1.6.4.1 IIE-Eisenmeteoriten-Silikate
Die IIE-Eisenmeteoritengruppe umfasst 18 Mitglieder, von denen 11 Silikateinschlüsse enthalten sollen (Grady, 2000). Diese Einschlüsse, die nur für acht IIE-Eisen beschrieben wurden, sind von sehr unterschiedlicher Art und reichen von chondritischen Silikaten über abgeschreckte mafische Schmelzen bis hin zu zentimetergroßen Einkristallen aus Alkalifeldspat. Aufgrund des breiten Spektrums an Einschlussarten, einschließlich primitiver und hochentwickelter Zusammensetzungen, werden sie hier als nicht kategorisierte Achondrite betrachtet. Die silikatischen Einschlüsse werden für die Diskussion in drei Gruppen eingeteilt – chondritisch, mafisch und silikisch.
Petrologische und kompositorische Informationen über IIE-Eisensilikate stammen von Bence und Burnett (1969), Bild und Wasson (1977), Bogard et al. (2000), Bunch und Olsen (1968), Bunch et al. (1970), Casanova et al. (1995), Ebihara et al. (1997), Ikeda und Prinz (1996), Ikeda et al. (1997), Olsen und Jarosewich (1970, 1971), Olsen et al. (1994), Osadchii et al. (1981), und Prinz et al. (1983b).
Chondritische Einschlüsse werden in Netschaëvo und Techado gefunden. Sie enthalten Olivin, Orthopyroxen, Diopsid, natriumhaltigen Plagioklas, Phosphate, FeNi-Metall und Troilit, und in Netschaëvo gibt es Reliktchondren. Die Mineralzusammensetzung unterscheidet sich zwischen Netschaëvo und Techado; Olivine haben mg#s von 85,9 und 83,6, Orthopyroxene sind Wo1,4Fs13,6 und Wo1,6Fs15,3, und Plagioklase sind Ab81,8Or4,3 und Ab78,9Or6,0. Der einzige Silikateinschluss, der in Watson identifiziert wurde, weist ebenfalls eine grobe chondritische Zusammensetzung auf. Er enthält Olivin (mg# 79.4), Orthopyroxen (Wo3.8Fs17.6), kalzisches Pyroxen (Wo41.1Fs9.0), antiperthitischen Alkalifeldspat mit Kalifeldspatlamellen (Ab57.2Or41.4) in einem Albit-Grundgestein (Ab92.6Or5.2), Chromit, Troilit und Metall. Die Textur dieses Einschlusses ist magmatisch – Orthopyroxenkristalle von bis zu 1 mm Größe umschließen Olivinkristalle poikilitisch, wobei Olivin, Kalkpyroxen, Plagioklas und Troilit zwischen den Orthopyroxenkörnern vorkommen. Diese Textur ähnelt in gewisser Weise der von PAT 91501, einer Impaktschmelze eines L-Chondriten (Mittlefehldt und Lindstrom, 2001).
Mafische Einschlüsse dominieren die Einschlussarten in Weekeroo Station und Miles. Sie bestehen aus ~ 25 % Orthopyroxen, 25 % Klinopyroxen und 50 % Feldspat, aber die Arten sind unterschiedlich. Bei den meisten Einschlüssen in Miles handelt es sich um grobkörnigen Gabbros, aber auch einige feinkörnige, kryptokristalline Einschlüsse sind vorhanden. Weekeroo Station enthält grobkörnige Pyroxen-Plagioklas-Einschlüsse und Einschlüsse mit grobem Pyroxen in feinkörniger, strahlender Plagioklas-Tridymit-Grundmasse. Das Orthopyroxen in Weekeroo Station hat einen Fs-Wert von 22, das in Miles einen Fs-Wert von 19,9-23,2. Der FeO-Gehalt ist höher als bei den chondritischen Einschlüssen. Sowohl Plagioklas als auch Alkalifeldspat sind in Weekeroo Station und Miles vorhanden.
Kiesige Einschlüsse, die in Colomera, Kodaikanal und Elga häufig vorkommen, werden von Glas oder kryptokristallinem Material mit Plagioklas-Tridymit-Zusammensetzung und Klinopyroxen in einem Verhältnis von ~ 2:1 dominiert. Die silikatischen Einschlüsse weisen Texturen auf, die von strahlenförmigen, feinkörnigen Verwachsungen aus Plagioklas und Tridymit bis hin zu glasartigen Einschlüssen reichen. Die Mineralzusammensetzung innerhalb dieser Gruppe ist etwas vielfältiger. Olivin hat eine mg# von 78 in Elga und 79 in Kodaikanal, Orthopyroxen ist Wo2Fs22 in Colomera und Wo3Fs16 in Elga und Kodaikanal, während Klinopyroxen variabler ist, mit Wo40,5-46,4 Fs8,6-14,0 in Colomera, Wo40,7-44,4Fs8,6-11,6 in Elga und Wo37,1-42,5Fs7,8-10,3 in Kodaikanal. Elga enthält auch sehr kalziumarmes Orthopyroxen, Wo0,4Fs14,8 (Osadchii et al., 1981). Colomera und Kodaikanal enthalten sowohl Plagioklas als auch Kalifeldspat, während Elga Alkalifeldspat enthält, der eine Reihe von Zusammensetzungen aufweist.
Es liegen nur wenige umfassende Analysen der Zusammensetzung von Silikateinschlüssen aus IIE-Eisen vor, und viele davon betreffen kleine Proben. Netschaëvo-Silikate haben magnesiumnormierte Häufigkeiten von feuerfesten, mäßig flüchtigen und flüchtigen lithophilen Elementen innerhalb der Bereiche gewöhnlicher Chondrite. Die nickelnormierten Häufigkeiten von feuerfesten und mäßig flüchtigen siderophilen Elementen sind ebenfalls mit denen der gewöhnlichen Chondrite vergleichbar. Die Silikate haben jedoch Siderophil/Mg-Verhältnisse von (1,9-2,2) × CI-Chondriten. Der Silikateinschluss in Watson hat CI-normierte Element/Mg-Verhältnisse von ~ 0,86 für die meisten refraktären und mäßig flüchtigen lithophilen Elemente (Abbildung 2). Die siderophilen Elemente in Watson sind abgereichert und weisen mit zunehmender Flüchtigkeit eine steigende Häufigkeit auf (Olsen et al., 1994): Os/Mg = 0,028 × CI und Sb/Mg = 0,066 × CI.
Ein Komposit aus 12 Einschlüssen von der Weekeroo Station ist weitgehend mafisch in der Zusammensetzung – verarmt an MgO und angereichert an SiO2, Al2O3 und CaO im Vergleich zu den chondritischen Einschlüssen in Netschaëvo und Watson. Es ist quarznormativ und in den Einschlüssen wird Tridymit beobachtet (Olsen und Jarosewich, 1970). Sechs gabbroische und drei kryptokristalline Einschlüsse aus Miles zeigen beträchtliche Überschneidungen in der Zusammensetzung von Magnesium, Aluminium und Kalzium zwischen den beiden Typen, aber die analysierten Massen waren klein, von 5,6 bis 60,4 mg. Die kompatiblen und inkompatiblen lithophilen Spurenelemente sind ebenfalls recht variabel, aber sie zeigen im Allgemeinen fraktionierte lithophile Elementhäufigkeiten. Die plagiophilen Elemente (Natrium, Aluminium und Kalium) und die inkompatiblen Elemente (Titan und Hafnium) sind angereichert, während Magnesium im Vergleich zu CI-Chondriten verarmt ist. Die REE-Häufigkeiten sind im Allgemeinen höher als die CI-Werte, obwohl einige der kryptokristallinen Klasten LREE-Verarmungen aufweisen. Die kryptokristallinen Klasten sind stärker fraktioniert (Ebihara et al., 1997). Diese Klasten haben zwar eindeutig keine chondritische Zusammensetzung, sind aber auch nicht offensichtlich Teilschmelzen einer chondritischen Quelle (Ebihara et al., 1997). Aufgrund der Heterogenität der Probe sind die analysierten Klasten möglicherweise nicht repräsentativ für den Großteil des Silikatmaterials.
Die IIE-Eisensilikateinschlüsse sind unter den Meteoriten insofern ungewöhnlich, als sie eine Reihe von Entstehungsaltern zu haben scheinen. Bogard et al. (2000) haben die vorhandenen radiometrischen Altersdaten für IIE-Eisensilikat-Einschlüsse zusammengefasst. Colomera, Miles, Techado und Weekeroo Station haben Ar-Ar- und/oder Rb-Sr-Alter > 4,3 Ga, während Kodaikanal, Netschaëvo und Watson Ar-Ar-, Rb-Sr- und/oder Pb-Pb-Alter von ~ 3,7 Ga haben. Die Station Weekeroo hat ein I-Xe-Bildungsalter von 4,555 Ga (Niemeyer, 1980), kalibriert auf das von Brazzle et al. (1999) ermittelte absolute Bjurböle-Alter, das älter ist als die Rb-Sr-Isochron-Alter (Burnett und Wasserburg, 1967a; Evensen et al., 1979). Die Wolfram-Isotopenzusammensetzungen von Metall und Silikat in Watson sind unterschiedlich, was darauf hindeutet, dass diese Phasen nicht im Gleichgewicht waren (Snyder et al., 1998). Burnett und Wasserburg (1967b) argumentierten, dass das relativ niedrige anfängliche 87Sr/86Sr-Verhältnis von Kodaikanal für sein sehr hohes Rb/Sr-Verhältnis nicht mit einer einfachen metamorphen Reequilibrierung vereinbar ist und eine Rb/Sr-Fraktionierung bei ~ 3,7 Ga erfordert.
Bogard et al. (2000) überprüften Modelle für die Bildung von IIE-Eisen. Die beiden wichtigsten Modelle sind: (1) IIE-Eisen wurde durch endogene, magmatische Prozesse gebildet (z.B. Casanova et al., 1995) oder (2) durch exogene, impaktgetriebene Prozesse (z.B. Wasson und Wang, 1986). Die feinkörnige Textur einiger Einschlüsse spricht für Schockumschmelzung (Bogard et al., 2000; Osadchii et al., 1981), aber es ist nicht klar, ob diese Einschlüsse durch diesen Prozess entstanden sind oder einfach umgeschmolzen wurden. Das junge Alter einiger IIE-Eisen spricht ebenfalls für einen Einschlagsprozess, da die innere Erhitzung von Asteroiden um 3,8 Ga längst abgeschlossen war. Burnett und Wasserburg (1967b) zeigten, dass die Rb-Sr-Fraktionierung in den Kodaikanal-Einschlüssen 3,8 Ga stattfand, und dieses Alter entspricht nicht einem einfachen metamorphen Reequilibrierungsvorgang. Kodaikanal könnte jedoch ein Sonderfall sein, bei dem der Einschlag zu einer gründlichen Umschmelzung und chemischen Fraktionierung führte, während andere IIE-Eisen lediglich in geringerem Maße schockgeheizt wurden. In diesem Fall könnte die ursprüngliche Bildung der Silikate durch endogene Prozesse ~ 4,56 Ga erfolgt sein. Die strukturelle Heterogenität, die geringe Größe vieler Einschlüsse und der Mangel an detaillierten Untersuchungen vieler IIE-Eisen erschweren ein klares Verständnis der Silikatbildung.