементы образуют различные минералы. Большинство этих минералов найдено в земных горных породах. И совсем в ничтожных количествах в метеоритах обнаружены такие минералы, которых нет и не может быть на Земле, так как она имеет атмосферу с большим содержанием кислорода. Вступая в соединение с кислородом, эти минералы образуют уже другие вещества. Железные метеориты почти целиком состоят из железа в соединении с никелем, а каменные метеориты - главным образом из минералов, называемых силикатами. Они состоят из соединений магния, алюминия, кальция, кремния и кислорода.

Особенно интересно внутреннее строение железных метеоритов. Их отполированные поверхности становятся блестящими как зеркало. Если протравить такую поверхность слабым раствором кислоты, то обычно на ней появляется замысловатый рисунок, состоящий из переплетающихся между собой отдельных полосок и узких каемок. На поверхностях некоторых метеоритов после травления появляются параллельные тонкие линии. Все это результат внутреннего кристаллического строения железных метеоритов. Не менее интересна структура каменных метеоритов. Если посмотреть на излом каменного метеорита, то часто даже невооруженным глазом можно заметить маленькие округлые шарики, рассеянные по поверхности излома. Эти шарики иногда достигают размера горошины. Кроме них, в изломе видны рассеянные мельчайшие блестящие частички белого цвета. Это - включения никелистого железа. Среди таких частичек встречаются золотистые блестки - включения минерала, состоящего из железа в соединении с серой. Бывают метеориты, которые представляют собой как бы железную губку, в пустотах которой заключены зерна желтовато-зеленого цвета минерала оливина.

Метеориты делятся на три больших класса: железные, каменные и железокаменные.

Железные метеориты состоят в основном из никелистого железа. В земных горных породах естественный сплав железа с никелем не встречается, так что присутствие никеля в кусках железа указывает на его космическое (или промышленное!) происхождение.

Включения никелистого железа есть в большинстве каменных метеоритов, поэтому космические камни, как правило, тяжелее земных. Главные же их минералы - силикаты (оливины и пироксены). Характерным признаком основного типа каменных метеоритов - хондритов - является наличие внутри них округлых образований - хондр. Хондры состоят из того же вещества, что и весь остальной метеорит, но выделяются на его срезе в виде отдельных зёрнышек Их происхождение пока не вполне ясно.

Третий класс - железокаменные метеориты - это куски никелистого железа с вкраплениями зёрен каменистых минералов.

Вообще метеориты состоят из тех же элементов, что и земные горные породы, но сочетания этих элементов, т.е. минералы, могут быть и такими, какие на Земле не встречаются. Это связано с особенностями образования тел, породивших метеориты.

Среди падений преобладают каменные метеориты. Значит, таких кусков больше летает в космосе. Что касается находок, то здесь преобладают железные метеориты: они прочнее, лучше сохраняются в земных условиях, резче выделяются на фоне земных горных пород.

Метеорит - это твердое внеземное вещество, сохранившееся при прохождении через атмосферу и достигшее поверхности Земли. Метеориты - наиболее примитивное в-во СС, не испытавшее дальнейшего фракционирования с момента образования. Это основано на том, что относительная распр. тугоплавких эл. в метеоритах соответствует солнечной распр. Метеориты подразделяются на (по содержанию металл. фазы): Каменные (аэролиты): ахондриты, хондриты, Железокаменные (сидеролиты), Железные (сидериты). Железные метеориты – состоят из камасита - самородного Fe космического происхождения с примесью никеля от 6 до 9%. Железокаменные метеориты Малораспр. группа. Имеют грубозернистые структуры с равными по весу долями силикатной и Fe фаз. (Силикатные минералы - Ol, Px; Fe фаза - камасит с видманштеттеновыми прорастаниями). Каменные метеориты – состоят из силикатов Mg и Fe c примесью металлов. Подразделяются на Хондритовые, ахондритовые и углистые. Хондриты: сфероидальные обособления размером первые мм и менее, сложенные силикатами, реже силикатным стеклом. Погружены в богатую Fe матрицу. Основная масса хондритов представляет собой тонкозернистую смесь Ol, Px-ов (Ol-бронзитовые, Ol-гиперстеновые и Ol-пижонитовые) с никелистым Fe (Ni-4-7%), троилитом (FeS) и плагиоклазом. Хондриты – закристалл. или стекловатые капли, кот. Образ. при плавлении ранее существовавшего силикатного материала, подвергавшегося, нагреванию. Ахондриты: Не содержат хондр, имеют более низкое содер. никелистого Fe и более грубые структуры. Их главные минералы – Px и Pl, некоторые типы обогащены Ol. По составу и структурным особенностям ахондриты похожи на земные Габброиды. Состав и структура говорят о магматическом происхождении. Иногда наблюдаются пузырчатые структуры как у лав. Углистые хондриты (большое кол-во углеродистого вещества) Хар-рная черта углистых хондритов - наличие летучей составляющей , что указывает на примитивность (не произошло удаление летучих эл.) и не претерпели фракционирования. Тип С1 содержит большое кол-во хлорита (водные Mg, Fe алюмосиликаты), а также магнетит , водно-растворимые соли , самородную S , доломит, оливин, графит, орган. соединения. Т.е. с момента их образ-я они сущ. при Т, не > 300 0 С. В составе хондритовых метеоритов недостаток 1/3 хим. Эл. по сравнению с составом углистых хондритов , кот. наиболее близки к составу протопланетного вещества. Наиболее вероятная причина дефицита летучих эл. - последовательная конденсация эл. и их соединений в порядке, обратном их летучести.

5. Исторические и современные модели аккреции и дифференциации протопланетного вещества О.Ю.Шмидт в 40-х годах высказал идею о том, что Земля и планеты ЗГ образовались не из раскаленных сгустков солнечных газов, а путем аккумуляции ТВ. тел и частиц - планетезималей, испытавших плавление позднее во время аккреции (разогрев из-за столкновений крупных планетезималей, диаметром до первых сотен км). Т.е. ранняя дифференциация ядра и мантии и дегазация. Сущ. две точки зрения относит. механизма аккумуляции и представлений о форм-ии слоистой структуры планет. Модели гомогенной и гетерогенной аккреции : ГЕТЕРОГЕННАЯ АККРЕЦИЯ 1. Кратковременная аккреция. Ранние модели гетерогенной аккреции (Турекиан, Виноградов) предполагали, что З. аккумулировалась из материала по мере его конденсации из протопланетного облака. Ранние модели включают раннюю >Т аккумуляцию Fe-Ni сплава, образующего протоядро З., сменяющуюся с пониж. Т аккрецией внешних ее частей из силикатов. Сейчас считают, что в процессе аккреции происходит непрерывное измен. в аккумулирующемся материале отношения Fe/силикат от центра к периферии форм-ейся планеты. При аккумуляции З. разогревается, => плавление Fe, которое отделяется от силикатов и опускается в ядро. После охлаждения планеты добавляется около 20 % ее массы материалом, обогащенным летучими по периферии. В протоземле не существовало резких границ между ядром и мантией, кот. установились в результате гравит. и хим. дифференциации на следующем этапе эволюции планеты. В ранних вариантах дифференциация происходила преимущественно в процессе формирования ЗК, и не захватывала Землю целиком. ГОМОГЕННАЯ АККРЕЦИЯ 2. Принимается большее время аккреции - 10 8 лет. При аккреции Земли и планет ЗГ конденсирующиеся тела имели широкие вариации состава от углистых хондритов, обогащенных летучими до в-ва, обогащенного тугоплавкими компонентами типа Allende. Планеты форм. из этого набора метеоритного в-ва и их различие и сходство определялось относит. пропорциями в-ва различного состава. Так же имела место макроскопическая однородность протопланет. Существование массивного ядра говорит о том, что изначально привнесенный Fe-Ni метеоритами сплав, равномерно распределенный по всей З., выделился в ходе ее эволюции в центральную часть. Однородная по составу планета расслоилась на оболочки в процессе гравитационной дифференциации и химических процессов. Современная модель гетерогенной аккреции , позволяющая объяснить хим. состав мантии разрабатывается группой немецких ученых (Венке, Дрейбус, Ягоутц). Они установили, что содержания в мантии умеренно летучих (Na, K, Rb) и умеренно сидерофильных (Ni, Co) эл., с различ. Коэф-ми распределения Ме/силикат, имеют одинаковую распространенность (нормированную по С1) в мантии, а наиболее сильно сидерофильные элементы имеют избыточные концентрации. Т.е. ядро не находилось в равновесии с мантийным резервуаром. Ими предложена гетерогенная аккреция :1. Аккреция начинается с накопления сильно восстановленного компонента А, лишенного летучих эл. и содержащего все остальные эл. в количествах отвечающих С1, и Fe и все сидерофилы в восстановленном состоянии. С повышением Т одновременно с аккрецией начинается образование ядра. 2. После аккреции в 2/3 массы З. начинает накапливаться все более окисленный материал, компонент В. Часть Ме компонента А еще сохраняется и способствует извлечению наиболее сидерофильных эл. и их переносу в ядро. Источником умеренно летучих, летучих и умеренно сидерофильных эл. в мантии явл. компонент В, что и объясняет их близкую относительную распространенность. Таким образом, Земля на 85% состоит из компонента А и на 15 % из В. В целом состав мантии форм-ся после отделения ядра путем гомогенизации и перемешивания силикатной части компонента А и вещества компонента В.

6. Изотопы химических элементов. Изотопы - атомы одного эл., но имеющих разное число нейтронов N. Они различаются только по массе. Изотоны - атомы разных эл., имеющие разные Z, но одинаковые N. Они располагаются в вертикальных рядах. Изобары - атомы разных эл., у кот. равные масс. числа (А=А), но разные Z и N. Они располагаются в диагональных рядах. Стабильность ядер и распространенность изотопов; радионуклиды Число известных нуклидов ~ 1700, из них стабильны ~ 260. На диаграмме нуклидов стабильные изотопы, (затемненные квадраты), образуют полосу, окруженную нестабильными нуклидами. Стабильны только нуклиды с определенным соотношением Z и N. Отношение N к Z растет от 1 до ~ 3 с увеличением А. 1. Стабильными являются нуклиды, у кот. N и Z примерно равны. До Са в ядрах N=Z. 2. Большая часть стабильных нуклидов имеет четные Z и N. 3. Менее распространены стабильные нуклиды с чет. Z и нечет. N или чет. N и нечет. Z. 4. Р редки стабильные нуклиды с нечет.Z и N.

			число стабильных нуклидов

нечетное		нечетное
нечетное	нечетное
	нечетное	нечетное

В ядрах с чет. Z и N нуклоны образуют упорядоченную структуру, что определяет их стабильность. Число изотопов меньше у легких эл. и увел. в средней части ПС, достигая максимума у Sn (Z=50) , имеющего 10 стабильных изотопов. У элементов с нечет. Z стабильных изотопов не более 2.

7. Радиоактивность и ее виды Радиоактивность - самопроизвольные превращения ядер неустойчивых атомов (радионуклидов) в стабильные ядра других элементов, сопровождающиеся эмиссией частиц и/или излучением энергии. Св-во рад-ти не зависит от хим. Св-в атомов, а опред-ся строением их ядер. Радиоактивный распад сопровождается измен. Z и N родительского атома и приводит к превращению атома одного эл. в атом другого эл. Так же, Резерфордом и другими учеными было показано, что рад. распад сопровождается эмиссией излучения трех различных типов, a, b, g. a -лучи - потоки высокоскоростных частиц - ядер Не, b - лучи - потоки e – , g - лучи - электромагнитные волны с большой энергией и с более короткой λ. Виды радиоактивности a-распад - распад путем эмиссии a-частиц, он возможен для нуклидов с Z> 58 (Се), и для группы нуклидов с небольшим Z , включая 5He, 5Li, 6Be. a-частица состоит из 2 Р и 2N, происходит смещение на 2 позиции по Z. Первоначальный изотоп наз-ся родительским или материнским, а новообразованный - дочерним .

b-распад - имеет три вида: обычный b -распад, позитронный b -распад и e – захват. Обычный b-распад - можно рассматривать как превращение нейтрона в протон и e – , последний или бета-частица - выбрасывается из ядра, сопровождается эмиссией энергии в форме g-излучения. Дочерний нуклид является изобаром родительского, но его заряд больше.

Бывает серия распадов пока не образуется стаб-ый нуклид. Пример: 19 K40 -> 20 Ca40 b - v- Q. Позитронный b-распад - эмиссия из ядра положительной частицы позитрона b , его образование - превращение ядерного протона в нейтрон, позитрон и нейтрино. Дочерний нуклид является изобаром, но имеет меньший заряд.

Пример, 9 F18 -> 8 O18 b v Q Атомы, с избытком N и располагающиеся справа от зоны ядерной стабильности, являются b - -радиоактивными, т.к. при этом число N уменьшается. Атомы слева от области ядерной стабильности нейтроннодефицитны, они испытывают позитронный распад и число их N увеличивается. Таким образом, при b - и b -распаде наблюдается тенденция изменения Z и N , приводящая к приближению дочерних нуклидов к зоне ядерной стабильности. e – захват - захват одного из орбитальных электронов. Высока вероятность захвата из К-оболочки, кот. ближе всего к ядру. e – захват вызывает эмиссию из ядра нейтрино. Дочерний нуклид явл. изобаром, и занимает тоже положение относительно родительского, что и при позитронном распаде. b - -излучение отсутствует, а при заполнении вакансии в К-оболочке выделяются Х-лучи. При g-излучении не изменяются ни Z, ни A; при возвращении ядра в обычное состояние энергия выделяется в форме g-излучения. Некоторые дочерние нуклиды природных изотопов U и Th могут распадаться либо испуская b-частицы, либо путем a-распада. Если вначале происходил b-распад, то затем a-распад, и наоборот. Другими словами, два этих альтернативных вида распада образуют замкнутые циклы и всегда приводят к одному и тому же конечному продукту - стабильным изотопам Pb.

8. Геохимические следствия радиоактивности земного вещества. Лорд Кельвин (Уильям Томсон) с 1862 по 1899 г. выполнил ряд расчетов, кот. налагали ограничения на возможный возраст Земли. Они основывались на рассмотрении светимости Солнца, влиянии лунных приливов и процессах охлаждения З. Он пришел к выводу, что возраст Земли составляет 20-40 млн. лет. Позже Резерфорд выполнил определение возраста U мин. и получил значения около 500 млн. лет. Позже Артуром Холмсом в его книге “Возраст Земли” (1913 г) показал важность изучения радиоактивности в геохронологии и привел первую ГХШ. Она была основана на рассмотрении данных о мощности отложений осадочных гп и о содержании продуктов радиогенного распада - He и Pb в U-содержащих минералов. Геохронологическая шкала - шкала естественноисторического развития ЗК, выраженная в числовых единицах времени. Возраст аккреции З. составляет около 4,55 млрд. лет. Период до 4 или 3,8 млрд. лет - время дифференциации планетных недр и образования первичной коры, его называют катархеем. Наиболее длительный период жизни З. и ЗК - это докембрий, кот. простирается от 4 млрд. лет до 570 млн. лет, т.е. около 3,5 млрд. лет. Возраст древнейших известных сейчас пород превышает 4 млрд. лет.

9. Геохимическая классификация элементов В.М. Гольшмидта В основу положены : 1- распределение эл. между различными фазами метеоритов - разделение в ходе первичной ГХкой дифференциации З. 2- специфическое химическое сродство с теми или иными элементами (O, S, Fe), 3- строение электронных оболочек. Ведущие эл., слагающие метеориты, – O, Fe, Mg, Si, S. Метеориты состоят из трех главных фаз: 1) металл., 2) сульфидной, 3) силикатной. Все эл. распределяются между этими тремя фазами в соответствии с их относительным сродством к O, Fe и S. В классификации Гольдшмидта выделяются следующие группы эл.: 1) Сидерофильные (любящие железо) – металл. фаза метеоритов: эл., образующие с Fe сплавы произвольного состава - Fe, Co, Ni, все платиноиды (Ru, Rh, Pd, Pt, Re, Os, Ir), и Mo. Часто имеют самородное состояние. Это переходные элементы группы VIII и некоторые их соседи. Формируют внутреннее ядро З. 2) Халькофильные (любящие медь)- сульфидная фаза метеоритов: эл., образующие природные соед-я с S и ее аналогами Se и Te, имеют также сродство с As(мышьяк), иногда их называют (сульфурофильные). Легко переходят в самородное состояние. Это элементы побочных подгрупп I-II и главных подгрупп III- VI групп ПС с 4 по 6 период S. Наиболее известны – Сu, Zn, Pb, Hg, Sn, Bi, Au, Ag. Сидерофильные эл. – Ni, Co, Mo также могут быть халькофильными при большом кол-ве S. Fe в восстановительных условиях имеет сродство к S (FeS2). В современной модели З. эти металлы образуют внешнее, обогащенное серой, ядро З.

3) Литофильные (любящие камень) – силикатная фаза метеоритов: эл., имеющие сродство к O 2 (оксифильные). Образуют кислородные соединения - окислы, гидроокислы, соли кислородных кислот-силикаты. В соединениях с кислородом имеют 8-электронную внеш. оболочку. Это самая многочисленная группа из 54 элементов (С, распространенные петрогенные - Si, Al, Mg, Ca, Na, K, элементы семейства железа – Ti, V, Cr, Mn, редкие - Li, Be, B, Rb, Cs, Sr, Ba, Zr, Nb, Ta, REE, т.е. все остальные кроме атмофильных). В окислительных условиях железо оксифильно - Fe2O3. формируют мантию З. 4) Атмофильные (хар-но газообразное состояние) – матрикс хондритов: H, N инертные газы (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) . Формируют атмосферу З. Так же есть такие группы: редкоземельные Y, щелочные, крупноионные литофильные элементы LILE (K, Rb, Cs, Ba, Sr), высокозарядные элементы или элементы с высокой силой поля HFSE (Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Th). Некоторые определения эл.: петрогенные (породообразующие, главные) второстепенные, редкие, микроэлементы - с конц. не более 0,01%. рассеянные – микроэл. не образующие собственных минералов акцессорные - образуют акцессорные мин. рудные - образуют рудные мин.

10. Основные св-ва атомов и ионов, определяющие их поведение в природных системах . Орбитальные радиусы - радиусы максимумов радиальной плотности e – внеш. орбитали. Они отражают размеры атомов или ионов в свободном состоянии, т.е. вне хим. связи. Главным фактором, является e – структура эл., и чем больше e – оболочек тем больше размер. Для опред. размеров атомов или ионов важным способом явл. Опред. расстояния от центра одного атома до центра другого, кот. называется длиной связи. Для этого используют рентгеновские методы. В первом приближении атомы рассматриваются в виде сфер, и применяется “принцип аддитивности”, т.е. полагают, что межатомное расстояние складывается из суммы радиусов атомов или ионов, слагающих в-во. Тогда зная или принимая некоторую величину в качестве радиуса одного эл. можно рассчитать размеры всех других. Рассчитанный таким образом радиус называется эффективным радиусом . Координационное число - число атомов или ионов, расположенных в непосредственной близости вокруг рассматриваемого атома или иона. КЧ определяется отношением R k /R a: Валентность - количество e – , отданных или присоединенных атомом при образовании хим. связи. Потенциал ионизации - это энергия, необходимая для удаления e – из атома. Она зависит от строения атома и опред-ся экспериментально. Потенциал ионизации соответствует напряжению катодных лучей, которое достаточно для ионизации атома этого эл. Может быть несколько потенциалов ионизации, для нескольких e – удаляемых с внеш. e – оболочки. Отрыв каждого последующего e – требует большей энергии и не всегда может быть. Обычно используют потенциал ионизации 1го e – , кот. обнаруживает периодичность. На кривой потенциалов ионизации щелочные металлы, легко теряющие e – , занимают минимумы на кривой, инертные газы – вершины. С ростом атомного номера потенциалы ионизации увеличиваются в периоде и уменьшаются в группе. Обратной величиной является сродство кe – . Электроотрицательность - способность при вступлении в соединения притягивать e – . Наиболее электроотрицательны галогены, наименее - щелочные металлы. Электроотрицательность зависит от заряда ядра атома, валентности его в данном соединении и строения e – оболочек. Неоднократно делались попытки выразить ЭО в единицах энергии или в условных единицах. Величины ЭО закономерно изменяются по группам и периодам ПС. ЭО минимальны для щелочных металлов и возрастают к галогенам. У литофильных катионов ЭО уменьш. от Li к Cs и от Mg к Ba, т.е. с увел. ионного радиуса. У халькофильных эл. ЭО выше чем у литофильных из той же группы ПС. У анионов группы О и F ЭО уменьшается вниз по группе и следовательно она максимальна у этих эл. Эл. с резко различными значениями ЭО образуют соединения с ионным типом связи, а с близкими и высокими - с ковалентным, с близкими и низкими – металлическим типом связи. Ионный потенциал Картледжа (I)равен отношению валентности к R i , он отражает св-ва катионогенности или ионогенности. В.М.Гольшмидт показал, что св-ва катионогенности и анионогенности зависят от соотношения валентности (W) и R i для ионов типа благородных газов. Это отношение в 1928 г. К.Картледж назвал ионным потенциалом I. При малых значениях I эл. ведет себя как типичный металл и катион (щелочные и щелочноземельные металлы), а при больших - как типичный неметалл и анион (галогены). Эти соотношения удобно изображать графически. Диаграмма: ионный радиус - валентность. Величина ионного потенциала позволяет судить о подвижности эл. в водной среде. Эл. с низкими и высокими значениями I являются наиболее подвижными легко (c низкими - переходят в ионные растворы и мигрируют, с высокими – образуют комплексные растворимые ионы и мигрируют), а с промежуточными – инертные. Основные типы хим. связи, хар-р связи в основных группах минералов.Ионная – образ-ся вследствие притяжения ионов с противоположными зарядами. (с большой разницей в электроотрицательности) Ионная связь преобладает у большинства мин. ЗК - окислов и силикатов, это наиболее распространенный тип связи также в гидро- и атмосферах. Связь обеспечивает легкую диссоциацию ионов в расплавах, растворах, газах, благодаря чему происходит широкая миграция хим. Эл., их рассеяние и конц-ие в земных геосферах. Ковалентная – сущ. благодаря взаимодействию e – , используемых разными атомами. Типична для эл. с равной степенью притяжения e – , т.е. ЭО. Хар-на для жидких и газообразных в-в (H2O, Н2, O2, N2) и менее для кристалл. Ковалентной связью хар-тся сульфиды, родственные им соединения As, Sb, Te, а также моноэл. соединения неметаллов – графит, алмаз. Ковалентные соединения характеризуются слабой растворимостью. Металлическая - особый случай ковалентной связи, когда каждый атом разделяет свои e – со всеми соседними атомами. e – способны к свободным передвижениям. Типична для самородных металлов (Си, Fe, Ag, Au, Pt). Многие мин. обладают связью, кот. относится частично к ионной, частично к ковалентной. В сульфидных мин. максимально проявлена ковалентная связь, она имеет место между атомами металла и S а металлическая - между атомами металла (металл. блеск сульфидов). Поляризация - это эффект искажения e – облака аниона маленьким катионом с большой валентностью так, что маленький катион, притягивая к себе крупный анион, и уменьшает его эффективный R, сам входя в его e – облако. Таким образом, катион и анион не представляют собой правильные сферы, а катион вызывает деформацию аниона. Чем выше заряд катиона и меньше его размер тем сильнее действие поляризации. И чем больше размер аниона и его отрицательный заряд тем сильнее он поляризуется - деформируется. Литофильные катионы (с 8 эл. оболочками) вызывают меньшую поляризацию, чем ионы с достраивающимися оболочками (типа Fe). Халькофильные ионы с большими порядковыми номерами и высоковалентные вызывают наиболее сильную поляризацию. С этим связано образование комплексных соединений: 2- , , 2- , 2- , кот. растворимы и явл. главными переносчиками металлов в гидротермальных растворах.

11.Состояние(форма нахождения) эл. в природе. В ГХ выделяют: собственно мин. (кристалл. фазы), примеси в мин., различные формы рассеянного состояния; форма нахождения эл. в природе несет сведения о степени ионизации, хар-ре хим. связей эл. в фазах и т.п. В-во (эл.) находится в трех главных формах. Первая - конц-е атомы, образ. звезды различ. типов, газовые туманности, планеты, кометы, метеориты и косм. тв. частицы в-ва. Степень конц. В-ва во всех телах отличается. Наиболее рассеянные состояния атомов в газовых туманностях удерживаются гравитационными силами или находятся на грани их преодоления. Вторая - рассеянные атомы и молекулы, образ-е межзвездный и межгалактический газ, состоящий из свободных атомов, ионов, молекул, e – . Кол-во его в нашей Галактике значительно меньше, чем в-ва, которое сосредоточено в звездах и газовых туманностях. Межзвездный газ находится на различ. стадиях разреженности. Третья - интенсивно мигрирующие, летящие с громадной скоростью атомные ядра и элементарные частицы, составляющие космические лучи. В.И. Вернадский выделил главные четыре формы нахождения хим. Эл. в ЗК и на ее поверхности: 1.горные породы и минералы (твердые кристаллические фазы), 2.магмы, 3.рассеянное состояние, 4.живое в-во. Каждая из этих форм отличается особым состоянием их атомов. Сущ. и другое выделение форм нахождения эл. в природе, зависящие от конкретных св-в самих эл. А.И. Перельман выделил подвижные и инертные формы нахождения хим. Эл. в литосфере. По его определению, подвижная форма представляет собой такое состояние хим. Эл. в гп, почвах и рудах, находясь в кот. Эл. легко может переходить в р-р и мигрировать. Инертная форма представляет такое состояние в г.п., рудах, коре выветривания и почвах, в кот. Эл. в условиях данной обстановки обладает низкой миграционной способ-ю и не может переходить в р-р и мигрировать.

12.Внутренние факторы миграции .

Миграция - перемещение хим. Эл. в геосферах З, ведущее к их рассеянию или конц. Кларковые – средние конц. в главных типах гп ЗК каждого хим. Эл. можно рассматривать как состояние его равновесия в условиях данной хим. среды, отклонение от кот. постепенно сокращается путем миграции этого эл. В земных условиях миграция хим. Эл. происходит в любых средах – ТВ. и газообразной (диффузия), но легче в жидкой среде (в расплавах и водных р-рах). При этом формы миграции хим. Эл. также различны – они могут мигрировать в атомарной (газы, расплавы), ионной (растворы, расплавы), молекулярной (газы, р-ры, расплавы), коллоидной (р-ры) формах и, в виде обломочных частиц (воздушная и водная среда). А.И.Перельманом выделяется четыре вида миграции хим. Эл.: 1.механическая,2.физ.-хим., 3.биогенная, 4.техногенная. Важнейшие внутренние факторы : 1.Термические св-ва эл., т.е. их летучесть или тугоплавкость. Эл., имеющие T конденсации более 1400 o K названы тугоплавкими платиноиды, литофильные - Ca, Al, Ti, Ree, Zr, Ba, Sr, U, Th), от 1400 до 670 o K – умеренно летучими. [литофильные – Mg, Si (умеренно тугоплавкие), многие халькофильные, сидерофильный –Fe, Ni, Co ], < 670 o K – летучими (атмофильные). На основании этих св-в произошло разделение эл. по геосферам З. При магм. процессе в условиях высоких Т способность к миграции будет зависеть от возможности образования тугооплавких соединений и, нахождения в твердой фазе. 2. Хим. Св-ва эл. и их соединений. Атомы и ионы, обладающие слишком большими или слишком малыми R или q, обладают и повышенной способностью к миграции и перераспределению. Хим. Св-ва эл. и их соединений приобретают все большее значение по мере снижения T при миграции в водной среде. Для литофильных эл. с низким ионным потенциалом (Na, Ca, Mg) в р-рах хар-ны ионные соединения, обладающие высокой раствор-ю и высокими миграционными способностями. Эл. с высокими ионными потенциалами образуют растворимые комплексные анионы (С, S, N, B). При низких Т высокие миграционные способности газов обеспечиваются слабыми молекулярными связями их молекул. Рад. Св-ва, опред-ие изменение изотопного состава и появление ядер других эл.

, метеороид , астероид , их осколки, или другие метеорные тела.

Небесное тело, пролетающее сквозь атмосферу Земли и оставляющее в ней яркий светящийся след, независимо от того, пролетит ли оно в верхних слоях атмосферы и уйдет обратно в космическое пространство, сгорит ли в атмосфере, или упадет на Землю, может называться либо метеором , либо болидом . Метеорами считаются тела не ярче 4-й звёздной величины , а болидами - ярче 4-й звёздной величины, либо тела, у которых различимы угловые размеры.

Твёрдое тело космического происхождения, упавшее на поверхность Земли, называется метеоритом.

На месте падения крупного метеорита может образоваться кратер (астроблема). Один из самых известных кратеров в мире - Аризонский . Предполагается, что наибольший метеоритный кратер на Земле - Кратер Земли Уилкса (диаметр около 500 км).

Другие названия метеоритов: аэролиты, сидеролиты, уранолиты, метеоролиты, бэтилиямы (baituloi), небесные, воздушные, атмосферные или метеорные камни и т.д.

Аналогичные падению метеорита явления на других планетах и небесных телах обычно называются просто столкновениями между небесными телами.

Процесс падения метеоритов на Землю

Метеорное тело входит в атмосферу Земли на скорости около 11-25 км/сек. На такой скорости начинается его разогрев и свечение. За счет абляции (обгорания и сдувания набегающим потоком частиц вещества метеорного тела) масса тела, долетевшего до земли, может быть меньше, а в некоторых случаях значительно меньше его массы на входе в атмосферу. Например, тело, вошедшее в атмосферу Земли на скорости 25 км/с и более, сгорает почти без остатка. При такой скорости вхождения в атмосферу из десятков и сотен тонн начальной массы до земли долетает всего несколько килограммов или даже граммов вещества. Следы сгорания метеорного тела в атмосфере можно найти на протяжении почти всей траектории его падения.

Если метеорное тело не сгорело в атмосфере, то по мере торможения оно теряет горизонтальную составляющую скорости. Это приводит к изменению траектории падения от часто почти горизонтальной в начале до практически вертикальной в конце. По мере торможения свечение метеорного тела падает, оно остывает (часто свидетельствуют, что метеорит при падении был теплый, а не горячий).

Кроме того, может произойти разрушение метеорного тела на фрагменты, что приводит к выпадению Метеоритного дождя .

Классификация метеоритов

Классификация по составу

каменные
- хондриты
  - углистые хондриты
  - обыкновенные хондриты
  - энстатитовые хондриты
железо-каменные
- паласиты
- мезосидериты
железные

Наиболее часто встречаются каменные метеориты (92,8 % падений). Они состоят в основном из силикатов: оливинов (Fe, Mg)2SiO4 (от фаялита Fe2SiO4 до форстерита Mg2SiO4) и пироксенов (Fe, Mg)SiO3 (от ферросилита FeSiO3 до энстатита MgSiO3).

Подавляющее большинство каменных метеоритов (92,3 % каменных, 85,7 % общего числа падений) - хондриты. Хондритами они называются, поскольку содержат хондры - сферические или эллиптические образования преимущественно силикатного состава. Большинство хондр имеет размер не более 1 мм в диаметре, но некоторые могут достигать и нескольких миллиметров. Хондры находятся в обломочной или мелкокристаллической матрице, причём нередко матрица отличается от хондр не столько по составу, сколько по кристаллическому строению. Состав хондритов практически полностью повторяет химический состав Солнца , за исключением лёгких газов, таких как водород и гелий . Поэтому считается, что хондриты образовались непосредственно из протопланетного облака, окружавшего и окружающего Солнце, путём конденсации вещества и аккреции пыли с промежуточным нагреванием.

Ахондриты составляют 7,3 % каменных метеоритов. Это обломки протопланетных (и планетных?) тел, прошедшие плавление и дифференциацию по составу (на металлы и силикаты).

Железные метеориты состоят из железо -никелевого сплава. Они составляют 5,7 % падений.

Железо-силикатные метеориты имеют промежуточный состав между каменными и железными метеоритами. Они сравнительно редки (1,5 % падений).

Ахондриты, железные и железо-силикатные метеориты относят к дифференцированным метеоритам. Они предположительно состоят из вещества, прошедшего дифференцировку в составе астероидов или других планетных тел. Раньше считалось, что все дифференцированные метеориты образовались в результате разрыва одного или нескольких крупных тел, например планеты Фаэтона . Однако анализ состава разных метеоритов показал, что с большей вероятностью они образовались из обломков многих крупных астероидов .

Классификация по методу обнаружения

падения (когда метеорит находят после наблюдения его падения в атмосфере);
находки (когда метеоритное происхождение материала определяется только путём анализа);

Следы внеземной органики в метеоритах

Углистый комплекс

Углеродосодержащие (углистые) метеориты имеют одну важную особенность - наличие тонкой стекловидной коры, образовавшейся, по-видимому, под воздействием высоких температур. Эта кора является хорошим теплоизолятором, благодаря чему внутри углистых метеоритов сохраняются минералы, не выносящие сильного нагрева - например, гипс. Таким образом стало возможным при исследовании химической природы подобных метеоритов обнаружить в их составе вещества, которые в современных земных условиях являются органическими соединениями, имеющими биогенную природу (Источник: Руттен М. Происхождение жизни (естественным путём). - М., Издательство "Мир", 1973 г. ) :

Насыщенные углеводороды
- - Изопреноиды
  - н-Алканы
  - Циклоалканы

Ароматические углеводороды
- - Нафталин
  - Алкибензолы
  - Аценафтены
  - Пирены

Карбоновые кислоты
- - Жирные кислоты
  - Бензолкарбоновые кислоты
  - Оксибензойные кислоты

Азотистые соединения
- - Пиримидины
  - Пурины
  - Гуанилмочевина
  - Триазины
  - Порфирины

Наличие подобных веществ не позволяет однозначно заявить о существовании жизни вне Земли, так как теоретически при соблюдении некоторых условий они могли быть синтезированы и абиогенно.

С другой стороны, если обнаруженные в метеоритах вещества и не являются продуктами жизни, то они могут быть продуктами преджизни - подобной той, какая существовала некогда на Земле.

"Организованные элементы"

При исследовании каменных метеоритов обнаруживаются так называемые "организованные элементы" - микроскопические (5-50 мкм) "одноклеточные" образования, часто имеющие явно выраженные двойные стенки, поры, шипы и т.д. (Источник: Тот же )

Не является неоспоримым фактом, что эти окаменелости являются останками некоторых форм внеземной жизни. Но, с другой стороны, эти образования имеют такую высокую степень организации, которую принято связывать с жизнью (Источник: Тот же ).

Кроме того, такие формы не обнаружены на Земле.

Особенностью "организованных элементов" является также их многочисленность: на 1г. вещества углистого метеорита приходится примерно 1800 "организованных элементов".

Крупные современные метеориты на территории России

Тунгусский феномен (на данный момент неясно именно метеоритное происхождение тунгусского феномена. Подробно см. в статье Тунгусский метеорит). Упал 30 июня года в бассейне реки Подкаменная Тунгуска в Сибири. Общая энергия оценивается в 15 −40 мегатонн тротилового эквивалента .
Царёвский метеорит (метеоритный дождь) . Упал 6 декабря г. вблизи села Царев Волгоградской области . Это каменный метеорит. Общая масса собранных осколков 1,6 тонны на площади около 15 кв. км. Вес самого большого упавшего фрагмента составил 284 кг.
Сихотэ-Алинский метеорит (общая масса осколков 30 тонн, энергия оценивается в 20 килотонн). Это был железный метеорит. Упал в Уссурийской тайге 12 февраля г.
Витимский болид. Упал в районе посёлков Мама и Витимский Мамско-Чуйского района Иркутской области в ночь с 24 на 25 сентября года. Событие имело большой общественный резонанс, хотя общая энергия взрыва метеорита, по-видимому, сравнительно невелика (200 тонн тротилового эквивалента, при начальной энергии 2,3 килотонны), максимальная начальная масса (до сгорания в атмосфере) 160 тонн, а конечная масса осколков порядка нескольких сотен килограмм.

Находка метеорита - довольно редкое явление. Лаборатория метеоритики сообщает: "Всего на территории РФ за 250 лет было найдено только 125 метеоритов".

Единственный задокументированный случай попадания метеорита в человека произошел 30 ноября в штате Алабама . Метеорит весом около 4 кг пробил крышу дома и рикошетом ударил Анну Элизабет Ходжес по руке и бедру. Женщина получила ушибы.

Другие интересные факты о метеоритах:

Отдельные метеориты

Channing
Chainpur
Beeler
Arcadia
Arapahoe

Примечания

Ссылки

Места падения метеоритов Google Maps KMZ (файл меток KMZ для Google Earth)

Музей внеземного вещества РАН (коллекция метеоритов)
Перуанский хондрит (комментарий астронома Николая Чугая)

См. также

Метеоритные кратеры или астроблемы .
Портал:Метеориты
Молдавит

Wikimedia Foundation . 2010 .

Метеоритами называют не большие железные, каменные или железокаменные космические объекты, которые регулярно падают на поверхность планет солнечной системы, в том числе и Землю. Внешне они мало чем отличаются от камней или кусков железа, но таят в себе много загадок из истории вселенной. Метеориты помогают ученым раскрывать секреты эволюции небесных тел и изучать процессы, происходящие далеко за пределами нашей планеты.

Анализируя их химический и минеральный состав, можно проследить акономерности и связи между метеоритами различных видов. Но каждый их них является уникальным, с присущими только этому телу космического происхождения качествами.

Виды метеоритов по составу:

1. Каменные:

Хондриты;

Ахондриты.

2. Железо-каменные:

Палласиты;

Мезосидериты.

3. Железные.

Октаэдриты

Атакситы

4. Планетарные

Марсианские

Происхождение метеоритов

Их структура крайне сложна и зависит от многих факторов. Изучая все известные разновидности метеоритов, ученые пришли к выводу, что все они тесно связаны на генетическом уровне. Даже учитывая значительные расхождения в структуре, минеральном и химическом составе, их объединяет одно - происхождение. Все они представляют собой обломки небесных тел (астероидов и планет), движущиеся в космическом пространстве с большой скоростью.

Морфология

Чтобы достигнуть поверхности Земли, метеориту нужно проделать длинный путь через слои атмосферы. В результате значительной аэродинамической нагрузки и абляции (высокотемпературной атмосферной эрозии) они приобретают характерные внешние признаки:

Ориентировано-конусообразную форму;

Кору плавления;

Особый рельеф поверхности.

Отличительным признаком настоящих метеоритов является кора плавления. По цвету и структуре она может отличаться весьма существенно (в зависимости от типа тела космического происхождения). У хондритов она черная и матовая, у ахондритов – блестящая. В редких случаях кора плавления может быть светлой и полупрозрачной.

При длительном нахождении на поверхности Земли, поверхность метеорита разрушается под воздействием атмосферных влияний и процессов окисления. По этой причине значительная часть тел космического происхождения через определенное время практически ничем не отличается от кусков железа или камней.

Еще одним отличительным внешним признаком, которым обладает настоящий метеорит, является наличие на поверхности углублений, называемых пьезоглиптами или регмаглиптами. Напоминают отпечатки пальцев на мягкой глине. Их размеры и структура зависят от условий движения метеорита в атмосфере.

Удельный вес

1. Железные - 7,72. Значение может варьироваться в диапазоне 7,29-7,88.

2. Палласиты – 4,74.

3. Мезосидериты – 5,06.

4. Каменные – 3,54. Значение может варьироваться в диапазоне 3,1-3,84.

Магнитные и оптические свойства

Благодаря наличию значительного количества никелистого железа, настоящий метеорит проявляет свои уникальные магнитные свойства. Это используется для проверки подлинности тела космического происхождения и позволяет косвенно судить о минеральном составе.

Оптические свойства метеоритов (цвет и отражательная способность) выражены менее ярко. Проявляются только на поверхностях свежих изломов, но со временем вследствие окисления становятся все менее заметными. Сравнивая средние значения коэффициента яркости метеоритов с альбедо небесных тел солнечной системы, ученые пришли к выводу, что некоторые планеты (Юпитер, Марс), их спутники, а также астероиды по своим оптическим свойствам схожи с метеоритами.

Химический состав метеоритов

Учитывая астероидное происхождение метеоритов, их химический состав может весьма существенно отличаться между объектами разных типов. Это оказывает значительное влияние на магнитные и оптические свойства, а также удельный вес тел космического происхождения. Наиболее распространенными химическими элементами в метеоритах являются:

1. Железо (Fe). Является основным химическим элементом. Встречается в виде никелистого железа. Даже в каменных метеоритах среднее содержание Fe составляет 15,5%.

2. Никель (Ni). Входит в состав никелистого железа, а также минералов (карбиды, фосфиды, сульфиды и хлориды). По сравнению с Fe встречается в 10 раз реже.

3. Кобальт (Co). В чистом виде не обнаружено. По сравнению с никелем встречается в 10 раз реже.

4. Сера (S). Входит в состав минерала троилита.

5. Кремний (Si). Входит в состав силикатов, образующих основную массу каменных метеоритов.

3. Ромбический пироксен. Часто встречается в каменных метеоритах, среди силикатов – второй по распространенности.

4. Моноклинный пироксен. В метеоритах встречается редко и в малых количествах, исключение – ахондриты.

5. Плагиоклаз. Распространенный породообразующий минерал, входящий в группу полевых шпатов. Его содержание в метеоритах варьируется в широких пределах.

6. Стекло. Является основной составляющей часть каменных метеоритов. Содержится в хондрах, а также встречается в виде включений в минералах.