1.6.4.1 Silicates de météorite de fer IIE
Le groupe de météorite de fer IIE contient 18 membres, dont 11 sont signalés comme contenant des inclusions de silicate (Grady, 2000). Ces inclusions, décrites pour seulement huit fers IIE, sont de types très différents, allant des silicates chondritiques aux fondus mafiques trempés, en passant par des monocristaux centimétriques de feldspath alcalin. En raison du large éventail de types d’inclusion, y compris des compositions primitives et hautement évoluées, elles sont considérées ici comme des achondrites non catégorisées. Les inclusions de silicate sont divisées en trois groupes pour la discussion – chondritique, mafique, et silicique.
Les informations pétrologiques et de composition sur les silicates de fer IIE ont été prises de Bence et Burnett (1969), Bild et Wasson (1977), Bogard et al. (2000), Bunch et Olsen (1968), Bunch et al. (1970), Casanova et al. (1995), Ebihara et al. (1997), Ikeda et Prinz (1996), Ikeda et al. (1997), Olsen et Jarosewich (1970, 1971), Olsen et al. (1994), Osadchii et al. (1981), et Prinz et al. (1983b).
Des inclusions chondritiques sont trouvées dans Netschaëvo et Techado. Elles contiennent de l’olivine, de l’orthopyroxène, du diopside, du plagioclase sodique, des phosphates, du métal FeNi et de la troïlite, et des chondrules reliques sont présentes à Netschaëvo. Les compositions minérales diffèrent entre Netschaëvo et Techado ; les olivines ont des mg# de 85,9 et 83,6, les orthopyroxènes sont Wo1,4Fs13,6 et Wo1,6Fs15,3, et les plagioclases sont Ab81,8Or4,3 et Ab78,9Or6,0. L’unique inclusion de silicate identifiée à Watson est aussi grossièrement chondritique dans sa composition globale. Elle contient de l’olivine (mg# 79,4), de l’orthopyroxène (Wo3,8Fs17,6), du pyroxène calcaire (Wo41,1Fs9,0), du feldspath alcalin antiperthitique avec des lamelles de feldspath potassique (Ab57,2Or41,4) dans un hôte d’albite (Ab92,6Or5,2), de la chromite, de la troilite et du métal. La texture de cette inclusion est ignée – des cristaux d’orthopyroxène jusqu’à 1 mm de taille entourent de façon poïkilitique des cristaux d’olivine, l’olivine, le pyroxène calcaire, le plagioclase et la troïlite étant interstitiels aux grains d’orthopyroxène. Cette texture est quelque peu similaire à celle de PAT 91501, une fusion par impact d’une L-chondrite (Mittlefehldt et Lindstrom, 2001).
Les inclusions mafiques dominent les types d’inclusion dans Weekeroo Station et Miles. Elles sont composées de ~ 25% d’orthopyroxène, 25% de clinopyroxène, et 50% de feldspath, mais les modes sont variables. La plupart des inclusions de Miles sont des gabbros à gros grains, mais quelques inclusions cryptocristallines à grains fins sont également présentes. Weekeroo Station contient des inclusions de pyroxène-plagioclase à grain grossier et des inclusions de pyroxène grossier contenues dans une masse de fond plagioclase-tridymite rayonnante à grain fin. L’orthopyroxène de Weekeroo Station est Fs22, tandis que celui de Miles est Fs19.9-23.2. Ils sont plus riches en FeO que ceux des inclusions chondritiques. Le plagioclase et le feldspath alcalin sont tous deux présents dans Weekeroo Station et Miles.
Les inclusions siliciques, communes à Colomera, Kodaikanal et Elga, sont dominées par du verre ou du matériel cryptocristallin de composition plagioclase-tridymite et clinopyroxène dans un rapport de ~ 2:1. Les inclusions siliciques ont des textures qui varient des intercroissances rayonnantes à grains fins de plagioclase et de tridymite aux inclusions vitreuses. Les compositions minérales au sein de ce groupe sont un peu plus diverses. L’olivine a un mg# de 78 à Elga et 79 à Kodaikanal, l’orthopyroxène est Wo2Fs22 à Colomera et Wo3Fs16 à Elga et Kodaikanal, tandis que le clinopyroxène est plus variable, avec Wo40.5-46.4 Fs8.6-14.0 à Colomera, Wo40.7-44.4Fs8.6-11.6 à Elga, et Wo37.1-42.5Fs7.8-10.3 à Kodaikanal. Elga contient également de l’orthopyroxène à très faible teneur en calcium, Wo0.4Fs14.8 (Osadchii et al., 1981). Colomera et Kodaikanal contiennent à la fois des plagioclases et des feldspaths potassiques, tandis qu’Elga contient des feldspaths alcalins présentant une gamme de compositions.
Peu d’analyses complètes de composition en vrac sont disponibles pour les inclusions de silicates des fers IIE, et beaucoup d’entre elles concernent de petits échantillons. Les silicates de Netschaëvo ont des abondances normalisées en magnésium d’éléments lithophiles réfractaires, modérément volatils et volatils dans les gammes des chondrites ordinaires. Les abondances normalisées en nickel des éléments sidérophiles réfractaires et modérément volatils sont également similaires à celles des chondrites ordinaires. Les silicates ont des rapports sidérophiles/Mg de (1,9-2,2) × chondrites CI, cependant. L’inclusion silicatée de Watson présente des rapports élément/Mg normalisés CI de ~ 0,86 pour la plupart des éléments lithophiles réfractaires et modérément volatils (figure 2). Les éléments sidérophiles de Watson sont appauvris et leur abondance augmente avec la volatilité (Olsen et al., 1994) : Os/Mg = 0,028 × CI et Sb/Mg = 0,066 × CI.
Un composite de 12 inclusions provenant de la station Weekeroo est largement de composition mafique – appauvri en MgO et enrichi en SiO2, Al2O3 et CaO par rapport aux inclusions chondritiques de Netschaëvo et Watson. Elle est normative en quartz et la tridymite est observée dans les inclusions (Olsen et Jarosewich, 1970). Six inclusions gabbroïques et trois cryptocristallines de Miles montrent un chevauchement considérable de la composition en magnésium, aluminium et calcium entre les deux types, mais les masses analysées étaient faibles, de 5,6 à 60,4 mg.Les éléments traces lithophiles compatibles et incompatibles sont également assez variables, mais ils montrent généralement des abondances d’éléments lithophiles fractionnés. Les éléments plagiophiles (sodium, aluminium et potassium) et les éléments incompatibles (titane et hafnium) sont enrichis, tandis que le magnésium est appauvri par rapport aux chondrites CI. Les abondances d’ETR sont généralement supérieures aux valeurs de CI, bien que certains clastes cryptocristallins présentent des appauvrissements en ETRL. Les clastes cryptocristallins sont plus fortement fractionnés (Ebihara et al., 1997). Bien que leur composition ne soit clairement pas chondritique, ces clastes ne sont pas non plus des fusions partielles d’une source chondritique (Ebihara et al., 1997). En raison de l’hétérogénéité de l’échantillon, les clastes analysés peuvent ne pas être représentatifs de la majeure partie du matériau silicaté.
Les inclusions silicatées de l’IIE-fer sont inhabituelles parmi les météorites car elles semblent avoir une gamme d’âges de formation. Bogard et al. (2000) ont résumé les données d’âge radiométrique existantes sur les inclusions de silicate de fer IIE. Colomera, Miles, Techado et Weekeroo Station ont des âges Ar-Ar et/ou Rb-Sr > 4,3 Ga, tandis que Kodaikanal, Netschaëvo et Watson ont des âges Ar-Ar, Rb-Sr et/ou Pb-Pb de ~ 3,7 Ga. La station Weekeroo a un âge de formation I-Xe de 4,555 Ga (Niemeyer, 1980), calibré à l’âge absolu de Bjurböle déterminé par Brazzle et al. (1999), qui est plus ancien que les âges isochrones Rb-Sr (Burnett et Wasserburg, 1967a ; Evensen et al., 1979). Les compositions isotopiques en tungstène du métal et du silicate de Watson sont différentes, ce qui indique que ces phases ne se sont pas équilibrées (Snyder et al., 1998). Burnett et Wasserburg (1967b) ont avancé que le rapport 87Sr/86Sr initial relativement faible de Kodaikanal pour son Rb/Sr très élevé n’est pas compatible avec un simple rééquilibrage métamorphique, et nécessite un fractionnement Rb/Sr à ~ 3,7 Ga.
Bogard et al. (2000) ont passé en revue les modèles de formation des fers IIE. Les deux principaux modèles sont : (1) les fers IIE ont été formés par des processus ignés endogènes (par exemple, Casanova et al., 1995) ou (2) des processus exogènes, induits par des impacts (par exemple, Wasson et Wang, 1986). Les textures à grain fin de certaines inclusions plaident en faveur d’une refonte par choc (Bogard et al., 2000 ; Osadchii et al., 1981), mais il n’est pas certain que ces inclusions aient été formées par ce processus, par opposition à une simple refonte. Les âges jeunes de certains fers IIE plaident également en faveur d’un processus d’impact, car le chauffage interne des astéroïdes était depuis longtemps terminé à 3,8 Ga. Burnett et Wasserburg (1967b) ont montré que le fractionnement Rb-Sr s’est produit à 3,8 Ga dans les inclusions de Kodaikanal, et cet âge ne correspond pas à un simple événement de rééquilibrage métamorphique. Cependant, Kodaikanal pourrait être un cas particulier dans lequel l’impact a entraîné une refonte complète et un fractionnement chimique, alors que les autres fers IIE ont simplement été chauffés par choc à un degré moindre. Dans ce cas, la formation originelle des silicates pourrait être due à des processus endogènes ~ 4,56 Ga. L’hétérogénéité texturale, la petite taille de nombreuses inclusions et le manque d’études détaillées de nombreux fers IIE empêchent de comprendre clairement la formation des silicates.