南丹铁陨石 |
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南丹铁陨石
 “正德丙子夏五月夜，西北有星陨，长六丈，蜿蜒如龙蛇，闪烁如电，须叟而灭”这段文字记载在广西河池地区的《庆远府志》中，正德丙子为明朝末年，即公元1516年。这是我国第一次既有文献记载又有实物发现的一场陨石雨。 “银矿”降临南丹 1516年农历五月的一个夜晚，广西河池地区，随着天空一片响亮，周边的人都为之惊骇，有人猜想可能是天塌了，随后，似乎什么也没发生。待天明以后，人们发现地面上散落落着许多大小不一的泛银色的硬块，便断定为是夜间响亮时从天上掉下来的东西，有人认为是银子，遂将其熔炼，但无法熔化。这些银色硬块儿散落在南丹县里湖瑶族乡打狗河西南侧一带以仁广村为中心方圆几十平方公里的范围内，“仁广”便是壮语“银矿”谐音，这也是仁广村地名的来历。 科普小知识陨石是来自于太阳系地球之外的行星或小行星的碎片，通过和地球大气层相互作用烧蚀后，残余部分降落在地球表面。根据铁镍金属含量，陨石可以分为铁陨石、石铁陨石和石陨石三大类，南丹陨石便是国际知名的铁陨石；按照是否被人类目击降落并且有文字或者影像记载，分为降落型陨石和发现型陨石。南丹铁陨石有文字记载降落于1516年6月7日的一个夜里，且有降落过程的描述，虽然在442年之后才被确认为陨石，因为有文字记载且有实物标本对应，理应属于降落型陨石，但在国际陨石协会官网被划分为发现型陨石。 认识天外来客——南丹陨石 1958年我国大炼钢铁时期，有人从仁广村运来不少的“铁矿石”，并将其投入小高炉进行熔炼，但无法熔化。当地的地质队得知此事，采集了一块标本，送交中国科学院地质研究所进行鉴定。这块标本经欧阳自远老师研究，证实是铁陨石，研究成果发表在1964年的《地质科学》第3期上。1972年10月，禤锐光等到现场考察，绘制了裸露于地面的陨石分布图（图1），并将调查结果发表在1974年《地球化学》第1期上，“南丹陨石”由此而得名，国际陨石学会命名为“Nantan”，其化学亚类被划分为IAB复杂组合群，而结构为八面体型铁陨石。由于1958年最初发现铁陨石的时候，人们并没有意识到这些褐红色生锈的铁疙瘩就是陨石，也没有意识刻意记录陨石的发现位置和赋存状态，想要详细恢复陨石的分布特征已无可能。根据禤锐光等人在1972年和1973年期间做的现场调查，还原了18块陨石的形态、大小、重量和发现位置，通过在地图上投图可以简单还原陨石的降落过程：1516年的一个夜晚，一颗重量不低于100吨的小行星内核碎片，以不低于8公里/秒的高速度由西偏北方向闯入了地球大气层，向东偏南方向飞行。这块巨大的不明飞行物在飞行到南丹县里湖乡一带上空时，和大气层发生剧烈摩擦并燃烧，将飞行方向前方的空气急剧压缩，压力和高温作用在陨石上，压力超过了陨石本身结构的凝聚力，在高空发生了剧烈的爆炸，造成陨石解体。爆炸发生后，碎块中最大的块体沿着原来母体的方向飞行，较小的碎片垂直落下，甚至向反方向飞去。据此推断，爆炸应该发生在仁广以西的干别屯一带。最终陨石雨散落在以仁广为中心，东西长约12公里，南北宽约4公里，面积近50平方公里的山坡和河谷地带。
南丹铁陨石散落带分布图（据禤锐光等，1974重新修编） 南丹陨石收藏和推广
现存最大的一块南丹铁陨石/桂林理工大学地质博物馆 20世纪80年代和90年代，随着我国改革开放的持续深入，国外资本纷纷涌入，南丹铁陨石作为一种商品炙手可热。大量的民间收藏家开始涌入南丹县里湖乡一带收购陨石，有些人甚至拿金属探测器把埋入地下的陨石挖掘出来。这些陨石有些被全国各地的博物馆收藏，一部分流入国外市场，一部分仍在国内私人收藏家手上。据保守估计，南丹铁陨石发现总量不低于50吨，目前公开展示最大的一块重约2.5吨，珍藏于桂林理工大学地质博物馆。
帕劳群岛发行的南丹铁陨石纪念币正面和背面（左图左侧镶嵌的为南丹铁陨石） 2006年，帕劳群岛发行“南丹陨石”降落490周年纪念币，全球发行2500枚，币值5美元，一经面世，就成为持续热销的“明星币”。2008年，中央电视台《走遍中国》栏目播出以探寻南丹陨石为主题的记录专题片《寻找“天外来客”》，说明南丹陨石的受关注程度和市场价值。根据多年来的市场调查，已经收集到的南丹铁陨石总块数不低于5000块，总重量不低于50吨，且分布于世界各地。在国外的南丹铁陨石大部分是在上个世纪90年代由国外收藏家低价采购，在国际陨石协会数据库中上传南丹陨石照片的收藏家达78人，上传照片数量达200余张。在我国很多高校和科研院所、博物馆均收藏有南丹铁陨石，如中国科学院国家天文馆、紫金山天文台、地球化学研究所、地质与地球物理研究所、中国地质博物馆、山西省地质博物馆、广西自然资源档案博物馆、桂林理工大学地质博物馆和南丹县文物局等。 中国陨石收藏家钟先生收藏的南丹铁陨石 除了各地博物馆收藏有南丹陨石之外，还有大量的南丹陨石在市场流通或者被私人收藏家收藏。随着近年来中国陨石市场的火热，南丹铁陨石的价格也水涨船高，市场价在7000~10000元/公斤不等，有些高品质的被卖到20美元/克。 南丹陨石的保护 由于南丹陨石含有丰富的硅酸盐和陨硫铁包裹体，处在南方潮湿多雨的环境中非常容易生锈，曾经有大量的南丹铁陨石由于保护不善，最后都变成了一堆铁锈粉末而消失。为了保护这一珍贵的天外来客，采用科学的方法保护非常必要。
除锈前的南丹陨石 （珍藏于桂林理工大学地质博物馆，重约80公斤） 铁陨石的铁镍合金成分与空气和水接触发生化学反应，容易产生铁锈。因此，最好的保护方法是隔绝水和空气，防止发生反应，大块铁陨石若需要长期保存，必须对其进行防锈防氧化处理。处理方法是放入浓硫酸中浸泡后，用工业清洗剂进行清洗，然后使用防锈漆在铁陨石表面均匀涂刷。 保护处理后的南丹陨石 （珍藏于桂林理工大学地质博物馆，重约80公斤） 南丹铁陨石的除锈和保护（据倪文俊等，2017） 南丹陨石的科研价值和科普意义 南丹铁陨石是大自然留给人类的无价瑰宝，是中华民族宝贵的物质与精神财富，更是科学家打开宇宙奥秘之门的一把金钥匙。中国学者从研究南丹铁陨石开始，此后逐步建立了陨石的研究方法，开始了陨石学的研究工作，此后培养了数以百计的学科领军人才，引领了目前的探月工程和深空探测工程。通过南丹铁陨石的研究工作，我们掌握了铁陨石的分类方法，了解了它的矿物组成、主要元素的类型和含量，并弄清楚了陨石的形成过程。1.矿物组成南丹铁陨石由铁纹石、镍纹石、合纹石、陨硫铁、陨磷铁镍矿、陨碳铁矿和石墨等主要矿物组成。在维斯台登纹中铁纹石晶体的带宽大多为2.0 毫米～2.5毫米，镍纹石细片晶的宽度小于0.1毫米。在一个大气压下的高温X射线连续衍射实验中，铁纹石和镍纹石相互转变的温度为750 ℃。陨硫铁颗粒为10（微米）～20（微米），呈集合体构成硫化铁瘤体核，南丹铁陨石的瘤体核特别发育，瘤体核一般由陨硫铁或者含少量石墨组成，中间带由陨磷铁镍矿和陨碳铁矿组成，外围为铁镍合金的基体。陨磷铁镍矿呈环带状和偏竹状等形态产出，镍含量随产状不同而变化。石墨一般呈片状聚合体、条带状、框架状及方晶石墨产出。2.母体形成过程南丹铁陨石属于粗粒八面体结构，在母体中通过液态溶离和冷却扩散过程形成，形成时的压力相当于1.28个地球标准大气压。根据铁纹石条带宽度和镍元素含量浓度，可求出南丹铁陨石的冷却速率为2.8±0.6℃/百万年。根据压力和冷却速率推算，南丹铁陨石形成时可能埋藏于相当于普通球粒陨石的组分，半径为400公里的母体的100公里深处。
维斯台登结构花纹的陨石/图源：网络 通俗地讲，南丹铁陨石母体初始阶段为熔融的液态，在温度下降到1050℃左右时，γ铁和部分磷酸盐矿物开始结晶，随着温度的下降，陨硫铁、石墨、镍纹石、陨磷铁镍矿、陨碳铁、合纹石、磷铁镍矿、金属铁等先后出现；在压力不变，不同的温度条件下，形成的矿物组合不同，漂亮的维斯台登结构是南丹铁陨石母体在近一百万年里冷却2.8℃的条件下形成的。因此，维斯台登花纹是至今人类无法复制的鉴定铁陨石的重要标准之一。500多年前，数以万计的陨石碎块如雨点般洒向我国南方大地，不但给予先辈们无限的希冀，更是成就了当今无数的收藏家，有的国家还发行以南丹陨石雨为主题的纪念币。南丹铁陨石是我国最早的外交使者之一，它走出国门，走向世界，让世界认识了中国陨石，也让世界认识了中国文化的博大精深和中国古人的远见卓识。 本文首发于《地球》2020年第5期，有删节修订 责编：伍美茹 排版：尹 璐 审核：刘 丹 |
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