魏德曼花紋

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在隕石的截面上顯示的魏德曼花紋。與座台呈60°角,顯示金屬板截斷處與八面體隕鐵的結構平行。

魏德曼花紋也稱為湯姆森結構,是在八面體隕鐵鐵隕石和一些橄欖隕鐵中發現獨特的長-結晶,它們包括一些交織的錐紋石鎳紋石形成的帶狀物,稱為lamellæ。通常,在殼層的空隙中會發現由錐紋石鎳紋石混合構成,稱為合紋石的微小顆粒。

即使魏德曼花紋已經轉變,但在鋯合金 4, βZr 顆粒的邊界依然可以觀察到魏德曼花紋。
前述探測的顯微照片。

發現[编辑]

在1808年,這種圖型以維也納的帝國磁器廠廠長阿洛伊斯·魏德曼施泰登的名字命名。當將鐵隕石加熱時[1],魏德曼注意到顏色和光澤的變化,在不同區域的鐵合金會以不同的速率氧化。他並沒有發布它的發現,只是在同事之間進行口頭上的溝通。此一發現被維也納礦物和動物學展示所的所長Carl · Schreibers認同[2]

然而,現在認為這項發現應該歸給早他四年公布相同結果的G. 湯姆森[2][3][4]

湯姆森於1804年在那不勒斯工作時,曾以硝酸處理克拉斯諾亞爾斯克隕石,嘗試消除氧化造成的變化。隕石在與硝酸接觸後不久,表面出現了奇怪的花紋,他如上文所述的作了詳細的說明。在義大利南部的內戰和政治上的不穩定,使湯姆森很難和他在英國的同事保持聯繫。替他傳訊的人被謀殺,這使他遺失了重要的通訊[3]。結果是,在1804年,他的發現只在法國的Bibliothèque Britannique上發表[3][2][5]。在1806年初,法國的拿破崙入侵那不勒斯,湯姆森被迫逃到西西里 [3],在當年的11月,他在巴勒莫過逝,享年46歲。在1808年,湯姆森的工作再度在義大利被發表(從原始的英文稿翻譯)於Atti dell'Accademia Delle Scienze di Siena[6]。橫掃歐洲的拿破崙戰爭妨礙了湯姆森和科學界的接觸,另一方面,他的早逝也使他的貢獻被埋沒了許多年。

名稱[编辑]

對這種圖樣最常被用到的名稱是魏德曼花紋魏德曼構造,但是在拼寫上有一些變化:

此外,由於G. 湯姆森較早發現此種花紋,有些作者建議將這種花紋稱為湯姆森構造,或是湯姆森-魏德曼構造[2][3][4]

殼層形成的機制[编辑]

金屬顯微鏡拋光切面呈現的魏德曼花紋。

鎳紋石是在熔點以下的溫度均勻混合的合金。在溫度900到600 °C(與鎳的含量相關),有兩種鎳含量不同的穩定合金:錐紋石的鎳含量低(只有5%至15%的鎳),鎳紋石的鎳含量高(可以高達50%)。八面體隕鐵隕石的鎳含量規範需要介於錐紋石鎳紋石之間,這會導致錐紋石在緩慢降溫的條件下,錐紋石板會在鎳紋石的晶格中沿著某一個晶軸平面的方向成長。

低鎳含量的錐紋石在固體金屬內擴散的溫度介於700至450 °C,並且以大約每百萬年降低1至100度,非常緩慢的速度降溫。這可以解釋:為何在實驗室中無法製造出此種結構。

在隕石被切割、拋光和酸蝕時,因為鎳紋石耐酸性較高,因此可以看見晶體線形的花紋。在這張圖片中,廣泛顯示的白線是錐紋石(大小在mm的尺度),像緞帶的細線是鎳紋石,暗灰的雜斑區域是合紋石

用途[编辑]

由於以極端緩慢的速率冷卻(經歷數百萬年),鎳鐵晶體在固體內增長的長度只有幾釐米。這種花紋的存在是材料來自外太空的證明,可以很容易的確定一小塊的碎片是否隕石的一角。

標本[编辑]

有許多不同的方法可以顯示出鐵隕石上的魏德曼花紋,通常第一步是要先切片和拋光,然後清理和移除任何拋光時殘留下的汙垢,最後將切片放入硝酸來處理(最近常用的是以鐵氯來處理)。由於每顆隕石的含量不同,蝕刻所需要的時間也不同,通常是30秒至1分鐘左右。隕石一但被酸蝕刻,通常需要用強鹼(例如碳酸鈉)來平衡,以移除殘留下的酸,並且清洗和乾燥,使用輕潤滑油可以協助抗腐蝕性。

尺寸[编辑]

有著細緻(帶寬0.3mm)魏德曼花紋的吉丙隕石

鎳紋石的帶寬範圍從粗糙到細緻,是依據鎳含量的增加而變化的。現今,鐵隕石的分類是依據化學成分,但是原始的分類是以花紋的帶寬為依據,稱為構造分類法八面體隕鐵可以分為:

  • Ogg:最粗糙的八面體隕鐵,錐紋石的帶寬大於3.3mm,鎳含量在5%-9%。
  • Og :粗糙的八面體隕鐵,錐紋石的帶寬在1.3-3.3 mm,鎳含量在6.5-8.5%。
  • Om:中等的八面體隕鐵,錐紋石的帶寬在0.5-1.3 mm,鎳含量在7-13%。
  • Of :細緻的八面體隕鐵,錐紋石的帶寬在0.2-0.5 mm,鎳含量在7.5-13%。
  • Off:最細緻的八面體隕鐵,錐紋石的帶寬小於<0.2 mm,鎳含量在17-18%。

沒有魏德曼花紋的鐵隕石:

形狀和紋路[编辑]

八面體

以不同的方向切割的隕石平面會影響到魏德曼花紋的形狀和方向,因為在八面體上的錐紋石薄片是精確排列的。八面體隕鐵的名稱來自於晶體的結構是並聯的八面體,相對的面是互相平行的。所以雖然八面體有八個面,但錐紋石只有四個面。鐵和鐵-鎳只會形成八面體結晶的情形非常罕見,但是這些在晶體學上的八面體仍然與外部的行為無關。沿著不同平面切開的八面體隕鐵(或者任何八面體對稱的物質,是正立方對秤體的次分類),都會呈現下面之中的一種型態:

  • 垂直三個軸(立方體)之一切下:兩組彼此互相垂直的條紋。
  • 平行於八面體之一的平面切下(與三個軸的晶體中心等距離):三組條紋彼此成60°斜交的條紋。
  • 其他的角度:四組以不同任意角度交叉的條紋。
以不同的角度切割會產生不同型態的魏德曼花紋。


註解[编辑]

  1. ^ O. Richard Norton. Rocks from Space: Meteorites and Meteorite Hunters. Mountain Press Pub. (1998) ISBN 0-87842-373-7
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 John G. Burke. Cosmic Debris: Meteorites in History. University of California Press, 1986. ISBN 0-520-05651-5
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 Gian Battista Vai, W. Glen E. Caldwell. The origins of geology in Italy. Geological Society of America, 2006, ISBN 0-8137-2411-2 [1]
  4. ^ 4.0 4.1 O. Richard Norton. The Cambridge Encyclopedia of meteorites. Cambridge, Cambridge University Press, 2002. ISBN 0-521-62143-7.
  5. ^ F. A. Paneth. The discovery and earliest reproductions of the Widmanstatten figures. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1960, 18, pp.176-182
  6. ^ G.Thomson. Saggio di G.Thomson sul ferro Malleabile trovato da Pallas in Siberia. Atti dell'Accademia Delle Scienze di Siena, 1808, IX, pg.37 [2]
  7. ^ http://meteoritemag.uark.edu/614.htm O. Richard Norton, Personal Recollections of Frederick C. Leonard, Part II

相關條目[编辑]

外部連結[编辑]