碳质球粒陨石（外文名：Carbonaceous chondrite），是一种富含水与有机化合物的球粒陨石，约占已知陨石的5%。其主要成分为硅酸盐、氧化物及硫化物，特征是含橄榄石和蛇纹石。由于含有具挥发性的有机化学物质和水，因此可以确定自形成后，它没有遭受过高于200℃的加热。碳质球粒陨石被认为最能保存形成太阳系的太阳星云的成分。已有的碳质球粒陨石包含8个化学群及一些未分群的碳质球粒陨石。
1806年，首颗碳质球粒石陨石坠于法国阿莱斯，因异于普通陨石遭质疑。1834年，瑞典化学家伯齐利厄斯确认其含大量碳化物，成分类似地球腐殖土，但认为碳化物源于母体岩石演化而非生物起源。1838年南非、1857年匈牙利各坠落一颗陨石，维勒从南非陨石中提取油状物质，提出有机化合物生物起源说。1864年，法国奥盖尔陨石坠落，克洛斯发现其类似泥炭，含铵盐，总碳化合物达6.4%，支持生物起源说。1868年，伯赛洛特证实其中有类似石油的碳氢化合物。1983年，陕西宁强坠落4块石陨石，总重4600克（最大3100克），是中国首次收集的原始太阳系样品，是自1969年墨西哥阿连德陨石发现后天文学的重要收获。
2020年，印尼苏门答腊岛Kolang陨石坠落，经确认属极罕见CM1/2型，有45亿年历史，重约2.5公斤。2025年10月，中国科学家在嫦娥六号探测器2克月壤样品中识别出CI型碳质球粒陨石的撞击残留物。该成果表明，此前在月球上发现的水很可能由这类陨石撞击贡献，并已发表于国际学术期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）。碳质球粒陨石是人类所掌握的最珍贵的太阳系“考古”样品，对揭开太阳系诞生、行星和生命的起源之谜，具有很大的科学价值。
定义
碳质球粒陨石是一类具有相似地球化学特征的未分异球粒陨石统称，仅占已知陨石总量约5%。这类陨石以富含水与有机化合物为特点，主要包含硅酸盐、氧化物及硫化物成分，其显著特征在于含有大量橄榄石和蛇纹石矿物。因保留挥发性有机物质和水分的特性，可证实其自形成后未经历超过200℃的热蚀变作用。作为最接近原始太阳星云物质组成的陨石类型，碳质球粒陨石为研究太阳系早期演化提供了关键样本。
历史沿革
碳质球粒陨石是一种含有碳化物的陨石，已知约有20个。从已发现的数千块石陨石来看，它属于一个特殊的变种。最早的碳质球粒陨石于1806年坠落在法国阿莱斯。由于其与普通陨石差异显著，瑞典化学家伯齐利厄斯曾对其真实性提出过怀疑。他在1834年的研究中确认了其中含有大量碳化物，并指出其成分与地球腐殖土相似，由此引发了关于地外生命存在的疑问。然而，伯齐利厄斯本人并不认为这些碳化物是生物起源，而是推测其源于母体岩石的某种演化过程。
此后，第二颗和第三颗此类陨石分别于1838年和1857年在南非科尔德博凯维尔德及匈牙利科巴坠落。它们被送往以合成尿素闻名的有机化学家弗里德里希·维勒处进行检验。维勒从科尔德博凯维尔德陨石中提取出油状物质，并断定这些有机化合物为生物起源。
1864年，法国奥盖尔地区落下了大量碳质球粒陨石，最大的直径达30厘米。法国化学家克洛斯对样品的研究结论是：这些陨石类似于泥炭或褐煤矿，含有铵盐，总碳化合物含量高达6.4%。他同样支持生物起源说。1868年，贝特洛在研究奥盖尔陨石时，也证实其中存在类似石油的碳氢化合物。
1969年9月，一颗陨石坠落在澳大利亚的麦启逊（Murchison）地区，经鉴定为碳质球粒陨石。在陨石坠落后，克文沃尔登（Kvenvolden）等研究人员于1970至1971年间迅速收集了样本，并对其内部的氨基酸及碳氢化合物62进行了分析。
1983年6月25日，在陕西省宁强县燕子乡降落了一次石陨石，共有四块，收集到的样品总重量为四千六百克，其中最大的一块重三千一百克，陨落地点的地球坐标是东经105度54点4分、北纬32度55点5分。中国科学院南京紫金山天文台的科学工作者对这次降落陨石的研究结果表明，中国第一次收集到一种比以往更为原始的太阳系天体样品--碳质球粒陨石。这次碳质球粒陨石的发现是1969年墨西哥阿连德碳质球粒陨石被发现之后的天文学上的又一次重要收获。
2020年8月，一颗陨石坠落在印度尼西亚苏门答腊岛，并砸穿了一处民居的屋顶。该石陨石后被命名为Kolang，经得克萨斯州月球和行星研究所确认，其总重量约为2.5公斤。专家鉴定，这块陨石有45亿年的历史，属于极其罕见的CM1/2碳质球粒陨石。据估计，其市场价值约为每克857美元（约合5628人民币），整块陨石总价约185万美元（约合1200万人民币）。户主在出售该陨石后，获得了巨额收入。据悉，除主体部分外，后续还在附近发现了3块陨石碎片。
2025年10月21日，中国科学家在对嫦娥六号探测器2克月壤样品的科学分析中，识别出来自CI型碳质球粒石陨石的撞击残留物，而此前在月球样品中检测到的具有正氧同位素特征的水，很可能来自这类陨石的撞击贡献。该成果已于北京时间10月21日凌晨3时发表于国际学术期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）。
特征
碳质球粒陨石区别于非碳质球粒陨石的特征包括：
①碳质球粒陨石的平均难熔亲石元素与硅的丰度比大于等于1，非碳质球粒陨石的丰度比小于等于0.95。
②大部分碳质球粒陨石的氧同位素成分氧-17同位素千分偏差（6170）小于等于-2%（CI群除外），非碳质球粒陨石的8170大于等于-1%。
③大部分碳质球粒陨石中难熔包体丰度大于等于0.1%（CI群除外），非碳质球粒陨石的丰度小于等于0.1%。
④大部分碳质球粒陨石的基质/球粒模式丰度比大于等于0.9（CH和CB群除外），大部分非碳质球粒陨石的模式丰度比小于等于0.9（K群除外）。
⑤相对于地球，所有的碳质球粒陨石都富集稳定同位素铬-54和钛-50，而非碳质球粒陨石均亏损这两个稳定同位素。
分类
已有的碳质球粒陨石包含8个化学群及一些未分群的碳质球粒陨石。
CI群碳质球粒陨石
以代表性石陨石lvuna（1938年降落在坦桑尼亚）命名的一类碳质球粒陨石。CI群碳质球粒陨石数量很少，著名的样品还有Orguei陨石。除了氢（H）和氦（He），CI群碳质球粒陨石的化学成分最接近太阳光球层的成分特征，因此被认为是具有最原始成分特征的陨石类型，可以用作衡量太阳系中物质发生化学分异程度的标准。CI群碳质球粒陨石主要由经过高度水蚀变作用形成的含水层状硅酸盐矿物、磁铁矿、硫酸盐和碳酸盐矿物组成，水含量可达20%，因此球粒陨石的岩石学类型是1型。CI群碳质球粒陨石不含有球粒和难熔包体，但可以含有一些孤立的橄榄石和辉石颗粒。（CI群碳质球粒陨石中可含有多环芳香烃和氨基酸等有机化合物。
CM群碳质球粒陨石
以代表性石陨石Mighei（1889年降落在乌克兰）命名的一类碳质球粒陨石，最著名的样品是Murchison陨石（1969年降落在澳大利亚）。在CM群碳质球粒陨石中，镁铁质球粒和难熔包裹体较为常见，但通常都存在不同程度蚀变。基质在CM群碳质球粒陨石中占有很高的体积丰度（约70%），但已被高度水蚀变为含水硅酸盐和碳酸盐矿物。由于很强的水蚀变作用，铁镍金属几平完全消失。CM群碳质球粒陨石样品的水蚀变程度差异较大，但大部分样品的球粒陨石的岩石学类型为2型，仅少量样品为1型。CM群碳质球粒石陨石中可以含有复杂的有机化合物，Murchison陨石样品中曾发现几十种不同类型的氨基酸。
CR群碳质球粒陨石
以代表性陨石Renazz0（1824年降落在意大利）命名的一类碳质球粒陨石。CR群碳质球粒陨石特征主要有：①大量较大的镁质斑状球粒，这些镁质球粒通常富含铁镍和粗粒火成边：②球粒橄榄石中三氧化二铬（Cr03）含量较高（约0.5%）；③基质水蚀变程度高；④富钙铝包体和植物病原线虫状橄榄石集合体体积丰度较低。大部分CR群石陨石含有大量层状硅酸盐、碳酸根、叠盘状和草莓状磁铁矿、硫化物等次生矿物，它们的球粒陨石的岩石学类型为2型，少量样品为1型或者3型。
CV群碳质球粒陨石
以代表性陨石Vigarano（1910年降落在意大利）命名的一类碳质球粒陨石，最著名且研究最多的CV群陨石是Allende陨石（1969年降落在墨西哥）。CV群碳质球粒陨石具有如下特征：含有毫米级的球粒，大部分呈现斑状结构；②具有较高的基质球粒比例（0.5~1.2）；③含有较高体积丰度的毫米-厘米尺度的富钙铝包体和植物病原线虫状橄榄石集合体；④火成结构的黄长石尖晶石-辉石富钙铝包体较为常见：⑤基质主要是细粒富铁橄榄石。
根据样品中金属和磁铁矿的模式丰度比及金属与硫化物中镍的含量，CV群陨石又可以分为还原型和氧化型两个亚群。还原型亚群包括Vigarano石陨石。还原型亚群几乎没有经历蚀变作用，含有较多的铁-镍金属，磁铁矿较少。氧化型亚群又可进一步分为Allende型和Bali型。Alende型陨石中含有磁铁矿、富镍硫化物、铁橄榄石（Fa30~60）、霞石和方钠石等次生矿物。而Bali型陨石中含有层状硅酸盐、磁铁矿、富镍硫化物、铁橄榄石（Fa95~100）和钙铁辉石等次生矿物。对应于不同的蚀变程度和矿CV群碳质球粒陨石呈现很大的氧同位素成分变化范围，整体上Bali型陨石相对于Allende型和还原型陨石亏损氧-16物组合，（160）。已发现的所有CV群碳质球粒石陨石都是3型，但是不同的陨石之间经历的热变质程度可存在很大差异。
CK群碳质球粒陨石
以代表性陨石Karoonda（1930年降落于澳大利亚）命名的一类碳质球粒陨石。CK群碳质球粒陨石主要有如下特征：①基质丰度很高：②球粒以较大的斑状球粒为主，几乎不存在非斑状球粒且球粒没有火成边；③氧化程度高，铁-镍几乎不存在，橄榄石中铁橄榄石组分高（Fa29~33），硫化物中镍含量高，大量的磁铁矿含有钛铁矿和尖晶石出溶叶片；④富钙铝包体和植物病原线虫状橄榄石集合体稀少；⑤斜长石成分变化大（An45~78）；⑥总的氧同位素组成和难熔亲石元素丰度落在CV和CO群碳质球粒陨石之间。大部分CK群的球粒陨石的岩石学类型是4型，但也有CK群陨石为3型或者5~6型。
CO群碳质球粒陨石
以代表性陨石Ornans（1868年降落于法国）命名的一类碳质球粒陨石。CO群碳质球粒陨石主要有如下特征：①存在大量（35%~45%）相对较小（约150微米）圆形的球粒；②含有金属的镁质球粒具有较高的比例；③大量富钙铝包体和植物病原线虫状橄榄石集合体（约10%）；④基质丰度相对较低（30%~45%）；⑤存在一个热变质序列（球粒陨石的岩石学类型为3.0~3.7），很多特征类似于3型普通球粒陨石：⑥球粒和富钙铝包体的次生蚀变矿物与CV群类似，包含霞石、方钠石、铁质橄榄石、钙铁辉石、钙铁榴石等，几乎不含有层状硅酸盐矿物。
CH群碳质球粒陨石
以代表性陨石ALH 85085（1985年发现于南极洲）命名的一类碳质球粒陨石，是唯一没有以代表型陨石样品首字母命名的一类碳质球粒陨石。CH中的H代表高金属含量，CH群碳质球粒陨石样品中含有约20%的铁-镍。除了富集金属外，CH群碳质球粒陨石还有如下主要特征：①球粒和富钙铝包体较小，平均直径均小于100微米；②球粒以隐晶质球粒为主；③球粒橄榄石中Cr0,含量较高（约0.5wt%）；④几乎不存在基质，但是可以出现严重水蚀变的岩石碎屑；⑤极其富集氮-15同位素。所有的CH群碳质球粒石陨石均属于3.0型样品，是最原始的一类陨石。
CB群碳质球粒陨石
以代表性陨石Bencubbin（1930年发现于澳大利亚）命名的一类碳质球粒陨石。高度富含金属（60%~70%）。除了高度富含金属外，CB群碳质球粒陨石有如下主要特征：①极其亏损中等挥发性亲石元素；②极其富集氮-15同位素；③不含铁-镍的镁质球粒仅呈现隐晶质或者骨架状等非斑状结构；④球粒橄榄石具有较高的Cr,03含量（约0.5%）；⑤富钙铝包体稀少，且均呈贫160特征；⑥细粒基质几乎不存在，但是可以含有少量高度水化的岩石碎屑。所有的CB群碳质球粒陨石均属于3.0型样品。根据岩石学和化学成分特征的不同，CB群碳质球粒陨石可以被分为两个亚群中国男子篮球职业联赛和CBb。CBa亚群陨石中含有约60%金属球粒为厘米级，富钙铝包体极少。而CBb亚群陨石中含有超过70%金属，球粒为毫米级，难熔包体较为常见。
未分群碳质球粒陨石
在球粒陨石岩石学和地球化学特征方面与已知的碳质球粒陨石类型存在很多相似之处，但是无法归类到其中某一类的陨石这些碳质球粒陨石的岩石学类型主要是2型和3型，少量可以是4~6型。研究较多的未分群碳质球粒陨石有Acfer 094Adelaide，Ningqiang和Tagish Lake等，其中Acfer 094是最原始的球粒陨石之一。
价值意义
碳质球粒陨石是迄今为止人类所掌握的最珍贵的太阳系“考古”样品，对揭开太阳系诞生、行星和生命的起源之谜，具有很大的科学价值。
碳质球粒陨石是天体化学研究最重要的样品，其中常见且原始的富钙铝包体和球粒对认识太阳星云中精细天体物理过程起到了关键作用。同时，几类富含碳元素的碳质球粒陨石因为没有经历较高温的变质过程，其中的有机化合物和前太阳物质得到了较好的保存。因此，碳质球粒陨石是这两类重要物质的最主要载体，是研究银河系和大阳系物质形成与化学演化最重要的样品。
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