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魏德曼花紋
來源:互聯(lián)網(wǎng)

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

發(fā)現(xiàn)歷史

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,魏德曼注意到顏色和光澤的變化,在不同區(qū)域的鐵合金會以不同的速率氧化。他并沒有發(fā)布它的發(fā)現(xiàn),只是在同事之間進行口頭上的溝通。此一發(fā)現(xiàn)被維也納礦物和動物學展示所的所長Carl · Schreibers認同。

然而,研究發(fā)現(xiàn)這項發(fā)現(xiàn)應該歸給早他四年公布相同結果的G. 約瑟夫·湯姆遜

湯姆森于1804年在那不勒斯工作時,曾以硝酸處理克拉斯諾亞爾斯克邊疆區(qū)隕石,嘗試消除氧化造成的變化。隕石在與硝酸接觸后不久,表面出現(xiàn)了奇怪的花紋,他如上文所述的作了詳細的說明。在意大利南部的內戰(zhàn)和政治上的不穩(wěn)定,使湯姆森很難和他在英國的同事保持聯(lián)系。替他傳訊的人被謀殺,這使他遺失了重要的通訊。結果是,在1804年,他的發(fā)現(xiàn)只在法國的Bibliothèque Britannique上發(fā)表。在1806年初,法國的法蘭西第一帝國入侵那不勒斯,湯姆森被迫逃到西西里王國,在1806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意大利被發(fā)表于Atti 戴爾股份有限公司'Accademia Delle Scienze di Siena。橫掃歐洲拿破侖戰(zhàn)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。

花紋名稱

對這種花紋圖樣最常被用到的名稱是魏德曼花紋或魏德曼構造,但是在拼寫上有一些變化:

??Widmanstetter:Frederick C. Leonard建議的。

??Widmannst?tten:例如用在月球上的魏德曼月球坑。

??Widmanstatten:英語的。

此外,由于G. 湯姆森較早發(fā)現(xiàn)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。

形成機制

金屬顯微鏡拋光切面呈現(xiàn)的魏德曼花紋。

鎳紋石是在熔點以下的溫度均勻混合的鐵和鎳合金。在溫度900到600 °C,與鎳的含量相關;有兩種鎳含量不同的穩(wěn)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(guī)范需要介于錐紋石和鎳紋石之間,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于700至450 °C,并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制造出此種結構。

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(qū)域是合紋石。

花紋用途

由于以極端緩慢的速率冷卻,經歷數(shù)百萬年,鎳鐵晶體在固體內增長的長度只有幾厘米。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。

花紋標本

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,然后清理和移除任何拋光時殘留下的污垢,最后將切片放入硝酸來處理,常用的是以鐵氯來處理。由于每顆隕石的鎳含量不同,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,通常需要用強堿性試劑來平衡,例如碳酸鈉,以移除殘留下的酸,并且清洗和干燥,使用輕潤滑油可以協(xié)助抗腐蝕性。

花紋特征

尺寸

鎳紋石的帶寬范圍從粗糙到細致,是依據(jù)鎳含量的增加而變化的。現(xiàn)今,鐵隕石的分類是依據(jù)化學成分,但是原始的分類是以花紋的帶寬為依據(jù),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,錐紋石的帶寬大于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 :細致的八面體隕鐵,錐紋石的帶寬在0.2-0.5 mm,鎳含量在7.5-13%。

??Off:最細致的八面體隕鐵,錐紋石的帶寬小于0.2 mm,鎳含量在17-18%。

沒有魏德曼花紋的鐵隕石

??但是有諾伊曼線的稱為六面體隕鐵,

??沒有任何結構的稱為無紋隕鐵。

形狀

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于晶體的結構是并聯(lián)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(xiàn)下面之中的一種型態(tài):

??垂直立方體三個軸之一切下:兩組彼此互相垂直的條紋。

??平行于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。

以上圖片來源于:

參考資料 >

山東招遠金礦礦石中首次發(fā)現(xiàn)宇宙塵埃——鎳紋石.中國知網(wǎng).2014-05-19

路南隕石物質成分研究.xuewen.cnki.net.2016-10-21

湖北隨州隕石中鎳紋石—隕硫鐵—自然銅的固溶體系列顯微特征研究.中國知網(wǎng).2014-05-19

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