
1992年3月
地球化學(xué)
GEOCHIMICA 第l期
寧強(qiáng)碳質(zhì)球粒隕石可溶有機(jī)質(zhì)初步研究
吏繼揚(yáng) 王道德 向明菊
(中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所廣 4分部,sio64o)
王思潮
(中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái))
內(nèi)窖提要 用二氯甲烷抽提寧強(qiáng)碳質(zhì)球粒隕石中的可溶有機(jī)質(zhì),經(jīng)色譜、色一質(zhì)譜分析
鑒定后,發(fā)現(xiàn)有正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴、烯徑、萘、甲基菌、甲基萘等有機(jī)化合物。采用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)防
止^為污染、空白試驗(yàn)對(duì)照和多次分析等方法,證實(shí)這些化臺(tái)物并非室內(nèi)污染所致,應(yīng)是隕石
自身存在的有機(jī)物質(zhì)。此外,討論了這些有機(jī)質(zhì)的可能成因及其意義。
主量詞 碳質(zhì)球粒隕石可溶有機(jī)質(zhì)寧強(qiáng)
一
、 刖 茜
碳質(zhì)球粒隕石來(lái)自原太陽(yáng)前期的星際物質(zhì),其中含有碳元素和各種有機(jī)化臺(tái)物,例如
l969年9月在澳大利亞墨奇森和I969年2月在墨西哥阿倫德降落的碳質(zhì)球粒隕石,經(jīng)
世界上許多著名實(shí)驗(yàn)室用先進(jìn)的分析技術(shù)和儀器研究后,發(fā)現(xiàn)有許多有機(jī)化臺(tái)物。如在
墨奇森隕石中發(fā)現(xiàn)有烷烴、羧酸、氨基酸、醇、醛、酮等數(shù)十種化臺(tái)物(Kvenvolden a1.,
1 970;Peltzer }a1.,1 978;Lawless 4 .,1979)o 這些有機(jī)化臺(tái)物是星際物質(zhì)進(jìn)入
太陽(yáng)系前及其以后在不同環(huán)境、不同時(shí)期、不同物理化學(xué)條件下形成的,研究它們的宇宙
成因,可以幫助我們認(rèn)識(shí)地球、太陽(yáng)系的演化,弄清地球以外有沒(méi)有生命形成之前的初級(jí)
臺(tái)成或有沒(méi)有生命存在的形式,以及這些有機(jī)物與地球原始有機(jī)物和生命起源的聯(lián)系。
在我國(guó),l976年降落了著名的吉林隕石雨,作者在其中分析出了正烷烴、嘌呤、嘧啶、
氨基酸等(史繼揚(yáng)等,1978;史繼揚(yáng),1979)。但吉林隕石是普通球粒隕石,其形成的環(huán)境條
件和有機(jī)質(zhì)的豐度都與碳質(zhì)球粒隕石顯著不同。1987年6月25日19時(shí),在我國(guó)陜西省寧
強(qiáng)縣境內(nèi)(32。55.5 N,105。54.4 E)降落了碳質(zhì)球粒隕石,為我們提供了首次分析研究
我國(guó)碳質(zhì)球粒隕石的機(jī)會(huì)。本文報(bào)道的是對(duì)在我國(guó)降落的寧強(qiáng)碳質(zhì)球粒隕石的有機(jī)分析
結(jié)果。
二、樣品與分析方法
樣品是取自寧強(qiáng)安家山3號(hào)樣品,將其先用二氯甲烷清洗表面,以除去隕石落地時(shí)可
弟一作者簡(jiǎn)介:史繼抒男52歲研究員有機(jī)地球化學(xué)
國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目。
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1期 史墟揚(yáng)等:寧強(qiáng)碳質(zhì)球粒隕石可溶有機(jī)質(zhì)初步研究
能引起的有機(jī)污染。對(duì)寧強(qiáng)隕石樣品進(jìn)行了兩次分析研究,一次是直接用清洗后的樣品;
另一次是將一塊樣品表面5ram厚的外殼剝?nèi)?,取其核心部分進(jìn)行分析研究。
將樣品置于不銹鋼研缽中研至<8O目左右,放人磨口瓶?jī)?nèi),用重蒸過(guò)的二氯甲烷在
室內(nèi)浸泡46d,以便使有機(jī)溶劑比較充分地將隕石中可溶有機(jī)質(zhì)溶解下來(lái),同時(shí)又避免了
其他索氏抽提法和超聲抽提法使用的器具帶來(lái)的污染。然后將抽提的溶液在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器
上蒸除二氯甲烷溶劑,剩下的抽提物則用光譜純的正己烷溶解下來(lái),將此抽提物進(jìn)行色
譜、色一質(zhì)譜分析。上述流程中使用的工具和容器,包括不銹鋼研蚌、磨口玻璃瓶等,事前
都用重鉻酸鉀硫酸溶液洗滌和重蒸餾水、重蒸二氯甲烷等清洗過(guò)。重蒸二氯甲烷用前先
經(jīng)過(guò)氣相色譜檢查,證明無(wú)其他雜物后才使用。
色譜分析用Varian一37 00色譜儀,熔融硅毛細(xì)管柱25m×0.25ram,固定相為SE-
54,60—29 0℃程序升溫,升溫速率4 ̄C/raino色一質(zhì)譜分析用Finnigan—Mat TSQ 7 0B
色質(zhì)儀,其色譜用毛細(xì)管為25m×0.3mm熔融硅毛細(xì)管,內(nèi)涂DB5固定相。 60—
2 90 ̄(2程序升溫,升溫速率3oc/min。質(zhì)譜分析用電子轟擊離子源,離化電流350gA,電
,
壓7oeVg
三、結(jié) 果
寧強(qiáng)隕石二氯甲皖抽提出的可溶性有機(jī)質(zhì)經(jīng)過(guò)色一質(zhì)譜分析后,總離子流色譜圖上出
現(xiàn)許多峰(圖1)。對(duì)每一個(gè)峰都根據(jù)其質(zhì)譜結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化臺(tái)物質(zhì)譜進(jìn)行鑒定。結(jié)果表明寧
強(qiáng)隕石中存在一系列正構(gòu)烷烴,它們呈兩組峰形分布,第一組是c 一c 第二組是c 一
cm與第一組正烷烴共同存在的還有許多其他化臺(tái)物。這些化合物經(jīng)質(zhì)譜鑒定出結(jié)構(gòu)
后列入表l中,其中有正構(gòu)烷烴、烯烴、異構(gòu)烷烴、芳香烴、酮等。
圖1 寧強(qiáng)隕石二氯甲烷抽提物色一質(zhì)分析的總離子流色譜
(序號(hào)參看表I)
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地 球 化 學(xué)
表l寧蟊碳質(zhì)球粒隕石中有機(jī)化合物
峰號(hào) 名 稱(chēng)
1 十一(碳)烷
2 蓁
3 十--(碳)烷
4 ‘一甲基癸-I一烯
5 2,6一二甲基一十七(碳)烷
6 1一甲基一萘
7 十三(碳)烷
8 十四(碳)烷
9 IA 2 3 5, —IH一環(huán)丙基(A)萘
10 |_甲基一十四(碳)烷
1l 9一甲基蘸
12 ‘一甲基一十四L碳)烷
13 十六(碳)烷
1‘ 2一(3,‘一二羥基)_4H—l一苯并Ⅱ比喃一●一酮
1 5 2一甲基一7一十七(碳)烷
1 6 十七(碳)烷
17 姥裝烷
1 B 3,7,11,15一四甲基-2-十六(碳)烯
19 十八L碳)烷
20 檀烷
十九(碳)烷
二十(碳)烷+硫(sI)
四、討 論
碳質(zhì)球粒隕石在各類(lèi)球粒隕石中含碳量最高,碳質(zhì)球粒隕石各化學(xué)群的碳含量也互
不相同。表2列出了四類(lèi)碳質(zhì)球粒隕石的C及N的含量。圖2為四類(lèi)碳質(zhì)球粒隕石C與
N的含量關(guān)系。除個(gè)別隕石外,C及N的含量似有cI>CM>CO>CV的趨勢(shì)。寧
強(qiáng)隕石的C含量與CV類(lèi)型相似,但其N含量比CV類(lèi)型的平均值高一個(gè)數(shù)量級(jí),出現(xiàn)
異常。
碳質(zhì)球粒隕石的碳主要以有機(jī)高聚物形式存在,而以分散的可溶有機(jī)質(zhì)存在的形式,
只占其有機(jī)質(zhì)的百分之幾以下。 例如墨奇森隕石中可溶有機(jī)質(zhì)烷烴和芳烴最多為27—
63ppm(Kvenvolden f a1.,1 970;Pering al,1 971)。 因此在研究隕石有機(jī)組成
時(shí),一方面要使用靈敏的分析方法;另一方面要防止實(shí)驗(yàn)室污染,否則污染物會(huì)干擾對(duì)隕
石真實(shí)有機(jī)質(zhì)的認(rèn)識(shí)。 Bada等(1983)曾指出在隕石表層5ram外殼內(nèi)發(fā)現(xiàn)的氨基酸可
能受到地面和人為的污染,所以首先要弄清從隕石中分析出的有機(jī)物是宇宙成因的還是
隕石進(jìn)入地球大氣層后受到污染引起的,只有那些不是污染引起的有機(jī)物,對(duì)于研究隕石
和太陽(yáng)系的成因才是有意義的。
據(jù)作者研究,寧強(qiáng)隕石屬類(lèi)似于CV;氧化亞群的碳質(zhì)球粒隕石,含碳0.683%(王道
德,1 98 8)。我們?cè)谘芯科溆袡C(jī)質(zhì)時(shí),為了避免實(shí)驗(yàn)室內(nèi)操作可能引起的污染,曾對(duì)試驗(yàn)器
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1期 史繼揚(yáng)等:寧強(qiáng)碳質(zhì)球粒隕石可落有機(jī)質(zhì)初步研究
表2碳質(zhì)球粒隕石化學(xué)群c殛N的含量
隕石名稱(chēng) 化學(xué)巖石類(lèi)型 c(%) N(vvm) 備注
Orgueil C1 3.48 31 85
B0 ri 1Ⅱ0 CM2 1.92 l240
Cold Bokkeveld CM2 1.80 1300
Erok0【 CM2 2.17 1700
Mighei CM2 2.57 l199
Murehi㈨ CM2 2.03 1 550
Murrav CM2 2.19 1905
Y一791 l98 CM2 2.32 l300
Y一74661 CM2 1.94 l300
Y一74642 CM2 1.9l ll00 南極
隕石 Y
一793311 CM2 1.66 1200
B一”04.2 CM2 1.13 640
平均 CM2 1.96 1321
Fclit CO3 0.64 86
Kainsaz CO3 0.61 97
CO3 0.52 86
OrⅡaD s CO3 0.22 137
Wal-renton CO3 0.30 91
Y一7413 CO3 1
.08 330
ALH.77307 CO3 0.97 — 250 南極
Y一8l02l CO3 0
.89 1 70 隕石
Y一791717 CO3 0.11 10
平均 C03 14l
Eff mOvks CV3 0
.69 1 84
Gro{na{a CV3 O
.60 172
Mokoia CV3 0
.80 103
Vigsrano CV3 1
.1 5 128
^l】eDde CV3 0.2 5 62
平均 CV3 l30
寧強(qiáng) CV3 0.68 ll00 王道德等,l 988
國(guó)立睡地研究所犏(1987),南極0科學(xué),6南極隕石,古今書(shū)院,2 50—25l頁(yè)。
皿進(jìn)行過(guò)徹底清洗,試劑進(jìn)行過(guò)純化,用相同溶劑作了空白試驗(yàn),結(jié)果表明空白試驗(yàn)中沒(méi)有
發(fā)現(xiàn)其他污染化合物(圖3),說(shuō)明在寧強(qiáng)隕石中分析出來(lái)的有機(jī)化合物應(yīng)是其本身所含
的有機(jī)物。為了進(jìn)一步確證,作者對(duì)寧強(qiáng)碳質(zhì)球粒隕石進(jìn)行了兩次分析研究,結(jié)果具有重
現(xiàn)性,圖譜相似。在第二次分析時(shí),同時(shí)對(duì)一塊Allende隕石進(jìn)行了相同的分析研究,所
獲圖譜(圖4)與兩次研究寧強(qiáng)隕石的結(jié)果都不相同,這再次說(shuō)明我們?cè)趯帍?qiáng)隕石分析出
的有機(jī)質(zhì)屬于它本身所含有的,因?yàn)槿绻菍?shí)驗(yàn)室污染的,在相同條件下分析的A11ende
隕石也應(yīng)具有與寧強(qiáng)隕石相同的有機(jī)物。
關(guān)于碳質(zhì)球粒隕石中的有機(jī)物成因,現(xiàn)在還不完全清楚。據(jù)研究,在碳質(zhì)球粒隕石母
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地 球 化 學(xué)
2
圖2 碳質(zhì)球粒隕石中C、N含量(國(guó)立極地研究所編,1 987,南極0科學(xué),
6南極隕石古今書(shū)院,第251頁(yè))
(1)非南極隕石
1.Orguei1(c1)
2.Mutray(CM2)
3.E r3kot fCMZ)
4.Murchison(CM2)
5.M;ghei(CM2)
6.Boriskin0 rCM2)
7.Cold Bokkeveld fCM2)
8.Efremovka(CV3)
9.G r0㈨ja(Cv3)
l0.Vigarano(cv3)
I1.Mokoia rcv3)
I2.KainsBz(co3)
l3.Felix(cod
l4.Lai ̄ce(co3)
15.OrnaD s(CO31
16.Warren cDn(co3)
17.A1lende(cv31
1 8.Coolidge(cv4)
3O寧強(qiáng)(cv3)
(z)南極矚石
l 9.Yama co 79¨98(CMz、
2O.Yama c0 74662(CM2)
21.Yamat0—7464Z(CMZ)
22.Yama cD一793321 fCM2)
z 3.YamBt0—82B42(CM1)?
Z4.Belgica一7904.2(CM2)
25.Belgica一79eJ4.,(cM2)
26.YamRto一741 3 CO3)
27.A11an Hil1 77307(C03)
zB.Yamato一8102l(C03)
29.YamB cD一791717(c0”
體吸積之前,原太陽(yáng)星云中固體顆粒就具有有機(jī)質(zhì)(Greenberg,1984),碳質(zhì)球粒隕石在
吸積過(guò)程中可能有CO、H2、c 、CH4、H2O等,經(jīng)Fisher—Tropseh—Type或Urey—Miller—
Type不同的反應(yīng)合成有機(jī)化合物,在星際物質(zhì)吸積過(guò)程晚期,碳質(zhì)球粒隕石中的有機(jī)質(zhì)
可能在水熱變質(zhì)作用下進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)合成烴類(lèi)有機(jī)物(Franeolse and Jacques,1987)。
因此隕石中有機(jī)物可能具有多條件、多時(shí)期和多途徑的成因。要通過(guò)本研究中發(fā)現(xiàn)的有
機(jī)化臺(tái)物來(lái)討論它們的成因,目前還比較困難,但比較了寧強(qiáng)隕石與Allende隕石有機(jī)
化合物后,看到二者都有萘、元素硫(s。)等,不同之處是寧強(qiáng)隕石比Allende隕石多了
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1期 史魅揚(yáng)等:寧強(qiáng)碳質(zhì)球粒隕石可溶有機(jī)質(zhì)初步研究
圖3 用二氯甲烷溶劑作空白試驗(yàn)的色一質(zhì)分圻總離子藏色譜
圖4 Allende碳質(zhì)球粒隕石有機(jī)抽提物的色一質(zhì)分折總離子流色譜
許多正烷烴。這些正烷烴分布像普通石油正烷烴分布,像生油巖千酪根裂解后的產(chǎn)物,這
至少說(shuō)明寧強(qiáng)隕石有機(jī)質(zhì)與Allende隕石有機(jī)質(zhì)可能不是太陽(yáng)系中同一部位生成,而且
寧強(qiáng)隕石可能比Allende經(jīng)歷了較高的熱力作用。正是這種較強(qiáng)的熱力作用,使得寧
強(qiáng)隕石有機(jī)質(zhì)進(jìn)一步裂解產(chǎn)生這些烷烴,這種熱力作用可能發(fā)生于吸積形成隕石母體之
后。
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40 地 球 化 學(xué)
參 考 文 獻(xiàn)
史繼攙等(t97s),吉林隅石中的烴類(lèi)和嘌呤、嘧啶化臺(tái)物,地球化學(xué),1期,58--63頁(yè)。
史繼攙(1979),吉林隕石中的有機(jī)質(zhì),中國(guó)科學(xué), 期,474—48o頁(yè)。
王道德Rubin,A.E.(19ss),寧強(qiáng)碳質(zhì)球粒隕石巖石學(xué)及化學(xué)組成研究,地球化學(xué),3期,290--500頁(yè)。
國(guó)立撅地研究所編(I 987),南撅0科學(xué),6南極隕石,古夸書(shū)院,250--2 1頁(yè)。
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44 3一{4{
A PRELIMINARY STUDY ON SOLUBLE ORGANIC MATTER
IN NINGQIANG CARBONACEOUS METE0RITE
Shi Jiyang Wang Daode Xiang Mingju
(1nsu)ute町Geov ̄emAtry Academiu Siniea.Guangzhou.51 0640,
Abstraet
Hydrocarbons in the Ningqlang meteorite were extracted with methylene chloride and
analyzed by GC and GC-MS.As a result
,
n-alkariPS,isoalkanes,alkenes,naphthalene,methv】一
naphthalene,methyl-anthra,etc.have been recognized in the extract.Bv the contaminati0n_
preventing procedure and comparison with blank and repeated examinations,it has been de—
monstrated that the organic nqatter in the Ningqiang meteorite seems tu De indigenous and has ’
noc been contaminated in the laboratory.In addition.the origin of organic matter in the me—
teor[te and its significance are also di scussed. .
●
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