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  第73样 非常规岩石 含硅化三铁
特 征: 金属质 强磁 含片状石墨
结 论:

非常规岩石:含硅化三铁

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1 样品简介


样品坚硬,具有强烈与磁铁相吸的能力(强磁),未见融壳,外部不圆滑,得之于深山中;断面金属色,泛黄,介于银白色和黄铁矿颜色之间,打磨后为银白色,但质脆无韧性,原样品重约40Kg。分析用样品如下:


2 分析结果与讨论

2.1 物品拥有者已经取得的结果

(1)电子探针数据

电子显微镜下的样品抛面:



注:暗色物质主要为铁和硅,无氧,数据见下格,白色的为银。

电子探针数据结果:

Si

Ti

Al

Mn

Fe

Mg

Ca

Na

K

Cr

Ni

Total

16.0

0.0

0.0

0.1

82.4

0.0

0.0

0.0

0.0

0.1

0.2

98.8

15.4

0.6

0.0

0.1

75.2

0.0

0.0

0.1

0.0

0.2

0.1

91.7

15.8

0.0

0.0

0.1

83.1

0.0

0.0

0.0

0.0

0.1

0.2

99.2

13.5

0.0

0.0

0.0

83.2

0.0

0.0

0.0

0.0

0.1

0.1

97.0

13.5

0.1

0.0

0.0

83.6

0.0

0.0

0.0

0.0

0.1

0.2

97.5

15.8

0.0

0.0

0.1

82.1

0.0

0.0

0.0

0.0

0.1

0.2

98.3

15.6

0.0

0.0

0.1

82.7

0.0

0.0

0.0

0.0

0.1

0.1

98.7

15.8

0.0

0.0

0.1

83.9

0.0

0.0

0.0

0.0

0.1

0.1

100.0

15.6

0.0

0.0

0.0

83.6

0.0

0.0

0.1

0.0

0.1

0.2

99.6

15.9

0.0

0.0

0.1

84.1

0.0

0.0

0.0

0.0

0.1

0.2

100.3

15.9

0.0

0.0

0.1

83.9

0.0

0.0

0.0

0.0

0.1

0.2

100.2

15.7

0.0

0.0

0.1

83.9

0.0

0.0

0.0

0.0

0.1

0.2

99.9

15.8

0.0

0.0

0.0

84.1

0.0

0.0

0.0

0.0

0.1

0.2

100.2

15.9

0.0

0.0

0.1

83.8

0.0

0.0

0.0

0.0

0.1

0.2

100.1

16.1

0.0

0.0

0.0

83.6

0.0

0.0

0.0

0.0

0.1

0.1

100.0

15.9

0.0

0.0

0.1

84.2

0.0

0.0

0.0

0.0

0.1

0.2

100.4

15.7

0.0

0.0

0.1

83.3

0.0

0.0

0.0

0.0

0.1

0.1

99.4

15.8

0.0

0.0

0.1

84.7

0.0

0.0

0.1

0.0

0.1

0.2

101.0


主要成分为铁Fe和硅Si,原子比Fe:Si=2.5~2.7。这仅仅是元素组成,矿物组成还不确定。

物品拥有者曾经求鉴于张宝林老师和欧阳自远老师,在给我的邮件中写道:“北京天文馆的张宝林老师说:矿冶研究中心都弄不明白是什么,怎么形成的。欧阳自远老师给的结论:不是地球矿物,可能是人工冶炼的废弃物。”

分析思路:

人工合成的用于炼钢脱氧的硅化铁是按如下反应合成的,冶炼硅化铁时二氧化硅被碳还原,首先生成中间产物一氧化硅和碳化硅:

SiO2+C=SiO+CO↑

SiO2+3C=SiC+2CO↑

一氧化硅在高温下呈气体状态。在料层中慢慢上升,与炉料中的碳相互作用生成硅或碳化硅:

SiO+C=Si+CO↑

SiO+2C=SiC+CO↑

一氧化硅也会发生歧化反应,生成硅和二氧化硅:

2SiO=Si+SiO2

在高温下,碳化硅与二氧化硅或一氧化硅反应生成硅:

2SiC+SiO2=3Si+2CO↑

或SiC+SiO=2Si+CO↑

生成的碳化硅,在有铁存在时,可以在较低温度下与铁反应生成硅化铁:

SiC+Fe=FeSi+C

反应产生的硅也溶解于铁中。

人工合成时不可能做到石英SiO2和碳C以相同摩尔比添加,要么存在多余的SiO2,要么存在多余的C;

人工合成时也不可能做到碳化硅SiC和铁Fe以相同摩尔比添加,要么存在多余的SiC,要么存在多余的Fe。

也就是说,如果样品中只有Fe3Si而没有石英SiO2、碳C、碳化硅SiC、硅Si和铁Fe,则有可能是特殊陨石,Fe3Si最初是在陨石中发现的。

已有的数据表明,样品中不含氧,说明如果是人工合成物的话,C是过量反应物,而且SiC+Fe=FeSi+C也会生成碳,如果样品中含有FeSi2和Fe而不含碳,那么是陨石的可能性也较大。

如果样品是由FeSi、Fe组成,同时含有SiC、Si或SiC等合成过程可能存在的物质,那可能就是人工冶炼废弃物了。

2.2 岩片特征

该样品实际上是做不出透明的岩片的。样品打磨后呈纯白色金属光泽,表面有许多坑坑洼洼,电阻较小导电,说明具有金属的特征(下图):


在金相显微镜下,呈现全亮的明场,也说明具有金属的特征(下图):


2.3 矿物分析

主要检出两种矿物:

矿物名称

Ref. Code

Compound Name

Chemical Formula

硅化铁

00-045-1207

Iron Silicon

Fe3 Si

石墨

01-089-7213

Graphite 2H

C

硅化铁与谱图的对照(竖线为标准峰):



该样品的矿物分析属于特殊分析,常规分析一般扫描范围为5-75度,由于该样品已经有电子探针数据,原子比Fe:Si=2.5~2.7,估计可能会有Fe3Si,根据谱图库中Fe3Si的衍射峰位置,将扫描范围预设为120度,事实证明这种预测是正确的。分析人员介绍,谱图中的两个尖锐峰可能是由仪器造成的,类似的尖锐峰也在其它样品中出现过,不清楚是否是由于广角扫描造成的。由于扫面范围太宽、太费时间,没有重复扫描。

矿物分析得出样品主要矿物为Fe3Si,与电子探针数据完全吻合。

另一种矿物为石墨,可能浓度太低不太明确(下图),有必要对低浓度矿物进行浓缩后继续分析。


2.4 熔化试验

将样品用氢氧焰或乙炔焰熔化,冷却后观察切面结构,如下图,样品中增加了许多空洞,这是地球上冶炼废渣的共同特征。


对比原始样品的切面(下图),类似于刀砍痕迹的黑色线条是片状石墨。样品熔化后片状石墨消失。


下图为网上下载的片状石墨照片,显然与上图的片状石墨不同,


原始物品中片状石墨平直,没有任何空洞,判断不是人工合成之物,同时又不是地球上天然矿物,怀疑来在外太空,继续寻找其来自外太空的证据。

融化过的样品矿物分析表明,硅化三铁的衍射峰依然存在,其它(石墨)峰消失。

2.5 片状石墨的分离

通过复杂的化学分离过程,将样品中的片状石墨分离出来,对其进行同位素、晶格参数分析,以期找到不同于地球石墨的结果。分离出的片状石墨如图:


下图表列出的是石墨在进行矿物分析时应该出现的峰的位置及强度:


但是在对分离出的片状石墨进行矿物分析时,仅显示出红线画出的(0,0,2)和(0,0,4)峰,谱图见下图,这说明该石墨的层状结构相当规整(趋向性好),如同千层饼似的,每层饼的厚度一样,层与层之间的间距也非常一致:


下图是本样品中分离出的石墨与标准石墨谱图的对照。看纵坐标,本样品的石墨衍射峰强度是标准谱图的几十倍,而且只有两个峰,没有出现绿线对应的衍射峰。推测这样的石墨应该是在极苛刻条件下形成的,可能会类似于镍纹石的形成过程,在每千万年降低一度的过程中形成。


2.6 透射电镜观察片状石墨的结构





上4图都是分离出的片状石墨在透射电镜(TEM)下放大数万倍后的照片,趋向性极好的层状结构清晰可见。白色的标尺为5nm(纳米),1纳米=1/1000000毫米,也就是说,将1毫米分成一百万份,其中的一份就是一纳米。

经常看到电视广告说某产品由纳米材料制成,十有八九是忽悠,除了专门搞科研的人,普通民众无法知道,也无法想象纳米到底小到何程度。把200000段上图中白线连在一起才是1毫米!大家自己算算放大了多少倍。

2.6 样品中可能存在的金刚石

在第一次矿物分析时有一个d=2.06031的峰,当时认为是仪器噪声。但在仔细观察处理样品用的玛瑙研钵时,发现研钵被磨坏,我开始怀疑样品中可能含有金刚石,因d=2.06031是金刚石的一个最强的衍射峰,但是没有发现其它的衍射峰。没有发现其它的衍射峰的原因,可能同其中发现的高趋向性石墨一样,与地球上的不一样。待进一步确定。


为此,将样品进行了重新处理,过去处理时采用了金刚石磨具,本次避免使用任何可能含有金刚石的工具。样品进行了两次矿物分析(5-75度和20-110度)谱图如下:



红色线和绿色线为本次的分析数据,没有发现d=2.06031峰的出现(红箭头所指)。是由于手工处理的样品颗粒太大,没有露出金刚石,还是样品不含金刚石,需要继续采用酸溶解法进行分析。(2011 09 21)

3 结论

通过使用电子探针、X-射线衍射、扫描电镜-能谱以及透射电镜对样品进行了分析,发现样品不是地球的自然矿物,也不是人工合成的,主要成分是硅化三铁,硅化三铁不是地球矿物,另外还含有高趋向性石墨,这种石墨片状结构非常规则,应与镍纹石的形成过程类似,同时还可能含有金刚石。国外也有含硅铁的石头砸断树枝的报道。

鉴定结论:不同于地球岩石,看起来像工业废弃物,但组成特殊,含>硅化三铁,含有高趋向性石墨,可能还含有金刚石,无法确定是人工物还是天然物。列入“非常规岩石”类。

 



第519样 稀土矿,含铈0.058%

第519样 稀土矿,含铈0.058%


第518样 稀土砂,铽Tb含量为0.031%

第518样 稀土砂,铽Tb含量为0.031%


第514样

第514样


第499样 检出高压冲击矿物林伍德石

第499样 检出高压冲击矿物林伍德石


第498样 检出高压冲击矿物林伍德石

第498样 检出高压冲击矿物林伍德石


第490样 炉渣

第490样 炉渣


第483样 高镍奥氏体不锈钢

第483样 高镍奥氏体不锈钢


第458样

第458样


第438样

第438样


第422样

第422样


第409样

第409样


第408样

第408样


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