斯石英

更新时间:2023-11-17 22:44

斯石英是石英更致密的高压相多型体,密度为4.35g/cm3,八面体配位,具有金红石结构,空间群P42/mnm。由共用边八面体链组成,形成通道平行于c轴,d=0.206nm。斯石英易受冲击热效应破坏,保存量很少,故在镜下通常不易辨别,只能用X射线来鉴别,有5~12条谱线。斯石英可作为鉴别撞击坑的可靠标志。

发现

1961年一位名叫S·M·斯季绍夫的前苏联科学家发现,如果二氧化硅(即非常纯的沙子)处于超高压的状态,那么它的原子相距很近,从而变得极为致密。一立方英寸被压扁的沙子比一立方英寸普通的沙子要重得多。这种被压扁的沙子因此被称为“斯石英”。

“撞击说”

在一个6500万年前形成的沉积物薄层中,发现了稀有金属,它的含量异常丰富。一些人认为,这可能是由于一个巨大的小行星彗星对地球撞击的结果。这种撞击也许深入到了地壳内部,引起火山喷发造成大火和潮汐大浪。许多尘埃进入了平流层中,结果造成在很长一段时间内阳光无法抵达地球表面。这也许是导致包括所有恐龙在内的许多地球生物灭绝的原因。被撞击出的坑内有斯石英的存在。

斯石英与沙子

斯石英并不十分稳定,原子之间靠得太近以至于它们又出现相互排斥的趋势,最后又变为普通沙子。然而,由于原子之间结合得极为致密,所以这种反弹变化进行得非常缓慢,从而使斯石英可保持数百万年。

斯石英形成过程

斯石英可以在实验室制造,但它们在自然界存在吗?是的。然而它们只出现在沙子被强烈挤压的地方。例如,在一些地方已经发现了斯石英,而且有证据显示这些地区曾经受到巨大陨石的撞击。撞击所产生的巨大压力形成了斯石英。另外,在进行过原子弹爆炸实验的场地也发现了斯石英,它是由膨胀火球的巨大压力形成的。

似乎可以肯定地说,斯石英也应该出现在压力极高的地壳深处。在这种情况下,它可通过火山喷发被携带到地表。然而,喷发温度极高,岩石会被熔化,所以任何由火山携带而来的斯石英都被转化为普通的二氧化硅。事实上,在火山活动地区至今没有发现过斯石英。

那么,你可能会说在斯石英出现的地方肯定发生过撞击,而且肯定没有发生过火山活动。

斯石英与恐龙灭绝之“撞击说”

亚里桑那大学的J·F·麦克霍恩和几位合作者研究了新墨西哥州拉顿地区的岩层。岩层的年龄为6500万年,因此可以追溯到恐龙灭绝的年代。

他们在1989年3月1日宣布,利用测试固体物质中的原子排列的现代技术,即核磁共振X光衍射,他们确实检测到了在斯石英中存在的一种原子排列。

种种情况显示,在6500万年以前曾有一次巨大的撞击并形成了数吨重的斯石英。这些斯石英在沉降之前曾被溅起到平流层中。那么,造成恐龙灭绝的原因不是火山活动,而应该是撞击。

——摘录于《被压扁的沙子》

嫦娥五号月壤样品

2022年6月,中国科学院比较行星学卓越创新中心成员、中国科学院地球化学研究所杜蔚团队在嫦娥五号月壤样品中发现了共生的二氧化硅的高压相——赛石英和斯石英。

性质

普通的沙子超高压

沙子可以烧或压成斯石英但不能烧玻璃,斯石英可以烧成沙子。需要极大压力下形成紧密的沙子为斯石英

成分

金刚石的形成与此相同。金刚石中的碳原子被挤压得异常紧密,它们同样存在一个向外扩散并且恢复为普通碳的趋势。在通常条件下,这也需要数百万年。

如果你把温度升得足够高,就可使这种变化加快。增温可以增加原子的动能,使它们之间能够相互分离,返回到原始状态。因此,如果在850℃的温度下把斯石英加热30分钟,它将变为普通沙子。(你也可以在真空中对金刚石加热,从而把它恢复到原始的状态,但谁愿意这样做呢?)——摘自《被压扁的沙子》

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