1.6.4.1 IIE-rautameteoriitti Silikaatit
IIE-rautameteoriittiryhmään kuuluu 18 jäsentä, joista 11:n on raportoitu sisältävän silikaattisulkeumia (Grady, 2000). Nämä sulkeumat, jotka on kuvattu vain kahdeksasta IIE-raudasta, ovat hyvin erityyppisiä, kondriittisista silikaateista sammutettuihin mafisiin sulatuksiin ja senttimetrin kokoisiin yksittäisiin alkalimaasälpä-kiteisiin. Koska sulkeumatyyppejä on monenlaisia, mukaan lukien primitiivisiä ja erittäin kehittyneitä koostumuksia, niitä pidetään tässä luokittelemattomina akondriitteina. Silikaattiset sulkeumat jaetaan keskustelua varten kolmeen ryhmään – kondriittisiin, mafisiin ja silikaattisiin.
Petrologiset ja koostumustiedot IIE:n rautasilikaateista on otettu Bence ja Burnettin (1969), Bildin ja Wassonin (1977), Bogardin ym. (2000), Bunchin ja Olsenin (1968), Bunchin ym. (1970), Casanova et al. (1995), Ebihara et al. (1997), Ikeda ja Prinz (1996), Ikeda et al. (1997), Olsen ja Jarosewich (1970, 1971), Olsen et al. (1994), Osadchii et al. (1981) ja Prinz et al. (1983b).
Kondriittisia sulkeumia esiintyy Netschaëvossa ja Techadossa. Ne sisältävät oliviinia, ortopyrokseenia, diopsidia, natriumplagioklaasia, fosfaatteja, FeNi-metallia ja troiliittia, ja Netschaëvossa on reliktisiä kondriitteja. Mineraalikoostumukset eroavat Netschaëvon ja Techadon välillä; oliviinien mg#-arvot ovat 85,9 ja 83,6, ortopyrokseenien Wo1,4Fs13,6 ja Wo1,6Fs15,3 ja plagioklaasien Ab81,8Or4,3 ja Ab78,9Or6,0. Myös Watsonin tunnistama yksittäinen silikaattisulkeuma on massakoostumukseltaan karkeasti ottaen kondriittinen. Se sisältää oliviinia (mg# 79.4), ortopyrokseenia (Wo3.8Fs17.6), kalkkipyrokseenia (Wo41.1Fs9.0), antipertiittistä alkalifiltsalpaa, jossa on kalimaasälpälamelleja (Ab57.2Or41.4) albiitti-isännässä (Ab92.6Or5.2), kromiittia, troiittia ja metallia. Tämän sulkeuman rakenne on magneettinen – jopa 1 mm:n kokoiset ortopyrokseenikiteet ympäröivät poikiliittisesti oliviinikiteitä, ja oliviini, kalkkipyrokseeni, plagioklaasi ja troiliitti esiintyvät ortopyrokseenirakeiden välissä. Tämä tekstuuri on jokseenkin samanlainen kuin PAT 91501:ssä, joka on L-kondriitin törmäyssula (Mittlefehldt ja Lindstrom, 2001).
Mafiset sulkeumat hallitsevat Weekeroo Stationin ja Milesin sulkeumatyyppejä. Ne koostuvat ~ 25 % ortopyrokseenista, 25 % klinopyrokseenista ja 50 % maasälvästä, mutta moodit vaihtelevat. Suurin osa Milesin sulkeumista on karkearakeisia gabroja, mutta myös hienorakeisia, kryptokiteisiä sulkeumia esiintyy. Weekeroo Station sisältää karkearakeisia pyrokseeni-plagioklaasi-sulkeumia ja sulkeumia, joissa on karkeaa pyrokseenia, joka on hienorakeisessa säteilevässä plagioklaasi-tridiitti-emäsmassassa. Weekeroo Stationin ortopyrokseeni on Fs22, kun taas Milesin ortopyrokseeni on Fs19,9-23,2. Nämä ovat FeO-pitoisempia kuin kondriittisissa sulkeumissa olevat sulkeumat. Sekä plagioklaasia että emäksistä maasälpää esiintyy Weekeroo Stationissa ja Milesissa.
Silikaattisia sulkeumia, jotka ovat yleisiä Colomerassa, Kodaikanalissa ja Elgassa, hallitsee lasinen tai kryptokiteinen materiaali, jonka koostumus on plagioklaasi-tridymiitti, ja klinopyrokseeni suhteessa ~ 2:1. Silikaattisten sulkeumien rakenne vaihtelee säteittäisistä, hienorakeisista plagioklaasin ja tridymiitin välikasvustoista lasimaisiin sulkeumiin. Mineraalikoostumukset tässä ryhmässä ovat hieman monipuolisempia. Oliviinin mg#-arvo on 78 Elgassa ja 79 Kodaikanalissa, ortopyrokseeni on Wo2Fs22 Colomerassa ja Wo3Fs16 Elgassa ja Kodaikanalissa, kun taas klinopyrokseeni on vaihtelevampi: Wo40,5-46,4 Fs8,6-14,0 Colomerassa, Wo40,7-44,4Fs8,6-11,6 Elgassa ja Wo37,1-42,5Fs7,8-10,3 Kodaikanalissa. Elga sisältää myös hyvin vähäkalsiumista ortopyrokseenia, Wo0.4Fs14.8 (Osadchii et al., 1981). Colomera ja Kodaikanal sisältävät sekä plagioklaasi- että kalimaasälpää, kun taas Elga sisältää alkalimaasälpää, jolla on erilaisia koostumuksia.
IIE-raudoista peräisin olevista silikaattisulkeumista on saatavilla vain vähän kattavia massakoostumusanalyysejä, ja monet niistä ovat pienistä näytteistä. Netschaëvon silikaateissa on magnesiumilla normalisoituja tulenkestävien, kohtalaisen haihtuvien ja haihtuvien litofiilisten alkuaineiden runsauksia tavallisten kondriittien vaihteluvälillä. Myös tulenkestävien ja kohtalaisen haihtuvien siderofiilisten alkuaineiden nikkelinormalisoidut runsaudet ovat samanlaisia kuin tavallisissa kondriiteissa. Silikaattien siderofiilien/Mg-suhteet ovat kuitenkin (1,9-2,2) × CI-kondriitit. Watsonin silikaattisulkeuman CI-normalisoidut alkuaine/Mg-suhteet ovat ~ 0,86 useimpien tulenkestävien ja kohtalaisen haihtuvien litofiilisten alkuaineiden osalta (kuva 2). Watsonin siderofiiliset alkuaineet ovat köyhtyneet, ja niiden runsaus kasvaa haihtuvuuden kasvaessa (Olsen et al., 1994):
Weekeroo Stationin 12 sulkeuman yhdistelmä on koostumukseltaan laajalti mafinen – köyhtynyt MgO:n suhteen ja rikastunut SiO2:n, Al2O3:n ja CaO:n suhteen verrattuna Netschaëvon ja Watsonin kondriittisiin sulkeumiin. Se on kvartsinorminatiivista ja sulkeumissa on havaittu tridymiittiä (Olsen ja Jarosewich, 1970). Milesin kuudessa gabro- ja kolmessa kryptokiteisessä sulkeumassa on huomattavaa koostumuksellista päällekkäisyyttä magnesiumin, alumiinin ja kalsiumin suhteen näiden kahden tyypin välillä, mutta analysoidut massat olivat pieniä, 5,6-60,4 mg.Yhteensopivat ja yhteensopimattomat litofiiliset hivenalkuaineet ovat myös melko vaihtelevia, mutta niissä on yleensä fraktioituneita litofiilisten alkuaineiden runsauksia. Plagiofiiliset alkuaineet (natrium, alumiini ja kalium) ja yhteensopimattomat alkuaineet (titaani ja hafnium) ovat rikastuneet, kun taas magnesium on köyhtynyt suhteessa CI-kondriitteihin. REE-rikkaudet ovat yleensä CI-arvoja korkeammat, vaikka joissakin kryptokiteisissä klasteissa on LREE:n köyhtymistä. Kryptokiteiset klastit ovat voimakkaammin fraktioituneita (Ebihara et al., 1997). Vaikka nämä klastit eivät selvästi ole koostumukseltaan kondriittisia, ne eivät myöskään selvästikään ole kondriittisen lähteen osasulamia (Ebihara et al., 1997). Näytteen heterogeenisuuden vuoksi analysoidut klastit eivät välttämättä edusta silikaattimateriaalin pääainetta.
IIE-rautasilikaattisulkeumat ovat meteoriittien joukossa epätavallisia siinä mielessä, että niillä näyttää olevan erilaisia muodostumisikiä. Bogard et al. (2000) tekivät yhteenvedon IIE-rautasilikaattisulkeumien olemassa olevista radiometrisistä ikätiedoista. Colomeran, Milesin, Techadon ja Weekeroo Stationin Ar-Ar- ja/tai Rb-Sr-ikä on > 4,3 Ga, kun taas Kodaikanalin, Netschaëvon ja Watsonin Ar-Ar-, Rb-Sr- ja/tai Pb-Pb-ikä on ~ 3,7 Ga. Weekeroon asemalla on I-Xe-muodostumisikä 4,555 Ga (Niemeyer, 1980), joka on kalibroitu Brazzle et al. (1999) määrittämään Bjurbölen absoluuttiseen ikään, joka on vanhempi kuin Rb-Sr-isokronien iät (Burnett ja Wasserburg, 1967a; Evensen et al., 1979). Watsonin metallin ja silikaatin volframi-isotooppikoostumukset ovat erilaiset, mikä osoittaa, että nämä faasit eivät tasapainottuneet (Snyder et al., 1998). Burnett ja Wasserburg (1967b) väittivät, että Kodaikanalin suhteellisen matala alkuperäinen 87Sr/86Sr-suhde sen hyvin korkealle Rb/Sr-arvolle ei sovi yhteen yksinkertaisen metamorfisen uudelleenekvibroinnin kanssa, vaan edellyttää Rb/Sr-fraktioitumista ~ 3,7 Ga:n kohdalla.
Bogard et al. (2000) tarkastelivat IIE-rautojen muodostumismalleja. Kaksi tärkeintä mallia ovat: (1) IIE-raudat muodostuivat endogeenisten magmaattisten prosessien (esim. Casanova et al., 1995) tai (2) eksogeenisten, impaktivetoisten prosessien (esim. Wasson ja Wang, 1986) seurauksena. Joidenkin sulkeumien hienorakeiset tekstuurit puhuvat shokkien uudelleen sulattamisen puolesta (Bogard et al., 2000; Osadchii et al., 1981), mutta ei ole selvää, että nämä sulkeumat muodostuivat tässä prosessissa sen sijaan, että ne olisi yksinkertaisesti uudelleen sulatettu. Joidenkin IIE-rautojen nuoret iät puoltavat myös törmäysprosessia, sillä asteroidien sisäinen kuumeneminen oli jo kauan sitten loppunut 3,8 Ga:ssa. Burnett ja Wasserburg (1967b) osoittivat, että Kodaikanalin sulkeumissa tapahtui Rb-Sr-fraktioitumista 3,8 Ga:n iässä, eikä tämä ikä vastaa yksinkertaista metamorfista reequilibrointitapahtumaa. Kodaikanal saattaa kuitenkin olla erikoistapaus, jossa isku johti perusteelliseen uudelleensulatukseen ja kemialliseen fraktioitumiseen, kun taas muut IIE-raudat vain kuumenivat shokkikuumennuksessa vähäisemmässä määrin. Tässä tapauksessa silikaattien alkuperäinen muodostuminen on voinut tapahtua endogeenisten prosessien kautta ~ 4,56 Ga. Tekstuurin heterogeenisuus, monien sulkeumien pieni koko ja monien IIE-rautojen yksityiskohtaisten tutkimusten vähäisyys vaikeuttavat silikaattien muodostumisen selkeää ymmärtämistä.