Какие металлы есть в метеорите
Обновлено: 03.07.2024
Существует теория о благородных металлах, принесенных на Землю метеоритами. Согласно этой теории благородные металлы попали на поверхность Земли во время падения гигантских метеоритов от 3,8 до 3,5 млрд. лет назад.
С течением времени метеоритный металл ( meteorite metal – англ.) смешался с материалом верхних слоев Земли, и началось зарождение благородных металлов и минералов на нашей планете.
Откуда взялись огромные метеориты? Какой метеоритный металл и минералы были обнаружены в найденных метеоритах? Как можно определить возраст метеорита?
"Бомбардировке" огромными метеоритами особенно часто подвергалась "молодая" Земля в период образования планет Солнечной системы. Огромные камни, которые остались "лишними" после образования планет обрушили только на нашу планету около 20 триллионов тонн метеоритного металла и астероидного материала. Что было обнаружено в найденных метеоритах.
В различных типах метеоритов обнаружено множество распространенных, редких и драгоценных металлов и минералов.
Распространенный метеоритный металл:
Железо (Fe) Кальций (Ca) Никель (Ni) Алюминий (Al)
Кобальт (Co) Медь (Cu) Магний (Mg)
Редкий и драгоценный метеоритный металл:
Рутений (Ru) Родий (Rh) Палладий (Pd) Серебро (Ag)
Осмий (Os) Иридий (Ir) Платина (Pt) Золото (Au)
Газы и другие химические элементы и соединения:
Сера (S) Фосфор (P) Углерод (C) Кремний (Si)
Кислород (O) Водород (H) Азот (N) Окись углерода (CO)
Углекислый газ (CO2)
 |
| на фото: метеорит в разрезе с зернами оливина |
Кроме этих элементов, был обнаружен радиоактивный метеоритный металл, такой как Уран (U) и Торий (Th), а также множество распространенных и редких минералов (алмаз).
Содержание редкого и драгоценного метеоритного металла настолько малое, что измеряется в граммах на одну тонну метеоритного вещества.
Для различных типов метеоритов содержание метеоритного металла и минералов имеет определенный диапазон.
Железные метеориты состоят почти целиком из железа и никеля. Никель (Ni) определяет кристаллическую структуру и в зависимости от его содержания железные метеориты подразделяются на гексаэдриты (до 6%), октаэдриты (от 6% до 14%)и атакситы (до 66%).
Железно-каменные метеориты (палласиты и мезосидериты) содержат свободные металлы и минеральные вещества в примерно равных пропорциях. Палласиты состоят из зерен оливина (Fe, Mg)2[SiO4], покрытых оболочкой никелистого железа. Содержание оливина в палласитах находится в диапазоне от 37% до 75%. Мезосидериты состоят в среднем из 45% никелистого железа и 55% силикатных минералов, таких как пироксены, оливин и полевой шпат.
Каменные метеориты (хондриты и ахондриты). Содержание никелистого железа в хондритах находится в диапазоне от 5% до 23%, остальную часть составляют минералы из группы пироксенов (энстатит Mg2[Si2O6], гиперстен (Fe, Mg)2[Si2O6] и бронзит (Mg, Fe)2Si2O6). В ахондритах минеральный состав разнообразен и наиболее близок к горным породам Земли, а никелистое железо содержится в очень малых количествах или совсем отсутствует.
Как определили возраст метеоритов? Возраст метеоритов был определен по наличию и количеству радиоактивного метеоритного металла (уран и торий) и количеству продуктов распада. Возраст метеоритного вещества, определенный с достаточной точностью составил около 4,5 млрд. лет.
Метеоритный металл. Из чего состоит метеорит?
Типы и виды метеоритов. Классификация метеоритов
В зависимости от доминирующего состава вещества метеорита различают три основных типа метеоритов (type of meteorites – англ.):
каменные метеориты – в составе метеорита преобладает минеральный материал
железные метеориты - в составе метеорита доминирует металлическая составляющая
железно-каменные метеориты – метеорит состоит из смешанного материала
Это традиционная, классическая классификация метеоритов, достаточно простая и удобная. Однако современная научная классификация метеоритов основывается на разделении по группам, в которых у метеоритов имеются общие физические, химические, изотопные и минералогические свойства.
Каменные метеориты
Каменные метеориты ( stony meteorites – англ.) на первый взгляд напоминают земные камни. Это наиболее распространенный тип метеоритов (около 93% от всех падений). Существуют две группы каменных метеоритов: хондриты (подавляющее большинство 86%) и ахондриты.
Хондриты содержат в своем составе хондры - сферические или эллиптические образования в основном силикатного состава:
оливины (Fe, Mg)2[SiO4] - (фаялит Fe2[SiO4] и форстерит Mg2[SiO4])
пироксены (Fe, Mg)2Si2O6 - (ферросилит Fe2Si2O6 и энстатит Mg2Si2O6)
В ахондритах хондры отсутствуют. Установлено, что ахондриты являются обломками планет и астероидов, например метеориты с Марса и Луны являются ахондритами. Структура и состав этих каменных метеоритов близкие к земным базальтам. Ахондриты являются достаточно распространенным типом метеоритов (около 8% от всех найденных метеоритов).
Каменные метеориты содержат включения никелистого железа (как правило, не более 20% массы), а также другой метеоритный металл. По оценкам специалистов возраст каменных метеоритов около 4,5 миллиарда лет.
Железные метеориты
Железные метеориты ( iron meteorites – англ.) состоят в основном из металла, смеси (сплава) железа и никеля в различных пропорциях, а также в них имеются включения других элементов и минералов, однако на них редко приходится больше 20% массы (около 6% падений). Содержание Ni в железных метеоритах колеблется от 5 до 30% и более.
На этот тип метеоритов наиболее четко реагирует даже обычный грунтовый металлоискатель. Излом метеорита имеет характерный металлический блеск. Кора плавления имеет серый или коричневый цвет, поэтому визуально отличить железный метеорит от обычного камня сложно.
Железно-каменные метеориты
Железно-каменные метеориты ( iron-stony meteorites – англ.) достаточно редкий тип метеоритов (около 1,5 % падений). Состав этих метеоритов имеет промежуточное положение между каменными и железными метеоритами. Существуют две группы железно - каменных метеоритов: палласиты и мезосидериты.
 |
| Железо-каменный метеорит на изломе |
Структура палласита это полупрозрачные кристаллы оливина (Fe, Mg)2[SiO4], заключенные в матрице из железа и никеля. Палласиты на изломе (в разрезе) имеют привлекательный эстетичный внешний вид и являются желанным приобретением для коллекционеров. Стоимость этих метеоритов находится в диапазоне $6 - $60 и более за грамм метеоритного вещества.
Мезосидериты это очень редкий тип метеоритов (около 0,5% падений). В состав мезосидеритов входят в примерно равных пропорциях железо, никель и силикатные минералы, такие как пироксены, оливин, полевой шпат.
Наиболее ценными, как с точки зрения науки, так и с точки зрения бизнеса на метеоритах и коллекционирования являются в первую очередь метеориты с Марса и Луны, а также все "семейство" железно-каменных метеоритов.
Метеориты. Происхождение, морфология и химический состав настоящих метеоритов.
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.
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:
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.
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%.
Минеральный состав метеоритов:
1. Самородное железо (камасит и тенит). Представлено твердыми растворами никеля в железе. Камасит и тенит хорошо различаются при травлении поверхности метеорита 5% раствором азотной кислоты в этиловом спирте.
2. Оливин. Наиболее распространенный силикат в метеоритах. Часто встречается в виде крупных каплеобразных кристаллов. В отличие от оливина земного практически не содержит никеля.
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.
Какие металлы есть в метеорите
Железные метеориты
Железные метеориты представляют собой самую большую группу находок метеоритов за пределами жарких пустынь Африки и льдов Антарктиды, поскольку неспециалисты легко могут их опознать по металлическому составу и большому весу. Кроме того, они выветриваются медленнее каменных метеоритов и, как правило, имеют значительно большие размеры в силу высокой плотности и прочности, препятствующих их разрушению при прохождении через атмосферу и падении на землю.
Несмотря на этот факт, а также то, что на железные метеориты общей массой более 300 тонн приходится более 80% общей массы всех известных метеоритов, они сравнительно редки. Железные метеориты часто находят и опознают, однако на их долю приходится лишь 5,7% всех наблюдавшихся падений.
С точки зрения классификации железные метеориты делятся на группы по двум совершенно разным принципам. Первый принцип — своего рода реликт классической метеоритики и подразумевает разделение железных метеоритов по структуре и доминирующему минеральному составу, а второй представляет собой современную попытку разделения метеоритов на химические классы и соотнесения их с определенными родительскими телами.
Структурная классификация
Железные метеориты в основном состоят из двух железо-никелевых минералов — камазита с содержанием никеля до 7,5% и тэнита с содержанием никеля от 27% до 65%. Железные метеориты имеют специфическую структуру, зависящую от содержания и распределения того или другого минерала, на основании которой классическая метеоритика делит их на три структурных класса.
Гексаэдриты
Октаэдриты состоят из двух фаз металла – камасита (93,1% железа, 6,7% никеля, 0,2 кобальта) и тэнита (75,3% железа, 24,4% никеля, 0,3 кобальта) которые образуют объёмную восьмигранную структуры. Если такой метеорит отполировать и обработать его поверхность азотной кислотой, на поверхности проявляется так называемая видманштеттовая структура, восхитительная игра геометрических фигур. Эти группы метеоритов различаются в зависимости от ширины полос камазита: крупно структурные бедные никелем широкополосные октаэдриты с шириной полосы более 1,3 мм, средние октаэдриты с шириной полосы от 0,5 до 1,3 мм, а также мелкозернистые богатые никелем октаэдриты с шириной полосы менее 0,5 мм.
Гексаэдриты почти полностью состоят из бедного никелем камазита и при полировке и травлении не обнаруживают видманштеттовой структуры. Во многих гексаэдритах после травления проявляются тонкие параллельные линии, так называемые неймановые линии, отражающие структуру камазита и, возможно, являющиеся следствием ударного воздействия, столкновения родительского тела гексаэдритов с другим метеоритом.
После травления атакситы не обнаруживают никакой структуры, но, в отличие от гексаэдритов, они почти полностью состоят из тэнита и содержат лишь микроскопические ламеллы камазита. Они относятся к самым богатым никелем (содержание которого превышает 16%), но и самым редким метеоритам. Однако мир метеоритов — это удивительный мир: как ни парадоксально, самый большой метеорит на Земле, метеорит Гоба из Намибии, весом более 60 тонн, относится к редкому классу атакситов.
Химическая классификация
Помимо содержания железа и никеля, метеориты различаются по содержанию других минералов, а также по наличию следов редкоземельных металлов, таких как германий, галлий, иридий. Исследования соотношения содержания металлических микроэлементов и никеля показали наличие определенных химических групп железных метеоритов, причем считается, что каждая из них соответствует конкретному родительскому телу.
Здесь мы кратко коснемся тринадцати установленных химических групп, причем следует отметить, что в них не попадают около 15% известных железных метеоритов, которые по химическому составу уникальны. По сравнению с железо-никелевым ядром Земли большинство железных метеоритов представляют ядра дифференцированных астероидов или планетоидов, которые должны были разрушиться вследствие катастрофического ударного воздействия, прежде чем упасть на Землю в виде метеоритов!
Химические группы:
Значительная часть железных метеоритов принадлежит к этой группе, в которой представлены все структурные классы. Особенно часто среди метеоритов этой группы встречаются крупные и средние октаэдриты, а также богатые силикатами железные метеориты, т.е. содержащие более или менее крупные включения различных силикатов, химически близкородственных уинонаитам, редкой группе примитивных ахондритов. Поэтому считается, что обе группы происходят от одного и того же родительского тела. Нередко метеориты группы IAB содержат включения железосульфидного троилита бронзового цвета и черные графитовые зерна. Не только наличие этих рудиментарных форм углерода указывает на близкое родство группы IAB с каменноугольными хондритами; такой вывод позволяет сделать и распределение микроэлементов.
Значительно более редкие железные метеориты группы IC имеют большое сходство с группой IAB с той разницей, что они содержат меньше редкоземельных микроэлементов. Структурно они относятся к крупнозернистым октаэдритам, хотя известны и железные метеориты группы IC, имеющие другую структуру. Типичным для этой группы является частое наличие темных включений цементитного когенита при отсутствии силикатных включений.
Группа IIAB
Метеориты этой группы являются гексаэдритами, т.е. состоят из очень крупных отдельных кристаллов камазита. Распределение микроэлементов в железных метеоритах группы IIAB напоминает их распределение в некоторых каменноугольных хондритах и энстатитных хондритах, из чего можно заключить, что железные метеориты группы IIAB происходят от одного родительского тела.
К железным метеоритам группы IIC относятся самые мелкозернистые октаэдриты с полосами камазита шириной менее 0,2 мм. Так называемый “заполняющий” плессит, продукт особенно тонкого синтеза тэнита и камазита, встречающийся также в других октаэдритах в переходной форме между тэнитом и камазитом, является основой минерального состава железных метеоритов группы IIC.
Метеориты этой группы занимают среднее положение на переходе к мелкозернистым октаэдритам, отличаясь сходным распределением микроэлементов и очень высоким содержанием галлия и германия. Большинство метеоритов группы IID содержат многочисленные включения железо-никелевого фосфата — шрайберзита, чрезвычайно твердого минерала, который часто затрудняет резку железных метеоритов группы IID.
Структурно железные метеориты группы IIE относятся к классу среднезернистых октаэдритов и часто содержат многочисленные включения различных богатых железом силикатов. При этом, в отличие от метеоритов группы IAB, силикатные включения имеют форму не дифференцированных обломков, а затвердевших, часто четко выраженных капель, которые придают железным метеоритам группы IIE оптическую привлекательность. Химически метеориты группы IIE близкородственны Н-хондритам; возможно, обе группы метеоритов происходят от одного и того же родительского тела.
В эту небольшую группу входят плесситовые октаэдриты и атакситы, имеющие высокое содержание никеля, а также очень высокое содержание таких микроэлементов, как германий и галлий. Существует определенное химическое сходство как с палласитами группы “Игл”, так и с каменноугольными хондритами групп СО и CV. Возможно, палласиты группы “Игл” происходят от того же родительского тела.
Группа IIIAB
После группы IAB самой многочисленной группой железных метеоритов является группы IIIAB. Структурно они относятся к крупно и среднезернистым октаэдритам. Иногда в этих метеоритах находят включения троилита и графита, в то время как силикатные включения крайне редки. Тем не менее существует сходство с палласитами основной группы, и сегодня считается, что обе группы происходят от одного родительского тела.
Группа IIICD
Структурно метеориты группы IIICD являются самыми мелкозернистыми октаэдритами и атакситами, а по химическому составу они близкородственны метеоритам группы IAB. Как и последние, железные метеориты группы IIICD часто содержат силикатные включения, и сегодня считается, что обе группы происходят от одного родительского тела. Вследствие этого они также имеют сходство с уинонаитами, редкой группой примитивных ахондритов. Для железных метеоритов группы IIICD типичным является наличие редкого минерала гексонита (Fe,Ni)23C6, который присутствует исключительно в метеоритах.
Группа IIIE
Структурно и химически железные метеориты группы IIIE имеют большое сходство с метеоритами группы IIIAB, отличаясь от них уникальным распределением микроэлементов и типичными включениями гексонита, что роднит их с метеоритами группы IIICD. Поэтому не совсем ясно, образуют ли они самостоятельную группу, происходящую от отдельного родительского тела. Возможно, ответ на этот вопрос дадут дальнейшие исследования.
Группа IIIF
Структурно эта маленькая группа включает октаэдриты, от крупнозернистых до мелкозернистых, но отличается от других железных метеоритов как сравнительно небольшим содержанием никеля, так и очень низким содержанием и уникальным распределением некоторых микроэлементов.
Структурно метеориты группы IVA относятся к классу мелкозернистых октаэдритов и отличаются уникальным распределением микроэлементов. Они имеют включения троилита и графита, в то время как силикатные включения крайне редки. Примечательным исключением является только аномальный метеорит Штейнбах, историческая немецкая находка, поскольку он почти наполовину состоит из красно-бурого пироксена в железо-никелевой матрице типа IVA. В настоящее время бурно обсуждается вопрос о том, является ли он продуктом ударного воздействия на IVA-родительское тело или родственником палласитов и, следовательно, железокаменным метеоритом.
Все железные метеориты группы IVB имеют высокое содержание никеля (около 17%) и структурно относятся к классу атакситов. Однако при наблюдении под микроскопом можно заметить, что они состоят не из чистого тэнита, а скорее имеют плесситовую природу, т.е. образовались за счет тонкого синтеза камасита и тэнита. Типичным примером метеоритов группы IVB является Гоба из Намибии, самый большой метеорит на Земле.
Группа UNGR
Этим сокращением, означающим “не входящие в группу”, обозначаются все метеориты, которые нельзя отнести к вышеупомянутым химическим группам. Несмотря на то, что в настоящее время исследователи делят эти метеориты на двадцать различных маленьких групп, для признания новой метеоритной группы, как правило, необходимо, чтобы в нее входили как минимум пять метеоритов, как установлено требованиями Международного номенклатурного комитета Метеоритного общества. Наличие этого требования препятствует поспешному признанию новых групп, которые в дальнейшем оказываются лишь ответвлением другой группы.
Читайте также: