Обща класификация на метеоритите

Като цяло, метеоритите са класифицирани според тяхната структура и минералогия, използвайки химически, изотопен и структурен анализ. Три много широки категории се признават: каменни, железни и каменно-железни метеорити. Има и различни под-категории и класификацията може да е сложна и трябва да се осъществява от компетентна лаборатория. Занятията описани на тази страница са за най-често срещаните класове. Има няколко по-малко общи класове, на които са известни само няколко примера.

Каменни метеорити

Каменните метеорити съставляват приблизително 94% от наблюдаваните падания и се смята, че са материал от мантията и кората на астероидите. Няколко каменни метеорити се смята, че са от комети. Каменните метеорити съдържат приблизително 75-90% силикати (каменисти) минерали (най-вече оливин и пироксен) и 10-25% никел-желязна сплав и железен сулфид. В допълнение, повечето каменни метеорити съдържат различни количества на никел-желязна сплав. Има няколко различни видове каменни метеорити:

Хондрити

Като група, хондритите съставляват приблизително 86% от всички каменни метеорити. Наричат ги така, защото те съдържат малки сферични кристали от минерали като оливин и пироксен. Тези кристали се наричат „хондрули“. Някои хондрули са претърпели малки, ако има такива, химични и физически промени, след раждането на Слънчевата система, а някои са загубили своят отличителен характер чрез въздействие и затопляне. Спецификата на хондрулите варира и има система за номериране – петрографски класове от 1 до 6.  Тя е разработена, за да се посочи степента, в която хондрулите са различават. Колкото по-голямо е числото, толкова по-малко се различават хондрулите.

Хондритите също така съдържат различни количества метал, който може да се види като малки люспи, когато метеоритът се среже. Имайте предвид също, че някои рядък вид каменни метеорити са класифицирани като хондрити, въпреки че те не съдържат хондрули. Ето защо класификация на метеоритите чрез химичен анализ е важно. Нортън (1998)  посочва, че „с изключение на най-леките газове, водород и хелий, хондритите имат елементарен състав много близък до Слънцето. Случва се така, сякаш парчета от Слънцето, без леките елементи, са кондензирани в твърда форма хондрити.

Хондритите имат следните подкласове:

Обикновени хондрити

„H“ група (наречена също оливин-бронзит хондрити). Тези метеорити съдържат относително висока степен на желязо (25-31%), както в минерална форма с метални люспи.

(Н – хондрит)

„L“ група (също наречен hypersthene хондрити). Тези метеорити съдържат по-малко общо желязо (от 20 до 25%) и по-малко видимо желязо от групата „Н“.

(L – хондрит)

„LL“ група (наричани също амфотерити). Има много малко видимо свободно желязо , както и малко желязо в минералите. Наистина, „LL“ хондритите съдържат между 19 до 22% от общото желязо и около 3% метал. Както е показано, групата на „LL“ са склонни да бъдат повече съставени от фрагментираните скали, отколкото другите групи – процес, наречен „спояване на ръбести материали“.

(LL – хондрит)

Други хондрити

Enstatite хондрити. (Наричани също „E“ хондрити). Enstatite хондрити са съставени от силикатен енстатит (желязо без пироксен). Те представляват по-малко от 2% от каменните метеорити. Те се теоретизират в това, че E хондритите са образувани в среда, бедна на кислород, по възможност в близост до орбитата на Меркурий. „E“ хондритите се класифицират допълнително в „H“ и „L“ подтипа в зависимост от съдържанието на желязо.

(Е – хондрит)

Въглеродни хондрити

Въглеродните хондрити са много редки и изключително интересни. Тези метеорити съдържат органични съединения, аминокиселини, междузвезден материал (материали от експлодирали звезди извън Слънчевата система). Те са склонни да имат по-тъмна матрица и добре дефинирани хондрули. Въглеродните хондрити се състоят от около 2 процента въглерод от теглото си. Тези хондрити съставляват само 2 до 3 процента от метеоритните падания. Визуално, те обикновено приличат на дървени въглища, брикети и структурно, те са много крехки метеорити. За съжаление, те са склонни да се изветреят бързо, когато са изложени на климатичните условия върху земната повърхност.

(Въглероден хондрит)

Ахондрити

Като група, ахондритите съставляват приблизително 7% от падналите каменни метеорити. Те са изключително редки. Те обикновено не съдържат хондрули нито пък съдържат много метални частици (най-често, нито един от тях). Тези метеорити се смята, че са се образували от лавата или спояване на ръбести материали под въздействие на повърхността на астероида, въпреки че подгрупата SNCs, се смята, че произхождат от планетата Марс!

Железни Метеорити

Железните метеорити са съставени почти изцяло от никел-желязна сплав. Те често имат минерални включвания и се смята, че произхождат от ядрото на големи астероиди. Железните метеорити често са групирани в три големи категории, на базата на химическия състав и структура:

Octahedrites. Октахедрит-метеоритите съдържат около 7 до 10% никел. Когато се срежат, полират и гравират /ейнцват/ с 5% разтвор на азотна киселина , те показват така  наречените „widmanstatten“ фигури. Друго подразделение на октаедритите е направена въз основа на обхвата на класовете: финни, средни и груби. Линиите се стеснява с увеличаване на съдържанието на никел.

(Октаедрит)

Hexahedrites. Хексаедрит-метеоритите съдържат относително ниско количество на никел (около 6% или по-малко) и когато се гравират с киселина, показват много тънки линии, наречени „Нойман линии“, които имат структура, шестостенен.

(Хексаедрит)

Ataxites. Атакситите са с най-високото съдържание на никел (приблизително 16% или повече) и не показват структура, когато са гравирани с киселина.

(Атаксит)

Каменно-железни Метеорити

Каменно-железните метеорити са съставени от приблизително 50% никел-желязна матрица и 50% силикатни материали. Те съставляват само 1 до 2% от всички метеорити. Има две големи подгрупи:

Паласити

Pallasites. Паласитите са съставени от кристали оливин, определени в никел-желязна матрица. Смята се, че са се образували на границата на ядро-мантията на голям астероид. Когато те са шлифовани и полирани, те са сред едни от най-красивите метеорити.

Мезосидерити

Mesosiderites. Мезосидеритите са смес от метални зърна, пироксен, оливин и plagioclas. Смята се, че те са се образували, когато два астероида са се сблъскали един в друг, единият богат на метали, а другия на силикати.

От какво са съставени метеоритите

Многобройните химически анализи на най-разнообразни метеорити, направени в различно време и в различни страни от голям брой учени, показаха, че метеоритите се състоят от същите тези химични елементи, които са известни и на Земята. Никакви нови елементи, които не биха били открити на Земята, не са открити и в метеоритите.

От друга страна в метеоритите са намерени всички химически елементи, които са намерени на Земята, макар и повечето от тях да са налице в нищожни количества. Това означава че цялото вещество във Вселената, всички небесни тела – Земята и другите планети, Слънцето и Луната, астероидите и метеорните тела, всички най-малки частици от метеорната материя, които запълват междупланетното пространство се състоят от едни и същи химически елементи. Този факт има огромно значение, тъй като по един блестящ начин потвърждава нашата материалистическа представа за единството на материята във Вселената.

Подробното изучаване на метеоритите, особено извършеното през последните десетилетия на двайсти век, позволи да разкрием в тях , от една страна много общи черти със земните скали, а от друга – редица особености в минералния състав, главно във вътрешната структура. Тези особености на метеоритите рязко ги отличават от земните скали. Те ни показват по-други условия на образуване на метеоритите, от колкото условията, при които са се образували земните скали.

Внимателното изучаване на метеоритите по отношение на тяхната структура във връзка с техния минералогически състав има първостепенна важност, тъй като тези изследвания могат да открият източниците на произхода на метеоритите. Изследванията на вътрешната структура на метеоритите, сравняването на особеностите, и съпоставянето им с данните, които са известни за земните скали, представлява в днешно време една от най-важните задачи на Метеоритиката.

В следната таблица е приведен средният химически състав на метеоритите от различните класове (в проценти по тегло). В таблицата са указани само ония елементи, които се срещат в метеоритите в забележителни количества. Елементите, които се намират в тях в нищожни количества и биват откривани с помощта на спектрален анализ, в таблицата не са указани. Тях ще разгледаме в друг раздел.

От таблицата виждаме, че в метеоритите най-много се разпространени следните осем химични елемента: желязо, кислород, магнезий, силиций, никел, сяра, калций и кобалт. Кислородът в метеоритите се намира в химическо съединение с други елементи. Изобщо, като се съединят помежду си в различни съотношения, посочените химически елементи образуват различни минерали. Една от характерните особености на метеоритите се състои между другото в това, че макар кислородът и да е най-обилният елемент в каменните метеорит, при всичко това в сравнение със земните скали метеоритите се оказват бедни на кислород. Това е намерило своето отражение и в минералогическият състав на метеоритите. Интересно е, че кобалтът, също както и никелът, е задължителен съставна част на железните метеорити и на присъединенията от никелисто желязо /никел-желязна сплав/  в каменните метеорити.

Основните минерали, от които се състоят метеоритите, са добре известни и на Земята. Те са съставна част на много скали. Така например каменните метеорити се състоят главно от безводни силикати: енстатит, бронзит, хиперстен и оливин. В образуването на тези минерали водата не взема участие. И така, характерна особеност на метеоритите, която ги отличава от повечето земни скали е липсата в тях на такива минерали, които в състава си имат наличието на кристализационна вода. Същевременно в метеоритите не са открити и продуктите на изветряването – глинести минерали.  По всичките тези особености метеоритите наподобяват дълбоките скали, базалтите и перидотите. Тези скали се крият под горният корав слой на Земята.

Дълго учените са се опитвали да открият в метеоритите минерали, които съдържат кристализационна вода. Всичките им опити са се оказали безуспешни. Едва през 1947г. Изучавайки минералогическият състав и структурата на каменния метеорит „Старое Борискино“ петрографът Л.Г. Кваша, откри присъствието в този метеорит на минерала хлорит от групата на водните силикати, които съдържат кристализационна вода. Количеството на този минерал в метеорита се е оказало такова, че общото съдържание на кристализационна вода достига 8,7% от теглото на целия метеорит. При изучаването на този минерал от него посредством съответен експеримент били отделени капчици космична вода. Това откритие има изключително голямо научно значение и позволява да се направят някои предположения по отношение произхода метеоритите, за което ще говорим по-нататък.

(Метеоритът Старое Борискино)

Наред с известните на Земята минерали в метеоритите са открити наистина в незначителни количества нови, неизвестни на Земята минерали, например лавренсит, който се съдържа в нищожни количества в почти всички метеорити. Този минерал представлява съединение на желязо с хлор. /Железен хлорид/ В присъствието на земната атмосфера, наситена с водни пари, лавренситът жадно поглъща кислорода от водните пари, встъпвайки с тях в химическо съединение. В резултат се образува хлорно желязо, което се появява по метеоритите във вид на натрупвания – маслести тухленочервени капки. Тези капки наскоро след това се превръщат в ръждиво землисто вещество с охристо жълт цвят – воден окис на желязото. С течение на времето метеоритът напълно се покрива с такива петна. Този процес води към разрушаване на метеорита и за това се изискват специални мерки за неговото запазване. Обикновенно за тази цел се употребява хлорист калций – бяло кристално вещество, което се поставя във витрините с метеоритите в стъклени открити чашки. Хлористият калций, който поглъща водните пари от окръжаващия метеорита въздух, го прави сух и така предпазва метеоритите от разрушение. Метеоритите, които дълго време са били изложени на открито или във почвата са подложени на изветряване и разрушение преди всичко поради разлагане на лавренсита.

Химическите анализи са доказали за малки количества сребро, злато и платина. В някой метеорити са били открити микроскопични диамантени зърна. Особено интересна е вътрешната структура на метеоритите. Железните метеорити се състоят от желязно-никелова сплав с незначителни примеси на кобалт (под 1%) При полиране, вътрешността им е със силен огледален блясък. Обаче, ако такава повърхност се разяде със слаб разтвор на азотна киселина ( Съотношение на разтвора 1:5 азотна киселина – чист метилов спирт) след 1-2 минути по повърхността му ще се появят своеобразни очертания – мрежа от преплитащи се линии, така наречените низини, обкръжени с тънки, силно блестящи ленти. Тези низини и ленти се наричат видманщетенови фигури (по името на ученият, който открива тази структура в метеоритите). Видманщетеновите фигури се появяват в резултат на нееднаквото действие на разяждащият киселинен разтвор върху различните места по метеоритната повърхност.

Оказва се, че низините се състоят от сплав на желязо с малко количество никел, което не надминава 5-6%. Тази сплав се нарича камасит. Камаситът лесно се потдава на разяждащото действие на киселинния разтвор, в резултат на което повърхностите на камаситовите низини стават матови. А блестящите ленти, разположени във вид на кантове по краищата на камаситовите низини, се състоят от сплав на желязо с голямо количество никел (20-30% никелово съдържание). Поради голямото никелово съдържание тази сплав се нарича тенит. Той е твърде устойчив към въздействието на киселинният разтвор. За това след разяждането, повърхността на тенитовите ленти остава без изменения, т.е. Такава лъскава, каквато е била и преди разяждането след полирането. В отделни места по разядената повърхност между камаситовите низини се наблюдава триъгълни и многоъгълни площи, така наречените полета, които имат матов възсив отенък. Те представляват сами по себе си  наблюдаваните в сечението места от метеорита, запълнени със смес от микроскопични камаситни и тенитни зърна, наричани плесит.

(видманщетенови фигури)

При много силно разяждане може да се получи релефно изображение на видманщетеновите фигури по повърхността и да се направи отпечатък на тези фигури на хартия, ако разядената повърхност се използва като типографско клише. Така впрочем са постъпвали изследователите в миналото столетие, когато фотографията не се е използвала за тази цел. Образуването на видманщетеновата структура на метеоритите се обяснява с бавното изстиване на железните метеорити след тяхното формиране (с по един градус на един милион години). По време на този процес на бавно изстиване е станало това разделяне на желязно-никеловата сплав на две разновидности – камасит и тенит. При това камаситът се разполага в метеорита във вид на низини, а тенита във вид на тънки ленти. Низините в метеорита се разполагат помежду си  в строго определени посоки по направление на повърхностите на октаедъра – кристал, който има осем стени. За това железните метеорити, при които се наблюдава видманщетенови фигури се наричат октаедрити.

Интересното е, че колкото е по-голямо никеловото съдържание в октаедрита, толкова по тънки очертания на видманщеитеновите фигури се получават при разяждането. Така при грубо структурираните октаедрити ширината на камаситовите низини е равна на 2,5 и повече милиметра, а при тънкострукторните – на 0,2 и по малко мм. при което в първия случай никеловото съдържание е равно на 6%, а в последния на 13%.

При разяждането на полираните повърхности на някой железни метеорити, които се срещат значително по-рядко от октаедритите, видманщеитеновите фигури не се получават. Вместо тях по цялата разядена повърхност се появяват многобройни, твърде тънки праволинейни и паралени  помежду си линии, наречени нейманови, също наречени на името на своя откривател. Такива метеорити се състоят само от една сплав – камасит, т.е съдържат най-малко количество никел (5-6%). Особено интересното е това, че тези метеорити представляват сами по себе си моно кристал, т.е. единен кристал в цялата маса. На земята такива  железни кристали не се срещат. Метеоритите които при разяждане показват нейманови линии, се наричат хексаедрити, понеже тяхната кристална структура съответства на кристал с кубична форма, който има 6 стени и се нарича хексаедър.

Най-после съществува още една многобройна група железни метеорити, наричани атаксити. При разяждане повърхността на атакситите не се получава никакво очертание. Атакситите се състоят изцяло от плесит, т.е. от смес на камаситни и тенитни зърна. Средното количество никел в атакситите превишава 13% и достига до 20% и повече. Срещата се обаче и бедни на никел атаксити, в които никелът се съдържа в количество по-малко от 6%. В редки случай се срещат железни метеорити, със своеобразна на парчета структура. Такива са например метеоритите от сихотеалинския железен дъжд.

Те се състоят сякаш от пресовани заедно отделни парчета и греди с размер от милиметър до няколко сантиметра в диаметър и преплитащи се помежду си. На места между отделните парчета се наблюдават твърде тънки  наслойки от шрейберзит и троилит. Тази структура до голяма степен е спомогнала за раздробяването на първоначално единната метеоритна маса при нейното движение в атмосферата с космична скорост.

Като резултат на това метеоритът падал като своеобразен метеоритен дъжд. Същата структура спомогнала след това и за разбиването на многобройните малки парчета на отделните големи маси при удара им в скалите.

Твърде интересна структура имат и железно-каменните метеорити. Те се подразделят на два типа: мезосидерити и паласити. Последните са наречени така по названието на първият метеорит с такава структура – Паласово желязо. Паласитите представляват от себе си нещо като гъба в чиито празнини се съдържа минерал със зелено-жълт цвят наричан оливин. Тази структура показва, че затвърдяването на веществото в паласитите при тяхното образуване станало при равномерно разпределение по цялата маса (но изолирано едно от друго) на такива рязко различни по относителното си тегло вещества, като никелистото желязо с относително тегло 7,8 и оливина с относителното си тегло 3,4. Това е могло да стане само в случай, че паласитите са се втвърдили при липсата поне на значителни гравитационни сили, например в централната част на голямо космично тяло – планета  (в мантията). Този факт има важно значение за обяснение произхода на метеоритите.

В мезосидеритите в противоположност на паласитите основната, гъбеста маса се състои от каменисто вещество (от силикати). А никелистото желязо е разпръснато във вид на големи включвания, подобни на оливина в паласитите.

Каменните метеорити по своята вътрешна структура също се разделят на два рязко различни типа. Към първия, по-многобройния тип, който включва около 90% от всички каменни метеорити, се отнасят хондритите. Те са такива метеорити, в които има своеобразни сфери, наричани хондри или хондрули, разсеяни по цялата маса на метеорита. Хондрите имат различна големина, от микроскопични зърна до големината на едри грахови зърна.

Най-често се срещат хондри с размер на просено зърно. Особено е интересна е вътрешната структура на хондрулите. Твърде често се срещата лъчисти хондри, които в разрез, показват радално-лъчиста структура, при което точката, в която се срещат лъчите, обикновено не е разположена в центъра на хондрулата, а в периферията, понякога дори вън от хондрата.

По рядко се срещат хондрули  с малко по-друга решетковидна структура, приличаща на разсипани в определен ред радиално към центъра оризови зърна. Тази структура на хондрулите показва, че те са се образували при бързо втвърдяване – кристализиране.

По мнението на мнозинството от учените, хондрулите са бързо застинали капки. Те се състоят от същите минерали, от която е съставена и основната циментираща маса  на метеорита. За това по цвят хондрулите наподобяват основната маса, като понякога са малко по тъмни. Досега хондри не са били откри нито в земните скали, нито на други места по Земята. Затова те се смятат за образувания, присъщи само на метеоритите, и следователно представляват от себе си един от признаците на каменните метеорити.

Хондрите се срещата понякога и в металните метеорити. Те се състоят от минерала троилит (сернисто желязо). Другият значително по-рядък вид каменни метеорити се отличават с пълна липса на хондри, поради което метеоритите от тоя тип се наричат ахондрити. Ахондритите в мястото на счупване показват кристална структура: в тях се виждат доста големи късчета от кристали на отделни минерали, които късчета понякога достигат повече от сантиметър в диаметър. Тези кристални късчета, които често имат различни отенъци и цветове, придават на повърхноста на счупеното място своеобразна петниста структура.

Метеоритите особенно каменните се отличават със значително по-голяма шупливост в сравнение със земните скали. Железните метеорити лесно се коват в студено състояние. Те обаче не възприемат закаляване (закалка). Каменните метеорити по-лесно се разчупват при удар по плоскостите на скритата отделеност, давайки при разцепването съвсем плоски и гладки повърхности. Средното относително тегло на метеоритите е равно:

железни ………………..7,72
паласити ………………4,74
мезосидерити………..5,60
каменни ………………..3,54

Подробните изследвания на вътрешната метеоритна структура показаха твърде интересни особености, които говорят за явления на метаморфизъм (за изменения), изпитани от метеоритите. В резултат, структурата на много метеорити се оказва изменена в сравнение с първоначалната, която метеоритите са придобили при образуването си. Тези изменения на структурата са могли да станат през време на дълго съществуване на метеоритите в междупланетното пространство. Правейки своите движения около слънцето и минавайки от своите орбити през най-близките до слънцето точки перигелиите, метеоритите са изпитвали повече или по-малко силни нагрявания от слънцето. Това довело до постепенно ново кристализиране на метеоритите, в резултат на което те дори получили изменена структура. Подобните изследвания на  метаморфозните явления имат твърде важно значение, понеже те позволяват да се изяснят условията, при които метеоритите