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魏德曼花紋
鎖定
- 中文名
- 魏德曼花紋
- 外文名
- Widmanstätten pattern
- 別 名
- 湯姆森結構
- 別 名
- 湯姆森—魏德曼構造
- 發現人
- G. 湯姆森
- 發現時間
- 1804年
- 命名人
- 阿洛伊斯·魏德曼施泰登
魏德曼花紋發現歷史
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,
[1]
魏德曼注意到顏色和光澤的變化,在不同區域的鐵合金會以不同的速率氧化。他並沒有發佈它的發現,只是在同事之間進行口頭上的溝通。此一發現被維也納礦物和動物學展示所的所長Carl · Schreibers認同。
[2]
然而,研究發現這項發現應該歸給早他四年公佈相同結果的G. 湯姆森。
湯姆森於1804年在那不勒斯工作時,曾以硝酸處理克拉斯諾亞爾斯克隕石,嘗試消除氧化造成的變化。隕石在與硝酸接觸後不久,表面出現了奇怪的花紋,他如上文所述的作了詳細的説明。在意大利南部的內戰和政治上的不穩定,使湯姆森很難和他在英國的同事保持聯繫。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,他的發現只在法國的Bibliothèque Britannique上發表
[3]
。在1806年初,法國的拿破崙入侵那不勒斯,湯姆森被迫逃到西西里,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髮表於Atti dell'Accademia Delle Scienze di Siena
[4]
。橫掃歐洲的拿破崙戰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。
[5]
魏德曼花紋花紋名稱
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:
- Widmannstätten:例如用在月球上的魏德曼月球坑。
- Widmanstatten:英語的。
魏德曼花紋形成機制
金屬顯微鏡拋光切面呈現的魏德曼花紋。
鎳紋石是在熔點以下的温度均勻混合的鐵和鎳合金。在温度900到600 °C,與鎳的含量相關;有兩種鎳含量不同的穩定合金: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範需要介於錐紋石和鎳紋石之間,這會導致錐紋石在緩慢降温的條件下,錐紋石板會在鎳紋石的晶格中沿着某一個晶軸平面的方向成長。
[8]
低鎳含量的錐紋石在固體金屬內擴散的温度介於700至450 °C,並且以大約每百萬年降低1至100度,非常緩慢的速度降温。這可以解釋:為何在實驗室中無法制造出此種結構。
魏德曼花紋花紋用途
魏德曼花紋花紋標本
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,然後清理和移除任何拋光時殘留下的污垢,最後將切片放入硝酸來處理,常用的是以鐵氯來處理。由於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,通常需要用強鹼性試劑來平衡,例如碳酸鈉,以移除殘留下的酸,並且清洗和乾燥,使用輕潤滑油可以協助抗腐蝕性。
[10]
魏德曼花紋花紋特徵
魏德曼花紋尺寸
- Ogg:最粗糙的八面體隕鐵,錐紋石的帶寬大於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 :細緻的八面體隕鐵,錐紋石的帶寬在0.2-0.5 mm,鎳含量在7.5-13%。
- Off:最細緻的八面體隕鐵,錐紋石的帶寬小於0.2 mm,鎳含量在17-18%。
沒有魏德曼花紋的鐵隕石:
魏德曼花紋形狀
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於晶體的結構是並聯的八面體,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。沿着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,都會呈現下面之中的一種型態:
- 垂直立方體三個軸之一切下:兩組彼此互相垂直的條紋。
- 平行於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。
- 參考資料
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- 1. O. Richard Norton. Rocks from Space: Meteorites and Meteorite Hunters. Mountain Press Pub. (1998) ISBN 0-87842-373-7
- 2. 2.0 2.1 2.2 2.3 John G. Burke. Cosmic Debris: Meteorites in History. University of California Press, 1986. ISBN 0-520-05651-5
- 3. F. A. Paneth. The discovery and earliest reproductions of the Widmanstatten figures. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1960, 18, pp.176-182
- 4. G.Thomson. Saggio di G.Thomson sul ferro Malleabile trovato da Pallas in Siberia. Atti dell'Accademia Delle Scienze di Siena, 1808, IX, pg.37 [2]
- 5. 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 Gian Battista Vai, W. Glen E. Caldwell. The origins of geology in Italy. Geological Society of America, 2006, ISBN 0-8137-2411-2 [1]
- 6. O. Richard Norton, Personal Recollections of Frederick C. Leonard, Part II
- 7. 4.0 4.1 O. Richard Norton. The Cambridge Encyclopedia of meteorites. Cambridge, Cambridge University Press, 2002. ISBN 0-521-62143-7.
- 8. 山東招遠金礦礦石中首次發現宇宙塵埃——鎳紋石 .中國知網[引用日期2014-05-19]
- 9. 路南隕石物質成分研究 .中國知網[引用日期2014-05-19]
- 10. 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徵研究 .中國知網[引用日期2014-05-19]
- 11. Vagn F. Buchwald: Handbook of Iron Meteorites, University of California Press 1975.
- 12. 隕石類型簡介 .中國知網[引用日期2014-05-19]
- 13. Category:Widmanstätten pattern .Wikimedia Commons[引用日期2014-05-19]
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