魏德曼花纹
魏德曼花纹也称为汤姆森结构，是在八面体陨铁的铁陨石和一些橄榄陨铁中发现独特的长镍-铁结晶，它们包括一些交织的锥纹石和镍纹石形成的带状物，称为lamellæ。通常，在壳层的空隙中会发现由锥纹石和镍纹石混合构成，称为合纹石的微小颗粒。
发现[编辑]
在1808年，这种图型以维也纳的帝国磁器厂厂长阿洛伊斯·魏德曼施泰登的名字命名。当将铁陨石加热时[1]，魏德曼注意到颜色和光泽的变化，在不同区域的铁合金会以不同的速率氧化。他并没有发布它的发现，只是在同事之间进行口头上的沟通。此一发现被维也纳矿物和动物学展示所的所长Carl · Schreibers认同[2]。
然而，现在认为这项发现应该归给早他四年公布相同结果的G·汤姆生[2][3][4]。
汤姆森于1804年在那不勒斯工作时，曾以硝酸处理克拉斯诺亚尔斯克陨石，尝试消除氧化造成的变化。陨石在与硝酸接触后不久，表面出现了奇怪的花纹，他如上文所述的作了详细的说明。在意大利南部的内战和政治上的不稳定，使汤姆森很难和他在英国的同事保持联系。替他传讯的人被谋杀，这使他遗失了重要的通讯[3]。结果是，在1804年，他的发现只在法国的Bibliothèque Britannique上发表[3][2][5]。在1806年初，法国的拿破仑入侵那不勒斯，汤姆森被迫逃到西西里 [3]，在当年的11月，他在巴勒莫过逝，享年46岁。在1808年，汤姆森的工作再度在意大利被发表（从原始的英文稿翻译）于Atti dell'Accademia Delle Scienze di Siena[6]。横扫欧洲的拿破仑战争妨碍了汤姆森和科学界的接触，另一方面，他的早逝也使他的贡献被埋没了许多年。
名称[编辑]
对这种图样最常被用到的名称是魏德曼花纹或魏德曼构造，但是在拼写上有一些变化：
- Widmanstetter：Frederick C. Leonard建议的[7]。
- Widmannstätten：例如用在月球上的魏德曼月球坑。
- Widmanstatten：英语的。
此外，由于G. 汤姆森较早发现此种花纹，有些作者建议将这种花纹称为汤姆森构造，或是汤姆森-魏德曼构造[2][3][4]。
壳层形成的机制[编辑]
镍纹石是在熔点以下的温度均匀混合的铁和镍合金。在温度900到600 °C（与镍的含量相关），有两种镍含量不同的稳定合金：锥纹石的镍含量低（只有5%至15%的镍），镍纹石的镍含量高（可以高达50%）。八面体陨铁陨石的镍含量规范需要介于锥纹石和镍纹石之间，这会导致锥纹石在缓慢降温的条件下，锥纹石板会在镍纹石的晶格中沿着某一个晶轴平面的方向成长。
低镍含量的锥纹石在固体金属内扩散的温度介于700至450 °C，并且以大约每百万年降低1至100度，非常缓慢的速度降温。这可以解释：为何在实验室中无法制造出此种结构。
在陨石被切割、抛光和酸蚀时，因为镍纹石耐酸性较高，因此可以看见晶体线形的花纹。在这张图片中，广泛显示的白线是锥纹石（大小在mm的尺度），像缎带的细线是镍纹石，暗灰的杂斑区域是合纹石。
用途[编辑]
由于以极端缓慢的速率冷却（经历数百万年），镍铁晶体在固体内增长的长度只有几厘米。这种花纹的存在是材料来自外太空的证明，可以很容易的确定一小块的碎片是否陨石的一角。
标本[编辑]
有许多不同的方法可以显示出铁陨石上的魏德曼花纹，通常第一步是要先切片和抛光，然后清理和移除任何抛光时残留下的污垢，最后将切片放入硝酸来处理（最近常用的是以氯化铁来处理）。由于每颗陨石的镍含量不同，蚀刻所需要的时间也不同，通常是30秒至1分钟左右。陨石一旦被酸蚀刻，通常需要用强碱（例如碳酸钠）来平衡，以移除残留下的酸，并且清洗和干燥，使用轻润滑油可以协助抗腐蚀性。
尺寸[编辑]
镍纹石的带宽范围从粗糙到细致，是依据镍含量的增加而变化的。现今，铁陨石的分类是依据化学成分，但是原始的分类是以花纹的带宽为依据，称为构造分类法。八面体陨铁可以分为：
- Ogg：最粗糙的八面体陨铁，锥纹石的带宽大于3.3mm，镍含量在5%-9%。
- Og ：粗糙的八面体陨铁，锥纹石的带宽在1.3-3.3 mm，镍含量在6.5-8.5%。
- Om：中等的八面体陨铁，锥纹石的带宽在0.5-1.3 mm，镍含量在7-13%。
- Of ：细致的八面体陨铁，锥纹石的带宽在0.2-0.5 mm，镍含量在7.5-13%。
- Off：最细致的八面体陨铁，锥纹石的带宽小于<0.2 mm，镍含量在17-18%。
没有魏德曼花纹的铁陨石：
形状和纹路[编辑]
以不同的方向切割的陨石平面会影响到魏德曼花纹的形状和方向，因为在八面体上的锥纹石薄片是精确排列的。八面体陨铁的名称来自于晶体的结构是并联的八面体，相对的面是互相平行的。所以虽然八面体有八个面，但锥纹石只有四个面。铁和铁-镍只会形成八面体结晶的情形非常罕见，但是这些在晶体学上的八面体仍然与外部的行为无关。沿着不同平面切开的八面体陨铁（或者任何八面体对称的物质，是正立方对秤体的次分类），都会呈现下面之中的一种型态：
- 垂直三个轴(立方体)之一切下：两组彼此互相垂直的条纹。
- 平行于八面体之一的平面切下(与三个轴的晶体中心等距离)：三组条纹彼此成60°斜交的条纹。
- 其他的角度：四组以不同任意角度交叉的条纹。
注解[编辑]
- ^ O. Richard Norton. Rocks from Space: Meteorites and Meteorite Hunters. Mountain Press Pub. (1998) ISBN 0-87842-373-7
- ^ 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
- ^ 3.0 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] （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- ^ 4.0 4.1 O. Richard Norton. The Cambridge Encyclopedia of meteorites. Cambridge, Cambridge University Press, 2002. ISBN 0-521-62143-7.
- ^ F. A. Paneth. The discovery and earliest reproductions of the Widmanstatten figures. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1960, 18, pp.176-182
- ^ 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] （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- ^ 存档副本. [2008-06-24]. （原始内容存档于2008-07-05）. O. Richard Norton, Personal Recollections of Frederick C. Leonard, Part II
相关条目[编辑]
外部链接[编辑]
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