斯石英

斯石英

斯石英是石英更緻密的高壓相多型體,密度為4.35g/cm3,八面體配位,具有金紅石結構,空間群P42/mnm。由共用邊八面體鏈組成,形成通道平行於c軸,d=0.206nm。斯石英易受衝擊熱效應破壞,保存量很少,故在鏡下通常不易辨別,只能用X射線來鑑別,有5~12條譜線。斯石英可作為鑑別撞擊坑的可靠標誌。

斯石英又名超石英、重石英,是一種超硬超重的二氧化矽同質多形體。它屬於四方晶系。在超硬材料氧化亞硼被發現之前,它曾經長期被認為是已知最硬的氧化物。在常溫常壓下,斯石英處於亞穩定態,會緩慢地發生相變,轉變為普通石英;但是該相變是如此緩慢,以至於其迄今還沒有被觀察到。斯石英首先由蘇聯高壓物理學家斯提肖夫(Sergey M. Stishov)於1961年人工合成。斯石英也因斯提肖夫而得名。天然的斯石英由美籍華裔地質學家趙景德(Edward C. T. Chao)於1962年在美國亞利桑那州的一處隕石撞擊坑中發現。

基本介紹

  • 中文名:斯石英
  • 外文名:stishovite
  • 屬於石英更緻密的高壓相多型體
  • 密度:4.35X103kg/m3
  • 結構金紅石結構
  • 來源:阿西莫夫的《被壓扁的沙子》
發現,性質,成分,

發現

斯石英是用於驗證古代恐龍滅絕的原因之一的“撞擊說”。普通的沙子超高壓的狀態下變成為緻密的“斯石英”,它在自然狀態下經歷數百萬年的反彈,又會恢復為沙子。1961年一位名叫S.M.斯季紹夫的前蘇聯科學家發現,如果二氧化矽(即非常純的沙子)處於超高壓的狀態,那么它的原子相距很近,從而變得極為緻密。一立方英寸被壓扁的沙子比一立方英寸普通的沙子要重得多。這種被壓扁的沙子因此被稱為“斯石英”。
斯石英
"撞擊說"
在一個6500萬年前形成的沉積物薄層中,發現了稀有金屬銥,它的含量異常豐富。一些人認為,這可能是由於一個巨大的小行星或彗星對地球撞擊的結果。這種撞擊也許深入到了地殼內部,引起火山噴發造成大火和潮汐大浪。許多塵埃進入了平流層中,結果造成在很長一段時間內陽光無法抵達地球表面。這也許是導致包括所有恐龍在內的許多地球生物滅絕的原因。被撞擊出的坑內有斯石英的存在。
3.1 斯石英與沙子
斯石英並不十分穩定,原子之間靠得太近以至於它們又出現相互排斥的趨勢,最後又變為普通沙子。然而,由於原子之間結合得極為緻密,所以這種反彈變化進行得非常緩慢,從而使斯石英可保持數百萬年。
3.2 斯石英形成過程
斯石英可以在實驗室製造,但它們在自然界存在嗎?是的。然而它們只出現在沙子被強烈擠壓的地方。例如,在一些地方已經發現了斯石英,而且有證據顯示這些地區曾經受到巨大隕石的撞擊。撞擊所產生的巨大壓力形成了斯石英。另外,在進行過核子彈爆炸實驗的場地也發現了斯石英,它是由膨脹火球的巨大壓力形成的。
似乎可以肯定地說,斯石英也應該出現在壓力極高地地殼深處。在這種情況下,它可通過火山噴發被攜帶到地表。然而,噴發溫度極高,岩石會被熔化,所以任何由火山攜帶而來的斯石英都被轉化為普通的二氧化矽。事實上,在火山活動地區至今沒有發現過斯石英。
那么,你可能會說在斯石英出現的地方肯定發生過撞擊,而且肯定沒有發生過火山活動。
3.3 斯石英與恐龍滅絕之"撞擊說"
亞里桑那大學的J.F.麥克霍恩和幾位合作者研究了新墨西哥州拉頓地區的岩層。岩層的年齡為6500萬年,因此可以追溯到恐龍滅絕的年代。
他們在1989年3月1日宣布,利用測試固體物質中的原子排列的現代技術,即核磁共振X光衍射,他們確實檢測到了在斯石英中存在的一種原子排列。
種種情況顯示,在6500萬年以前曾有一次巨大的撞擊並形成了數噸重的斯石英。這些斯石英在沉降之前曾被濺起到平流層中。那么,造成恐龍滅絕的原因不是火山活動,而應該是撞擊。

性質

斯石英易受衝擊熱效應破壞,保存量很少,故在鏡下通常不易辨別,只能用X射線來鑑別,有5~12條譜線。斯石英可作為鑑別撞擊坑的可靠標誌,用於驗證古代恐龍滅絕的原因之一的"撞擊說"。
普通的沙子超高壓的狀態下變成為緻密的"斯石英","斯石英"在自然狀態下經歷數百萬年的反彈,又會恢復為沙子。在實驗室里,用攝氏850度的高溫把"斯石英"加熱30分鐘,會變為普通的沙子。
沙子可以燒或壓成斯石英但不能燒玻璃,斯石英可以燒成沙子。需要極大壓力下形成緊密的沙子為斯石英

成分


金剛石的形成與此相同。金剛石中的碳原子被擠壓得異常緊密,它們同樣存在一個向外擴散並且恢復為普通碳的趨勢。在通常條件下,這也需要數百萬年。
如果你把溫度升得足夠高,就可使這種變化加快。增溫可以增加原子的動能,使它們之間能夠相互分離,返回到原始狀態。因此,如果在850℃的溫度下把斯石英加熱30分鐘,它將變為普通沙子。(你也可以在真空中對金剛石加熱,從而把它恢復到原始碳的狀態,但誰願意這樣做呢?)——摘自《壓扁的沙子》

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