6 Herkunft & Entstehung

6.1 Chondren-Matrix Komplementarität

Chondrite haben CI chondritische Zusammensetzungen für eine Reihe von Elementverhältnissen, wie z.B. Mg/Si. Chondren und Matrix im gleichen Meteorit haben dagegen unterschiedliche Elementverhältnisse. Zusammen müssen Chondren und Matrix natürlich die Gesamtzusammensetzung des Meteoriten ergeben. Solche komplementären Elementverhältnisse, während der Meteorite CI chondritische Elementverhältnisse hat, sieht man für mehrere Element-Paare, sowie für die unterschiedlichen Chondrit-Gruppen. Es scheint sehr unwahrscheinlich, dass die CI chondritischen Elementverhältnisse des Meteoriten durch die zufällige Mischung von Chondren und Matrix zustande kam. Chondren und Matrix scheinen sich vielmehr gemeinsam im selben, chemischen Reservoir gebildet zu haben.

Was muss erfüllt sein, damit ein Element-Paar in den Komponenten der Chondrite komplementär ist?

Chondren und Matrix müssen in den betrachteten Elementen unterschiedlich zusammengesetzt sein, während der Gesamt-Chondrit (nahe) CI sein muss. Wobei generell jegliche zwei Komponenten komplementär sein können. Wichtig ist allein, dass die Komponenten unterschiedlich zusammengesetzt sind, während der Gesamt-Chondrit eine CI chondritische Zusammensetzung in den betrachteten Elemente hat. Es ist schließlich hilfreich, wenn die betrachteten Komponenten in etwa ähnliche Modal-Anteile haben, und/oder Element-Konzentrationen, die zusammen genommen den Hauptteil der betrachteten Elemente im Chondriten ausmachen.

Was ist die Haupt-Schlussfolgerung aus der Komplementarität?

Chondren und Matrix (oder jede andere Komponenten, welche die Bedingungen für Komplementarität erfüllt) bildeten sich sehr wahrscheinlich au seinem gemeinsamen, CI chondritischen Reservoir. Es ist unwahrscheinlich, dass die komplementären Zusammensetzungen – während der Gesamt-Chondrit in den betrachteten Elementen eine (fast) CI Zusammensetzung hat – durch Mischung von Komponenten aus unterschiedlich zusammengesetzten Reservoiren entstand.

Komplementäre Element-Verhältnisse zwischen Komponenten in Chondriten können durch Mischung dieser Komponenten aus unterschiedlich zusammengesetzten Reservoiren erklärt werden.

✗Wahr

✓Falsch

Das Argument der Komplementarität funktioniert nur, wenn die betrachteten Elemente im Gesamt-Chondrit CI chondritische Verhältnisse haben.

✓Wahr

✗Falsch

Weshalb wurden die meisten komplementären Element-Verhältnisse in kohligen Chondriten gefunden?

✗Nur diese haben CI chondritische Element-Zusammensetzungen.

✗Stimmt nicht, komplementäre Beziehungen wurden ebenso häufig ein OC und EC beobachtet.

✓Diese haben in etwa ähnliche Matrix- und Chondren-Häufigkeiten.

✗Weil das die primitivsten Chondrite sind, die nur wenig auf ihrem Mutterkörper alteriert wurden.

6.2 Chondren-Matrix Isotopen Komplementarität

Variationen im 183/184W Verhältnis repräsentieren nukleosynthetische Anomalien, die durch variable Zumischung präsolaren Materials entstanden. Die Gesamtzusammensetzung verschiedener planetarer Körper haben identische 183/184W Verhältnisse. Dagegen haben Chondren und Matrix in CV Chondriten unterschiedliche 183/184W Verhältnisse. Chondren und Matrix sind die beiden Hauptkomponenten, und sollten zusammen die 183/184W Gesamtzusammensetzung der CV Chondrite ergeben. CV Chondrite reihen sich in die 183/184W Zusammensetzung der anderen planetaren Körper ein, d.h., CV plotten exakt auf dem Schnittpunkt der Chondren-Matrix Mischungslinie under Zusammensetzung der planetaren Körper. Das lässt sich am leichtesten erklären, wenn sich Chondren und Matrix im selben isotopischen Reservoir gebildet haben, welches das planetare 183/184W Verhältnis hatte. Jede Komponente hat während deren Bildung jedoch unterschiedliche Anteile 183/184W, bzw. präsolare Körner erhalten. Alternativ scheint es unwahrscheinlich, dass sich Chondren und Matrix in zwei isotopisch unterschiedlichen Reservoiren gebildet haben, und anschließend in den korrekten Anteilen gemischt wurden, sodass die CV eine planetare 183/184W Zusammensetzung bekamen. Diese isotopische Komplementarität erweitert damit die Chondren-Matrix Komplementarität, die für viele Elemente und verschiedene Chondrite beobachtet wird.

Welche Bedingungen müssen erfüllt sein, damit Chondren und Matrix isotopisch komplementär sind?

Chondren und Matrix müssen unterschiedliche Isotopen-Zusammensetzungen haben, und der Gesamt-Chondrit muss auf oder nahe dem Schnittpunkt der Mischungslinie zwischen der Chondren- und Matrix-Zusammensetzung mit dem Mittelwert des planetaren Materials liegen. Das ist z.B. für epsilon183/184W der Fall.

Wie – in etwa – ist das epsilon183/184W Intervall der Matrix, Gesamt-Chondrit und Chondren Zusammensetzung?

Matrix: ca. -2 to -0.8; Gesamt-Chondrit -0.2 to 0.1; Chondren: 0 to 2.2. Gesamt-Intervall: ca. -2 to 2.

Welche W Isotope zeigen eine isotopische Chondren-Matrix Komplementarität?

Welches waren die ursprünglichen Trägerphasen der beobachteten epsilon183/184W Chondren-Matrix Komplementarität?

Die Haupt-Schlussfolgerung aus den Chondren-Matrix Element- oder Isotopen-Komplementaritäten ist, dass sich Chondren und Matrix …

✓… aus einem gemeinsamen Reservoir gebildet haben.

✗… in chemisch und isotopisch unterschiedlichen Reservoiren gebildet haben, und später transportiert und gemischt wurden.

✗… in-situ auf dem Mutterkörper gebildet haben, mit anschließender Element- und Isotopen-Umverteilung während der Mutterkörper-Alteration.

✗… nahe der Sonne gebildet haben, und später in die Chondren-Bildungsregionen transportiert wurden.

6.3 Vergleich von Mischung und Magmatischem Ursprung für Chondren Gesamt-Zusammensetzungen

Die Gesamtzusammensetzung von Chondren gewöhnlicher Chondrite (OC) liegen entlang von Mischungslinien zwischen Olivin und SiO2. Magmatische Entwicklungen terrestrischer Gesteine, sowie eine berechnete (MELTS) magmatische Entwicklung mit einer OC Anfangs-Zusammensetzung weichen stark von jeglicher Olivin-SiO2 Entwicklungslinie ab. Magmatische Klasten, die in Chondriten gefunden wurden, ebenso wie Eukrite fallen entweder auf oder nahe der magmatischen Entwicklungslinien. Chondren können nicht durch magmatische Prozesse gebildet worden sein, und sind wahrscheinlich das Ergebnis von Mischung von Material, möglicherweise durch Interaktion mit dem umgebenden Gas während der Chondren-Bildung. Die Mischung Tausender bis Millionen feinkörniger Precursor-Körner ist nicht möglich, da das immer die mittlere Zusammensetzung der Precursor ergeben würde.

Wie entwickelt sich das Mg/Si-Verhältnis einer Schmelze bei fraktionierter Kristallisation?

Zunächst wird Mg-reicher Olivin (Mg/Si von Forsterit: 2) der Schmelze entzogen. Dabei verringert sich das Mg/Si-Verhältnis der Schmelze signifikant, die entsprechend Si-reich wird.

Wie können die Variationen der Gesamt-Chondren Zusammensetzungen erklärt werden?

Indem SiO2-reiches Material den Chondren hinzugemischt wird. Das macht Sinn, da Chondren auf Mischungslinien zwischen Olivin und SiO2 liegen, wohingegen Trends der Schmelz-Entwicklung davon stark abweichen. Ein Möglicher Misch-Prozess ist der Austausch von Material zwischen Chondren und Gas während der Chondren-Bildung.

Die Chondren einzelner Chondrite haben etwa gleich Gesamt-Zusammensetzungen.

✓Wahr

✗Falsch

Die Zusammensetzung aller Meteorite liegen auf Mischungslinien zwischen Olivin und SiO2.

✓Wahr

✗Falsch

Mischungslinien sind Geraden, wenn a/b (y-Achse) gegen b (x-Achse) dargestellt wird, und a und b zwei unterschiedliche Elemente sind.

✗Wahr

✓Falsch

6.4 Möglichkeiten Komponenten zu Mischen

Eine zentrale Frage ist, ob Komponenten – im Speziellen Chondren – einer Meteoriten-Gruppe (z.B., CV, H, L, …) aus einem einzigen Start-Reservoir stammen, oder ob diese aus vielen Start-Reservoiren gemischt wurden. Um diese Frage zu beantworten, müssen die verschiedenen Möglichkeiten betrachtet werden, wie Reservoire gemischt werden können: (a) keine Mischung, die Komponenten/Chondren aller Chondrite einer Gruppe stammen aus einem einzigen Reservoir; (b) keine Mischung, aber die Komponenten/Chondren der verschiedenen Chondrite stammen jeweils aus separaten, einzelnen Start-Reservoiren; (c) Mischung, die Komponenten/Chondren aller Chondrite einer Gruppe wurden aus demselben Set von Start-Reservoiren gemischt; (d) Mischung, die Komponenten/Chondren der Chondrite einer Gruppe stammen aus jeweils unterschiedlichen Sets vieler Start-Reservoire. Jede dieser Mischungsmöglichkeiten führt zu unterschiedlichen Ergebnissen. Es muss betont werden, dass sich diese Frage nur auf Chondren einer Meteoriten-Gruppe bezieht, da sich Chondren-Populationen aus unterschiedlichen Meteoriten-Gruppen significant unterscheiden, und daher nicht aus den gleichen Start-Reservoiren stammen können.

Beschreibe die prinzipiellen Möglichkeiten, wie viele unterschiedliche Chondren Mutter-Reservoire eine Chondrit-Gruppe haben konnte, und zeichne eine passende Skizze darüber.

Ein Chondren-Reservoir für alle Chondrite: die Chondren in alle Chondriten einer Gruppe kamen aus nur einem Chondren Mutter-Reservoir. (b) Ein Chondren-Reservoir für jeden Chondriten: Jeder Chondrite einer Gruppe bekam seine Chondren aus genau einem, aber jeweils anderem, Chondren Mutter-Reservoir. (c) Mehrere Chondren-Reservoire für alle Chondrite: es gab mehrere Chondren Mutter-Reservoire, und alle Chondrite einer Gruppe erhielten Chondren aus all diesen Chondren Mutter-Reservoiren. (d) Mehrere Chondren-Reservoire für jeden Chondriten: Jeder Chondrit einer Gruppe erhielt seine Chondren aus einem mehreren, jedoch jeweils anderen, mehreren Chondren Mutter-Reservoiren.

Weshalb ist es wichtig, die verschiednen Möglichkeiten zu betrachten, wie viele unterschiedliche Chondren Mutter-Reservoire eine Chondrit-Gruppe haben konnte?

Die derzeit konkurrierenden Modelle der Chondren-Bildung postulieren unterschiedliche Quellen der Chondren in den einzelnen Chondriten. Die Betrachtung der verschiedenen Möglichkeiten aus welchen Mutter-Reservoiren die Chondren der einzelnen Chondrite stammen kann eventuell entscheiden, welche der konkurrierenden Modelle korrekt ist, oder zumindest wahrscheinlicher.

Jedes Chondren Mutter-Reservoir befindet sich in einem andere Teil der protoplanetaren Scheibe.

✓Wahr

✗Falsch

Wenn all Chondren eines Chondriten aus nur einem Reservoir stammen, wurden diese Chondren vermutlich nicht transportiert. Stammen die Chondren eines Chondriten dagegen aus mehreren Reservoiren, müssen diese Chondren transportiert worden sein.

✓Wahr

✗Falsch

Chondren in Chondriten derselben Gruppe haben ähnliche Eigenschaften.

✓Wahr

✗Falsch

6.5 Thermische Episode der Chondren-Bildung

Die meisten Chondren enthalten großen, oftmals porphyrische Olivin- und Pyroxen-Körner, die in einem glasigen bis fein-kristallinen Ca,Al-reichen, häufig Feldspat-ähnlichen Material sitzen. Dieses Material wird ›Mesostasis‹ genannt, und dessen glasige bis fein-kristalline Struktur ist eines der stärksten Argumente, das Chondren einst geschmolzen waren und schnell abkühlten, bzw. abgeschreckt wurden. Ein weiteres Argument für schnelles Kühlen sind unerwartet hohe Konzentrationen volatiler Elemente wie z.B. Na, das bei hohen Temperaturen evaporiert werden sollte. Metall-, bzw. Sulfid-Tropfen belegen zusätzlich ein Schmelzen der Chondren, bei dem sich Silikat- und Opak-Phasen entmischt haben. Schließlich enthalten die Olivine immer wieder Schmelzeinschlüsse, die zeigen, dass auch der Olivin in-situ kristallisiert sein muss. Zusammengefasst sind Chondren magische System die schnell abkühlten. Schnelles Abkühlen erfordert ebenso schnelles Aufheizen, da eine Umgebung mit langsamen Heizen, aber schnellem Kühlen unplausibel scheint. Auch die volatilen Elemente wie Na erfordern nicht nur schnelles Kühlen sondern auch schnelles Aufheizen. Chondren scheinen sich also in kurzen – d.h. Minuten bis Stunden – hoch-Temperaturereignissen >2000K gebildet zu haben, d.h., oberhalb der Liquidus-Temperatur von Chondren, die im Bereich von 1670 and 1970 K liegt, abhängen von der exakten Chondren-Zusammensetzung. Die Abkühlung mag etwas länger gedauert haben, vielleicht 1-3 Tage. Unter diesen abgeleiteten Bedingungen konnten in Experimenten die beobachtetet Chondren-Texturen erfolgreich reproduziert werden. Basierend auf all diesen Belegen wurden mehrere Heizmechanismen modelliert (z.B. Schockwellen, X-Wind, Nebel-Blitze) mit dem Ziel, die kurzzeitigen Hoch-Temperaturereignisse der Chondrenbildung in einem Reservoir mit einer Umgebungstemperatur von wenigen Hundert K nachzubilden. Solche Modelle können allerdings nur Möglichkeiten zeigen, jedoch kein bestimmtes Modell belegen.

Welches sind die Belege für kurze Chondren-Bildungsereignisse, und wie kurz waren diese?

Das Material zwischen den Olivin- und Pyroxen-Körnen ist hauptsächlich Glass oder feinkristallin, und muss daher schnell abgekühlt sein. Außerdem kann die Mesostasis hohe Konzentrationen an volatilen Elementen wie z.B. Na (bis zu >10 Gew% Na2O) enthalten, das während lang anhaltender, hoher Temperaturen fast vollständig evaporiert sein sollte. Daraus leitet man Chondren-Bildungszeiten von wahrscheinlich Minuten ab, mit anschließender Abkühlung, die evtl. 1-3 Tage dauerte. All das wird von entsprechenden experimentellen Arbeiten gestützt.

Was was die ungefähre, minimale Temperatur der Chondren-Bildung, und woher kennen wir diese?

Mafische Systeme wie Chondren haben Liquides-Temperaturen von ca. 1670 bis 1970 K. Das bedeutet, Chondren-Bildungstemperaturen müssen höher gewesen sein, um das Chondren-Percursor Material zu schmelzen.

Wie wird das Material zwischen den Olivin- und Pyroxen-Klasten genannt?

Obwohl klar ist unter welchen Bedingung sich Chondren gebildet haben, waren Experimente die Textur der Chondren zu reproduzieren bislang erfolglos.

✗Wahr

✓Falsch

Wie hoch war die ungefähre Umgebungs-Temperatur, in der die Chondren-Bildung statt fand?

✗Weniger als 200 K

✗-273 K

✓Ein paar Hundert K

✗Etwas weniger als ~1000 K

6.6 Schock-Wellen Modell der Chondren-Bildung

Chondren-Precursor bestanden vermutlich aus bis zu Millionen µm-kleiner Staubkörner. Unmengen solcher Chondren-Precursor existierten, und waren von einem reduzierenden Gas umgeben. Wenn sich eine Schockwelle durch ein solches Gas bewegt, komprimiert das Gas und beschleunigt es und alles was sich darin befindet in Richtung ihrer Bewegungsrichtung. Die enorme Kompression und Reibung allen Materials lässt die Temperatur kurz hinter der Schockfront innerhalb von Minuten oder weniger von wenigen Hundert K auf mehr als 2000 K ansteigen. Das ist mehr als die Liquidus-Temperatur der mafischen Chondren-Precursor, die zu schmelzen anfangen. Dieser Heiz-Puls währt nur sehr kurz – maximal Minuten. Weiter hinter der Schockfront nimmt die Geschwindigkeit und Gasdichte ab. Die heißen Chondren strahlen ihre Hitze ab, das führt zusammen mit dem sich wieder langsam ausdehnenden und sich verlangsamenden Material zu einer langsamen Abkühlung über Stunden oder Tage. Über dieses Temperaturprofil kristallisieren in der Chondre große, porphyrische Olivine und wenige Pyroxene, die von glasiger bis fein-kristalliner, Ca,Al-reicher Mesostasis umgeben sind. In diesen Bedingungen war es vermutlich auch möglich, dass Chondren mit dem umgebenden Gas Material ausgetauscht haben und dabei niedrig-Ca Pyroxen entstand.

6.7 Asteroiden-Kollisionsmodell der Chondren-Bildung

Im Asteroiden-Kollisionsmodell kollidieren zwei Asteroide miteinander, wobei mindestens einer geschmolzen sein, sowie eine dünne Kruste haben musste. In diesem Modell produziert die Kollision sehr viel Schmelze, welche in sub-cm kleinen Tropfen in die Umgebung gespratzt wird. Dieser werden nach der Abkühlung die Chondren. Zusätzlich war evtl. Staub um diese Tröpfchen vorhanden, der anschließend die Matrix bildete. Schwierig zu erklären sind in diesem Modell das Metall und Sulfid in Chondren, welches im geschmolzenen Asteroiden eher als Kern vorlag. Ebenso haben Chondren meist flache REE-Muster, obwohl in einem geschmolzenen Asteroiden Fraktionierungsprozesse zu erwarten sind, welche Elemente fraktionieren würden.

6.8 X-Wind Modell

Der X-Wind ist ein theoretisches, astrophysikalisches Modell für die dynamische Prozesse im frühen Sonnensystem. Der interessanteste Teil für Kosmochemiker ist die ›X-Region‹, wo sich Magnetfelder kreuzen. Die X-Region ist nahe der Sonne (~0.06 AE), sehr heiß und hat das Potential Material für kurze Zeit zu schmelzen. Winde transportierten außerdem das Material, das durch die X-Region prozessiert wird, anschließend über die protoplanetare Scheibe (accretion disk) in Entfernungen bis zu mehreren AE nach außen, wo es auf die protoplanetare Scheibe zurück fällt. Es wurde daher vorgeschlagen, dass Chondren-Precursor Material durch die X-Region prozessiert wurde, sich dabei Chondren gebildet haben, die schließlich in die Region der Asteroiden-Akkretion transportiert wurden. Dort mischten sich Chondren mit fein-körnigem Material, das die Matrix der Chondrite bildete. Das X-Wind Model ist daher ein 2-Komponenten Modell, und in Konflikt mit Überlegungen, dass Chondren und Matrix in der gleichen Region gebildet wurden, wie es die Interpretation der Chondren-Matrix Komplementarität nahe legt.

Weshalb ist das X-Wind Modell interessant für Meteorite?

Die X-Region kann potentiell Chondren-Precursor Material kurzzeitig aufheizen, und dabei Chondren bilden. Es ist also ein möglicher Chondren-Bildungsprozess. Chondren könnten sich in der X-Region mit CAIs mischen, die dann gemeinsam mit Winden über die protoplanetare Scheibe in die Region der Asteroiden-Akkretion transportiert werden.

Was bedeutet ›2-Komponenten Modell‹?

Im 2-Komponenten Modell werden die beiden chondritischen Hauptkomponenten Chondren und Matrix gemischt. D.h., die beiden Komponenten bilden sich in unterschiedlichen Regionen der protoplanetaren Scheibe, werden anschließend transportiert und miteinander gemischt. Im X-Wind Modell werden Chondren aus der X-Region fein-körnigem Matrix-Material in der Region der Asteroiden-Akkretion gemischt. Es ist also ein 2-Komponenten Modell.

Welche Kritik gibt es am X-Wind Modell?

Die Chondren-Matrix Komplementarität fordert die Bildung von Chondren und Matrix in einer gemeinsamen Region. Das steht im Konflikt mit dem 2-Komponenten Modell des X-Winds.

Chondren werden in der Region der Asteroiden-Akkretion mit CAIs gemischt.

✗Wahr

✓Falsch

Wie weit ist die X-Region etwa von der Sonne entfernt?

✗ca. 0.006 AE

✓ca. 0.06 AE

✗ca. 0.6 AE

✗ca. 6 AE

Wie weit ist der Asteroiden-Gürtel von der Sonne entfernt?

✗ca. 1-3 AE

✗ca. 2-3 AE

✓ca. 2-4 AE

✗ca. 3-5 AE

Die Chondren werden von Winden durch die protoplanetare Scheibe einige AE in die Region der Asteroiden-Akkretion transportiert.

✗Wahr

✓Falsch

6.9 Weitere Chondren-Bildungsmodelle

Der eigentlich Chondren-Bildungsmechanismus bleibt rätselhaft, unbekannt und umstritten. Die populärsten, vorgeschlagenen Mechanismen sind: (i) Schockwellen – entweder solche, welche sich durch die protoplanetare Scheibe bewegen, oder Schockfronten von Bugwellen vor Asteroiden, (ii) Asteroiden-Kollisionen, (iii) Current Sheets, (iv) Blitze, (v) X-Wind. Die populärsten Modelle sind an anderer Stelle detaillierter beschrieben. Außerdem gibt es eine unzählige Anzahl exotischer Vorschläge, die derzeit nicht ernsthaft in Betracht gezogen werden.

6.10 CAIs – Arten & Klassifikation nach Mineralen

Ca,Al-reiche Einschlüsse(CAIs) haben meist irreguläre Formen, können größer als Chondren sein und zeigen oftmals eine mineralogische Zonierung vom Kern zum Rand, die ›Wark-Lovering rim‹ genannt wird. Die Abfolge der Minerale in solchen Rändern entspricht der Kondensationssequenz refraktärer Minerale, und zusammen mit den irregulären Formen der CAIs deutet das darauf hin, dass CAIs direkt aus einem abkühlende Gas kondensierten. In manchen Chondriten wurden CAIs nochmals aufgeschmolzen – vermutlich während der Chondren-Bildung – und haben nun ähnlich runde Formen wie Chondren. CAIs werden nach unterschiedlichen Kriterien klassifiziert, ein Schema basiert auf der Mineralogie des ternären Diagrams Melilith–Al-reicher Pyroxen–restliche Minerale. 3 CAI-Typen (A, B, C) werden in diesem Diagramm unterschieden. Eine andere Klassifikation richtet sich nach der Textur, z.B. feinkörnig, grobkörnig oder kompakt.

6.11 CAI Klassifikation – REE Muster

Ein CAI Klassifikationsschema sind deren SEE Muster. Sechs Gruppen werden unterschieden, und mit ›Gruppe I‹ bis ›Gruppe VI‹ durchnummeriert. Allerdings bezeichnet Gruppe IV Fe-Mg Objekte, und nicht CAIs. Daher unterscheidet dieses Schema nur 5 CAI Gruppen. Die sechste Gruppe wird ›ultrarefraktär‹ genannt. Alle Gruppen sind typischerweise 20xCI in den SEE angereichert. Drei der sechs Gruppen (I, II, VI) haben entweder positive oder negative Eu- und/oder Yb-Anomalie(n) – die beiden volatilsten SEE. Das SEE-Muster der Gruppe V ist flach und unfraktioniert. In der Gruppe II sowie derultrarefraktäre Gruppe sind die HREE generell gegenüber den LREE fraktioniert. Die ultrarefraktäre Gruppe ist außerdem sehr stark, um mehrere Größenordnungen an HREE angereichert. Die Muster der Gruppe II, sowie der ultrarefraktären Gruppe sind wohl nicht allein volatilitätskontrolliert, sondern auch Ergebnis von Mineralfraktionierungen. D.h., die einzelnen SEE verteilen sich unterschiedlich in Minerale, die dann zu unterschiedlichen Mengen in CAIs eingebaut werden. Die petrographischen CAI-Typen korrelieren nicht mit diesen SEE-Mustern.

Wie in etwa sehen SEE Muster in CAIs aus?

SEE sind meist >20-fach gegenüber CI Chondriten angereichert. Im Falle der Gruppe II und ultrarefraktären Muster sogar teils 1 bis 3 Größenordnungen. Die SEE Muster zeigen charakteristische Anreicherungen und Verarmungen in entweder volatilen Elemente wie Eu oder Yb, oder Anreicherungen und Verarmungen zwischen den HSEE und LSEE.

Welche Beziehungen bestehen zwischen manchen der SEE Muster in CAIs?

Manche Muster scheinen komplementär zueinander, so z.B. Gruppe III und VI Muster, die in den volatilen Eu und Yb entweder verarmt oder angereichert sind. Ähnliches ist zwischen Gruppe II und ultrarefraktären Mustern zu sehen, die in einmal in den LREE angereichert und den HREE verarmt sind, bzw. umgekehrt. In beiden Fällen besteht möglicherweise eine genetischer Zusammenhang zwischen den CAIs der respektiven Gruppen.

Wie viele CAI Gruppen werden durch deren SEE Muster definiert?

✗4

✗5

✓6

✗7

CAIs können über deren SEE Muster oder deren Petrographie klassifiziert werden, und bilden dabei in etwa dieselben Gruppen.

✗Wahr

✓Falsch

6.12 CAI Häufigkeiten

Ca,Al-reiche Einschlüsse (CAIs) sind eine Neben-Komponente mit etwa 0.2-3 vol% in kohligen Chondriten, und in der Regel weniger als 0.1 vol% in allen anderen Gruppen – mit Ausnahmen von vielleicht bis zu 1 vol%. Selbst in kohligen Chondriten sind die CAI-Häufigkeiten meist unter 1 vol%. Nur CV Chondrite haben vergleichsweise hohe CAI-Häufigkeiten, mit etwa 3-4 vol%. Dieses geringe Auftreten Häufigkeiten produziert Poisson-Verteilungen der CAI-Häufigkeiten. Das bedeutete, dass auf individuellen, kleinen Bereichen die CAI-Häufigkeiten sehr viel höher oder niedriger sein kann als im Chondrit-Mittel. Um genaue Häufigkeiten zu erhalten müssen daher ausreichend große Bereiche untersucht werden.

6.13 CAIs sind wahrscheinliche Xenolithe

Es ist möglich einen erwarteten Modalbestand an Ca,Al-reiche Einschlüsse (CAIs) zu berechnen, und diesen mit dem gemessenen Modalbestand von CAIs in einem bestimmten Chondriten zu vergleichen. Aus diesem Vergleich kann geschlossen werden, dass CAIs eine xenolithische Komponente sein müssen, d.h., diese haben sich nicht gemeinsam mit Chondren, Matrix und Opak-Phasen im gleichen Reservoir gebildet. Das ist ein weiterer Beleg, dass CAIs Xenolithe sind. Weiter kann aus dem oben angesprochenen Vergleich geschlossen werden dass die initialen Häufigkeiten refraktärer Elemente im Bildungsbereich der kohligen Chondrite ähnlich war im Bildungsbereich der gewöhnlichen Chondrite.

6.14 CAIs & AOAs sind beides Refraktäre Einschlüsse

Es gibt manchmal etwas Verwirrung darum, was refraktäre Einschlüsse (RI) sind. Natürlich gehören Ca,Al-reiche Einschlüsse (CAIs) zu den RI, und CAIs haben Häufigkeiten von etwa 0-3 vol%. Es gibt jedoch noch einen weiteren, häufigen Typ von RI, die amöboiden Olivin-Aggregate (AOAs). Die AOAs haben ebenfalls eine Kondensationssignatur, und obwohl sie primär aus Olivin bestehen, sind sie vermutlich ähnlich wie CAIs entstanden, und haben eine gewisse refraktäre Signatur. Die Häufigkeit der AOAs kann deutlich höher als die der CAIs sein, mit bis zu mehr als >5 vol%. Daher ist RI ein übergeordneter Begriff, der CAIs, AOAs, und weitere Neben-Komponenten umfasst, und daher kann die RI Häufigkeit eines Chondriten bis zu mehr als 10% betragen.

6.15 Chondren Klassifikation – Textur-Typen

Chondren werden in verschiedene texturelle Typen eingeteilt. Die häufigsten (typischerweise >90%) sind Chondren mit großen Olivin- und/oder Pyroxen-Kristallen. Zwischen diesen befindet sich fein-kristallines bis glasiges Ca,Al-reiches und feldspat-ähnliches Material, das teils aus einer verwachsenen Mischung aus Feldspat, Pyroxen und eine SiO2-Polymorph besteht. Dieses Material wird Mesostasis genannt. Solche Chondren werden aufgrund der großen Kristalle als ›porphyritische Chondren‹ bezeichnet. Porphyritische Chondren sind oftmals mineralogisch zoniert, mit Olivin im Kern und niedrig-Ca Pyroxen am Rand. Diese zonierten Chondren sind der Haupttyp der porphyrischen Chondren in fast allen Chondriten, und werden mineralogisch zonierte porphyritische – oder MZP – Chondren genannt. Porphyritisch unzonierte Chondren werden konsequenterweise mineralogisch unzonierte porphyritische – oder MUP – Chondren genannt. Porphyritische Chondren haben sich wahrscheinlich aus einer Schmelze mit ausreichend Nuklei gebildet, an denen Olivin und Pyroxen kristallisieren konnten. Die zwei nächst-häufigen Typen sind Balken-Olivin (BO) und radial-strahlige Pyroxene (RP) Chondren (ca. 5-10%). BO Chondren bestehen aus ungefähr parallelen Olivin-Balken, und dazwischen Mesostasis. Die parallelen Balken sind Skelett-Strukturen, die bei schneller Unterkühlung aus einer praktisch Nuklei-freien Schmelze entstanden sind. BO Chondren sind häufig von einem magnetischen Saum umgeben. RP Chondren sind wahrscheinlich ebenso aus einer nahezu Nuklei-freien Schmelze entstanden, die allerdings SiO2-reicher war. Ein Kristallisationskeim am Rand der Chondre, der immer wieder einmal beobachtet werden kann, löste die Kristallisation des Pyroxens aus, der in feinen Nadeln radialstrahlig vom Keim ausfächert. Es gibt sehr viele weitere texturelle Chondren-Typen, die jedoch entweder nur in bestimmten Chondrit-Gruppen vorkommen, oder selten sind. So treten in CH und CB Chondren häufig kryptokristalline und Skelett-Chondren auf, die in andere Chondrit-Typen praktisch nicht vorkommen. Weitere seltene und Sub-Textur Typen sind z.B. mikro-porphyritik, granular Olivin, oder SiO2-reiche Chondren.

Beschreibe den häufigsten Chondren-Typ.

Das sind porphyrische Chondren. Diese sind meist Typ I Chondren in kohligen Chondriten (>95%), während es in gewöhnlichen Chondriten bis zur Hälfte Typ II Chondren gibt. Enstatit Chondriten enthalten praktisch ausschließlich Typ I Chondren. Porphyrische Chondren sind häufig mineralogisch zoniert, mit Olivin im Kern und niedrig-Ca Pyroxen am Rand. Olivin und Pyroxen sind die porphyrischen Minerale, die in einer glasigen bis fein-kristallinen Mesostasis aus Feldspat-ähnlichem – d.h. Ca,Al-reichem – schwimmen.

Nenne einige weitere Chondren-Typen.

Balken-Olivin (BO) Chondren, radialstrahlige Pyroxen (RP) Chondren, mikroporphyrische (MP) Chondren, kryptokristalline (CC) Chondren, Skelet-Olivin (SO) Chondren, SiO2-reiche Chondren (SRC), usf.

Die unterschiedlichen Chondrit-Gruppen enthalten jeweils einen bestimmten, charakteristischen Chondren-Typ.

✗Wahr

✓Falsch

Porphyrische Chondren sind oftmals mineralogisch zoniert, mit niedrig-Ca Pyroxen im Kern und Oliven am Rand.

✗Wahr

✓Falsch

6.16 Mineralogisch zonierte Chondren

Mineralogisch zonierte Chondren haben Olivin im Kern und niedrig-Ca Pyroxen am Rand. In sehr seltenen Fällen wird auch eine inverse Zonierung beobachtet. In den unterschiedlichen Chondrit-Gruppen sind die Anteile mineralogisch zonierter Chondren bzgl. aller Chondren systematisch unterschiedlich: kohlige: ca. 80%; gewöhnliche: ca. 50%; Enstatit: ca. 40%; R: ca. 40%; und K: ca. 7%. Der Pyroxen-Rand hat sich vermutlich durch die Reaktion von Chondren-Olivin mit umgebenden, SiO-reichem Gas gebildet. Die Chondren waren also während ihrer Bildung offene Systeme, die Material mit der Umgebung ausgetauscht haben.

Wie hoch ungefähr ist der Anteil mineralogisch zonierter Chondren in den verschiedenen Chondrit-Klassen?

CC: 90%; OC, EC, R: 50%; K: 10%

Durch welchen Prozess entstanden wahrscheinlich die mineralogisch zonierten Chondren, was könnte dieser Prozess noch erklären?

Chondren waren sehr wahrscheinlich offene System, und haben Material mit dem umgebenden Gas ausgetauscht. Vermutlich waren Chondren zu Beginn Olivin-reich. Das umgebende Gas war durch fraktionierte Kondensationsprozesse an SiO(g) angereichert. Der Olivin in der Chondren reagiert mit dem SiO im Gas zu niedrig-Ca Pyroxen, der sich entsprechend am Rand der Chondren bildete, und häufig realistischen Olivin poikilitisch einschließt. Dieser Prozesse könnte generell die Variationen der Gesamt-Chondren Zusammensetzungen in einem Chondrit erklären. Zum Beispiel könnten variable Oberflächen/Volumen Verhältnisse oder etwas unterschiedliche Hoch-Temperatur Episoden der jeweils einzelnen Chondren zu unterschiedlich straken Material-Austausch geführt haben, und damit zu den unterschiedlichen Gesamt-Chondren Zusammensetzungen.

Chondren waren wahrscheinlich …

✓… offene Systeme

✗… geschlossene Systeme

Mineralogische Zonierung bedeutet …

✗… eine Chondren mit niedrig-Ca Pyroxen im Kern, umgeben von Olivin.

✗… ein Schnitt nahe des Chondren-Äquator, mit Olivin im Kern, umgeben von niedrig-Ca Pyroxen.

✗… eine porphyrische Chondre mit Olivine im Kern, umgeben von niedrig-Ca Pyroxen.

✓… eine Chondre mit Olivine im Kern, umgeben von niedrig-Ca Pyroxen.

Mineralogisch unzonierte Chondren are der häufigste Typ in den meisten Chondrit-Klassen.

✗Wahr

✗Falsch

6.17 Chondren Klassifikation – Typ I und Typ II

Chondren werden anhand des molaren Fe-Anteils in Olivin und/oder Pyroxen in zwei petrologische Typen eingeteilt: Typ I haben einen Fe-Gehalte zwischen 0 und 10 Mol% Fe und Typ II haben einen Fe-Gehalte zwischen 10 und 100 Mol% Fe. In Chondriten die mehr Metamorphose erfahren haben sollte eher Pyroxen verwendet werden, da Olivin schneller Mg-Fe mit der Umgebung austauscht. Gewöhnliche Chondrite haben viele Typ II Chondren, kohlige nur wenige, und Enstatit Chondrite fast keine.

Wie lautet die Formel um mol Fe zu berechnen?

Fe/(Fe+Mg), all in atom, d.h. Mol Häufigkeiten.

Welche Phasen werden verwendet um den petrologischen Typ zu bestimmen?

Chondren Olivin oder Pyroxen.

Was ist der Grenzwert zwischen Typ I und Typ II Chondren?

✓10 Mol% Fe in Ferrosilit.

✓10 Mol% Fe in Fayalit.

✓90 Mol% Mg in Enstatit.

✓90 Mol% Mg in Forsterit.

Der petrologische Chondren Typ wird nur für Meteorite von undifferenzierten Mutterkörpern verwendet.

✓Wahr

✗Falsch

6.18 Chondren Klassifikation – Sub-Typen A-AB-B

Den petrologischen Chondren-Typen I und II wird öfter durch einen von 3 Sub-Typen erweitert, der durch einen nachgestellten Buchstaben gekennzeichnet ist: A: Olivin-reich (= Si-arm); AB: Olivin/Pyroxen (= intermediäres Si); B: Pyroxen-reich (= Si-reich).

Wie lässt sich at% aus Gew% berechnen?

at% = Atom%. Dazu wird Gew% durch die Masse des Elements geteilt. Für eine ganze Analyse werden alle Element Gew% zunächst durch deren Massen geteilt. Das ergibt die at%. Dann werden diese auf 100 at% re-normalisiert. Dasselbe gilt für Minerale, die schlicht eine Kombination mehrerer Elemente darstellen.

Wodurch sind Typ IB Chondren charakterisiert?

Diese sind Fe-arm (Typ I) und Si-reich, d.h. Pyroxen-reich (sub-Typ B).

Forsterit hat ein atomares Mg/Si Verhältnis von …

✗… 0.5

✗… 1

✗… 1.5

✓… 2

Ferrosilit ist …

✗… Si-arm

✗… intermediär in Si

✓… Si-reich

Der petrologische sub-Typ gilt für …

✓… kohlige Chondrite

✓… gewöhnliche Chondrite

✓… Enstatit Chondrite

✓… R & K Chondrite

6.19 Mineralkristallisation in Chondren (An - SiO2 - Fo inkl. der binären Systeme)

Chondren sind mafische, magmatische Systeme. Chondren-Kristallisation kann z.B. im ternären petrologischen Diagramm Forsterit-Anorthit-Quarz beschrieben werden. Komprimiert, und nur der häufigste Fall: die meisten Chondren starten als Schmelzen tief im Forsterit-Primärphasenfeld. Von dort bewegt sie sich zur peritektischen Linie, auf der die Olivin-übersättigte Schmelze mit SiO2 zu Pyroxen reagiert. Die Schmelze entwickelt sich sodann entlang der peritektischen Linie zum peritektischen Punkt, an dem noch Anorthit kristallisiert. Im peritektischen Punkt läuft die peritektische Reaktion zusammen mit Anorthit-Kristallisation so lange ab, bis alle Schmelze verbraucht ist. Das ist die Gleichgewichtskristallisation. Häufiger ist die fraktionierte Kristallisation, bei der nicht aller zunächst kristallisierte Olivin in der peritektischen Reaktion reagiert. In dem Fall kann auch Enstatit kristallisieren, und die Schmelze trifft entweder auf die kotektische Linie En+An oder En+Qz, und endet im eutektischen Punkt, an dem die 3 Phasen Enstatit, Anorthit, Quarz kristallisieren. Olivin ist aufgrund der fraktionieren Kristallisation weiterhin vorhanden. Chondren erfuhren sehr wahrscheinlich eine fraktionierte Kristallisation, da deren Mesostasen oftmals glasig oder fein-kristallin sind, das auf sehr schnelle Abkühlung hinweist. Die typische, beobachtete Chondren-Paragenese ist Olivin+Pyroxen+Feldspat, und in seltenen Fällen zusätzlich SiO2. Für eine vollständigere Beschreibung sollte außerdem das ternäre Phasendiagramm Diopsid-Anorthit-Forsterit betrachtet werden.

6.20 Mineralkristallisation in Chondren (Di - An - Fo inkl. der binären Systeme)

Chondren sind mafische, magmatische Systeme. Chondren-Kristallisation kann z.B. im ternären petrologischen Diagramm Diopsid-Anorthit-Forsterit beschrieben werden. Komprimiert, und nur der häufigste Fall: die meisten Chondren starten als Schmelzen tief im Forsterit-Primärphasenfeld. Von dort bewegt sich eine Schmelze entweder zur Fo+An oder Fo+Di kotektischen Linie, entlang der dann die beiden entsprechenden Minerale gemeinsam kristallisieren, bis der eutektische Punkt erreicht wird. Dort kristallisieren alle 3 Phasen Fo+Di+An aus, bis alle Schmelze verbraucht ist. Fraktionierte Kristallisation läuft qualitativ gleich ab. Die End-Paragenese ist im Einklang mit typisch beobachteten Chondren-Paragenesen aus Olivin+Pyroxen+Feldspat, und immer mal wieder Spinell, der – zumindest in diesen Fällen – auf eine initial Schmelze näher an der binären Verbindung Fo-An hindeutet. Für eine vollständigere Beschreibung sollte außerdem das ternäre Phasendiagramm Forsterit-Anorthit-Quarz betrachtet werden.

6.21 Einen Plot anfertigen

Ein kurze Anleitunge welche wichtigen Elemente eine Plot enthalten soll, bzw. darin auftauchen sollten oder müssen.

Welche Elemente muss ein Diagramm enthalten – auch wenn das mit der Hand gezeichnet wird?

Achsenbeschriftung, Einheiten, aussagekräftige Skalierung mit Zahlen, eine Legende.

Was gehört in die Bildunterschrift?

Ausschließlich Information, die keinen Platz (mehr) in der Abbildung findet. Auflösung der verwendeten Abkürzungen. Jegliche Erklärung gehört in den Text. Selbsterklärendes wie: ›Im Diagramm ist Mg gegen Ti aufgetragen‹ gehört auch nicht in die Unterschrift.

Was sollte beachtet werden, wenn dieselben Proben in mehreren Diagrammen dargestellt sind?

✓Dass die Farben der Symbole in allen Diagrammen gleich sind.

✗Dass beide Diagramme einen Rahmen haben.

✗Dass beide Diagramme ein Bildunterschrift haben.

✓Dass die Symbole in allen Diagrammen gleich sind.

Weshalb ist eine Rahmen nützlich?

✗Das Diagramm ist nicht unschön in eine Richtung in ›offen‹.

✓Es lassen sich leicht Verbindungslinien einzeichnen.

✗Ein vollständiger Rahmen bietet mehr Möglichkeiten der Beschriftung.

Wie sollte die Legende strukturiert sein?

✗Die Symbolbezeichnungen von unten nach oben in derselben Reihenfolge wie die Symbole im Plot selbst.

✗Die Symbolbezeichnungen von unten nach oben in alphabetischer Reihenfolge.

✓Alle Symbolbezeichnungen in derselben Farbe.

✓Die Symbolbezeichnungen von oben nach unten in derselben Reihenfolge wie die Symbole im Plot selbst.

✗Schwere/dunkle Farben eher weiter oben.

6.22 Grundlegendes über Scatter Plots

Der gebräuchlichste Plot, um Daten zu visualisieren. Datenpaare in der Form ((x1,y1),(x2,y2),(…,…)) werden benötigt. Jeder Datensatz, der dieses einfache Kriterium erfüllt kann in einem Scatter Plot abgebildet werden.

Welche Art von Werten werden typischerweise auf den Achsen eines Scatter Plots aufgetragen?

Beide Achsen zeigen einen Wert, typischerweise eine einfachen Wert, ein Verhältnis, ein Kehrwert, der Logarithmus eines Werts/Verhältnisses, etc.

Welche Art von Aussagen werden typischerweise in einem Scatter Plots dargestellt?

Es wird eine statische Aussage dargestellt. Die gezeigten Daten stellen den derzeitigen Zustand eines Systems dar, z.B. die derzeitige Zusammensetzung eines Gesteins.

Ein Beispiel für einen Scatter Plot …

✓… zeigt die Zusammensetzung eines Gesteins mit jeweils einer Elementkonzentration oder Isotopen-Zusammensetzung auf den Achsen (z.B. Mg vs. Al).

✗… zeigt die SEE Zusammensetzung von Gesteinen mit unterschiedlichen Anreichungs-/Verarmungsmustern.

✓… zeigt die Daten in einem Isochronen-Diagramm.

✗… zeigt die Isotopen-Fraktionierung eines Reservoirs während der Evaporation einer Schmelze.

Ein Parameter entlang der y-Achse im Scatter Plot könnte sein …

✓… eine Element-Konzentration

✓… eine normalisierte Element-Konzentration

✗… ein Proben-Name

✗… die Zeit

✓… eine Isotopen-Zusammensetzung

✗… ein chemisches Element.

Ein Parameter entlang der x-Achse im Scatter Plot könnte sein …

✓… eine Element-Konzentration

✓… eine normalisierte Element-Konzentration

✗… ein Proben-Name

✗… die Zeit

✓… eine Isotopen-Zusammensetzung

✗… ein chemisches Element.

6.23 Grundlegendes über Kategorien Plots

In diesem typischen Plot werden Kategorieren entlang der x-Achse, manchmal auch entlang der y-Achse aufgetragen. Unter-Typen sind z.B. Histogramm, Linien-Plots, Caltech-Plots, Bar-Charts oder Box-Whisker Charts. Kategorieren können Elemente sein, z.B. die SEE oder etwas wie Chondren-Typ, Shock-Klasse, usw.

Welche Art von Werten werden typischerweise auf den Achsen eines Kategorien Plots aufgetragen?

Der Wert entlang der y-Achse ist typischerweise ein einfacher Wert, ein Verhältnis, ein Kehrwert, der Logarithmus eines Werts/Verhältnisses, etc. Die Kategorie ist typischerweise, aber nicht notwendigerweise, eine Beschreibung und kein Wert. Z.B. ein Proben-Name, ein Ortsname, der Name eines chemischen Elements, ein Klassifikationsname, etc. Die Kategorie wird üblicherweise entlang der x-Achse aufgetragen. Isotopen-Zusammensetzungen werden auch gerne umgekehrt dargestellt, mit der Kategorie entlang der y- und dem Wert entlang der x-Achse.

Welche Art von Aussagen werden typischerweise in einem Kategorien Plots dargestellt?

Es wird eine statische Aussage dargestellt. Die gezeigten Daten stellen den derzeitigen Zustand eines Systems dar, z.B. die derzeitige Zusammensetzung eines Gesteins.

Ein Beispiel für einen Kategorien Plot …

✓… zeigt die SEE Zusammensetzung von Gesteinen mit unterschiedlichen Anreichungs-/Verarmungsmustern.

✓… zeigt die Zusammensetzung eines Gesteins mit jeweils einer Elementkonzentration oder Isotopen-Zusammensetzung auf den Achsen (z.B. Mg vs. Al).

✗… ist der ›Caltech‹ Plot, d.h., es wird z.B. eine Isotopen-Zusammensetzung auf der x-Achse aufgetragen, und die Proben-Namen entlang der y-Achse.

✓… ist ein normalisierter Plot der die Gesamt-Zusammensetzung der Chondrite darstellt, mit den verschiedenen Chondrit-Gruppen entlang der x-Achse.

Ein Parameter entlang der y-Achse im Kategorien Plot könnte sein …

✓… eine Element-Konzentration

✓… eine normalisierte Element-Konzentration

✗… ein Proben-Name

✗… die Zeit

✓… eine Isotopen-Zusammensetzung

✗… ein chemisches Element.

Ein Parameter entlang der x-Achse im Kategorien Plot könnte sein …

✗… eine Element-Konzentration

✗… eine normalisierte Element-Konzentration

✓… ein Proben-Name

✓… die Zeit

✗… eine Isotopen-Zusammensetzung

✓… ein chemisches Element.

6.24 Grundlegendes über Funktionen Plots

Funktionen werden zum Modellieren verwendet. Einen Fuktion enthält einen freien Paramter, welcher auf der x-Achse abgetragen ist. Dieser freie Parameter kann eine Menge bei einer Mischung darstellen oder den Anteil fratkionierte Materials aus einer Schmelze oder kondensiert aus einer Gasphase. Er kann das Alter einer Reservoirentwicklung darstellen, oder die voran schreitende Zeit bei der Element-Diffusion, usw.

Welche Art von Werten werden typischerweise auf den Achsen eines Funktionen Plots aufgetragen?

Der Wert entlang der y-Achse verändert sich, d.h. er ist abhängt vom Wert der entlang der x-Achse aufgetragen ist. Der y-Wert kann ein einfacher Wert sein, ein Verhältnis, ein Kehrwert, der Logarithmus eines Werts/Verhältnisses, …, wohingegen der x-Wert typischerweise ein einfacher Wert ist, der über ein oftmals begrenztes Intervall aufgetragen wird (z.B. Zeit oder Anteil).

Welche Art von Aussagen werden typischerweise in einem Funktionen Plot dargestellt?

Es wird ein dynamische Aussage dargestellt, da sich die Variable entlang der x-Achse ändert. Diese dynamische Veränderung ist es, was am Funktionen Plot in der Regel die interessanteste Aussage ist.

Ein Beispiel für einen Funktionen Plot …

✓… ist, wie sich die Zusammensetzung eines Reservoirs über die Zeit entwickelt.

✗… der Isochronen-Plot, der die Chronologie eines Reservoirs über die Zeit darstellt.

✓… ist, wie sich die Zusammensetzung eines Reservoirs relativ zum entzogenen Anteil eines Materials entwickelt.

✓… zeigt die Isotopen-Fraktionierung eines Reservoirs während der Evaporation einer Schmelze.

✗… ist, wie sich die Zusammensetzung eines Reservoirs über die Zeit entwickelt, mit jeweils einem Element auf den Achsen (z.B. Mg vs. Al).

Ein Parameter entlang der y-Achse im Funktionen Plot könnte sein …

✓… eine Element-Konzentration

✗… die Zeit

✓… eine Isotopen-Zusammensetzung

✗… ein Anteil (z.B., 0…1) von etwas das hinzu gefügt/entfernt wird.

Ein Parameter entlang der x-Achse im Funktionen Plot könnte sein …

✓… eine Element-Konzentration

✓… die Zeit

✓… eine Isotopen-Zusammensetzung

✓… ein Anteil (z.B., 0…1) von etwas das hinzu gefügt/entfernt wird.

Ein binäres Phasendiagramm ist ein Funktionen Plot.

✓Wahr

✗Falsch

6.25 Grundlegendes über Parameter Plots

Parameter-Plots werden zum Modellieren verwendet. Ein Parameter-Plot enthält einen freien Parameter, aber zwei Funktionen, die diesen selben, einen, Parameter verwenden. Das Ergebnis dieser Funktionen, d.h., dere jeweilige y-Werte werden entlang der Achsen eines x-y Plots aufgetragen. Damit wird der freie Parameter selbst nicht dargestellt. Die beiden Funktionen können durchaus dieselben sein, z.B. die Mischungsgleichung zweier Reservoire, allerdings enthalten die Gleichungen z.B. unterschiedliche Elemente. Das Ergebnis dieser Rechnung wird dann in einem scatter plot mit den beiden Elementen auf den Achsen dargestellt.

Welche Art von Werten werden typischerweise auf den Achsen eines Parameter Plots aufgetragen?

Entlang beider Achsen ist das Ergebnis einer Funktion dargestellt. Beide Funktionen haben denselben veränderbaren Parameter. Formal sieht das wie folgt aus: y1 = f(x) und y2 = g(x). Die beiden Funktionsergebnisse y1 und y2 werden entlang der beiden Achsen dargestellt. f und g sind die beiden Funktionen, und x der gemeinsame, veränderbare Parameter. Ein Beispiel ist das Isochronen-Diagramm. Hier ist die Funktion entlang der x-Achse die Zerfallsgleichung des Mutter-Isotops, und die Funktion entlang der y-Achse die Zuwachsgleichung des Tochter-Isotops. Der gemeinsame, veränderbare Parameter ist die Zeit t. Ein weiters Beispiel wäre Reservoir-Mischung, mit zwei Elementkonzentrationen entlang der Achsen (z.B. Si vs. Na). Die Funktionen entlang beider Achsen wäre die Mischungsfunktion, jedoch mit Si darin für die eine Achse und Na darin für die andere Achse. Der gemeinsame, veränderbare Parameter wäre der Anteil der Reservoire, die sich mischen.

Welche Art von Aussagen werden typischerweise in einem Parameter Plots dargestellt?

Es wird ein dynamische Aussage dargestellt, da sich die gemeinsame Variable ändert. Diese dynamische Veränderung ist die Hauptaussage des Parameter Plots. Er wird primär verwendet, um verschiedene Prozesse zu modellieren. Er wird häufig in Kombination mit dem Scatter Plot verwendet.

Ein Beispiel für einen Parameter Plot …

✓… ist, wie sich die Zusammensetzung eines Reservoirs über die Zeit entwickelt.

✓… der Isochronen-Plot, der die Chronologie eines Reservoirs über die Zeit darstellt.

✓… ist, wie sich die Zusammensetzung eines Reservoirs relativ zum entzogenen Anteil eines Materials entwickelt.

✓… zeigt die Isotopen-Fraktionierung eines Reservoirs während der Evaporation einer Schmelze.

✓… ist, wie sich die Zusammensetzung eines Reservoirs über die Zeit entwickelt, mit jeweils einem Element auf den Achsen (z.B. Mg vs. Al).

Ein Parameter entlang der y-Achse im Parameter Plot könnte sein …

✓… eine Element-Konzentration

✗… die Zeit

✓… eine Isotopen-Zusammensetzung

✗… ein Anteil (z.B., 0…1) von etwas das hinzu gefügt/entfernt wird.

Ein Parameter entlang der x-Achse im Parameter Plot könnte sein …

✓… eine Element-Konzentration

✗… die Zeit

✓… eine Isotopen-Zusammensetzung

✗… ein Anteil (z.B., 0…1) von etwas das hinzu gefügt/entfernt wird.

6.26 Grundlegendes über Plot-Kombinationen

Werden beispielsweise Daten mit einem Modell in einem einzigen Plot kombiniert, müssen dafür unterschiedliche Plot-Typen kombiniert werden. Zum Beispiel ein Scatter Plot mit einem Parameter Plot.

Welche Art von Werten werden typischerweise auf den Achsen von Plot-Kombinationen?

Selbstverständlich können alle Arten von Werten dargestellt werden. Es ist nur wichtig, dass alle zu kombinierenden Plots dieselben Werte auf denselben Achsen haben.

Welche Art von Aussagen werden typischerweise in Plot-Kombinationen dargestellt?

Plot-Kombinationen sind ideal um statische und dynamische Inhalte gemeinsam darzustellen. Z..B. könnten in einem x-y-Diagramm die statische Zusammensetzung eines Gesteins dargestellt werden, und das mit einem dynamischen Parameter-Plot kombiniert werden, in dem z.B. eine Mischung oder Fraktionierung modelliert würde. Oder, in einem anderen Beispiel könnte die Isotopen-Zusammensetzung vieler Gesteine in einem statischen x-y Plot gezeigt werden – z.B. epsilon Hf vs. Zeit –, die dann mit einem dynamischen Entwicklungsdiagramm kombiniert wird, welches das Lu-Hf System modelliert.

Ein Beispiel für einen Kategorien Plot …

✓… ein statischer Plot, der mit einem statischen Plot kombiniert wird.

✓… ein statischer Plot, der mit einem dynamischen Plot kombiniert wird.

✓… ein dynamischer Plot, der mit einem dynamischen Plot kombiniert wird.

Der häufigste Typ einer Plot-Kombination ist ein statischer Plot, der mit einem dynamischen Plot kombiniert wird.

✗Wahr

✓Falsch

Plot-Kombinationen sind im Grunde nichts weiter als immer zwei Plots, die übereinander liegen.

✓Wahr

✗Falsch

6.27 Grundlegendes über Ternäre Plots

Dieser wird verwendet wenn Daten-Triple ((x1,y1,z1),(x2,y2,z3),(…,…,…)) visualisiert werden. Phasen-Diagramme oder chemographische Dreiecke verwenden diese Darstellung.

Welche Art von Werten werden typischerweise auf den Achsen eines ternären Diagramms?

Im Prinzip jede Art von Wert. Das könnten absolute Konzentrationen sein, z.B. von Elementen, welche dann in den Ecken dargestellt wären. Jedoch werden oftmals Komponenten wie beispielsweise Mineral in den Ecken dargestellt. In den Fällen werden meist Anteil dieser Komponenten entlang der Achsen dargestellt. D.h., die absoluten Häufigkeiten der einzelnen Komponenten werden auf 1 oder 100 re-normalisiert.

Könnte auch eine ternäre Plot-Kombination konstruiert werden?

Selbstverständlich geht das. Es wäre möglich eine ternäre Plot-Kombination zu konstruieren, die beispielsweise dynamische Inhalte hinzufügt und etwa Mischung, Fraktionierung oder selbst radiogene Entwicklungen darstellt.

Ein Beispiel für ein ternäres Diagramm …

✓… ist ein Phasen-Diagramm.

✗… zeigt die SEE Zusammensetzung von Gesteinen mit unterschiedlichen Anreichungs-/Verarmungsmustern.

✗… ist der ›Caltech‹ Plot, d.h., es wird z.B. eine Isotopen-Zusammensetzung auf der x-Achse aufgetragen, und die Proben-Namen entlang der beiden anderen Achsen.

✓… ist eine chemographische Darstellung representation.

Daten müssen re-normalisiert werden, bevor sie in einem ternären Diagramm dargestellt werden können.

✗Wahr

✓Falsch

Welches ist die richtige Formel, um den Molen-Bruch für die Komponenten a, b und c zu berechnen?

✓a/(a+b+c)

✗a/(b+c)

✗a/a+b+c c/(a+b+c)

✓b/(b+c)