1.6.4.1 IIE Iron Meteorite Silicates
Il gruppo di meteoriti di ferro IIE contiene 18 membri, di cui 11 sono riportati per contenere inclusioni di silicati (Grady, 2000). Queste inclusioni, descritte solo per otto ferri IIE, sono di tipi molto diversi, dai silicati condritici ai fusi mafici estinti ai singoli cristalli centimetrici di feldspato alcalino. A causa dell’ampia gamma di tipi di inclusioni, comprese composizioni primitive e altamente evolute, sono qui considerate come acondriti non categorizzate. Le inclusioni di silicati sono divise in tre gruppi per la discussione – condritici, mafici e silicici.
Le informazioni petrologiche e composizionali sui silicati di ferro IIE sono state prese da Bence e Burnett (1969), Bild e Wasson (1977), Bogard et al. (2000), Bunch e Olsen (1968), Bunch et al. (1970), Casanova et al. (1995), Ebihara et al. (1997), Ikeda e Prinz (1996), Ikeda et al. (1997), Olsen e Jarosewich (1970, 1971), Olsen et al. (1994), Osadchii et al. (1981), e Prinz et al. (1983b).
Le inclusioni condritiche si trovano a Netschaëvo e Techado. Contengono olivina, ortopirosseno, diopside, plagioclasio sodico, fosfati, FeNi metallico e troilite, e condruli relitti sono presenti a Netschaëvo. Le composizioni minerali differiscono tra Netschaëvo e Techado; le olivine hanno mg# di 85,9 e 83,6, gli ortopirosseni sono Wo1,4Fs13,6 e Wo1,6Fs15,3, e le plagioclasi sono Ab81,8Or4,3 e Ab78,9Or6,0. La singola inclusione di silicato identificata in Watson è anche approssimativamente condritica nella composizione di massa. Contiene olivina (mg# 79.4), ortopirosseno (Wo3.8Fs17.6), pirosseno calcico (Wo41.1Fs9.0), feldspato alcalino antiperitico con lamelle di feldspato di potassio (Ab57.2Or41.4) in un ospite albite (Ab92.6Or5.2), cromite, troilite e metallo. La struttura di questa inclusione è ignea – cristalli di ortopirosseno fino a 1 mm di dimensione racchiudono poikiliticamente cristalli di olivina, con olivina, pirosseno calcico, plagioclasio e troilite che si presentano interstiziali ai grani di ortopirosseno. Questa struttura è in qualche modo simile a quella di PAT 91501, una fusione da impatto di una condrite L (Mittlefehldt e Lindstrom, 2001).
Le inclusioni mafiche dominano i tipi di inclusioni in Weekeroo Station e Miles. Sono composte da ~ 25% ortopirosseno, 25% clinopirosseno e 50% feldspato, ma le modalità sono variabili. La maggior parte delle inclusioni a Miles sono gabbri a grana grossa, ma sono presenti anche alcune inclusioni criptocristalline a grana fine. La stazione Weekeroo contiene inclusioni di pirosseno-plagioclasio a grana grossa e inclusioni con pirosseno grossolano contenute in groundmass di plagioclasio-tridimite a grana fine. L’ortopiroxene a Weekeroo Station è Fs22, mentre quello a Miles è Fs19.9-23.2. Questi sono più ricchi di FeO di quelli nelle inclusioni condritiche. Sia il plagioclasio che il feldspato alcalino sono presenti a Weekeroo Station e Miles.
Le inclusioni siliciche, comuni a Colomera, Kodaikanal ed Elga, sono dominate da vetro o materiale criptocristallino di composizione plagioclasio-tridimite e clinopirosseno in un rapporto di ~ 2:1. Le inclusioni siliciche hanno strutture che variano da intergrowths radianti e a grana fine di plagioclasio e tridimite a inclusioni vetrose. Le composizioni minerali all’interno di questo gruppo sono un po’ più diverse. L’olivina ha un mg# di 78 in Elga e 79 in Kodaikanal, l’ortopirosseno è Wo2Fs22 in Colomera e Wo3Fs16 in Elga e Kodaikanal, mentre il clinopiroxeno è più variabile, con Wo40.5-46.4 Fs8.6-14.0 in Colomera, Wo40.7-44.4Fs8.6-11.6 in Elga e Wo37.1-42.5Fs7.8-10.3 in Kodaikanal. Elga contiene anche orthopyroxene di calcio molto basso, Wo0.4Fs14.8 (Osadchii et al., 1981). Colomera e Kodaikanal contengono sia plagioclasio che feldspato di potassio, mentre Elga contiene feldspato alcalino che mostra una gamma di composizioni.
Poche analisi composizionali complete sono disponibili per le inclusioni di silicati dai ferri IIE, e molte di esse sono di piccoli campioni. I silicati di Netschaëvo hanno abbondanze normalizzate al magnesio di elementi litofili refrattari, moderatamente volatili e volatili all’interno delle gamme delle condriti ordinarie. Le abbondanze normalizzate al nichel degli elementi siderofili refrattari e moderatamente volatili sono anche simili a quelle delle condriti ordinarie. I silicati hanno rapporti siderofili/Mg di (1,9-2,2) × condriti CI, tuttavia. L’inclusione di silicati in Watson ha CI-normalizzato elementi/Mg rapporti di ~ 0,86 per la maggior parte refrattari e moderatamente volatili elementi litofili (Figura 2). Gli elementi siderofili in Watson sono impoveriti e mostrano un’abbondanza crescente con l’aumentare della volatilità (Olsen et al., 1994): Os/Mg = 0,028 × CI e Sb/Mg = 0,066 × CI.
Un composto di 12 inclusioni dalla stazione Weekeroo è ampiamente mafico in composizione – impoverito in MgO e arricchito in SiO2, Al2O3, e CaO rispetto alle inclusioni condritiche in Netschaëvo e Watson. È normalizzato al quarzo e si osserva tridimite nelle inclusioni (Olsen e Jarosewich, 1970). Sei inclusioni gabbroiche e tre criptocristalline da Miles mostrano una considerevole sovrapposizione compositiva in magnesio, alluminio e calcio tra i due tipi, ma le masse analizzate erano piccole, da 5.6 a 60.4 mg.I microelementi litofili compatibili e incompatibili sono anche abbastanza variabili, ma generalmente mostrano abbondanze di elementi litofili frazionati. Gli elementi plagiofili (sodio, alluminio e potassio) e gli elementi incompatibili (titanio e afnio) sono arricchiti, mentre il magnesio è impoverito rispetto alle condriti CI. Le abbondanze REE sono generalmente elevate rispetto ai valori CI, anche se alcuni clasti criptocristallini presentano impoverimenti di LREE. I clasti criptocristallini sono più estremamente frazionati (Ebihara et al., 1997). Anche se chiaramente non sono di composizione condritica, questi clasti non sono ovviamente neanche fusioni parziali di una sorgente condritica (Ebihara et al., 1997). A causa dell’eterogeneità del campione, i clasti analizzati potrebbero non essere rappresentativi della maggior parte del materiale di silicato.
Le inclusioni di silicato di ferro IIE sono insolite tra le meteoriti in quanto sembrano avere una gamma di età di formazione. Bogard et al. (2000) hanno riassunto i dati radiometrici esistenti sulle inclusioni di silicato di ferro IIE. Colomera, Miles, Techado e Weekeroo Station hanno età Ar-Ar e/o Rb-Sr > 4.3 Ga, mentre Kodaikanal, Netschaëvo e Watson hanno età Ar-Ar, Rb-Sr e/o Pb-Pb di ~ 3.7 Ga. La stazione Weekeroo ha un’età di formazione I-Xe di 4,555 Ga (Niemeyer, 1980), calibrata sull’età assoluta Bjurböle determinata da Brazzle et al. (1999), che è più vecchia delle età isocrone Rb-Sr (Burnett e Wasserburg, 1967a; Evensen et al., 1979). Le composizioni isotopiche del tungsteno del metallo e del silicato in Watson sono diverse, indicando che queste fasi non si sono equilibrate (Snyder et al., 1998). Burnett e Wasserburg (1967b) hanno sostenuto che il rapporto 87Sr/86Sr iniziale relativamente basso di Kodaikanal per il suo Rb/Sr molto alto non è compatibile con un semplice riequilibrio metamorfico, e richiede un frazionamento Rb/Sr a ~ 3,7 Ga.
Bogard et al. (2000) hanno rivisto i modelli per la formazione dei ferro IIE. I due modelli principali sono: (1) I ferri IIE sono stati formati da processi ignei endogeni (per esempio, Casanova et al., 1995) o (2) processi esogeni, guidati dall’impatto (per esempio, Wasson e Wang, 1986). Le strutture a grana fine di alcune inclusioni fanno pensare ad una rifusione da urto (Bogard et al., 2000; Osadchii et al., 1981), ma non è chiaro se queste inclusioni si siano formate con questo processo, invece di essere semplicemente rifuse. Anche le giovani età di alcuni ferri IIE depongono a favore di un processo di impatto, poiché il riscaldamento interno degli asteroidi era già morto da tempo a 3,8 Ga. Burnett e Wasserburg (1967b) hanno dimostrato che il frazionamento Rb-Sr è avvenuto a 3,8 Ga nelle inclusioni di Kodaikanal, e questa età non corrisponde ad un semplice evento di riequilibrio metamorfico. Tuttavia, Kodaikanal potrebbe essere un caso speciale in cui l’impatto ha provocato una profonda rifusione e un frazionamento chimico, mentre altri ferri IIE sono stati semplicemente riscaldati per shock in misura minore. In questo caso, la formazione originale dei silicati potrebbe essere stata da processi endogeni ~ 4.56 Ga. L’eterogeneità strutturale, le piccole dimensioni di molte inclusioni e la scarsità di studi dettagliati su molti ferri IIE ostacolano una chiara comprensione della formazione dei silicati.