1992年3月
地球化学
GEOCHIMICA 第l期
宁强碳质球粒陨石可溶有机质初步研究
吏继扬 王道德 向明菊
(中国科学院地球化学研究所广 4分部,sio64o)
王思潮
(中国科学院紫金山天文台)
内窖提要 用二氯甲烷抽提宁强碳质球粒陨石中的可溶有机质,经色谱、色一质谱分析
鉴定后,发现有正构烷烃、异构烷烃、烯径、萘、甲基菌、甲基萘等有机化合物。采用实验室内防
止^为污染、空白试验对照和多次分析等方法,证实这些化台物并非室内污染所致,应是陨石
自身存在的有机物质。此外,讨论了这些有机质的可能成因及其意义。
主量词 碳质球粒陨石可溶有机质宁强
一
、 刖 茜
碳质球粒陨石来自原太阳前期的星际物质,其中含有碳元素和各种有机化台物,例如
l969年9月在澳大利亚墨奇森和I969年2月在墨西哥阿伦德降落的碳质球粒陨石,经
世界上许多著名实验室用先进的分析技术和仪器研究后,发现有许多有机化台物。如在
墨奇森陨石中发现有烷烃、羧酸、氨基酸、醇、醛、酮等数十种化台物(Kvenvolden a1.,
1 970;Peltzer }a1.,1 978;Lawless 4 .,1979)o 这些有机化台物是星际物质进入
太阳系前及其以后在不同环境、不同时期、不同物理化学条件下形成的,研究它们的宇宙
成因,可以帮助我们认识地球、太阳系的演化,弄清地球以外有没有生命形成之前的初级
台成或有没有生命存在的形式,以及这些有机物与地球原始有机物和生命起源的联系。
在我国,l976年降落了著名的吉林陨石雨,作者在其中分析出了正烷烃、嘌呤、嘧啶、
氨基酸等(史继扬等,1978;史继扬,1979)。但吉林陨石是普通球粒陨石,其形成的环境条
件和有机质的丰度都与碳质球粒陨石显著不同。1987年6月25日19时,在我国陕西省宁
强县境内(32。55.5 N,105。54.4 E)降落了碳质球粒陨石,为我们提供了首次分析研究
我国碳质球粒陨石的机会。本文报道的是对在我国降落的宁强碳质球粒陨石的有机分析
结果。
二、样品与分析方法
样品是取自宁强安家山3号样品,将其先用二氯甲烷清洗表面,以除去陨石落地时可
弟一作者简介:史继抒男52岁研究员有机地球化学
国家自然科学基金资助项目。
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1期 史墟扬等:宁强碳质球粒陨石可溶有机质初步研究
能引起的有机污染。对宁强陨石样品进行了两次分析研究,一次是直接用清洗后的样品;
另一次是将一块样品表面5ram厚的外壳剥去,取其核心部分进行分析研究。
将样品置于不锈钢研钵中研至<8O目左右,放人磨口瓶内,用重蒸过的二氯甲烷在
室内浸泡46d,以便使有机溶剂比较充分地将陨石中可溶有机质溶解下来,同时又避免了
其他索氏抽提法和超声抽提法使用的器具带来的污染。然后将抽提的溶液在旋转蒸发器
上蒸除二氯甲烷溶剂,剩下的抽提物则用光谱纯的正己烷溶解下来,将此抽提物进行色
谱、色一质谱分析。上述流程中使用的工具和容器,包括不锈钢研蚌、磨口玻璃瓶等,事前
都用重铬酸钾硫酸溶液洗涤和重蒸馏水、重蒸二氯甲烷等清洗过。重蒸二氯甲烷用前先
经过气相色谱检查,证明无其他杂物后才使用。
色谱分析用Varian一37 00色谱仪,熔融硅毛细管柱25m×0.25ram,固定相为SE-
54,60—29 0℃程序升温,升温速率4 ̄C/raino色一质谱分析用Finnigan—Mat TSQ 7 0B
色质仪,其色谱用毛细管为25m×0.3mm熔融硅毛细管,内涂DB5固定相。 60—
2 90 ̄(2程序升温,升温速率3oc/min。质谱分析用电子轰击离子源,离化电流350gA,电
,
压7oeVg
三、结 果
宁强陨石二氯甲皖抽提出的可溶性有机质经过色一质谱分析后,总离子流色谱图上出
现许多峰(图1)。对每一个峰都根据其质谱结合标准化台物质谱进行鉴定。结果表明宁
强陨石中存在一系列正构烷烃,它们呈两组峰形分布,第一组是c 一c 第二组是c 一
cm与第一组正烷烃共同存在的还有许多其他化台物。这些化合物经质谱鉴定出结构
后列入表l中,其中有正构烷烃、烯烃、异构烷烃、芳香烃、酮等。
图1 宁强陨石二氯甲烷抽提物色一质分析的总离子流色谱
(序号参看表I)
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地 球 化 学
表l宁蟊碳质球粒陨石中有机化合物
峰号 名 称
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一环丙基(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,‘一二羟基)_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 姥装烷
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、讨 论
碳质球粒陨石在各类球粒陨石中含碳量最高,碳质球粒陨石各化学群的碳含量也互
不相同。表2列出了四类碳质球粒陨石的C及N的含量。图2为四类碳质球粒陨石C与
N的含量关系。除个别陨石外,C及N的含量似有cI>CM>CO>CV的趋势。宁
强陨石的C含量与CV类型相似,但其N含量比CV类型的平均值高一个数量级,出现
异常。
碳质球粒陨石的碳主要以有机高聚物形式存在,而以分散的可溶有机质存在的形式,
只占其有机质的百分之几以下。 例如墨奇森陨石中可溶有机质烷烃和芳烃最多为27—
63ppm(Kvenvolden f a1.,1 970;Pering al,1 971)。 因此在研究陨石有机组成
时,一方面要使用灵敏的分析方法;另一方面要防止实验室污染,否则污染物会干扰对陨
石真实有机质的认识。 Bada等(1983)曾指出在陨石表层5ram外壳内发现的氨基酸可
能受到地面和人为的污染,所以首先要弄清从陨石中分析出的有机物是宇宙成因的还是
陨石进入地球大气层后受到污染引起的,只有那些不是污染引起的有机物,对于研究陨石
和太阳系的成因才是有意义的。
据作者研究,宁强陨石属类似于CV;氧化亚群的碳质球粒陨石,含碳0.683%(王道
德,1 98 8)。我们在研究其有机质时,为了避免实验室内操作可能引起的污染,曾对试验器
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1期 史继扬等:宁强碳质球粒陨石可落有机质初步研究
表2碳质球粒陨石化学群c殛N的含量
陨石名称 化学岩石类型 c(%) N(vvm) 备注
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 南极
陨石 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 南极
Y一8l02l CO3 0
.89 1 70 陨石
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
宁强 CV3 0.68 ll00 王道德等,l 988
国立睡地研究所犏(1987),南极0科学,6南极陨石,古今书院,2 50—25l页。
皿进行过彻底清洗,试剂进行过纯化,用相同溶剂作了空白试验,结果表明空白试验中没有
发现其他污染化合物(图3),说明在宁强陨石中分析出来的有机化合物应是其本身所含
的有机物。为了进一步确证,作者对宁强碳质球粒陨石进行了两次分析研究,结果具有重
现性,图谱相似。在第二次分析时,同时对一块Allende陨石进行了相同的分析研究,所
获图谱(图4)与两次研究宁强陨石的结果都不相同,这再次说明我们在宁强陨石分析出
的有机质属于它本身所含有的,因为如果是实验室污染的,在相同条件下分析的A11ende
陨石也应具有与宁强陨石相同的有机物。
关于碳质球粒陨石中的有机物成因,现在还不完全清楚。据研究,在碳质球粒陨石母
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地 球 化 学
2
图2 碳质球粒陨石中C、N含量(国立极地研究所编,1 987,南极0科学,
6南极陨石古今书院,第251页)
(1)非南极陨石
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宁强(cv3)
(z)南极瞩石
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”
体吸积之前,原太阳星云中固体颗粒就具有有机质(Greenberg,1984),碳质球粒陨石在
吸积过程中可能有CO、H2、c 、CH4、H2O等,经Fisher—Tropseh—Type或Urey—Miller—
Type不同的反应合成有机化合物,在星际物质吸积过程晚期,碳质球粒陨石中的有机质
可能在水热变质作用下进一步发生反应合成烃类有机物(Franeolse and Jacques,1987)。
因此陨石中有机物可能具有多条件、多时期和多途径的成因。要通过本研究中发现的有
机化台物来讨论它们的成因,目前还比较困难,但比较了宁强陨石与Allende陨石有机
化合物后,看到二者都有萘、元素硫(s。)等,不同之处是宁强陨石比Allende陨石多了
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1期 史魅扬等:宁强碳质球粒陨石可溶有机质初步研究
图3 用二氯甲烷溶剂作空白试验的色一质分圻总离子藏色谱
图4 Allende碳质球粒陨石有机抽提物的色一质分折总离子流色谱
许多正烷烃。这些正烷烃分布像普通石油正烷烃分布,像生油岩千酪根裂解后的产物,这
至少说明宁强陨石有机质与Allende陨石有机质可能不是太阳系中同一部位生成,而且
宁强陨石可能比Allende经历了较高的热力作用。正是这种较强的热力作用,使得宁
强陨石有机质进一步裂解产生这些烷烃,这种热力作用可能发生于吸积形成陨石母体之
后。
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40 地 球 化 学
参 考 文 献
史继搀等(t97s),吉林隅石中的烃类和嘌呤、嘧啶化台物,地球化学,1期,58--63页。
史继搀(1979),吉林陨石中的有机质,中国科学, 期,474—48o页。
王道德Rubin,A.E.(19ss),宁强碳质球粒陨石岩石学及化学组成研究,地球化学,3期,290--500页。
国立撅地研究所编(I 987),南撅0科学,6南极陨石,古夸书院,250--2 1页。
Bada,J L.“ f.(1983),On the reported optical tivity of am/no ackds in the murcll[son meteorite Nature.Vo1.
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F ran ̄oise.M and Jacques.R.(I987).Organic matt in carbonaceous chondrltes in:Topics
Vo1.I3 ,(eds Dewar,M J s 口^),PP-sj—l 27 Sprlager—ver/in Heidelberg
Greenberg,a M.(198 4"),The 5tructure and evolution of nterste]lar grains,So1.Am er Vol 250.PP.96—1O7.
KvenvoIden,K. f .(1970),Evidence for ex ̄raterrcatrial amino a cid s and hvdrocarbonz in the murchiso teorRe. ●
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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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