地球化学-新手必学

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第一节  概述
    天体化学(Cosmochem以ry)又称空间化学(Space Chemistry)，研究宇宙空间化学元素及其同位素的起源与分布，各类天体的物质组成和化学演化，是空间科学，地球科学和天文学相互杂交渗透而产生的一门新兴学科“J。
    19世纪初对太阳光谱的拍摄和少量陨石的研究，开拓了对恒星和其他天体化学成分的研究，从而诞生了天体化学。20世纪50年代以来，相继发射了人造地球卫星和各种行星际空间探测器，对太阳系空间及各天体的磁场、大气层、表面物质特征、地质构造和内部结构进行了探测，太阳系空间和行星探测的丰硕成果，使天体化学产生了许多新的分支学科；自1969年Ap0110登月计划实施以来，6次Apollo和3次Luna登月探测与取样，月球的综合研究使人类从整体上对月表、月壤、月岩‘岩浆与火山活动、内部结构和演化历史以及地月系起源增添了许多新认识；对全世界已收集的2000多次降落的陨石和南极洲发现的16000多块陨石进行的多学科综合研究，对元素起源，太阳系物质来源，元素宇宙丰度，太阳星云凝聚过程，太阳系演化时间序列，宇宙线时空变化和生命前期有机质的化学演化都取得了许多新的实验证据与理论依据；地球科学中的地球化学，地球物理和比较行星地质学等学科的发展；推动了天体化学与地球科学的结合。总之，天体化学的研究领域在不断扩展，研究内容逐渐深化，研究手段日益更新，研究成果大量涌现，分支学科相继创立，已成为一门新兴的，综合性的基础科学。第二节元素的丰度和元素的起源一、元素丰度
    元素丰度是指化学元素及其同位素(核素)在宇宙各类物体中的相对含量。空间化学测量探讨元素及其同位素在地球、月球、太阳系其他天体、太阳、恒星和宇宙线中的分布量，研究元素在各类天体中的丰度与分布规律是研究元素起源理论的依据，是解释各类天体演化过程的基础。    ．
近十多年来，随着空间技术和实验室分析技术的迅速发展，对天体的观测已从地面发展延伸到空间探测，从可见光谱分析扩展到红外、紫外、射电、X射线与Y射线波段和核素粒子的直接探测，对地外物质的元素和同位素丰度进行高精度测定，得到了更准确的元素与核素丰度。
1．太阳系丰度和宇宙丰度
    元素的太阳系丰度也称为宇宙丰度，系指整个太阳系的元素与同位素的原始丰度。这一丰度值是根据太阳光球的光谱测定和CI型碳质球粒陨石的分析得出的。因为C I型碳质球粒陨石最接近原始太阳星云的化学组成，它经历的化学分异过程最少，其挥发性元素丰度比各类陨石均高，与太阳的Na／Ca，S／Ca，Si／Ca丰度比值相等，其非挥发性元素的丰度可代表太阳系的元素丰度，且能给出光滑的核素丰度曲线。目前最新的太阳系元素及其同位素(核素)的丰度值是E．Anders和N．Grevessel989年发表的，其太阳系元素丰度值见表1．8。2．核素的宇宙丰度特征
    核素的宇宙丰度按其质量的分布作图，其质量分布曲线如图1．2。它具有如下特征：(1)氢和氦是丰度最高的两个元素，约占总原子数目的99％或总质量的97％；(2)随着原子质量数A的增大，元素的丰度逐渐减小，A＞100时丰度曲线的斜率显著减缓而Li、Be、B与相邻元素相比较丰度特别低；(3)A为偶数的元素较相邻的A为奇数的元素丰度大，4具有4的倍数的核素(如’’C、l‘O、2。Ne、‘。Ca等)较邻近元素的丰度大；(4)在所有元素中铁的结合能最大，因此A从50至70出现以‘‘Fe最大的丰度峰，在A为80与90，130与138，196与208处丰度曲线出现双峰。二、元素的起源
    元素的起源是研究各种元素的形成过程、条件和合成的场所，及其在宇宙中的丰度分布量与规律。合理地解释核素丰度的特征是元素起源的理论的基础。早期提出的假说有：平衡过程假说，中子捕获假说，中子裂变假说等。1957年E．M．Burbidge等提出了元素在恒星中合成的假说(即B2FH理论)，将元素起源与恒星演化紧密结合。现代元素起源理论综合了大爆炸宇宙学理论和恒星演化中通过各种核聚变、核反应逐步合成的。宇宙大爆炸产生了两个丰度最大的核素’H和‘He，以及少量的’H、’He和’Li，而大多数核素是在恒星内部的核过程中产生的，核合成类型与恒星演化过程密切相关。1．大爆炸宇宙的核合成过程
    标准大爆炸宇宙学模型表明，宇宙刚诞生时密度近乎无穷大，温度＞10’”K，宇宙中没有原子核，只存在基本粒子和反粒子，同时发生粒子物理反应。随着宇宙的不断膨胀，物质密度减小，温度下降，当温度大约降到10‘’K时(约在大爆炸后3分钟)，有可能发生质子(P)与中子(。)的反应，生成员(D)，核同时放出光子(Y)，P十。一D十Y，其后
    D十P一’He十Y’He十’He‘‘He十2P十2Y
  9HE十‘He‘’Be十Y
    ’Be十e—一’Li十严
e—为电子，尸为中微子，标准大爆炸核合成模型很好的解释了原始的宇宙丰度特征。2．恒星内部的核合成
    大爆炸发生后，随着宇宙的继续膨胀，宇宙中的物质密度大于其辐射密度，此时，辐射压力相对变低，允许在膨胀着的气体中形成永久性的大规模不均匀性，随后通过局部的引力收缩形成了星系和星系内的天体，经典型恒星内部的核合成理论是1957年由E．M．Burbidge等人提出的，它是现代元素起源理论的基础。70年代以后随着核结构和天体演化理论的发展，恒星内部核合成理论得以逐步完善与健全。
    恒星内部有以下一些主要核合成过程：(1)氢燃烧
    恒星内，当温度为10。一10’K，物质密度为10’g／cm’时产生由4个氢核聚变为一个氦核的过程，氢燃烧有两个反应链：质子—质子循环和碳氢氧循环，该反应持续时间约10。一10。年。
    质子—质子循环发生在质量较小的主序星(如太阳)内部，它由下列3个分支反应过程完成。
  ’H十’H一’D十eJ十”
  2D十’Hi 9He十Y
  3He十9He*‘He十2’H十Y或3He十‘He‘gBe十Y’Be十e—i gLi十v gLi十’H*8Be‘2‘He或
  ’Be十’Hi’B十Y
  8B*8Be。十e十十v
  8Be。i2‘He
    恒星内部温度＞2×10’K时，在质量较大的主序星内部，发生以C、N和O为催化剂的碳氮氧循环核过程，延续时间约10。a。
    l’C十H—l’C十Y    ’’N—l。C十eJ十f▲
    ”C十Hil‘N十丫l‘N十H一“O十Y    ’‘O—l‘N十e4十严l‘N十Hil 9C十‘HE十Yl 5N十HiI‘O十Y160十Hil’F十Y    ’’F—l’N十fAl’O十Hil‘N十‘He十Y
    (2)氦燃烧
    恒星内部物质密度lo。一10‘g／cmz，温度为1．2×lo。一2×10。K时，三个氦核(。粒子)聚变成碳核，故也称为3。反应：3‘He—l’C十Y，l’C进一步与‘He反应生成’‘O、l“O、2’Ne等，该反应约持续10。一10’a。
    (3)稳态核燃烧
    该反应发生在稳定的恒星内部，包括碳、氧、硅和氖燃烧。当恒星核心内氦耗尽时，进一步收缩，温度也随之升高。当恒星内部物质密度为10‘g／cmz，温度为8．8×10“K

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时发生碳燃烧；当密度为10‘g／cm：，温度为2．1×10。K时发生氧燃烧。
    随着温度升高至3×10。K时，2‘Si和’。Ne发生光致分裂，导致核素之间重新组合，生成铁峰区结合能最大的核素。以上的稳态核反应合成A＝20一40的核素，但在解释观测到的核素丰度时并不成功，表明还存在着其它核合成的贡献。
    (4)爆炸核燃烧
    稳态核燃烧是爆炸燃烧的预过程，提供爆炸的条件。在超新星等爆发时，几秒钟内温度可达4×10’一5×10’K以上，发生爆炸式核合成并向外抛出生成核素。爆炸核燃烧合成的4＝20一40的核素的量可根据具体情况(温度，密度，已有核素及核参数)进行推算，结果表明其丰度特征与观察到的太阳系丰度相符合。
    (5)核统计平衡(E)过程
    当体系的温度和密度足够高时，无论是稳态，还是爆炸条件下，都会达到核统计平衡，生成平均结构能量最大的铁峰元素(钒、铬、锰、铁、钻、镍等)恒星中系列的元素核合成过程到此结束。
    (6)S过程
    即侵的俘获中子过程。S过程中子产生和俘获的时间尺度足够馒，约为10‘a，因此两次俘获之间有充裕的时间让生成核衰变，核合成反应通过稳定区区域内的核进行，见图2．1S及Y过程中子俘获途径。S过程以铁峰元素为种子核，经逐级中子俘获，一直合成到质量数为209的许多核素。由于具有中子满壳层50、82、126的核特别稳定，因此在图2．1的丰度曲线上质量数90、138和208处于产生3个S过程丰度峰。S过程在A＝210、211处由。衰变而截止。
    自从1957年伯比奇(Burbtdge)等人对S过程的最初研究以来，很长时间一直认为太阳系S过程核素是在红巨星内部产生的，随着近年来对S过程的深入研究，目前被广为接受的核合成场所是：对90＜A＜200的核素是在低质量的ACB(Asymptotio CiantBranch)恒星中合成的；对A＜90较轻的核素，是在氦燃烧的巨星(M＞10Ma)中合成的。S过程核合成的中子源是’’C(P，Y)，“N(ei，Y)，“C(。，n)，l‘O反应。影响S过程核素丰度的主要因素有脉冲平均中子剂量7。中子密度从和温度了。
    (7)Y过程
    Y过程中子俘获时间尺度很短，通常为o．01—10s，以至可发生连续的中子俘获，且生成核可作连续p衰变，所以其合成路径将沿p稳定区富中子一侧的不稳定核进行(图2．1)。丰度曲线在4＝80、130、194处形成丰度峰。y过程以铁峰为种子核产生许多宫中子

的核素，质量数为209以后的核素全部由Y过程合成。中子俘获链可到Cf’s‘甚至形成更重的核素。
    经典论认为：超新星的中央核可能为核合成适宜的天文物理场所，而目前较为流行的冲击引发爆炸理论认为：恒星的氦区受超新星冲击波的加热提供了一个产生Y过程核素的适宜场所。“C(。，n)’‘O反应为Y过程的核反应提供中子源，而”C可能产生在前超新星中，最有可能的场所为氨壳火焰区。影响Y过程重核产率的大小除与原始种核丰度密切相关外，另外两个重要因素就是超新星爆发时的温度与密度。(8)P过程
    最初P过程的含义仅指快速俘获质子的反应，目前则主要指光致电离(Y，n)、(Y，p)、(Y，。)反应。P过程合成质量数A＞74富质子的核素，且核素大部分含具偶数的质子和中子数。P过程产生的核素与同一元素的其它同位素相比较要少得多，通常R和S过程产生的同位素是相邻P过程产生的同位素的100至1000倍。
    目前P过程的核合成场所被认为是H型超新星中已燃尽了氢，氦甚至还有碳的区域，而不是H型超新星的富氢层，S和Y过程的种子核受温度高达2．1×lo。一3．2×10’K的热光子作用，在约1s的时间内转变成与太阳系丰度相符的P过程核素。影响P过程核丰度的主要因素是S和Y过程种核的原始分布，以及超星爆发时的参数值(如温度，爆发时间尺度等)。
    (9)x过程
    即宇宙线粒子的散裂反应。宇宙线高能粒子(P，。等)轰击星际介质的核素(主要是C，N，O)生成较轻的。Li、。Be、l。B和”B等核系，其核素丰度与太阳系丰度符合得很好。
第三节  太阳星云的化学演化
    早一代恒星在其生命的后期将其新近合成和原有的核产物，抛回到星际空间，并入到星际气体和尘埃中，而新的恒星就是从这些气体和尘埃中产生的。由于太阳系的年龄远小于银河系的年龄，因此原始太阳星云必定已接受了太阳系形成前银河系中一代或多代恒星的核合成产物。
    为恢复太阳星云的初始成分，探讨元素在星云盘中的空间分布规律，欧阳自远cg’曾对离太阳l一5AU范围内的行星及各类陨石的平均化学成分进行了综合比较，将元素的天体化学性划分为五组：亲石元素，亲铁元素，亲硫元素，亲气元素及太阳元素(图2．2)。

由于各类元素在水星、金星、地球、月球、火星、木星以及在E、H、L、Ll、C3、C2和C1等各类陨石中丰度的差异，和离太阳距离的不同，而呈现出各自的变化特征；由这些特征得以恢复太阳星云中元素的分布，难熔亲石元素的丰度(如Si，MglZr、Hf、REE、Ca、A1、V、Ti、Nb、Ta、U、Th等)在地球、月球和普通球粒陨石形成区丰度略有增大l亲铁元素(如Fe、Co、Ni、Os、Ir、Ru、S、As、Se、Te、Cu、Pb、Zn、Ca、Ce、In、T1、Bi等)的丰度则逐渐增大；C、N等元素丰度也随离太阳距离的增加而增大。各类天体中氧的丰度的变化，在lAU以内氧的丰度较低，＜28％(重量百分数)；而在1—3AU范围内逐渐增大至45％；随后变化比较平稳，并呈现略有降低的趋势，星云盘中氧丰度的变化具有重大意义，使星云中各种元素的分馏，凝聚和所形成的矿物有较大差别，甚至导致行星内部的物质组成和结构上的差异。太阳星云是太阳系的母体，它经历了极其复杂的演化过程才形成了目前的太阳系。了解太阳系的物质来源，太阳星云凝聚模式，是探讨太阳系内太阳、行星、卫星、替星和陨石等天体起源的基础。一、太阳系的物质来源
    天体力学从太阳系运动的共面性、同向性及提丢斯—波德定则等方面论证太阳与行星来源于同一星云。空间化学一方面根据地球、月球、各类陨石中稀土元素丰度模式对比，发现它们虽然在稀土元素含量上有较大差别，但稀土元素丰度模式近于一致，表明太阳星云分馏没有使稀土元素丰度模式变异，证明太阳系各成员来自同一团星云物质。另一方
    ．  59．面，太阳、地球、火星、月球及各类陨石中元素的同位素组成是一致的，虽然这些天体经历过不同的演化过程，都经历过统一的同位素均匀化过程，因而太阳系各成员是同源的。
    自R．N．Clayton等人在C2和C3型碳质球粒陨石的高温包体中发现氧同位素组成异常以来L183。相继发现MglSi、Ca、Sr、Ba、Nd、Sm及稀有气体同位素组成的异常‘1811，，z。，25l：oI，表明太阳星云凝聚时，可能有太阳系以外物质的加入，不仅造成了太阳星云中某些同位素的异常，也促进了太阳星云加速凝聚的过程。二、太阳星云的凝聚模式
    太阳星云由于自转加速，内部温度升高，中心形成原太PB，星云盘内的物质受到加热，使星云盘内的元素产生分馏。根据各类陨石和行星的化学成分，形成环境的研究认为，太阳星云盘内的各种元素，由于受到太阳光、热辐射和太阳风的驱动，因此使之沿径向呈现出丰度梯度和比值的规律变化，形成了物质在太阳系空间分布的不均匀性；由于太阳风纳驱赶能力和物质的逃逸速度将随离太阳的距离的增加而减小，因而离太阳较近的部位，难熔元素较富集而挥发份较贫；在巨行星区则挥发组分富集而难熔元素匣乏；在外行星区不仅难熔元素贫乏，而且挥发性元素也大量丢失。星云盘内各种化学元素的分馏，导致了各行星的化学成分有明显的差异，也导致了各行星的大小、密度，甚至内部结构的不同。
    随着星云盘温度的降低，各种化合物(矿物)逐渐形成并相互碰撞而增大，形成小星子。小星子的互相碰撞，甚至吸引而形成行星胎和太阳系各天体LI，1s11y，z7I。
    太阳星云的凝聚过程，主要是根据太阳系各天体的密度、成分、结构和特征，从已有观测事实出发，结合星云的物理化学环境的分析来探讨太阳星云的演化过程。
    现有的太阳星云凝聚模型，按照它们对太阳星云化学成分的假定而划分为：(1)均一凝聚模型，即假定太阳星云化学成分是均一的，原始冷的星云由于受到加热而使物质气化、熔融，形成气体尘埃星云，再通过慢冷却或快冷却过程而使元素分馏和凝聚，因而又称为热凝聚模型；(2)非均一凝聚模型，即假定太阳星云化学成分是非均一的，可能是冷的星云物质直接凝聚形成太阳系各天体，故称为冷凝聚模型“3J。
    在太阳系形成前不久，可能有一颗超新星在原太阳星云附近爆炸。该超新星的外层物质被抛入到星际介质中，同时伴随着大量元素合成，而这些新合成的元素也以固体颗粒或气体的形式进入到星际介质中。正是这些气体和尘埃组成的冷星云，由该超新星或邻近的另一颗超新星爆炸引起坍缩形成了太阳系。第四节  行星、卫星及营星化学
    太阳系内的九大行星包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和具五星。除水星和金星外其它行星均有卫星，地球和其王星的卫星数目最少，只有一个卫星。土星的卫星最多有23个。这些行星及其卫星各处于不同的演化阶段，它们的表面特征、化学组成、起源、地质历史和大气层组成均有较大差异。
太阳系行星的主要参数列于表2．1中。根据这些参数与特征，太阳系的九大行星可划为内行星或类地行星(水星、金星、地球和火星)，外行星(其王星、木星、土星、天王星和海王星)。

一、起源及其化学组成
    行星及卫星的起源实质就是太阳系的起源，主要涉及到行星及卫星的物质来源和形成方式等问题。行星及卫星的物质来源于太阳系的原始星云，通过拉普拉斯形式形成星云盘。大部分学说认为：行星的形成方式为星云盘物质凝聚，通过碰撞吸积凝聚成大小不等的星子，星子通过行星胎再聚集形成不同大小、密度与成分的行星。各行星系统的形成方式仍有很大分歧，即使人类最了解的地—月系的形成，也存在着“俘获说”、“分裂说”和“双星说”等学说‘73。但可以肯定绝大多数卫星与其母体行星的形成过程相关，因其母体行星的质量与太阳的距离等条件不同而异。
    图2．3说明了根据平衡凝聚模型得出的太阳星云矿物的凝聚顺序，即不同的矿物可以在各种温度下同气体达到完全平衡，以固体颗粒的形式存在。该图还列出了类地行星、小行星和木卫的凝聚温度。虽然平衡凝聚模型的理论骨架还缺乏依据，但是它仍能比较满意地解释了类血行星、小行星、巨行星与外行星的化学与矿物成分、密度与凝聚温度。根据太阳星云不同温度下矿物的凝聚顺序，决定了太阳系内不同区域的化学成分(见表2．2)，类地行星及其卫星亲气元素含量少，而类木行星及其卫星亲气和挥发元素较多。详细的有关水星、金星、地球和火星的化学成分的模式分析表明：随着与太阳距离的增加，

Fe、Co、Ni、Cr等组成行星核的元素逐渐减少；早期难熔元素(RE正、Ti、W、Mo等)和形成壳峻为主的元素(Si、Mg、A1、Ca等)有增多的趋势；Fe含量减少，呈现出Fe—Fe’l—Fe”的变化；亲铜和碱金属元素在1一1．5AU范围内增多，随后丰度减小‘z81。

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二、大气的化学组成
    行星的大气化学成分主要决定于行星的质量、表面温度及行星与太阳的距离等因素。类地行星大气层以次生为主，巨行星(木星和土星)大气层以俘获为主。表2．3列出了行星大气层的主要成分，类地行星由于距太阳较近，原始气体几乎被驱赶殆尽。地球和金星可以将各种气体俘获于其外围，故其大气组成较为复杂和密度较大。地球大气层的主要成分是N z和Oz，与其它行星大气层所不同的是大气组成不仅与地球内部排气、海气交换作用、化学作用而且与生物作用有关，除稀有气体之外，大气层中的气体受生物过程产生的气体快速循环的影响E341。地球大气层经历过原始火山大气层、火山大气层、二氧化碳大气层与氦—氧大气层的演化阶段r23。金星中以C02为主，其次有N2、02、H20等；火星因质量小，大气密度稀薄，但成分接近于金星。水星以太阳风成分为主，大气层更稀薄。外行星大气能保持其形成时星云中的原始气体，大气层的化学组成不同于类地行星。木星与土星中以Hz为主，其次为He，还有NH：、CH‘和H 20等组分；天王星及海王星中以H2、CH‘为主；具王星表面温度最低，主要由H2、He和Ne组成，土卫六(Fitan)是太阳系中仅次于木卫三的第二大卫星，它是太阳系中唯一的能在大气中进行有机合成且生成物沉积在行星固体表面的卫星。其大气中主要成分为H2、CHd、Ar，此外还含有少量的乙烷(C zH s)、乙炔(CzHz)、乙烯(CzHd)、氢氰酸(HCN)等。

三、地质构造与演化特征
    行星际空间探测器获得的大量有关月球、水星、金星与火星的地形资料与照片表明，各种行星具有其独特的地质演化历史。行星形成后，行星内部的演化过程，主要取决于行星的质量及其化学成分。星子聚集能、短寿期与长寿期核素的衰变能使行星内部温度增高，并导致内部物质产生局部熔融、分异和排气等过程。一方面逐渐形成了核、慢和壳的结构；另一方面也产生了大气层和水圈。类地行星一般可划分核、慢和壳的内部构造，即硅酸盐壳、铁—镁硅酸盐慢和铁—镍或铁—硫化铁核，而巨行星或远日行星可能有固态的硅1．行星表面特征
    太阳系中具有固体壳的行星和卫星，在早期的历史中均发生过广泛而强烈的构造活动、火山活动，形成大型断裂体系和各种火山地形、频繁的小天体的撞击坑。水星表面很像月球，是表面撞击坑及撞击盆地最多的行星。水星是质量最小的类地行星，内部能源的提供较少而散夫较快，后期地质构造与岩浆活动趋于宁静，保存了古老的地形特征。金星表面60％是比较平坦的平原，古老的火山地形和撞击地形残留较少。地球表面可识别的撞击坑约131个，最大者直径达200km[撞击年龄从1970Ma前到现代(1908年)1。火星表面的地形比较复杂，可分为古老的撞击坑与环形山脉、经风化侵蚀改造的地形、火山地形与极地地形。行星早期历史中大面积玄武岩喷出并覆盖行星表面。月海玄武岩覆盖约l 7％的月面，广阔的水星平原属玄武岩平原，金星与火星表面分布着大面积的玄武岩平原与火山地形。地球表面是唯一具有大气层、水圈与生物圈相互作用改造的行星。火星表面呈现出明显的风积作用和永久冻土作用的改造，并保有古代流水侵蚀作用的证据。金星由于具有强的大气环流作用和浓密的云层，风蚀作用明显。水星和月球无大气和水体作用，除太阳辐射引起的物理风化作用外，保存着大量撞击坑的地形特征。
2．地质构造特征
    全球性的线性与环形构造体系是类地行星的共同特征。月球具有一个东北—西南向网格状构造体系，水星发育着许多延伸数百公里的舌状悬岩的断裂体系，火星强烈的构造活动形成的大裂谷、构造地堑及延伸1000多公里的悬崖与峭壁。各行星表面均分布着大量的环形构造。地球具有复杂的线性与环形构造，并唯一具有海底扩张、板块运动的构造特征。
    行星内部的构造岩浆活动与火山喷发的强度决定于行星质量的大小。根据月球与行星热历史的计算•，月球在3loOMa前已没有明显的构造岩浆活动与火山喷发，水星与火星分别在距今2000Ma及l oooMa前内部的构造岩浆活动趋于宁静，地球与金星仍具有强烈的构造岩浆与火山活动，但总的活动强度趋于减弱。3．行星的化学组成与内部结构
    太阳星云中元素的分馏与凝聚，导致了各行星整体化学组成的差异。太阳星云中元素的分馏呈现出如下特征：随着与太阳距离的增加，(1)Fe、Co、Ni、Cr等组成行星核的元素逐渐减少；(2)早期凝聚的难熔元素，如REE、Ti、V、Th、U、Zr、Hf、Nb、Ta、W、Mo、Re、Pt等逐渐增多；(3)形成壳、慢为主的元素如Si、Mg、Al、Ca等也具有增多趋势；(4)亲铜和碱金属元素，在l—1．5AU范围内有增多趋势，随距离增大而丰度减小；(5)氧在远离太阳有增多特征，近太阳附近为还原环境，远离太阳各种凝聚物中氧化环境增加，铁的价态呈现出Feo—Fe2—L—Fe’’的变化；(6)挥发元素与亲气元素逐渐增多。按水星、金星、地球、火星的次序，行星核占行星总重量的百分比愈来愈小，FeO含量逐渐减少，而Fe34—含量逐渐增多。
类地行星均具有壳、馒和核的内部结构，而巨行星及远日行星可能存在固态硅酸盐核。水星、金星、地球与火星的壳均由硅酸盐组成，其平均厚度分别为500km、100km、5—65km及200km；慢由Fe—Mg硅酸盐组成，厚度分另rJ为200km、3000km、2900km及2000km；水星、金星与地球的核可能属铁—镍为主的核，半径分别约2000km、3000km和3470km，火星的核可能由Fe—FeS所组成。类木行星可能具有液态H2和He组成的表层、高压液态氧和液态氢氧混合过渡层及氦海和液态金属氢区，可能具有固态硅酸盐核。四、行星地质演化史
    行星内部的演化过程主要决定于行星的质量与化学组成。行星形成后由于星子的聚集能、短寿期与长寿期核素的衰变能、白发裂能，使行星内部温度增高和内部物质分异、调整，一方面形成壳、幅、核内部结构，另一方面形成大气层与水圈。质量小的类地行星(水星、月球)，形成后受到急剧加热，早期产生过强烈的构造岩浆活动，分异不充分，固化早，古老的火山地形与撞击地形多能保存。水星与月球的地质演化历史相似，距今4100Ma前形成斜长岩月壳、水星形成舌状悬崖断裂体系；距今3900Ma前，月球遭受剧烈的小天体撞击——泛月海事件，形成月球表面众多的月海，水星受到类似的大规模撞击事件，形成卡路里等大盆地；3100Ma前月球基本上结束了广泛的玄武岩喷发事件——月海泛滥，水星发育着广泛的玄武岩喷发，构成了广阔的玄武岩平原。火星属中等质量的类地行星，火星形成后通过内部局部熔融、特质分异调整，逐渐形成壳、幅、核；强烈的小天体撞击形成广泛分布的撞击坑与巨大的撞击盆地；早期剧烈的火山活动与构造运动，形成玄武岩平原和大断裂体系；随后构造与火山活动强度减弱，曾经存在风和水的风化与沉积作用。金星与地球属大质量的类地行星，具有极其复杂的地质演化历史，早期剧烈的构造岩浆活动与火山喷发，至今仍具有明显的构造岩浆活动，后期内力与外力作用形成的地形显著，使古老的火山地形与撞击地形残存较少。
卫星的地质活动与行星相比是不活跃的，大多数卫星类似于月球，温带被认刀足1量死的天体，因为其内部没有充足的热源来驱动其表面的活动；只有木卫一(1。)、木卫二(Europa)、木卫三(Gjnymede)、土卫四(Enceladus)和木卫八(1apetus)在其演化历史上发生过强烈的地质构造、岩浆或火山活动，唯有木卫一的活动在太阳系的卫星中最为强烈，大量喷发s02的火山爆发一直在持续进行着。五、望星与小行星化学
    小行星和望星是两类奇特的小天体，它们被认为是行星形成过程中的残存物。小行星主要分布于火星和木星之间，其中7／8的小行星位于距太阳2．3—3．3AU之间，是原始星云演化为行星的中间产物，也是地球上各类陨石的主要来源。管星存在于太阳系较远的区域中，在那里温度很低，它仍保留着许多大阳星云凝聚物的化学成分与结构特征；管星其轨道大多为椭圆、抛物线和双曲线。
    小行星。近年来随着大口径望远镜的投入使用，以及伽利略号探测器飞往木星途中不断发回的信息，对小行星有了更深入的了解。1991年底宣布的已编号的小行星已突破5000，达到5012号，1991年初相继发现了运行轨道离地最近的小行星l 991BA(距离地球1．7×lo‘km)，以及离地球最远的小行星l 99lDA(远日点22AU)；1986年发现的小行星1986DA被确认为一颗富含铁镍等金属的M型小行星，已被定为近期航天开采金属富矿小行星的优先候选对象。
    根据小行星反射光谱数据和各类陨石粉末的对比测定，小行星分为以下几类：C型(类似于碳质球粒陨石矿物组成)，S型(石质或硅酸盐组成)，M型(金属铁为主)，E型(顽辉石为主)，O型(普通球粒陨石为主)，T型(组成不明)和U型(末分类)。轨道分布S型比C型更靠近太阳。小行星被认为是星子聚集形成行星时的半成品。
    营星。太阳系内大约有10”一lo’‘个营星，茸星的总质量约与地球相近。对于周期性莹星大多数为椭圆轨道，短周期望星(＜lo一200a)多数为5—9a。
    碧星的主体是窘核，当望星运行接近于太阳时，受到太阳的热辐射和太阳风作用，产生一系列复杂的化学反应形成营发和署尾。从茸星的总体化学成分而论，它比CI型碳质球粒陨石还富含挥发份。着核主要由冰物质和岩石细小颗粒组成。窘发的成分可分为：化合物基因(OH2、C2、C：、CH、CN等)；原子成分(C、H、O、S、He等)、分子成分(HCN、CH：CN、HzO等)、离子成分(CO’、CH’、COzl、Nz等)。等离子体营尾的成分分为CO’、Coz?、HzO’、OH’、CH’、CN’、N2?、C’和Cal，尘埃署尾的化学成分主要由H、C、N、Fe、Si、MglCa、N5及其它元素组成。有关茎星的起源仍不明确，目前较流行的观点是形成于太阳系最边远的区域，如靠近天王星、海王星的地方，受重力摄动作用物质被抛出进入到奥尔特云，甚至太阳系外而形成茸星。
第五节  陨石、星际气体与尘埃概述
    陨石是指星子从行星际空间穿过大气层后到达地表的流星体残骸。陨石常以降落处或发现处命名。陨石的形态不一，大小各异，但其表面一般都有一层黑色的或深褐色的熔壳，这是陨石降落中与大气层摩擦产生高温表面熔化，再经冷却凝固而成的。
    陨石是人类最早能够直接接触到地球外天体碎块。每天降落到地球表面的地外物质约10’一10。t，大约只有1％降落后可成为陨石。地球表面近3／4的面积被海洋覆盖，再加上荒无人烟的沙漠、高山和丛林，人类能观察和找到的陨石极少。大约公元前2000年，埃及的《纸草书》中就有天外降落石块和铁块的记录。我国古代有着全世界最为系统和丰富的陨石降落记录，达700多次。对公元前645年降落在今河南省商丘县城北的一次陨石，《左传》解释说：“僖公十六年春，陨石于宋，陨星也”。首次提出了陨石是星陨至地之说。当今陨石研究表明，绝大多数降落至地球的陨石来源于小行星带，小行星的碎块及崩解的茸星残核成为地球上的各类陨石；也有极少数来自其它天体，ALHA—81005和EEAT—79001两块陨石被认为可能分别来自月球和火星表面‘93。迄今为止，在南极地区已发现和证实有12块陨石来自月球表面；在南极和非南极区共发现有8块可能是来自于火星的陨石。来自月球与火星的陨石系指小天体撞击月球及火星表面，使表面的土壤或岩石产生熔融，溅射至地表而成，这类陨石是月球或火星的一部分，是撞击过程产生的“陨石”。
陨石是空间化学研究的重点对象，具有重要的研究意义。因为一方面陨石是目前最易获取和数量最大的地外物质，另一方面它携带着有关太阳系的化学成分、起源与演化、有机质起源和太阳系空间环境等丰富的信息。通过对CI型碳质球粒陨石为代表的各类陨石化学成分和形成条件的研究，可以恢复太阳星云元素分布格局，揭示太阳星云的分馏过程；陨石同位素组成的研究有助于了解太阳星云的凝聚模式和太阳系的起源、演化问题；陨石中已发现的60多种有机化合物被认为是非生物合成的“前生物物质”，通过对它的人工模拟合成和理论解释，为探索生命前期化学演化过程开拓了新的途径；陨石母体在行星际空间中与宇宙线相互作用能产生60多种宇宙成因核素，对这些核素的研究可了解宇宙线的成分、能谱和通量等特征；通过对陨石中长寿命放射性核素组成的测定，可以提供元素起源、星云形成和凝聚以及行星形成和演化的时间尺度，给出整个太阳系形成和演化的时间序列。
    目前，全世界已收集的各类陨石共2700多次，在南极洲发现15000多块陨石。一般将陨石分为三大类：石陨石(以硅酸盐矿物为主)、铁陨石(以铁镍金属为主)和石—铁陨石(铁质和石质的量约各占一半)。目前世界上最大的石陨石是我国的吉林陨石，收集的样品总重量为2550kg，而其中吉林1号陨石重达1770k8。世界上最大的铁陨石是非洲纳米比亚的戈巴铁陨石重约60t，我国的新疆铁陨石(重约28t)是世界第三大铁陨石。
二、球粒陨石与无球粒陨石
    球粒陨石与无球粒陨石分别为含有和不合有硅酸盐类球粒的石陨石。球粒陨石是各类陨石中最为常见的类型，根据化学成分可划分为5个化学群：E群(顽辉石球粒陨石)、H群(高铁群普通球粒陨石)、L群(低铁群普通球粒陨石)、LL群(低铁低金属普通球粒陨石)和C群(碳质球粒陨石)。H群、L群及LL群统称为普通球粒陨石。普通球粒陨石是最为常见的一类球粒陨石。主要由橄榄石、斜方辉石、铁镍金属和陨硫铁组成。铁和亲铁元素的含量以及金属铁／氧化铁之比为H＞L＞LL‘普通球粒陨石一般均遭受过不同程度的冲击变质作用，主要形成于太阳星云硅酸盐—金属分馏与凝聚阶段。顽辉石球粒陨石是较为稀少的球粒陨石，全世界仅收集了20块左右，其矿物与化学成分特征表明它是在比较还原的条件下冷凝与聚集形成的。碳质球粒陨石中的非挥发性组成代表了太阳星云的平均化学成分，其矿物与化学成分的主要特征是高温与低温形成的矿物分别以包体和基质的形式组合共存于陨石体中。
    有关球粒陨石中球粒的成因，主要有星云直接凝聚和星云凝聚物重熔两种假说。由于球粒的矿物、化学和结构的多样性，形成过程的多途径，所以不应用一种单一假说来解释，也许其混合模式更为真实‘2z，z31。
    无球粒陨石可根据CaO的含量划分为贫钙(Ca＜3％)和富钙(Ca＞5％)的无球粒陨石。根据成因联系又可将无球粒陨石划分为三类：钙长辉长无球粒陨石成因系列，顽辉石无球粒陨石成因系列和没有划分出成因系列的无球粒陨石。23，：1I。无球粒陨石、铁陨石和石陨石均称为分异型陨石，即经过岩浆侵入或喷出、或部分熔融产生结晶分异或岩浆残留物凝结形成。

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三、铁陨石与石—铁陨石
    铁陨石主要由铁镍金属、陨硫铁以及少量的Fe、Ni、Co、Cr、Ti、Zr、Cu的硫化物、碳化物、氧化物、氯化物、磷化物与磷酸盐、以及自然铜、石墨等矿物组成。而石—铁陨石主要由近乎相等的铁陨石与石陨石组成。
    铁陨石按其结构分类绝大多数属于八面体铁陨石。由铁纹石、合纹石、镍纹石，陨硫铁和陨磷铁镍矿等组成，具有特征的维斯台登(Widmanstanen)结构图像。铁陨石按多参数微量元素分类方法，可分为l 3个化学群。按成因其中I AB和m cD属非岩浆型，由母体冲击熔体形成，其余11个化学群属岩浆型是在母体内由岩浆作用形成的c：1I。铁陨石中镍的含量及其与Ga、Ge、Ir、P等元素的关系构成了划分铁陨石化学群的基础。微量元素在铁陨石的金属相和硫化物相中含量范围差别很大：亲硫元素(Co、Cu、Zn、As、Se、Te、HglTi、Pb和Bi)等在陨硫铁中含量高，而亲铁元素尤其是铂族元素(os、Ir、Pt、Ru、Rb、N、Au)以及W、Mo、Re等富集于金属相中[：3j。
    石—铁陨石较为少见，但它从矿物组成、结构构造、化学成分和演化历史上都具有石陨石和铁陨石的双重性，因此对它的研究具有特殊意义。石—铁陨石可划分为橄榄陨铁、中陨铁、古英铁镍陨石和古铜檄榄陨铁四类。有关石—铁陨石的成因学说不尽相同，对于橄榄陨铁目前大多数学者认为它是固态的橄榄石和金属熔体混合而成的，母体可能是行星大小的球粒陨石。
    陨石中共发现140种矿物，其中39种在地球上尚未发现。
四、陨石中的有机质
    陨石，特别是碳质球粒陨石中已发现的有机化合物如氨基酸、叶Dp、烷烃、芳香烃、膘吟和咳陡等60多种，对研究生命前期有机质的形成和演化、探索地球生命物质的起源有重要意义。
    有关陨石中有机质的来源主要有两种观点：(1)太阳星云中通过火花放电合成或原始地球大气层在紫外线照射或放电作用合成。原始大气属高度还原状态，主要由CH4、NH3、H20、H2和CO组成，在紫外线照射与放电过程中形成激发态自由基，最后台成各种有机化合物。(2)太阳星云凝聚晚期，星云中的CO、H z在磁铁矿、含水硅酸盐的催化反应下合成。这种方式合成的有机化合物与碳质球粒陨石中发现的有机质极为相似，且碳同位素组成也相似。陨石中的有机质与地球的污染易于区分，如Murchison碳质球粒陨石中发现的52种氨基酸碳原子不对称并且有外消旋特征，以非蛋白氨基酸为主，还发现有烃类、杂环化合物和脂肪酸等。
    陨石中有机质的研究，为探讨生命前期有机质的合成与化学演化提供了重要证据。碳质球粒陨石可能是地球上早期有机物的原始物质，早期生命系统的化学演化不一定来源于行星的大气，而可能来自在太阳星云凝聚时已合成在陨石中的有机质。
1．概述五、星际气体与尘埃
    星际空间中并非真空，存在着由星际气体和尘埃组成的星际介质。星际介质在宇宙空间中呈现出不均匀的分布，当大量气体和尘埃聚集时形成弥漫星云，因星云中主要为气体分子，尘埃仅为10ftm左右，所以通常为分子云。银河系中有大小为10s差距以上的巨大分子云约3000个，大多分布在银河系的旋臂中。各类分子云的分子密度相差很大，约10一10’个／cm：。分子云的温度为2×10’一1×10‘K。最著名的分子云位于银河系中心纳人马座A和人马座B2、猎夫座A，还有OH、H：O、CH：OH和Si02的微波激射源。星际气体的主要成分是H2、He和由部分碳、氢、氨组成的有机分子(即星际分子)。星际尘埃或称宇宙尘埃，是一些地之外起源的微粒物质，该微粒一般包括由Fe、Mn、Si、O等组成的难熔石质核，和C、N、o、H组成的不稳定的慢。对太阳系范围内的宇宙尘，可更确切地称为行星际尘埃，它主要来源于小行星带和营星。目前所获得的宇宙尘埃绝大多数为行星际尘埃。
    星际气体和尘埃一方面是构成恒星的原始物质，分子云通常是一个形成恒星的区域；另一方面它来源于恒星区中天体强烈爆炸和逐渐损失两个途径。因此，对星际气体与尘埃的研究不仅对恒星的起源(包括太阳系的起源)有重要意义，而且也对研究星际分子的形成乃至生命起源有实际意义。
2．星际分子
    星际分子一般是由它们的无线电波段的特征发射线探测出来的，也有部分是通过可见光、红外、紫外波段光谱特征观测到的。迄今为止已发现了60多种主要由C、H、O和H组成的有机分子，见表2．4。星际分子自产生起一般不足100a就被光致离解，然而分子云中由于高密度尘埃的辐射屏蔽，该情况却不会发生。分子云的体积约占整个星际介质体积的2％，而重量约为整个星际介质的50％。一般认为星际分子的一个重要来源是宇宙x射线和带电粒子流同宇宙尘埃中C、H、O、N组成的慢作用的结果。

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3．宇宙尘埃
    宇宙尘埃的收集有地表、大气层、行星际空间和微冲击坑四个途径。地面样品系指已沉降在地面经过大气消融过程的宇宙尘埃，消融型宇宙尘系指茎星退变瓦解、小行星碰撞、碎裂的残块通过地球大气层时受高温高压作用而气化、熔融而沉降的地球外物质，可以从海底沉积物、地表土壤、沉积岩、极地冰雪中收集；大气层样品是现代沉降的宇宙尘埃，其大多末受大气加热消融，漂浮大气层(主要是平流层)中；行星际空间宇宙尘利用行星探测器、航天飞机收集；微冲击坑样品是从宇宙尘在空间物体(如月球、检测板)上产生的微冲击坑中提取出的残留物。目前所有途径收集到的宇宙尘埃，均可以分为石质(球粒陨石型)、铁质和玻璃质三类，其他化学成分依次与石陨石、铁陨石和熔融的玻璃质石陨石相近，宇宙尘一般为不规则的细粒集合体，地面收集到的宇宙尘具有熔融特征。铁质宇宙尘具有强磁性，部分宇宙尘埃具有壳层结构。宇宙尘的结构特征、主量与微量元素的含量、稀土元素配分模式和是否具有可以检出的’。Be、2‘Al、s’Mn和‘’Ni等宇宙成因核素i是鉴别字宙尘的重要判据。第六节  宇宙演化的时间序列N
    测定宇宙演化重大事件的年龄，建立天体事件的时间序列是空间化学的重要研究领域。根据各种宇宙年代学方法测定的结果，计算宇宙年龄为1．1×10‘一1．6×10‘Ma(上限2×10‘Ma)；银河系年龄为1．1×10‘一1．2×10‘Ma5太阳系元素年龄6．2×10“一7．7×10’Ma；太阳星云形成至太阳系形成的间隔约100Ma；太阳星云凝聚形成太阳系各行星的年龄为4570土30Ma；各行星、卫星和陨石体先后形成的时间间隔约为l00Ma3气体保留年龄与裂变径迹保留年龄的测定提供了行星、卫星、陨石母体热事件的年龄，如吉林陨石母体的‘。Ar保留年龄为2．37×10“一3．84×10’Ma，计算母体的冷却速率为1℃／lo‘a；宇宙暴露年龄的测定，提供了天体样品和行星表土暴露在行星际空间并直接受到宇宙线照射的年龄以及陨石母体碰撞破碎的年龄，如吉林陨石中宇宙成因核素——’He、”Ne、2’Ne、：‘Ar、s‘Kr、：‘Kr、1：’Xe、l。Be、2‘A1、：‘C1、“Mn的测定，证明吉林陨石母体至少遭受过两次碰撞破碎，8Ma之前第一次碰撞形成直径约10m的吉林陨石母体，o．4Ma之前遭受第二次碰撞破碎，形成半径约为85士5cm的母体在行星际空间运行直至1976年3月8日降落，通过大气层时烧蚀30％的质量(约3t)；陨石落地年龄的测定提供了陨石降落后在地球上保存的时间，如南极冰层中发现的陨石及古代降落的陨石，通过宇宙成因核素’。Be、l‘C、2‘Al、2‘C1、s’Mn、：”Ar、s’Ni和。。Co的测定，不仅可测定陨石的落地年龄，还对研究南极洲冰层的运移、含陨石的沉积物年龄研究有重要意义。第七节  地外物体撞击与生物灭绝事件
    太阳系各行星、卫星与小行星体、茎星相互碰撞并形成直径大小不等的撞击坑，这是具有固态外壳的行星、卫星、小行星表面分布最广的地形形态。地球上也广泛分布着由地外物体撞击而产生的撞击坑，不仅导致地球的构造岩浆活动、火山喷发与某些矿产的成矿作用，而且撞击产生地面岩石的气化、熔融与溅射，形成玻璃陨石。地外物体撞击地球，将突然改变地表的生态、环境、诱发大量生物的灭绝，构成了地球演化史中频繁而影响深远的灾变事件，对探讨生态环境变化、古生物的演化和地层划分对比均有重要意义。
一、撞击坑与玻璃陨石
    撞击过程的主要特点是：相对速度大，持续时间短和相互作用能量大。行星与卫星形成初期，星子撞击的概率比现在高几个甚至十个量级，随太阳系空间星子的耗损，撞击成坑的概率也随之减小。行星和月球表面撞击坑的形态可分为：(1)最简单的撞击坑——碗形坑，月球表面212个最清晰的碗形坑统计，直径＜l 5—20km，水星表面＜13km，火星表面＜6．5km，而地球表面＜3km，碗形坑的直径大小不仅与撞击体的大小、初速、轨道、密度与结构有关，而且与被撞击天体的重力场、靶区的岩性有关。(2)具有中心隆起或中心环的撞击坑，阶梯状坑壁发育，月球上凡直径＞35km的撞击坑均具有中央隆起。(3)多环盆地，是大型撞击体产生的特大型撞击。水星的卡路里盆地，直径约l 300km，为巨厚的溅射物所形成的多环山系所围绕；火星上的01ympus Mons；月球上有44个直径大于300km的盆地至少有30个具有多环山系的构造，如澄海(直径约920km，第一道山环的直径为620km，内山环480km，内盆地直径为320km)、风暴洋(三道山环围绕，山环直径分另JJ是1700、2400和3200km)。
    根据地球表面直径大于20km的撞击坑计算产生概率为o．36×10“‘km’／a，即平均30Ma在地表将产生一次直径大于20km撞击坑，在地球形成初期4—4．5Ga前，撞击坑产率比现在高lo’一10’倍。撞击过程中靶区的岩石将产生明显的冲击变质效应：形成一系列具有冲击变质特征的矿物，如何石英、超石英、焦石英、斜钻石以及与冲击玻璃伴生的钦铁矿、金红石、尖晶石等；矿物晶体结构产生损伤，产生微裂隙、滑动面与微页理；石英、长石转变为非晶质相——击变玻璃；形成震裂锥，锥顶指向冲击位置。
    玻璃陨石是撞击坑靶区的表土与岩石受撞击体强大冲击波高温高压的作用使之气化、熔融并溅射而形成，玻璃陨石是一种天然玻璃，呈块状，黑色、棕黑色或浅绿色，表面多具刻蚀构造，是一种经过熔融而很快冷却、凝结的天然玻璃物质。玻璃陨石的分布呈一定的区域性，全世界玻璃陨石的散落区有四个：(1)澳大利亚—远东散落区(包括中国海南岛、雷州半岛及福建、广东、广西和台湾部分地区)，形成年龄为o．7土o．1Ma；(2)象牙海岸玻璃陨石，形成年龄约1．1Ma；(3)捷克和斯洛伐克的莫尔达维玻璃陨石区，形成年龄为15土0．5Ma及(4)北美贝迪亚斯玻璃陨石区，形成年龄为34土1Ma。
    玻璃陨石的Si02含量一般大于70％，次为Alzo：、Fe2031FeO、MgO、CaO、Na20和K 20，Fe。的含量达1．9％一4．5％，玻璃陨石的微量元素含量与比值与亚杂砂岩相接近，稀土模式为轻稀土富集，Eu略有负异常。地球上玻璃陨石的四个散落区及其形成年龄代表了四次地外物体撞击地球的四次重大的灾变事件。因此，玻璃陨石的研究对认识地外物体高速撞击地球的冲击、成坑和溅射过程有重要意义；玻璃陨石的各种形态、构造、矿物与化学成分的变化研究，为探讨高速碰撞过程中元素的分馏、矿物的形成、熔体的飞溅与冷凝过程提供科学依据。
二、诱发生态环境灾变与生物灭绝
    地球的气候、生态、环境曾发生过周期性有规律的变化，日—地相对位置的变化可造成时间尺度为几万年的周期性气候变化，但天文因素难以解释某些非周期性突发性古气候波动的成因。地外物体与地球相互作用，特别是地外物体撞击地球诱发地表气候、生态与环境的突变，已成为当代空间化学研究的焦点，63。某些足以引起全球强烈灾变效应的巨大撞击事件发生的频率可以与生物地层学阶段的平均演化尺度相比拟c63。
    地外物体撞击地球，当地外物体以高速(15—75km／s)冲入地球大气层，大气受到压缩并产生极强的冲击波，一方面撞击体在大气层中剧烈熔融、气化和爆炸，绝大部分撞击体以微细的气溶胶颗粒飘浮于平流层中；另一方面，超高温、超高压的冲击波撞击地表，使近于撞击体质量200倍的地壳岩石、土壤等物质气化、熔融、粉碎与碎裂，并溅射至地面、平流层甚至高层大气中，大量的尘埃物质悬浮于平流层中，强烈地改变大气热动力状态，对大气成分、气溶胶含量、大气光学物理特征乃至全球反射率等气候条件产生巨大的灾变效应，使气候骤然变冷，漫长的、黑暗的“冬天”降临，使植物的光合作用受到抑制，引起食物链的瓦解，致使部分生物丧失生存条件而灭绝。
    超高温、超高压的冲击波使地表大面积森林燃烧，甚至引起全球性大火L321，导致大量的烟雾、炭黑和C02弥散于大气层中，更增加了“黑暗的冬天”的严峻程度，平流层对阳光辐射几乎是“不透明”的，气象学太阳常数减小的辐度大于95％，地球表面将转变为全部冰川状态。巨大撞击事件完全具有形成“白色地球”的气候灾变能力。强大的冲击波还将使大气中的N z形成NO和NOz，导致地面强烈酸沉降，不仅加剧了地面的侵蚀，也恶化了生态环境，加剧了生物灭绝。强大的冲击波使地壳形成巨大的断裂体系，甚至诱发深部岩浆成矿作用和火山喷发，大量的火山灰和火山喷气，加剧了“黑暗的冬天”效应和生态环境的恶化。
    随着大气层中微粒的沉降，气溶胶光学厚度减小，阳光辐射逐渐得到恢复，地表并不因此而显著增温，相反，雪被和冰盖的高反射率对寒冷气候产生巨大的正反馈，降温加剧。
    巨大撞击事件对古气候产生降温效应的同时，还存在以下增温效应：大气中高浓度的撞击成因尘埃吸收地表长波辐射，使平流层下层加热；对流层较大的云量使地面气温升高；由于长波辐射减弱，对气候产生负反馈而增温；森林大火与火山喷气，使大气中温室气体浓度急剧升高。根据地层学、同位素地质学与古气候资料，巨大撞击事件引起的古气候降温一升温一正常的周期约为数万至十几万年。
    大量的研究证明，由地外物体撞击地球诱发的气候、生态和环境的灾变并相伴产生的生物灭绝事件，是地球演化史中的正常进程。周期性与非周期性灾变的组合，构成了地球环境演化与生物进化的复杂过程。
    全球性重大的生物灭绝事件，公认如寒武纪—奥陶纪，泥盆纪—石炭纪，二叠纪—三叠纪，三叠纪—休罗纪及白至纪—第三纪之间，图2．4表示动物各门类自寒武纪以来灭绝百分比变化曲线，图中峰值即为大的生物灭绝期。

生物大规模绝灭的成因可分为两类：一类是地内成因即起因于地球环境和生物本身的变化，包括火山爆发、古地磁极反转、造山运动影响海陆变化、海洋盐度及海平面变化、气温及气候区变化、生物习性特殊化、食物链中断和有害金属元素中毒等，另一类是地外成因即地外事件导致地球古生物的大规模灭绝。这些地外事件主要包括超新星爆发、太阳耀斑爆发、小行星和管星撞击等。
    近年来有关地外事件引起古生物的大规模灭绝，特别是小行星撞击和劳星撞击学说较为流行，并为大多数学者所接受。因此地外事件导致古生物的大规模灭绝的研究已成空间化学研究的一个新的重要领域。
    超新星爆发学说。超新星爆发所产生的强烈宇宙线有可能影响到地球上生物的灭绝，特别是距太阳系较近的超新星爆发，对地球环境将产生的重大影响。超新星爆发时释放出巨大能量(10‘。一10‘‘J)，并发射出高能宇宙线(约3×10‘’J)和电磁辐射。这样的超新星自太阳系形成以来，距太阳10pc(秒差距)距离内可能有5—20个。引起生物灭绝的可能机理包括：宇宙线对生物体的直接损伤；宇宙线和电磁辐射造成大气中臭氧层和磁层的破坏引起气候的变化；超新星遗迹降落至地球导致地质环境的变化等。由于超新星与太阳系的距离过远，爆发概率太低，对地球的影响太微弱，无任何地质纪录加以论证，目前尚难以自圆其说。
    太阳耀斑爆发说。目前观察到的太阳耀斑爆发时，释放的能量在几秒钟内可以达到10’‘J。这将导致奥氧层中产生大量NO，臭氧数量显著减少而紫外辐射强度迅速上升，生物受到严重伤害，造成大规模灭绝。太阳耀斑爆发说因无确切证据而难以接受。
    小行星撞击。最早提出该学说的有Bclaubenfels(1956)和Opik(1958)。1980 A1varez首先发现了白至纪／第三纪界线粘土中铱异常，据此在前人的基础上，完善和发展了该学说L143。该学说目前已得到了广泛的重视和支持，在小行星带中存在着的小行星，它们有着随时与地球相撞击的可能(其中以Ap0110型小行星撞击概率最大)。根据对地球表面已识别出的约100个陨石坑的分析，得出撞击周期为28．4Ma；对有关地磁迹转频率的研究表明，其间隔约为30Ma，认为是小行星周期性撞击地球的结果。以上两个数据正好同250Ma以来生物大绝灭具有26Ma周期的结果相接近。引起生物大规模绝灭的机制主要包括以下几点：冲击波撞击地表产生大量尘埃悬浮于大气层中，地表气温骤降，漫长的黑暗与寒冷的“冬天”降临，光合作用抑制引起食物链瓦解；森林大火甚至全球大火，诱发火山喷发与磁极倒转，强烈的酸沉降……，加剧了环境的恶化，引起大规模生物灭绝。
    琶星撞击说。该学说是1973年H．C．Urey提出。绝大多数营星位于太阳系的外围，总数约10’2—10’‘颗，替星撞击地球的概率比小行星较高。营星高速冲入大气层时产生高温高压冲击波所诱发的气候、环境灾变和生物灭绝过程类似于小行星撞击。许靖华(1982)L111认为着星中富含有毒氧化物以及重金属元素如饿、铱和砷等，劳星撞击后使生物中毒并引起生物大规模灭绝。

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3．宇宙尘埃
    宇宙尘埃的收集有地表、大气层、行星际空间和微冲击坑四个途径。地面样品系指已沉降在地面经过大气消融过程的宇宙尘埃，消融型宇宙尘系指茎星退变瓦解、小行星碰撞、碎裂的残块通过地球大气层时受高温高压作用而气化、熔融而沉降的地球外物质，可以从海底沉积物、地表土壤、沉积岩、极地冰雪中收集；大气层样品是现代沉降的宇宙尘埃，其大多末受大气加热消融，漂浮大气层(主要是平流层)中；行星际空间宇宙尘利用行星探测器、航天飞机收集；微冲击坑样品是从宇宙尘在空间物体(如月球、检测板)上产生的微冲击坑中提取出的残留物。目前所有途径收集到的宇宙尘埃，均可以分为石质(球粒陨石型)、铁质和玻璃质三类，其他化学成分依次与石陨石、铁陨石和熔融的玻璃质石陨石相近，宇宙尘一般为不规则的细粒集合体，地面收集到的宇宙尘具有熔融特征。铁质宇宙尘具有强磁性，部分宇宙尘埃具有壳层结构。宇宙尘的结构特征、主量与微量元素的含量、稀土元素配分模式和是否具有可以检出的’。Be、2‘Al、s’Mn和‘’Ni等宇宙成因核素i是鉴别字宙尘的重要判据。第六节  宇宙演化的时间序列N
    测定宇宙演化重大事件的年龄，建立天体事件的时间序列是空间化学的重要研究领域。根据各种宇宙年代学方法测定的结果，计算宇宙年龄为1．1×10‘一1．6×10‘Ma(上限2×10‘Ma)；银河系年龄为1．1×10‘一1．2×10‘Ma5太阳系元素年龄6．2×10“一7．7×10’Ma；太阳星云形成至太阳系形成的间隔约100Ma；太阳星云凝聚形成太阳系各行星的年龄为4570土30Ma；各行星、卫星和陨石体先后形成的时间间隔约为l00Ma3气体保留年龄与裂变径迹保留年龄的测定提供了行星、卫星、陨石母体热事件的年龄，如吉林陨石母体的‘。Ar保留年龄为2．37×10“一3．84×10’Ma，计算母体的冷却速率为1℃／lo‘a；宇宙暴露年龄的测定，提供了天体样品和行星表土暴露在行星际空间并直接受到宇宙线照射的年龄以及陨石母体碰撞破碎的年龄，如吉林陨石中宇宙成因核素——’He、”Ne、2’Ne、：‘Ar、s‘Kr、：‘Kr、1：’Xe、l。Be、2‘A1、：‘C1、“Mn的测定，证明吉林陨石母体至少遭受过两次碰撞破碎，8Ma之前第一次碰撞形成直径约10m的吉林陨石母体，o．4Ma之前遭受第二次碰撞破碎，形成半径约为85士5cm的母体在行星际空间运行直至1976年3月8日降落，通过大气层时烧蚀30％的质量(约3t)；陨石落地年龄的测定提供了陨石降落后在地球上保存的时间，如南极冰层中发现的陨石及古代降落的陨石，通过宇宙成因核素’。Be、l‘C、2‘Al、2‘C1、s’Mn、：”Ar、s’Ni和。。Co的测定，不仅可测定陨石的落地年龄，还对研究南极洲冰层的运移、含陨石的沉积物年龄研究有重要意义。第七节  地外物体撞击与生物灭绝事件
    太阳系各行星、卫星与小行星体、茎星相互碰撞并形成直径大小不等的撞击坑，这是具有固态外壳的行星、卫星、小行星表面分布最广的地形形态。地球上也广泛分布着由地外物体撞击而产生的撞击坑，不仅导致地球的构造岩浆活动、火山喷发与某些矿产的成矿作用，而且撞击产生地面岩石的气化、熔融与溅射，形成玻璃陨石。地外物体撞击地球，将突然改变地表的生态、环境、诱发大量生物的灭绝，构成了地球演化史中频繁而影响深远的灾变事件，对探讨生态环境变化、古生物的演化和地层划分对比均有重要意义。
一、撞击坑与玻璃陨石
    撞击过程的主要特点是：相对速度大，持续时间短和相互作用能量大。行星与卫星形成初期，星子撞击的概率比现在高几个甚至十个量级，随太阳系空间星子的耗损，撞击成坑的概率也随之减小。行星和月球表面撞击坑的形态可分为：(1)最简单的撞击坑——碗形坑，月球表面212个最清晰的碗形坑统计，直径＜l 5—20km，水星表面＜13km，火星表面＜6．5km，而地球表面＜3km，碗形坑的直径大小不仅与撞击体的大小、初速、轨道、密度与结构有关，而且与被撞击天体的重力场、靶区的岩性有关。(2)具有中心隆起或中心环的撞击坑，阶梯状坑壁发育，月球上凡直径＞35km的撞击坑均具有中央隆起。(3)多环盆地，是大型撞击体产生的特大型撞击。水星的卡路里盆地，直径约l 300km，为巨厚的溅射物所形成的多环山系所围绕；火星上的01ympus Mons；月球上有44个直径大于300km的盆地至少有30个具有多环山系的构造，如澄海(直径约920km，第一道山环的直径为620km，内山环480km，内盆地直径为320km)、风暴洋(三道山环围绕，山环直径分另JJ是1700、2400和3200km)。
    根据地球表面直径大于20km的撞击坑计算产生概率为o．36×10“‘km’／a，即平均30Ma在地表将产生一次直径大于20km撞击坑，在地球形成初期4—4．5Ga前，撞击坑产率比现在高lo’一10’倍。撞击过程中靶区的岩石将产生明显的冲击变质效应：形成一系列具有冲击变质特征的矿物，如何石英、超石英、焦石英、斜钻石以及与冲击玻璃伴生的钦铁矿、金红石、尖晶石等；矿物晶体结构产生损伤，产生微裂隙、滑动面与微页理；石英、长石转变为非晶质相——击变玻璃；形成震裂锥，锥顶指向冲击位置。
    玻璃陨石是撞击坑靶区的表土与岩石受撞击体强大冲击波高温高压的作用使之气化、熔融并溅射而形成，玻璃陨石是一种天然玻璃，呈块状，黑色、棕黑色或浅绿色，表面多具刻蚀构造，是一种经过熔融而很快冷却、凝结的天然玻璃物质。玻璃陨石的分布呈一定的区域性，全世界玻璃陨石的散落区有四个：(1)澳大利亚—远东散落区(包括中国海南岛、雷州半岛及福建、广东、广西和台湾部分地区)，形成年龄为o．7土o．1Ma；(2)象牙海岸玻璃陨石，形成年龄约1．1Ma；(3)捷克和斯洛伐克的莫尔达维玻璃陨石区，形成年龄为15土0．5Ma及(4)北美贝迪亚斯玻璃陨石区，形成年龄为34土1Ma。
    玻璃陨石的Si02含量一般大于70％，次为Alzo：、Fe2031FeO、MgO、CaO、Na20和K 20，Fe。的含量达1．9％一4．5％，玻璃陨石的微量元素含量与比值与亚杂砂岩相接近，稀土模式为轻稀土富集，Eu略有负异常。地球上玻璃陨石的四个散落区及其形成年龄代表了四次地外物体撞击地球的四次重大的灾变事件。因此，玻璃陨石的研究对认识地外物体高速撞击地球的冲击、成坑和溅射过程有重要意义；玻璃陨石的各种形态、构造、矿物与化学成分的变化研究，为探讨高速碰撞过程中元素的分馏、矿物的形成、熔体的飞溅与冷凝过程提供科学依据。
二、诱发生态环境灾变与生物灭绝
    地球的气候、生态、环境曾发生过周期性有规律的变化，日—地相对位置的变化可造成时间尺度为几万年的周期性气候变化，但天文因素难以解释某些非周期性突发性古气候波动的成因。地外物体与地球相互作用，特别是地外物体撞击地球诱发地表气候、生态与环境的突变，已成为当代空间化学研究的焦点，63。某些足以引起全球强烈灾变效应的巨大撞击事件发生的频率可以与生物地层学阶段的平均演化尺度相比拟c63。
    地外物体撞击地球，当地外物体以高速(15—75km／s)冲入地球大气层，大气受到压缩并产生极强的冲击波，一方面撞击体在大气层中剧烈熔融、气化和爆炸，绝大部分撞击体以微细的气溶胶颗粒飘浮于平流层中；另一方面，超高温、超高压的冲击波撞击地表，使近于撞击体质量200倍的地壳岩石、土壤等物质气化、熔融、粉碎与碎裂，并溅射至地面、平流层甚至高层大气中，大量的尘埃物质悬浮于平流层中，强烈地改变大气热动力状态，对大气成分、气溶胶含量、大气光学物理特征乃至全球反射率等气候条件产生巨大的灾变效应，使气候骤然变冷，漫长的、黑暗的“冬天”降临，使植物的光合作用受到抑制，引起食物链的瓦解，致使部分生物丧失生存条件而灭绝。
    超高温、超高压的冲击波使地表大面积森林燃烧，甚至引起全球性大火L321，导致大量的烟雾、炭黑和C02弥散于大气层中，更增加了“黑暗的冬天”的严峻程度，平流层对阳光辐射几乎是“不透明”的，气象学太阳常数减小的辐度大于95％，地球表面将转变为全部冰川状态。巨大撞击事件完全具有形成“白色地球”的气候灾变能力。强大的冲击波还将使大气中的N z形成NO和NOz，导致地面强烈酸沉降，不仅加剧了地面的侵蚀，也恶化了生态环境，加剧了生物灭绝。强大的冲击波使地壳形成巨大的断裂体系，甚至诱发深部岩浆成矿作用和火山喷发，大量的火山灰和火山喷气，加剧了“黑暗的冬天”效应和生态环境的恶化。
    随着大气层中微粒的沉降，气溶胶光学厚度减小，阳光辐射逐渐得到恢复，地表并不因此而显著增温，相反，雪被和冰盖的高反射率对寒冷气候产生巨大的正反馈，降温加剧。
    巨大撞击事件对古气候产生降温效应的同时，还存在以下增温效应：大气中高浓度的撞击成因尘埃吸收地表长波辐射，使平流层下层加热；对流层较大的云量使地面气温升高；由于长波辐射减弱，对气候产生负反馈而增温；森林大火与火山喷气，使大气中温室气体浓度急剧升高。根据地层学、同位素地质学与古气候资料，巨大撞击事件引起的古气候降温一升温一正常的周期约为数万至十几万年。
    大量的研究证明，由地外物体撞击地球诱发的气候、生态和环境的灾变并相伴产生的生物灭绝事件，是地球演化史中的正常进程。周期性与非周期性灾变的组合，构成了地球环境演化与生物进化的复杂过程。
    全球性重大的生物灭绝事件，公认如寒武纪—奥陶纪，泥盆纪—石炭纪，二叠纪—三叠纪，三叠纪—休罗纪及白至纪—第三纪之间，图2．4表示动物各门类自寒武纪以来灭绝百分比变化曲线，图中峰值即为大的生物灭绝期。

生物大规模绝灭的成因可分为两类：一类是地内成因即起因于地球环境和生物本身的变化，包括火山爆发、古地磁极反转、造山运动影响海陆变化、海洋盐度及海平面变化、气温及气候区变化、生物习性特殊化、食物链中断和有害金属元素中毒等，另一类是地外成因即地外事件导致地球古生物的大规模灭绝。这些地外事件主要包括超新星爆发、太阳耀斑爆发、小行星和管星撞击等。
    近年来有关地外事件引起古生物的大规模灭绝，特别是小行星撞击和劳星撞击学说较为流行，并为大多数学者所接受。因此地外事件导致古生物的大规模灭绝的研究已成空间化学研究的一个新的重要领域。
    超新星爆发学说。超新星爆发所产生的强烈宇宙线有可能影响到地球上生物的灭绝，特别是距太阳系较近的超新星爆发，对地球环境将产生的重大影响。超新星爆发时释放出巨大能量(10‘。一10‘‘J)，并发射出高能宇宙线(约3×10‘’J)和电磁辐射。这样的超新星自太阳系形成以来，距太阳10pc(秒差距)距离内可能有5—20个。引起生物灭绝的可能机理包括：宇宙线对生物体的直接损伤；宇宙线和电磁辐射造成大气中臭氧层和磁层的破坏引起气候的变化；超新星遗迹降落至地球导致地质环境的变化等。由于超新星与太阳系的距离过远，爆发概率太低，对地球的影响太微弱，无任何地质纪录加以论证，目前尚难以自圆其说。
    太阳耀斑爆发说。目前观察到的太阳耀斑爆发时，释放的能量在几秒钟内可以达到10’‘J。这将导致奥氧层中产生大量NO，臭氧数量显著减少而紫外辐射强度迅速上升，生物受到严重伤害，造成大规模灭绝。太阳耀斑爆发说因无确切证据而难以接受。
    小行星撞击。最早提出该学说的有Bclaubenfels(1956)和Opik(1958)。1980 A1varez首先发现了白至纪／第三纪界线粘土中铱异常，据此在前人的基础上，完善和发展了该学说L143。该学说目前已得到了广泛的重视和支持，在小行星带中存在着的小行星，它们有着随时与地球相撞击的可能(其中以Ap0110型小行星撞击概率最大)。根据对地球表面已识别出的约100个陨石坑的分析，得出撞击周期为28．4Ma；对有关地磁迹转频率的研究表明，其间隔约为30Ma，认为是小行星周期性撞击地球的结果。以上两个数据正好同250Ma以来生物大绝灭具有26Ma周期的结果相接近。引起生物大规模绝灭的机制主要包括以下几点：冲击波撞击地表产生大量尘埃悬浮于大气层中，地表气温骤降，漫长的黑暗与寒冷的“冬天”降临，光合作用抑制引起食物链瓦解；森林大火甚至全球大火，诱发火山喷发与磁极倒转，强烈的酸沉降……，加剧了环境的恶化，引起大规模生物灭绝。
    琶星撞击说。该学说是1973年H．C．Urey提出。绝大多数营星位于太阳系的外围，总数约10’2—10’‘颗，替星撞击地球的概率比小行星较高。营星高速冲入大气层时产生高温高压冲击波所诱发的气候、环境灾变和生物灭绝过程类似于小行星撞击。许靖华(1982)L111认为着星中富含有毒氧化物以及重金属元素如饿、铱和砷等，劳星撞击后使生物中毒并引起生物大规模灭绝。

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三、白至纪—第三纪(K—R)的生物灭绝
    在地球历史上的所有生物大规模绝灭事件中，白至纪末的绝灭尤为引入注目。首先这与地球上曾出现的最庞大的动物恐龙有关，恐龙出现在中生代的三叠纪，从佛罗纪至白空纪统治着整个世界，然而在65Ma前却突然绝灭，其次生物灭绝规模很大，同恐龙一起绝灭的还有全部的菊石，以及软体动物、有孔虫、珊瑚等科属，绝灭生物的种数可达75％。目前对白至纪末生物大规模绝灭的研究最多、最为详细，其成因也得到绝大多数学者的认可，即65Ma前一颗小行星或称为巨型陨石撞击地球造成了白至纪末恐龙等生物的大规模灭绝。
    支持小行星撞击学说的主要依据包括(1)铱(1r)、饿(Os)和铂(Pt)等元素异常。因为Ir、Os、Pt等铂族元素是鉴别地外物质的指示剂，陨石中铂核元素的含量比地壳平均值高出几个数量级。1980年A1varez等首先发现了意大利翁布里亚(Umbrian)和丹麦斯蒂文斯(stevns)的K—T界线Ir含量分别高出背景值30和160倍。目前世界各地K—T界线地层中发现有110多处Ir异常，有的还伴有其它铂族元素的异常，森林大火产生的炭灰，冲击作用产生的冲击石英‘163，以及反映气候生态、环境灾变的S’。O和81’C突变。(2)撞击坑的发现。1992年3月在休斯敦召开的月球与行星会议已正式确认该撞击坑中心位于墨西哥尤卡坦(Yucata)半岛顶端的Chicxulubx(马雅语意指“恶魔之角”)，即美里达(Merida)以北30kmE29J。撞击坑直径达180km，是具有磁场和重力场异常的环形构造，坑的一半埋藏于墨西哥湾海底沉积物中。(3)在Chicxulub周围发现了高速撞击形成的大量的角砾岩玻璃，冲击石英、长石以及击变玻璃；除此之外还发现了冲击成因的微球粒和作为包体产在类似于安山岩成分的玻璃中的岩石碎片。(4)离Chicxulub 900km的海地K—R界线地层中发现了安山质的玻璃陨石，但其中有的具备撞击地点Chiexutub的地质特征。
    小行星撞击引起了恐龙等生物绝灭的解释是：撞击地区除含有白云石和石灰石外，还存在着巨大的硬石膏(CaSOd)矿床，当小行星高速撞击时，高温高压的冲击波不仅使地表的碳酸盐气化、熔融产生了大量的C02，而且地层中的硬石膏产生了大量的肋2。撞击成因SOz与撞击诱发火山爆发来源的S02，进入大气层与水结合在乎流层中形成硫酸气溶胶，同撞击产生的尘埃一起强烈散射太阳光，其结果是导致地表温度急速下降和一片漆黑，光合作用停止，食物链瓦解；另一方面，冲击作用产生的C02将导致温室效应伎气温上升，并将持续数万年甚至十几万年，进一步恶化了生物生存环境；另外大气层中大量的硫酸和各种可能来源的硝酸(冲击作用波使大气层加热，N z形成NO和N02，森林大火等)及少量盐酸，降至地表，直接危害着生物的生存c212。
    我国学者对西藏岗巴K—R界线粘土层的研究发现“z，；界线粘土层中Ir等铂族元素异常，微量元素的比值接近地外物质的比值，撞击形成的微球粒和C、O同位素组成异常。氧同位素组成的变化表征撞击后60 000—80 000a内温度骤降5—10℃，随后20 ooo一30000a间由于温室效应而升温，温度差可达8—18℃；碳同位素组成的变化反映了古气候波动和海洋生物产率的相应变化。
四、其它地质界线的生物灭绝
    近十余年来通过对地质界线上有关铱等微量元素异常、冲击变质矿物、撞击坑、微球粒和稳定同位素异常等内容的研究，发现由地外事件引起的诸如K—丁界线小行星撞击导致的生物大规模绝灭，也许具有广泛性，但目前中生代、古生代、元古宙及太古宙的各地层界线仍没有哪一个界线像K—R界线那样，具有足够的证据表明是地内还是地外成因或两者兼而有之。
    根据欧阳自远等，116’的研究，新生代(65Ma以来)至少有6次已确证的较大型的地外物体撞击事件，诱发明显的气候旋回与环境灾变，甚至导致新冰的形成，产生不同程度的生物演化间断与灭绝。新生代是地球演化历史的最新一页，6次撞击事件依次为65Ma、34Ma、15Ma、2．4Ma、1．1Ma和O．7Ma。(1)白呈纪与第三纪界线(65Ma)的撞击事件    根据全世界110多个海相与陆相的白至纪与第三纪的地层剖面研究，发现有大量的撞击事件的地质—地球化学记录，撞击坑可能在墨西哥尤卡坦半岛，撞击坑直径为180一200km，发现有撞击形成的熔融玻璃、撞击角砾岩和玻璃陨石。在白至纪与第三纪的地层界线处，发现铱等铂族元素的异常，各种冲击变质矿物，全球大火产生的炭黑与灰烬以及多环芳烃等有机化合物，古磁极倒转；根据众多地层剖面界线层的氧、碳同位素组成的变化，出现全球性降温甚至诱发形成新的冰期，古气候的旋回历时6万至十几万年。恐龙等大型爬行类动物灭绝，大约50％的生物属或75％的生物种从地球上消失了。根据撞击坑计算撞击能量约为10’：一lo’‘J，引起极其严重的生态环境灾变并导致大量生物灭绝。
(2)第三纪渐新世与始新世界线(34土1Ma)    根据地质记录，撞击形成的玻璃陨石为北美贝迪亚斯石，撞击坑直径约28km，撞击体直径2—2．5km，撞击能约10”’J。撞击坑周围分布着撞击角砾岩与撞击熔融玻璃。古气候研究证明全球性降温，南极洲开始发育冰川，新冰期产生。古磁极倒转，生物演化出现一定程度的间断与灭绝。(3)第三纪中中新世与早中新世界线(15土1Ma)    撞击事件产生了著名的捷克和斯洛伐克的莫尔达维玻璃陨石，撞击坑证实为德国的莱士(R比)，直径约28km，撞击体直径约1—2km，撞击能量为10”o一10’’J。撞击坑周围分布着撞击形成的熔融玻璃与角砾岩，发现撞击形成的斯石英与柯石英、震裂锥与断裂体系。古气候记录表明撞击后曾出现过长时间的气温下降，南极冰盖扩展到最大规模，古地磁极倒转及一定程度的生物灭绝。(4)第三纪与第四纪界线(2．4士o．1Ma)    南太平洋深海钻fL研究证明cz4I，界线层发现铱等铂族元素的异常及撞击体的碎块残骸、撞击形成的玻璃熔球。在我国洛川黄土剖面的第三纪与第四纪的界面上，发现有撞击作用形成的熔融微玻璃球沉降在黄土界面上的微玻璃陨石。推测撞击体的直径约1km，撞击能量约10”。J。古气候记录曾出现过全球性降温，北半球高纬陆地发育冰盖并扩展。古地磁极倒转。第三纪动植物的演化出现明显的间断与突变。(5)1．1十o．1Ma撞击事件    撞击事件形成著名的象牙海岸玻璃陨石，撞击坑位于加纳的布松特维(Busumtwi)，撞击坑直径＜lkm，撞击能量约lo“。J。地层的古气候记录表明撞击后曾出现过全球性降温，中纬高原和山地普遍发育冰盾或山岳冰川，生物演化呈现一定程度的间断与灾变。(6)o．7土o．03Ma撞击事件    撞击事件形成广泛分布的澳大利亚—远东群玻璃陨石以及太平洋、印度洋和黄土沉积中的微玻璃陨石。我国洛川黄土剖面的L8层位以及太平洋、印度洋深海钻孔剖面，在约o．7Ma的界面上，呈现典型的松山／市容磁极倒转，发现大量的撞击形成的微玻璃陨石和消融型宇宙尘。31，有机碳和氨基酸的量增，古土壤沉积速率增大，古气候的地球化学记录表明曾出现过全球性降温，新冰期产生和由温室效应而引起的气温回升，古气候旋回持续时间为20 ooo一50000a。撞击坑位置尚难以确定，根据玻璃陨石的分布面积估算，撞击体可能是一个直径＞10km的小天体或多个较小的天体撞击地面的结果。
    合成过程以铁为种子核，俘获一个中子使核向右移一个单位，p衰变使核向上移一个单位。    ’
    S过程沿p稳定线进行，在A＝88、138和208附近形成三个丰度峰，S过程在A＝210和211处由于。衰变而截止，Y过程沿稳定线宫中子一侧的不稳定核进行，出现A＝80、130和195的丰度峰，Y过程在A＝260处由于重核的自发裂变和中子诱发裂变而截止。

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