1.6.4.1 IIE Iron Meteorite Silicates
Grupa meteorytów żelaznych IIE liczy 18 członków, z których 11 zawiera inkluzje krzemianowe (Grady, 2000). Inkluzje te, opisane tylko dla ośmiu żelaznych IIE, są bardzo różnych typów, od chondrytowych krzemianów do zgaszonych stopów maficznych do centymetrowej wielkości pojedynczych kryształów skaleni alkalicznych. Ze względu na szeroki zakres typów inkluzji, w tym kompozycje prymitywne i wysoko wyewoluowane, są one tutaj traktowane jako nieskategoryzowane achondryty. Inkluzje krzemianowe podzielono dla potrzeb dyskusji na trzy grupy – chondrytowe, mafickie i krzemowe.
Informacje petrologiczne i kompozycyjne o krzemianach żelaza IIE zaczerpnięto z Bence i Burnett (1969), Bild i Wasson (1977), Bogard et al. (2000), Bunch i Olsen (1968), Bunch et al. (1970), Casanova et al. (1995), Ebihara et al. (1997), Ikeda and Prinz (1996), Ikeda et al. (1997), Olsen and Jarosewich (1970, 1971), Olsen et al. (1994), Osadchii et al. (1981), and Prinz et al. (1983b).
Inkluzje chondrytowe występują w Netschaëvo i Techado. Zawierają one oliwin, ortopiroksen, diopsyd, sodowy plagioklaz, fosforany, metal FeNi i troilit, a w Netschaëvo obecne są reliktowe chondryty. Skład mineralny różni się pomiędzy Netschaëvo i Techado; oliwiny mają mg#’s 85.9 i 83.6, ortopirokseny są Wo1.4Fs13.6 i Wo1.6Fs15.3, a plagioklazy są Ab81.8Or4.3 i Ab78.9Or6.0. Pojedyncza inkluzja krzemianowa zidentyfikowana w Watsonie jest również z grubsza chondrytowa w składzie masowym. Zawiera oliwin (mg# 79.4), ortopiroksen (Wo3.8Fs17.6), piroksen kalcynowany (Wo41.1Fs9.0), antypertytowy skaleń alkaliczny z lamelkami skalenia potasowego (Ab57.2Or41.4) w albitowym gospodarzu (Ab92.6Or5.2), chromit, troilit i metal. Tekstura tej inkluzji jest iglasta – kryształy ortopiroksenu o wielkości do 1 mm poikitycznie otaczają kryształy oliwinu, przy czym oliwin, piroksen kalcynowany, plagioklaz i troilit występują międzywęźle w stosunku do ziaren ortopiroksenu. Tekstura ta jest nieco podobna do tej z PAT 91501, impact-melt z chondrytu L (Mittlefehldt i Lindstrom, 2001).
Wtrącenia mafickie dominują wśród inkluzji w Weekeroo Station i Miles. Składają się one z ~ 25% ortopiroksenu, 25% klinopiroksenu i 50% skalenia, ale tryby są zmienne. Większość inkluzji w Miles to gruboziarniste gabrozy, ale obecne są także drobnoziarniste inkluzje kryptokrystaliczne. Stacja Weekeroo zawiera gruboziarniste inkluzje piroksenowo-plagioklazowe oraz inkluzje z gruboziarnistym piroksenem zawarte w drobnoziarnistej promienistej masie ziemnej plagioklazowo-tridymitowej. Ortopiroksen w Weekeroo Station ma Fs22, podczas gdy w Miles ma Fs19.9-23.2. Są one bardziej bogate w FeO niż te we wtrąceniach chondrytowych. Zarówno plagioklazy i skalenie alkaliczne są obecne w Weekeroo Station i Miles.
Krzemowe inkluzje, powszechne w Colomera, Kodaikanal i Elga, są zdominowane przez szkło lub kryptokrystaliczny materiał o składzie plagioklaz-tridymit i klinopiroksen w stosunku ~ 2:1. Wtrącenia krzemowe mają teksturę od promienistych, drobnoziarnistych wrostków plagioklazu i trydymitu do wtrąceń szklistych. Składy mineralne w tej grupie są nieco bardziej zróżnicowane. Oliwin ma mg# 78 w Elga i 79 w Kodaikanal, ortopiroksen jest Wo2Fs22 w Colomera i Wo3Fs16 w Elga i Kodaikanal, podczas gdy klinopiroksen jest bardziej zmienny, z Wo40.5-46.4 Fs8.6-14.0 w Colomera, Wo40.7-44.4Fs8.6-11.6 w Elga i Wo37.1-42.5Fs7.8-10.3 w Kodaikanal. Elga zawiera również ortopiroksen o bardzo niskiej zawartości wapnia, Wo0.4Fs14.8 (Osadchii et al., 1981). Colomera i Kodaikanal zawierają zarówno plagioklaz jak i skaleń potasowy, podczas gdy Elga zawiera skaleń alkaliczny wykazujący szereg kompozycji.
Niewiele kompleksowych hurtowych analiz składu jest dostępnych dla inkluzji krzemianowych z żelaz IIE, a wiele z nich dotyczy małych próbek. Krzemiany Netschaëvo mają znormalizowane magnezem obfitości ogniotrwałych, umiarkowanie lotnych i lotnych pierwiastków litofilnych w zakresach zwykłych chondrytów. Znormalizowane pod względem niklu obfitości pierwiastków ogniotrwałych i umiarkowanie lotnych pierwiastków syderofilnych są również zbliżone do tych występujących w zwykłych chondrytach. Krzemiany mają jednak stosunek siderofili/Mg (1,9-2,2) × CI chondrytów. Krzemianowa inkluzja w Watson ma znormalizowane do CI stosunki pierwiastków/Mg wynoszące ~ 0.86 dla większości ogniotrwałych i umiarkowanie lotnych pierwiastków litofilowych (Rysunek 2). Pierwiastki syderofilowe w Watsonie są zubożone i wykazują rosnącą obfitość wraz ze wzrostem lotności (Olsen i in., 1994): Os/Mg = 0.028 × CI i Sb/Mg = 0.066 × CI.
Kompozyt 12 inkluzji ze stacji Weekeroo Station jest szeroko maficzny w składzie – zubożony w MgO i wzbogacony w SiO2, Al2O3 i CaO w porównaniu z chondrytowymi inkluzjami w Netschaëvo i Watson. Jest on normatywny kwarcowo, a w inkluzjach obserwuje się tridymit (Olsen i Jarosewich, 1970). Sześć inkluzji gabroicznych i trzy kryptokrystaliczne z Miles wykazują znaczne nakładanie się składu magnezu, glinu i wapnia pomiędzy tymi dwoma typami, ale analizowane masy były niewielkie, od 5,6 do 60,4 mg.Zgodne i niezgodne litofilowe pierwiastki śladowe są również dość zmienne, ale generalnie wykazują frakcjonowane obfitości pierwiastków litofilowych. Pierwiastki plagiofilne (sód, glin i potas) oraz pierwiastki niezgodne (tytan i hafn) są wzbogacone, natomiast magnez jest zubożony w stosunku do chondrytów CI. Obfitości REE są generalnie podwyższone w stosunku do wartości z CI, chociaż niektóre skrytokryształy wykazują zubożenie LREE. Klastry skrytokrystaliczne są bardziej ekstremalnie frakcjonowane (Ebihara i in., 1997). Choć wyraźnie nie mają one składu chondrytowego, nie są też w oczywisty sposób częściowymi stopami źródła chondrytowego (Ebihara i in., 1997). Ze względu na niejednorodność próbki, analizowane klastry mogą nie być reprezentatywne dla większości materiału krzemianowego.
Krzemianowe inkluzje żelaza IIE są nietypowe wśród meteorytów, gdyż wydają się mieć różny wiek powstania. Bogard et al. (2000) podsumowali istniejące dane radiometryczne dotyczące wieku inkluzji krzemianów żelaza IIE. Colomera, Miles, Techado, i Weekeroo Station mają wiek Ar-Ar i/lub Rb-Sr > 4,3 Ga, podczas gdy Kodaikanal, Netschaëvo, i Watson mają wiek Ar-Ar, Rb-Sr, i/lub Pb-Pb ~ 3,7 Ga. Weekeroo Station ma I-Xe wiek formacji 4.555 Ga (Niemeyer, 1980), skalibrowany do absolutnego wieku Bjurböle określone przez Brazzle et al. (1999), który jest starszy niż Rb-Sr izochronowych wieków (Burnett i Wasserburg, 1967a; Evensen et al., 1979). Wolfram-izotopowe kompozycje metalu i krzemianu w Watson są różne, wskazując, że te fazy nie zrównoważyć (Snyder i in., 1998). Burnett i Wasserburg (1967b) argumentowali, że stosunkowo niski początkowy stosunek 87Sr/86Sr z Kodaikanal dla jego bardzo wysokiego Rb/Sr nie jest zgodny z prostą metamorficzną reequilibracją, i wymaga frakcjonowania Rb/Sr przy ~ 3.7 Ga.
Bogard et al. (2000) dokonał przeglądu modeli powstawania żelaza IIE. Dwa główne modele to: (1) żelaza IIE powstały w wyniku endogenicznych procesów ignezjowych (np., Casanova i in., 1995) lub (2) egzogenicznych, napędzanych uderzeniami procesów (np., Wasson i Wang, 1986). Drobnoziarniste tekstury niektórych inkluzji przemawiają za przetapianiem szokowym (Bogard i in., 2000; Osadchii i in., 1981), ale nie jest jasne, że inkluzje te powstały w tym procesie, w przeciwieństwie do zwykłego przetopienia. Młody wiek niektórych żelaz IIE również przemawia za procesem uderzeniowym, gdyż wewnętrzne ogrzewanie asteroid dawno już wygasło w 3,8 Ga. Burnett i Wasserburg (1967b) wykazali, że frakcjonowanie Rb-Sr nastąpiło 3,8 Ga w inkluzjach Kodaikanal, a wiek ten nie odpowiada prostemu metamorficznemu procesowi reequilibration. Jednak Kodaikanal może być szczególnym przypadkiem, w którym uderzenie spowodowało gruntowne przetopienie i frakcjonowanie chemiczne, podczas gdy inne żelaza IIE zostały po prostu podgrzane szokowo w mniejszym stopniu. W tym przypadku pierwotne tworzenie się krzemianów mogło nastąpić w wyniku procesów endogenicznych ~ 4,56 Ga. Niejednorodność teksturalna, małe rozmiary wielu inkluzji i niedostatek szczegółowych badań wielu żelaz IIE utrudniają jasne zrozumienie powstawania krzemianów.