普通球粒隕石（英文名：Ordinary Chondrites），是一種未分異型、具有球粒結構的隕石，由橄欖石、低鈣輝石、培長石、錐紋石、隕硫鐵等礦物組成。普通球粒石隕石是數量最多、最常見的隕石類型，約占隕石總數的90%以上，由此得名。普通球粒隕石類型一般采用化學群和巖石類型表示，比如H4型代表化學群為H群，巖石類型為4型的普通球粒隕石。
隕石誕生于太陽系早期，約有45億年歷史。球粒隕石是太陽系內最原始的物質，是從原始太陽星云中直接凝聚出來的產物，它們的平均化學成分代表了太陽系的化學組分，其特點是內部含有大量毫米到亞毫米大小的硅酸鹽球體。根據化學成分和鐵-鎳含量，普通球粒隕石可以劃分為H（高的總鐵）、L（低的總鐵）及LL（低的總鐵，低金屬）化學群，它們可根據普通球粒隕石的總體化學、同位素組成、球粒大小及氧化數相區別。在普通球粒隕石中H、L及LL分別占42.8%、47.4%和9.8%，其中南極洲格羅夫山隕石群中L群占比達64.2%。普通球粒隕石主要分類參數包括橄欖石Fa摩爾分數（H群17.3%-20.2%）和氧同位素組成（Δ17O值）。隨著隕石母體熱變質程度由低向高變化，普通球粒隕石的巖石類型由3型向6型過渡，其對應巖石礦物學特征發生系列性變化，如球粒結構逐漸模糊以至消失、基質重結晶程度增高、球粒中玻璃發生脫玻化、化學成分發生均一化等。
普通球粒隕石形成于早期太陽星云，對研究早期太陽星云演化具有重要意義。小行星3789南極科考發現的GRV 022115隕石顯示輝石分解成因的納米級單質金屬鐵，揭示其母體小行星遭受過20-23GPa的高壓沖擊。此外，俄羅斯車里雅賓斯克隕石被歸類為LL5型。
名字由來
普通球粒石隕石是數量最多、最常見的隕石類型，約占隕石總數的90%以上，并由此得名。
隕石構成
隕石誕生于太陽系早期，約有45億年歷史。球粒隕石是太陽系內最原始的物質，是從原始太陽星云中直接凝聚出來的產物，它們的平均化學成分代表了太陽系的化學組分，其特點是其內部含有大量毫米到亞毫米大小的硅酸鹽球體。
普通球粒隕石依據其總鐵含量將其劃分為H（高的總鐵）、L（低的總鐵）及LL（低的總鐵，低金屬）化學群，它們可根據普通球粒隕石的總體化學、同位素組成、球粒大小及氧化數相區別。在普通球粒隕石中H、L及LL分別占42.8%、47.4%和9.8%，其中有三分之二的L群球粒隕石受到強烈的沖擊作用，由于H、L和LL球粒隕石的球粒相似，表明具有共同的源區。對中國653塊南極洲格羅夫山普通球粒石隕石分類結果的統計表明，H、L、LL分別占31.7%、64.2%和4.1%，其中有26%的L球粒隕石受到強烈的沖擊（S4-6），L球粒隕石在數量上約為H球粒隕石的兩倍，而LL球粒隕石稀少，其他南極地區收集的隕石中，H球粒隕石多于L球粒隕石，相比之下顯示出格羅夫山隕石富集區與其他南極隕石富集區的差異。此外，除H、L、LL化學群外，新近發現有低FeO的普通球粒隕石，即有少量普通球粒隕石，在硅酸鹽內含有異常低的FeO，并將這些球粒隕石稱為還原的普通球粒隕石（Burnwell，LAP04757，EET96031），其中Burnwell為H群球粒隕石，平均Fa摩爾分數為15.8%，低于H群球粒隕石（17.3%~20.2%），且總鐵的豐度又不能與H球粒隕石相區別，應屬于普通球粒隕石族，因硅酸鹽中低的FeO是靠增高鐵金屬的豐度來平衡。
化學組成
按E（頑火輝石球粒隕石）-C（碳質球粒隕石）-H-L-LL順序，斜方輝石（Fs）及橄欖石（Fa）系統增高的同時，金屬鐵減少，金屬相中的鎳濃度增高，隨著鐵摩爾分數的增高，金屬鐵含量降低，LL群含有少許鐵，鎳含量最高。對普通球粒隕石而論，H-L-LL順序，FeO含量增高，金屬鐵含量降低。根據球粒隕石全巖化學全分析結果（總Fe和FeO含量）及Fe、Co、Ni的含量可初步判斷球粒隕石的化學群。
隕石特征
隕石氧同位素
普遍認為球粒是內太陽星云的主要固體組分。表為平衡型普通球粒隕石常規的分類參數，包括平衡普通球粒隕石的平均球粒表觀直徑、橄欖石的Fa（%）值及金屬相Ni和Co的含量；普通球粒隕石的氧化數（平均橄欖石Fa為代表）和氧同位素組成（Δ17O為代表）是不均勻的，由于橄欖石中Mg和Fe的擴散較快，故平均橄欖石Fa含量可用以判定巖石的總體氧化態；Δ17O值（相對于地球分餾線的17O/16O的偏差，以公式Δ17O=δ17O－0.52×δ18O表示）用以測定普通球粒隕石全巖的氧同位素組成，δ17O和δ18O的值是相對于標準的平均海水（SMOW）的氧同位素組成。普通球粒隕石族（H、L、LL）在球粒大小、氧同位素組成、氧化數及親鐵/親石元素比值等性質方面發生系統的變化，它們很可能在鄰近R群球粒隕石的部位形成，但相對于OC（H0.73‰，L1.08‰，LL1.26‰），R群球粒隕石具有高的Δ17O值（約2.9‰），其形成部位應稍遠于OC球粒隕石。這些主要的分類參數有助于劃分平衡普通球粒隕石的化學巖石類型。此外，每一普通球粒石隕石群的單個隕石中平均橄欖石Fa摩爾分數變化約為3%~6%；總的Δ17O變化約為0.3‰~0.5‰，表明它們具有寬的小行星尺度（約100km的量級）和不均勻性。
隕石結構
普通球粒隕石由橄欖石、低鈣輝石、斜長石、鐵紋石、隕硫鐵等礦物組成的，具有球粒結構的隕石。是一種未分異型隕石。
不同球粒隕石群中球粒的平均大小、球粒結構類型、復合球粒、帶火成邊球粒及含硫化物球粒的比例是不同的，不同球粒隕石群球粒的氧同位素組成表明，球粒可能是在不同的日心距離和不同時間形成的。為闡明球粒的形成環境，Rubinf研究了球粒和球粒隕石中的物理性質和巖石學性質的相互關系，在研究不同球粒隕石群球粒大小和球粒結構的基礎上，發現CV、CK、CR球粒隕石平均球粒直徑大，分別為910um、870um及700um,放射狀輝石球粒（RP）+隱晶質球粒（C）、包封復合球粒（enveloping化合物 chondrule）、厚的火成邊球粒的比例高，含硫化物的類-I（低FeO）球粒的比例較低。與此相反，CM、CO、OC、R、EH、EL球粒隕石的平均球粒直徑較小（150~570μm），與前者（CV、CK、CR）相比，較小平均球粒大小的球粒隕石群（CM、CO、OC、R、EH、EL）具較高比例的放射狀輝石+隱晶質球粒豐度，低的包封復合球粒豐度及低比例的火成邊球粒豐度和高比例的含硫化物類型I球粒豐度。
平衡的CK球粒隕石的斜長石Na的含量較低；平衡的OC（普通球粒隕石）、R、EH及EL球粒隕石培長石的Na含量高（圖1），平衡型普通球粒隕石斜長石的組成（An值）為：H12.3、L10.2、LL10.5，而EH的An值為1.5,相應的Na/Mg值也較高，H為0.90、L為0.93、LL為0.91,而非平衡的CM及CO分別為0.69和0.56,CV、CR和CK分別為0.45、0.46及0.43[17-18]，CK球粒隕石則由于在沖擊事件中發生熔融和再結晶作用，斜長石的平均An值為46；包封的復合球粒和帶火成邊的球粒是在球粒合并進入塵粒球（dustball）之后重新熔融形成的，環繞塵粒球粒后的多次重新熔融導致產生大的球粒，RP和C球粒由其初始物質集合體完全熔融形成，如它們環繞有塵粒，由于小的塵粒與熔體混合，并可提供正在結晶的斑晶核，則有利于產生斑狀球粒。這些球粒物理性質中的相關性認為，大球粒的球粒隕石群，曾經環繞有厚的富塵粒幔（形成于滿布塵粒的星云環境），由于熱不能快速向外輻射，導致塵粒幔更加緩慢冷卻，硫化物向球粒表面遷移，使硫化物發生廣泛的蒸發，與此同時，球粒中的Na丟失，因此，平衡的CK球粒隕石顯示Na的虧損。
球粒隕石的沖擊變質效應
石隕石母體演化歷史中沖擊事件起著重要的作用，它壓實和石化塵粒，并形成隕石；產生沖擊礦物；母體上隕石礦物的沖擊黑化；轉變其母體為礫石，其中一些進入地球，即隕石。平衡型普通球粒隕石中除橄欖石、培長石、斜方輝石及Ca-輝石的沖擊效應外，巖相學的沖擊指示劑包括鉻鐵礦細葉脈、鉻鐵礦-斜長石集合體、多晶隕硫鐵、金屬Cu、金屬Fe-Ni內不規則狀的隕硫鐵顆粒、快速固化的金屬-硫化物共生、馬氏鐵及不同類型的合紋石、金屬-硫化物脈、大的金屬及/或硫化物團塊、硅酸鹽熔融脈、硅酸鹽黑化、低Ca斜輝石、硅酸鹽熔融池及大的硅酸鹽熔融區。有一些指示劑在類型4-6的普通球粒隕石中已獲證實，即碰撞事件引起平衡型普通球粒隕石達到S3-6的沖擊階段，表明有許多普通球粒隕石可能經受了多期次的沖擊和退火作用。因為39Ar-40Ar年代學資料表明，MIL99301（LL6,S1）約在4.26Ga以前退火，推測為其主要的撞擊事件，另一些可能在4.44~4.45Ga以前退火，撞擊引起的退火作用對普通球粒隕石的熱變質作用有重大的貢獻。此外，局部沖擊加熱導致形成沖擊脈、熔融池、金屬-硫化物混合物、晶簇（vugs）、粘合集塊巖（agglutinates）及各種熔融-巖石碎屑。普通球粒隕石的平均沖擊階段從類型3-6系統增高。如果小行星是因碰撞而加熱，則可認為在巖石類型與沖擊階段之間有正相關關系。
關于沖擊加熱普通球粒隕石的熱源問題，光譜反射率的研究認為，有一半多大的小行星分布在2.8個天文單位（AU）內，并屬于火成或變質的小行星，長壽命放射性核素40K、232Th、235U、238U可使半徑大于或等于1500km的行星大小物體熔融；對于球粒隕石質小行星物體，由于其高的表面/體積比致使快速散熱。近年來有兩種小行星加熱機制引起許多學者討論，即短壽命核素26Al（t1/2=0.72Ma）及60Fe（t1/2=1.5Ma）及在早期T金牛相原太陽風內的電磁感應，但這兩種機制存在相當大的問題，在普通球粒隕石的各種球粒和碎屑中未發現有26Mg過剩，這些物體（球粒隕石凝聚）有可能是在26Al衰變逃逸后形成的，因為AI在球粒隕石質物質和分異的小行星內的分布是均勻的，由26AI衰變加熱應是相同的，這與玄武巖質無球粒隕石及中鐵隕石巖石學和化學的多樣性是不一致的。因此，20AI集中在分異小行星的部分熔體內，并迅速遷移到表面（小于1個半衰期內），排除了20AI的進一步加熱，既然對上述加熱機制有所懷疑，大的小行星內有關碰撞加熱的機制應予以重視。
石隕石沖擊的直接證據：
（1）沖擊黑化，即沖擊后變為灰色到黑色，并形成亞微米級的金屬顆粒；隕石內通過隕石物質熔體，使不透明物質重新分布；受沖擊加熱的巖石，大多破裂退火，留下幾微米的小金屬顆粒。
（2）沖擊階段，測定沖擊波通過巖石后礦物晶體受破壞的程度，劃分沖擊階段的標準包括：礦物晶體的光學消光，當晶體結構發生錯位和破壞時，出現波狀消光；橄欖石破裂；形成熔池和不透明沖擊脈；沖擊產生熔長石及固態再結晶作用。
（3）破裂和軌道演化的宇宙射線暴露年齡：高能宇宙射線可穿透幾十厘米的巖石，并產生不同的蛻變產物和中等短壽命的放射性同位素，并衰變為穩定的子體同位素，表明其曾暴露于宇宙空間環境，通過一對放射性同位素及其子體相對豐度的比較，并假設宇宙射線通量的產率，就可計算物質暴露于宇宙射線的時間。如約45%的H球粒隕石的宇宙射線暴露年齡約7Ma,表明在7Ma以前有一次碰撞事件；6Hebe小行星可能是H球粒隕石的母體，Flora區（半長軸a=2.5AU）為LL球粒隕石的源區，L球粒隕石的小行星源區（半長軸a=2.8AU）,雖然與H及LL球粒隕石形成相關，但由于動力學作用使小行星軌道有相當大的改變，有三分之二的L球粒隕石受到重的沖擊，其39Ar-40Ar年齡近于470Ma，認為它們約在470Ma以前受到一次主要的沖擊，使之破裂（1~15km小行星碎塊-Gefion族，約造成5個地球隕石坑），測得慢的冷卻速率，意味著原始母體大于或等于100km，很明顯，沖擊時標與瑞典南部的Mid-Ordovician 地層年齡（（467土2）Ma）一致，并在球粒隕石的鉻鐵礦顆粒和石灰巖中有銥的富集，記錄了大的主帶小行星同次災變破裂事件，至少約有30%的L球粒隕石降落到地球。
（4）石隕石和小行星密度可作為小行星碰撞歷史的指示劑：災變沖擊事件可留下它們的印跡，普通球粒隕石類似S-型小行星，密度約3.5g/cm3，孔隙度為7%~11%；暗色碳質物質類似于暗色C型小行星，其密度變化范圍比普通球粒隕石大，CI和CM為2.5g/cm3，而CR為3.5g/cm3。
輔助分類參數
普通球粒隕石的可見及近紅外光譜
由于橄欖石和輝石顯示1μm或2μm的強吸收帶，直接比較隕石與小行星之間光譜帶參數（帶Ⅰ和Ⅱ中心，帶的面積比），橄欖石的主要診斷特征為約在1um復合吸收帶特征，并由3個不同吸收帶組成，復合1um帶為占據M1和M2結晶位置歸因于Fe2+電子躍遷，當氧化鐵含量增加向較長波長運移；輝石在約1um和2um處有兩個吸收帶，與Fe2+晶體場躍遷有關，并優先占據M2的位置；低-鈣輝石定義為小于11%casio3（Wo），吸收帶位置與組成之間有緊密聯系，當帶I和帶IⅡ位置隨硫酸亞鐵含量增加而增高；高-鈣輝石在組成與帶的位置之間也有相關關系，源于可見/近紅外光譜（VIS/NIR）的礦物組成和豐度可用以小行星分類、鑒定石隕石母體及了解小行星帶的結構。Dunn et al.用48個含斜方輝石、單斜輝石和橄欖石平衡4-6型普通球粒隕石建立了光譜與礦物學之間新的聯系，并校正VIS/NIR光譜鑒定橄欖石/橄欖石+輝石（ol/ol+px）豐度的比值及鐵鎂硅酸鹽組成（Fa,Fs），這些校正證明當帶I中心受到鐵鎂硅酸鹽組成控制時，帶區比（band 面積 ratios,BAR）受礦物豐度的控制，源自光譜的礦物學參數，約有80%可正確劃分H、L、LL球粒隕石，并可應用于普通球粒隕石礦物學的S（IV）小行星，用這些礦物學參數進行小行星和隕石的比較和依據鐵鎂質硅酸鹽組成有利于劃分H、L、LL化學群，藉此可作為劃分普通球粒石隕石化學群的參考。
平衡型普通球粒隕石的X射線衍射分類
由于平衡型普通球粒隕石的H、L、LL之間橄欖石組成不同（HFa16-20；L Fa22-26；LL Fa27-32），合成和天然橄欖石X射線衍射（XRD）研究發現，橄欖石的晶胞參數與化學組成有較明顯的相關關系。因此，X射線衍射可作為平衡型普通球粒隕石分類的工具（PW 3040X-Diffrctor及Co Ka輻照）。掃描設置：每0.02度0角分別為0.5s、5s、30s及45.05s,為區分普通球粒隕石化學群和評估橄欖石Fa的含量，掃描時間應足夠長（>5s/°,30s/°）,主要分析H、L、LL群中橄欖石的d13o及d3o2的結晶面，即測定橄欖石的d130晶面間距，并作為球粒隕石中橄欖石組成的指示劑。
普通球粒隕石中云霧狀鎳紋石分類
普通球粒隕石的熱和撞擊歷史可提供小行星演化歷史的重要信息、Scot et al.測定了H球粒隕石內云霧鎳紋石（cloudy taenite）中的高Ni粒子，這些粒子是由鎳紋石的旋節線分解（spinal decomposition）或亞穩界線形成的，并因擴散生長而變粗。因此，其大小反映了在600~700K的冷卻速率，且與5個鐵隕石群和石-鐵隕石的金相冷卻速率呈反相關關系。云霧狀鎳紋石的研究也提供鎳紋石組成的沖擊加熱效應，因云霧狀鎳紋石由納米級尺度的Fe-Ni的擴散作用所改造。研究結果表明，金相冷卻速率可制約H球粒隕石的熱歷史；在600~900K的冷卻速率主要與巖石類型相關（H6 H、L、LL球粒隕石的總體化學和同位素組成、球粒大小及氧化數各不相同，每群球粒隕石，在其吸積作用之前就加入于太陽星云或星云組分內。但有一些普通球粒隕石不屬于其中任何一類的球粒隕石群，如有少量普通球粒隕石（Burnwell、LAP 04757、EET96031）的硅酸鹽具異乎尋常低的FeO，稱之為還原的普通球粒隕石。Burunwell的球粒大小和總體組成與H球粒隕石相似，不同的是硅酸鹽的FeO含量低一些（摩爾分數15.8%），其總Fe豐度與H球粒隕石沒有區別。因此，硅酸鹽中低的FeO與Femetal豐度的增加是平衡的。 鐵是組成內太陽系行星、衛星、小行星等固態天體的主要元素，其價態包括 Fe0，Fe2+以及Fe3+。類地行星中的大部分鐵元素是以Fe2+形式賦存于橄欖石、輝石等常見造巖礦物中。由于Fe2+在近紅外波段的典型吸收特征，使其可以通過反射光譜遙感進行探測并以此推斷行星體表層的礦物種類和含量。然而，返回的Apollo月壤以及Itokawa小行星表層樣品的研究結果表明，成熟（長期暴露于行星體表面經受太空風化改造）的月壤及小行星表層土壤中存在大量太空風化成因的納米級單質金屬鐵顆粒（np-Fe0，Nanophase 鐵 Particles）。這些納米級單質金屬鐵顆粒的存在顯著改變了月壤等的反射光譜特征，給普遍發育有風化層的月球等無大氣行星體的光譜探測及數據解譯造成了顯著干擾。 相關研究結果表明，納米金屬鐵主要形成于隕石、微隕石對月球等無大氣行星體的轟擊過程中。即高真空環境下，由隕石和微隕石轟擊產生的瞬時高溫，造成撞擊靶體和撞擊體的熔融、蒸發、汽化并分解形成等離子體，Fe2+隨后被自由電子還原并沉積形成單質金屬鐵微粒。是否發生還原作用是區分np-Fe0與np-FeNi等其他納米金屬顆粒成因的重要依據。然而，通過進一步的隕石學研究結果表明，在大尺度的撞擊作用中，橄欖石可以發生原位分解并還原形成納米級單質金屬鐵（np-Fe0）。這為人們重新理解與認識單質金屬鐵的成因提供了思路與參考。太陽系中存在數以萬計的S型小行星（普通球粒隕石的母體），與其對應的新鮮普通球粒隕石樣品相比，其反射光譜具有與月球相似的太空風化特征（圖3c）。小行星形成于太陽系早期，在其形成及演化過程中同樣經受過強烈撞擊作用的改造，并在普通球粒隕石中保存了大量的沖擊熔融脈以及特征高壓礦物。 以這一思路為導向，中科院地化所月球與行星科學研究中心博士研究生郭壯與其導師李陽副研究員，通過與威斯康星學院大學麥迪遜徐惠芳教授、南京大學星謝志東教授等專家合作，在一塊采自南極格羅夫山地區的普通球粒隕石（GRV 022115，巖石類型L6，沖擊程度S5）的沖擊熔融脈中發現了輝石分解成因的納米級單質金屬鐵。 研究結果表明:在強烈沖擊的低氧逸度高溫條件下，輝石可以發生分解并產生納米單質金屬鐵，二氧化硅以及氣孔構造。依據該隕石中沖擊產生的高壓礦物組合（林伍德石，鎂方鐵礦，鎂鐵榴石）得出分解發生的條件為20-23GPa, ＞1800℃。同時在沖擊后的快速淬火條件下，該樣品很好的保留輝石的亞穩態相變產生的高壓斜頑火輝石，為自然條件下輝石發生的復雜相變過程提供了樣品支撐。普通球粒隕石GRV 022115中沖擊還原成因納米級單質金屬鐵及其相關產物的發現，證明了輝石分解這一新的單質金屬鐵成因機制。相關研究結果不僅深化了人們對普通球粒隕石的母體S型小行星表面太空風化作用的認識，還可擴展應用于其它相似條件的無大氣行星體的研究之中。上述成果發表在國際地球科學期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》上。 普通球粒隕石形成于早期太陽星云，對研究早期太陽星云演化具有重要意義。 參考資料 > 上海隕石收藏家花數百萬元購得目擊隕石，紫金山天文臺研究后得出結論.上觀新聞.2025-12-20 科研進展 | 普通球粒隕石中納米級單質金屬鐵的輝石分解新成因
.中國科學院地球化學研究所.2025-12-20 俄羅斯打撈出最大隕石碎片 兩塊較大碎片達570公斤.山東頻道鳳凰網.2025-12-20還原型普通球粒隕石
科學研究
價值意義