魏德曼

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魏德曼花纹

在1808年,这种图型以维也纳的帝国磁器厂厂长阿洛伊斯·魏德曼施泰登的名字命名。当将铁陨石加热时,魏德曼注意到颜色和光泽的变化,在不同区域的铁合金会以不同的速率氧化。他并没有发布它的发现,只是在同事之间进行口头上的沟通。此一发现被维也纳矿物和动物学展示所的所长Carl · Schreibers认同。

然而,研究发现这项发现应该归给早他四年公布相同结果的G. 汤姆森。

汤姆森于1804年在那不勒斯工作时,曾以硝酸处理克拉斯诺亚尔斯克陨石,尝试消除氧化造成的变化。陨石在与硝酸接触后不久,表面出现了奇怪的花纹,他如上文所述的作了详细的说明。在意大利南部的内战和政治上的不稳定,使汤姆森很难和他在英国的同事保持联系。替他传讯的人被谋杀,这使他遗失了重要的通讯。结果是,在1804年,他的发现只在法国的Bibliothèque Britannique上发表。在1806年初,法国的拿破仑入侵那不勒斯,汤姆森被迫逃到西西里,在1806年的11月,他在巴勒莫过逝,享年46岁。在1808年,汤姆森的工作再度在意大利被发表于Atti dell'Accademia Delle Scienze di Siena。横扫欧洲的拿破仑战争妨碍了汤姆森和科学界的接触,另一方面,他的早逝也使他的贡献被埋没了许多年。

对这种花纹图样最常被用到的名称是

魏德曼花纹

魏德曼构造

,但是在拼写上有一些变化:

??Widmanstetter:Frederick C. Leonard建议的。

??Widmannst?tten:例如用在月球上的魏德曼月球坑。

??Widmanstatten:英语的。

此外,由于G. 汤姆森较早发现此种花纹,有些作者建议将这种花纹称为

汤姆森构造

,或是

汤姆森—魏德曼构造

魏德曼花纹

金属显微镜抛光切面呈现的魏德曼花纹。

镍纹石是在熔点以下的温度均匀混合的铁和镍合金。在温度900到600 °C,与镍的含量相关;有两种镍含量不同的稳定合金:锥纹石的镍含量低,只有5%至15%的镍;镍纹石的镍含量高,可以高达50%。八面体陨铁陨石的镍含量规范需要介于锥纹石和镍纹石之间,这会导致锥纹石在缓慢降温的条件下,锥纹石板会在镍纹石的晶格中沿着某一个晶轴平面的方向成长。[1]

低镍含量的锥纹石在固体金属内扩散的温度介于700至450 °C,并且以大约每百万年降低1至100度,非常缓慢的速度降温。这可以解释:为何在实验室中无法制造出此种结构。

在陨石被切割、抛光和酸蚀时,因为镍纹石耐酸性较高,因此可以看见晶体线形的花纹。在这张图片中,广泛显示的白线是锥纹石(大小在mm的尺度),像缎带的细线是镍纹石,暗灰的杂斑区域是合纹石。[1]

由于以极端缓慢的速率冷却,经历数百万年,镍铁晶体在固体内增长的长度只有几厘米。这种花纹的存在是材料来自外太空的证明,可以很容易的确定一小块的碎片是否陨石的一角。[2]

魏德曼花纹

有许多不同的方法可以显示出铁陨石上的魏德曼花纹,通常第一步是要先切片和抛光,然后清理和移除任何抛光时残留下的污垢,最后将切片放入硝酸来处理,常用的是以铁氯来处理。由于每颗陨石的镍含量不同,蚀刻所需要的时间也不同,通常是30秒至1分钟左右。陨石一但被酸蚀刻,通常需要用强碱性试剂来平衡,例如碳酸钠,以移除残留下的酸,并且清洗和干燥,使用轻润滑油可以协助抗腐蚀性。[3]尺寸

魏德曼花纹

镍纹石的带宽范围从粗糙到细致,是依据镍含量的增加而变化的。现今,铁陨石的分类是依据

化学成分

,但是原始的分类是以花纹的带宽为依据,称为

构造分类法

。八面体陨铁可以分为:

??Ogg:最粗糙的八面体陨铁,锥纹石的带宽大于3.3mm,镍含量在5%-9%。

??Og :粗糙的八面体陨铁,锥纹石的带宽在1.3-3.3 mm,镍含量在6.5-8.5%。

??Om:中等的八面体陨铁,锥纹石的带宽在0.5-1.3 mm,镍含量在7-13%。

??Of :细致的八面体陨铁,锥纹石的带宽在0.2-0.5 mm,镍含量在7.5-13%。

??Off:最细致的八面体陨铁,锥纹石的带宽小于0.2 mm,镍含量在17-18%。

没有魏德曼花纹的铁陨石:

??但是有诺伊曼线的称为六面体陨铁,

??没有任何结构的称为无纹陨铁。

形状

以不同的方向切割的陨石平面会影响到魏德曼花纹的形状和方向,因为在八面体上的锥纹石薄片是精确排列的。八面体陨铁的名称来自于晶体的结构是并联的八面体,相对的面是互相平行的。所以虽然八面体有八个面,但锥纹石只有四个面。铁和铁-镍只会形成八面体结晶的情形非常罕见,但是这些在晶体学上的八面体仍然与外部的行为无关。沿着不同平面切开的八面体陨铁,或者任何八面体对称的物质,是正立方对秤体的次分类,都会呈现下面之中的一种型态:

??垂直立方体三个轴之一切下:两组彼此互相垂直的条纹。

??平行于八面体之一的平面切下,与三个轴的晶体中心等距离:三组条纹彼此成60°斜交的条纹。

??其他的角度:四组以不同任意角度交叉的条纹。

特征讲解

以上图片来源于:

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