5 Strukur & Klassifikation

5.1 Die verschiedenen Chondrite und ihre Komponenten

Die Haupt-Komponenten der Chondrite sind Chondren (typischerweise 20-80 vol%) und Matrix (ebenso typischerweise 20-80 vol%), und die Neben-Komponenten sind CAIs (0-3 vol%) und Opak-Phasen (Metall und Sulfid; typischerweise 0-5 vol%). Die Größen und Häufigkeiten der Komponenten variieren teils stark zwischen den verschiedenen Chondrit-Gruppen. Weiter treten Spuren weiterer, oftmals recht wichtiger Komponenten auf: präsolare Körner, organisches Material, UN/FUN Einschlüsse, Fremdlinge – und mehr.

Nenne die Haupt- und Neben-Komponenten der Chondrite mit ihren ungefähren Häufigkeiten.

Haupt-Komponenten: Chondren: 20-80 vol%; Matrix: ca. 20-80 vol% Neben-Komponenten: CAIs: ca. 0-3 vol%; Opak-Phasen: ca. 0-5 vol%.

Welche Spuren-Komponenten treten auf, und weshalb sind diese wichtig?

Präsolare Körner, organisches Material, UN/FUN Einschlüsse, Fremdlinge, etc. Organisches Material enthält z.B. Informationen über mögliche Bausteine für Leben, oder profaner, den petrologischen sub-Typ eines Chondriten. Präsolare Körnern können die Isotopen-Zusammensetzung der Chondrite und ihrer Komponenten charakteristisch verändern, und so für Reservoir-Studien verwendet werden.

Die meisten Chondren sind mineralogisch zonierte, porphyrische Chondren.

✓Wahr

✗Falsch

Welche der beiden Chondrite-Klassen wird von Chondren dominiert?

✓Gewöhnliche Chondrite

✗Kohlige Chondrite

5.2 Struktur von Gesamt-Chondriten in 3D

Mikro Computer untestützte Tomographie (µ-CT – wobei sich ›mikro‹ auf die untersuchte Größenskala bezieht) erlaubt 3D Einblicke in Meteorite. Durch die damit erzeugten Bildstapel kann man sich sequentiell hindurch bewegen, daraus 3D Objekte erstellen und die verschiedenen Komponenten einzeln entfernen, oder in stereographischen Bildern oder Filmen mit rot/grün Brillen studieren. Tomographische Untersuchungen sind entscheidend um z.B. wahre 3D Komponenten-Größen, Verteilungen, Auftreten oder Strukturen zu bestimmen. Diese Untersuchungen sind außerdem äußerst instruktiv und anschaulich um die Struktur von Meteoriten zu verstehen.

Welche Vorteile bietet die 3D Analytik gegenüber 2D Untersuchungen?

In 2D gibt es immer Schnitteffekte, die es in 3D nicht mehr gibt. So können in 3D wahre Chondren-Größen, Modalbestände von Opak-Phasen in Chondren und Matrix, oder Strukturen von Chondren, usw. bestimmt werden.

3D Bilder stellen einen Dichte-Kontrast dar.

✓Wahr

✗Falsch

Ein einzelnes Element in einem 3D Bild-Stapel heißt …

✗Pixel

✗Vixel

✓Voxel

✗Poxel

Die Auflösung von Tomographie liegt in der Regel im Bereich von …

✗mm

✓µm

5.3 Generelle Eigenschaften der Chondrite

Zu den grundlegenden Charakteristika der Chondrite gehört der Modalbestand der Komponenten wie Chondren (inkl. deren mittleren Chondren-Größen), Matrix, Ca,Al-reiche Einschlüsse (CAIs) und Metall, sowie auch Sulfide. Zwischen den letzten beiden wird häufig nicht unterschieden. Es ist außerdem interessant zu wissen nach welchenm Typ-Meteorit eine Chondrit-Gruppe benannt ist, bzw. welches andere Kriterium verwendet wird, um eine Chondrit-Gruppe zu benennen.

Welche Chondrit-Gruppen haben in etwa ausgeglichene Häufigkeiten von Chondren und Matrix?

Kohlige Chondrite, außer CI. Auch CK haben vermutlich aufgrund ihres oftmals höheren petrologischen Typs weniger Chondren, die während der Metamorphose rekristallisieren und dabei ihre ursprüngliche Textur verlieren. Dazu noch R und K Chondrite.

Wie funktioniert die Namensgebung der Chondrite?

Kohlige Chondrite (8 Gruppen) haben zunächst ein ›C‹, gefolgt vom ersten Buchstaben des Typ-Meteorits für die Gruppe. Eine Ausnahme sind die CH Chondrite, hier steht das H für ›high iron‹. Gewöhnliche Chondrite (3 Gruppen) werden nach ihrem Eisen- und Metall-Gehalt unterschieden in H für ›high iron‹, L für ›low iron‹ und LL für ›low iron, low metal‹. Die beiden Enstatit Chondrit-Gruppen bekommen zunächst ein ›E‹, gefolgt von ›H‹ bz. ›L‹, welche dieselbe Bedeutung haben wie bei den gewöhnlichen Chondriten. Die Einzelgruppen R und K sind nach deren Typ-Meteorit benannt.

Wie groß ist der max., durchschnittliche Chondren-Durchmesser?

✗<0.1 mm

✓<1 mm_x000B_<10 mm

Was ist die max. CAI Häufigkeit?

✗ca. 3 vol% in CR Chondriten

✗ca. 4 vol% in CR Chondriten

✗ca. 4 vol% in CK Chondriten

✓ca. 3 vol% in CV Chondriten

✗ca. 4 vol% in CV Chondriten

5.4 Struktur und Erscheinungsbild von Chondrit-Matrices

Kohlige Chondrite haben den höchsten Matrix-Modalbestand von bis zu einigen zehner Vol%, in nahezu 100 Vol% in den CI Chondriten. Der Ursprung sowie die Umarbeitung von Matrix-Material ist weiterhin umstritten. Matrix-Material wahr ursprünglich entweder sub-µm winziges, interstellares Material der Molekülwolke aus der sich unser Sonnensystem gebildet hat. Alternativ kondensierte das Matrix-Material in einer evaporierten Region der protoplanetaren Scheibe, vermutlich nahe der junge Sonne. Schließlich könnte Matrix-Material noch der feine Abrieb aus Zusammenstößen etwas größerer Partikeln resultieren. Zumindest scheint es unzweifelhaft, dass Chondren und Matrix gemeinsam zu Planetesimalen aufklumpften, aus denen in den folgenden, wenigen Millionen Jahren die Planeten entstanden. Es ist ebenso klar, dass die ursprüngliche Matrix auf den meisten Mutterkörpern noch wässrig und/oder thermisch verändert wurde, was zu einem breiten Spektrum an Matrix-Strukturen und dem Aussehen der Matzes beigetragen hat.

Wie hoch in etwa ist der Matrix-Anteil in den verschieden Chondrit-Klassen?

CC: 20-80 vol% (100 vol% in CI); OC: 10-15 vol%; EC: 2-15 vol%; R: 36 vol%: K: 73 vol%.

Welche möglichen Quellen bildeten das Material, aus dem sich die Matrix gebildet hat?

sub-µm winziges, interstellares Material; (ii) kondensiertes Material aus einer evaporierten Region nahe der jungen Sonne; (iii) feinkörniger Abrieb aus Zusammenstößen von etwas größerem Material, z.B. Chondren.

Chondrit-Matrices sind meist ihrem usprünglichen Zustand erhalten.

✗Wahr

✓Falsch

In den meisten Fällen wurden Chondrit-Matrices später noch terrestrisch alteriert.

✓Wahr

✗Falsch

5.5 Klassifikation der Meteorite

Meteoriten-Gruppen werden anhand vieler Charakteristika klassifiziert, wie Auftreten, Größe und Häufigkeit von Komponenten, oder der Gesamt-Element und Isotope-Zusammenestzungen.

Zeichne/beschreibe die Klassifikation der Meteorite bis in die Tiefe der Clans.

Mutterkörper: Undifferenziert – Intermediär – Differenziert Super-Klassen: Chondrite – Primitive Achondrite – Achondrite Klassen: Kohlige Chondrite – Gewöhnliche Chondrite – Enstatit Chondrite – (R, K) Clans: CM-CO, CV-CK, CR-clan – Acapulcoite-Lodranite, Winonaite-IAB-IIICD – Mond, Mars, Vesta, Pallasite, Eisen

Bei einigen Gruppen spielt es keine echte Rolle, ob sie Clans oder Klassen zugeordnet werden.

Nach welchen Kriterien werden Meteorite klassifiziert?

Meteorite werden klassifiziert entsprechend der darin auftretenden Komponenten wie Chondren, CAIs, Matrix; deren Gesamt-Mineralogie; dem Modalbestand und Größe der Komponenten/Minerale, sowie der Element- und Isotopen-Zusammensetzung der Gesamt-Meteorite.

Es gibt weitere Klassifikationsmerkmale wie Schock, Verwitterung, etc., die aber nicht notwendigerweise Grundlage für die Klassifikation hier sind.

Was bedeuten H, L, bzw. LL?

Damit werden bei den Chondriten die gewöhnlichen und Enstatit-Chondrite unterteilt, sowie eine Gruppe der kohligen Chondrite. Die Buchstaben stehen dabei für: high iron, low iron und low iron low metal.

Die einzige Gruppe bei den kohligen Chondriten, welche dieser Klassifikation folgt und ein ›H‹ enthält, sind die CH-Chondrite.

Welche Meteorite enthalten noch Komponenten, die in der protoplanetaren Scheibe gebildet wurden?

Zu welchen darüber liegenden Klassifikationen gehören die CI Chondrite?

Was bezeichnen die Buchstaben bei der Klassifikation der kohligen Chondriten?

✗C steht für ›Casablanca‹

✓C steht für ›carbonaceous‹

✗Der zweite Buchstabe spezifiziert den Clan

✗Der zweite Buchstabe steht für ›kohliger Chondrit‹ Der zweite Buchstabe steht für den Typ-Chondrit

Was ist kennzeichnend für Primitive Achondrite?

✗Diese wurden sehr heiß, und sind stark metamorph überprägt

✓Diese waren komplett aufgeschmolzen, aber nur teils differenziert

✓Diese enthalten teils noch Chondren

✗Zu diesen gehört der Mond

✗Zu diesen gehören die Pallasite

Was ist kennzeichnend für Achondrite?

✓Manche Meteoriten-Gruppen repräsentieren die Kern-Mantel Grenze

✓Der Mars gehört dazu

✓Es sind alles differenzierte Mutterkörper

✓Eisen-Meteorite werden anhand ihrer Spuren-Elemente weiter unterteilt

✓Mesosiderite sind eine Gruppe der Achondrite

5.6 Klassifikation der Gewöhnlichen Chondrite

Gewöhnliche Chondrite werden anhand der Fayalit (Fa)- und Ferrosilit (Fs)-Gehalte in Chondren-Olivin bzw. Pyroxen klassifiziert. Es werden 3 Gruppen unterschieden, basierend auf der Gesamt Fe-Konzentration im Chondrit: high-metal (H), low-metal (L), low-iron, low-metal (LL). Es irritiert etwas, dass die Fa- und Fs-Gehalte steigen, obwohl die Gesamt Fe-Konzentrationen sinken, aber das kommt schlicht daher, dass die LL Chondrite oxidierter sind als die H Chondrite. Weitere Merkmale der OC sind: sie bestehen hauptsächlich aus Chondren (60-80 vol%) und Matrix (~10-15 vol%), etwas Opak-Phasen (2-10 vol%) und seltene CAIs (0.1-1 vol%). Mittlere Chondren-Größen liegen zwischen 300 und 900 µm. Die Si/Mg Verhältnisse der OC sind super-solar, und die volatile Element sind zu variablen Anteilen verarmt relativ zu solar.

Wofür stehen die Abkürzungen H, LL und LL?

H: high Fe (iron); L: low Fe (iron): LL: low Fe (iron), low metal.

Welche Gruppe der gewöhnlichen Chondrite (OC) hat die höchsten FeO-Gehalte, und warum ist das unerwartete?

LL Chondrite haben die höchsten FeO-Gehalte, d.h. die höchsten Fa- und Fs-Gehalte. Das ist unerwartet, da die LL Chondrite die geringsten Fe-Gehalten haben. Der ist, dass die LL Chondrite zwar die geringsten Fe-Gehalte haben, aber auch am oxidiertesten sind, und daher die Silikate der LL das meiste FeO enthalten.

Ferrosilit ist das Mg-Endglied von Pyroxen.

✗Wahr

✓Falsch

Die gewöhnlichen Chondrite stammen von undifferenzierten Mutterkörpern.

✓Wahr

✗Falsch

5.7 Klassifikation der Eisen-Meteorite

Eisen-Meteorite haben eine lange Klassifikationsgeschichte, unter anderem eine strukturelle Klassifikation in ›Oktahedrite‹ oder ›Ataxite‹, die heute nicht mehr verwendet wird. Stattdessen werden Gesamt-Meteorit Spurenelemente verwendet um >10 Gruppen zu unterscheiden, plus einer großen Anzahl ungruppierter Eisen-Meteorite. Große Trends in der Zusammensetzung einzelner Gruppen werden als das Ergebnis fraktionierter Kristallisation interpretiert. Eisen-Meteorite mit ausgedehnten Trends werden als ›magmatisch‹ bezeichent, und solche mit geringeren Trends als ›nicht-magmatisch‹. Ein unglückliche Unterscheidung, da alle Eisen-Meteorite einmal geschmolzen waren.

Wie werden Eisen-Meteorite heutzutage klassifiziert?

Entsprechend ihrer siderophilen Spurenelement-Konzentrationen. Typische Klassifikationsdiagramme sind Ir vs. Ni und Ge vs. Ni.

Wie wurden Eisen-Meteorite früher klassifiziert?

Entsprechend struktureller Eigenschaften. Die Meteoriten wurden aufgeschnitten, poliert und mit einer schwachen Säure (HNO3) behandelt Die verschiedenen Mineral reagieren unterschiedlich auf die Säure, dabei wird deren Kristallisationsstruktur erkennbar (-> Widmanstättsche Muster). Diese wurden dann zur Klassifikation in z.B. Hexahedrite, Oktahedrite oder Ataxite verwendet.

Was ist der Unterschied zwischen magmatischen und nicht-magmatischen Eisen-Meteoriten?

✓Nichts genetisches, nur ob diese entweder eine große oder geringe Variabilität in ihrer Zusammensetzung haben.

✗Wie der Name sagt: eine Gruppe wurde durch magmatische Prozesse gebildet, die andere dagegen nicht.

✗Nichts, das bezieht sich ausschließlich auf die alte Klassifikation nach der Struktur, und hat heute keine Bedeutung mehr.

Welcher Prozess verursachte den großen Zusammensetzungsbereich in einigen Eisen-Meteoriten und Elementen?

✗Differentation des Mutterkörpers

✓Fraktionierte Kristallisation

✗Mischung verschiedener Meteoriten-Gruppen

✗Sub-Solidus Element Umverteilung

In etwa wie viele Eisenmeteorit-Gruppen gibt es?

✗<10

✓
10

✗unklar

5.8 Häufigkeiten der verschiedenen Meteoriten-Klassen

Es ist interessant sich einmal anzuschauen, wie viele Meteorite eines bestimmten Typs in unseren Sammlungen vorhanden ist. Beispielsweise sind die meisten Meteorite undifferenziert (93%). Von den differenzierten Meteoriten sind die meisten HEDs, nur wenige sind Pallasite oder Mesosiderite. Die meisten Chondrite sind gewöhnliche Chondrite (95%) – daher der Name. Nur 4% sind kohlige Chondrite. Von diesen sind die meisten CM, CO, CV und CK, wobei CM-CO und CV-CK noch eigene Clans bilden. Nur etwa 0.4% der kohligen Chondrite gehören zu den wichtigen CI Chondriten, die in etwa dieselbe Zusammensetzung wie die Sonne haben. Natürlich wären noch sehr viel mehr und andere Einsichten möglich und interessant. Z.B., wie sich Fälle von Funden unterscheiden.

Wie repräsentativ sind die verschiedenen Meteoriten-Typen für deren Häufigkeit im Asteroiden-Gürtel?

Das lässt sich nicht sagen. Vermutlich nicht sonderlich repräsentativ. Viele Chondrite können von nur einem Mutterkörper stammen, wie die CRE-Alter nahe legen. Das verzerrt dann die gesamte Statistik.

Welches sind die häufigsten kohligen Chondrite?

CO, CM, CV, und CK. Dabei bilden CO-CM und CV-CK noch Clans, d.h., diese haben einige Ähnlichkeiten. Der CO-CM Clan macht mehr als die Hälfte der kohligen Chondrite aus (52%), der CV-CK Clan immer noch 36%. D.h., nur 12% sind andere kohlige Chondrite.

Wie viele Meteorite gibt es derzeit ca. in unseren Sammlungen?

✓>60.000

✗>10.000

✗>6.000

Wie viele undifferenzierte Meteorite gibt es in etwa?

✓ca. 92%

✗ca. 29%

✗ca. 48%

✗ca. 63%

Wie häufig sind CI Chondrite?

✗ca. 4%

✗ca. 0.015%

✓ca. 0.4%

✗ca. 0.04%