Eisenmeteorite
Die Eisenmeteorite machen etwa fünf Prozent aller Meteoriten aus und bestehen aus einer Legierung aus Eisen und etwa fünf bis zwanzig Gewichtsprozent Nickel.
Ihr Inneres ist metallisch-grau gefärbt und von einer braunschwarzen Kruste umgeben.
Es besteht meist aus zwei verschiedenen Mineralen, Kamazit und Taenit, die charakteristische Widmanstätten-Strukturen bilden. Eisenmeteorite enthalten oft Einschlüsse des Minerals Troilit (Eisensulfit).
Ursprung und Zusammensetzung
Eisenmeteorite stammen wahrscheinlich aus dem Kern ehemaliger Asteroiden, bei deren Entstehung sich die schweren Elemente Eisen und Nickel im Innern absetzten.
Sie werden oft als Modell für die Zusammensetzung des Erdkerns angesehen.
Im Inneren der Asteroiden waren die Metalle vollständig aufgeschmolzen und kühlten sehr langsam ab -
etwa 1° C pro Jahrtausend. Es kristallisierten zwei Minerale mit unterschiedlichen Nickelgehalten aus –
das nickelarme Kamazit ( < 6 % Nickel), das auch als Balkeneisen bezeichnet wird, und das nickelreiche Taenit (6 bis 15 % Nickel), auch Bandeisen genannt.
Foto: Marc Wiekhorst
Klassifikation von Eisenmeteoriten
Die Nickel-Eisenmeteoriten werden anhand ihrer Zusammensetzung und ihrer Struktur in Hexaedrite, Oktaedrite und Ataxite unterteilt:
Hexaedrite wurden während ihrer Entstehung nicht über 800 °C erhitzt und bestehen fast ausschließlich aus dem Mineral Kamazit.
Sie zeigen keine Widmanstättenschen Strukturen, wie die Oktaedrite. Einige der Meteoriten weisen jedoch parallele Linien, die sogenannten Neumannschen Linien auf. Es handet sich um Verformungen des Kristallgefüges, die offensichtlich das Ergebnis eines Impaktereignisses darstellen und beim Zusammenstoß des Ursprungskörpers mit einem anderen Asteroiden oder beim Einschlag auf der Erde entstanden sein könnten.
Oktaedrite waren während ihrer Entstehung Temperaturen über 800°C ausgesetzt.
Sie setzen sich aus einer Mischung von Kamazit und Taenit zusammen. Werden diese Meteoriten poliert und angeätzt, zeigen sich die typischen Widmanstättenschen Strukturen. Die Oktaedrite weisen unterschiedlich hohe Gehalte an Nickel und Spurenelementen auf und werden in die chemischen Gruppen I bis IV eingeteilt. Daneben existiert noch eine Reihe von Oktaedriten, die bislang keiner dieser Gruppen zugeordnet werden konnten.
Bekannte Vertreter der Oktaedritgruppe sind der Gibeon-Meteorit, Sikhote-Alin-Meteorit, Campo-del-Cielo-Meteorit, Canon-Diablo-Meteorit, Nantan-Meteorit, der Mundrabilla-Meteorit und der Toluca-Meteorit.
Ataxite weisen Nickelgehalte von mehr als 15% auf.
In diesen Meteoriten liegt nur noch das Mineral Taenit vor, es zeigen sich keine Widmanstättenschen Strukturen.
Zu den Ataxiten gehören z.B. die Chinga-Meteoriten und Dronino-Meteoriten sowie der 60 Tonnen schwere Hoba-Meteorit.
Untersuchungen des jeweiligen Verhältnisses der Spurenmetalle Gallium, Germanium, Kobalt, Chrom und Kupfer zum Nickelgehalt in Nickel-Eisenmeteoriten durch J. F. Neben einem spezifischen Eisen- und Nickelgehalt enthalten die Eisenmeteorite Minerale wie Cohenit (Eisenkarbid), Schreibersit (Nickeleisenphosphat), Troilit (Eisensulfit) sowie Kohlenstoff in Form von Graphit.
Darüber hinaus enthalten sie Spurenanteile von Edel- und Schwermetallen, wie Germanium, Gallium, Iridium, Arsen, Wolfram und Gold.
Lovering et al. (1957) führten, zusätzlich zur strukturellen Klassifizierung, zur Einführung der chemischen Gruppen I bis IV.
Diese Einteilung wurde 1967 durch J. T. Wasson und J. Kimberlin auf insgesamt 13 Gruppen erweitert, welche durch Hinzufügen von Buchstaben an die Gruppennummer unterschieden werden. Man geht davon aus, dass jede dieser chemischen Gruppen einem eigenen Ursprungskörper entspricht.
Immerhin etwa 10 % der Eisenmeteorite passen in keine dieser 13 Gruppen und werden als ungruppiert (UNGR) bezeichnet.
Nickel-Eisenmeteorite können auch in magmatisch und nichtmagmatisch unterteilt werden.
Die ersteren sind aus einer Schmelze entstanden welche komplett aufgeschmolzen war, während die nichtmagmatischen Meteorite vermutlich nicht komplett aufgeschmolzen waren und vielleicht bei einem Impakt geformt wurden.
Der überwiegende Teil der Nickel-Eisenmeteoriten gehört der Gruppe IAB an.
Es handelt sich dabei um grobe und mittlere Oktaedrite mit deutlich ausgeprägten Widmanstättenschen-Strukturen.
Sie enthalten Einschlüssen verschiedenerSilikate, die chemisch eng mit primitiven Achondriten verwandt sind.
Es wird angenommen, dass beide Meteoritengruppen vom selben Ursprungskörper stammen.
Die IAB-Eisenmeteoriten enthalten oft Einschlüsse des Eisensulfits Troilit und schwarze Graphit-Nodulen.
Das Vorhandensein dieser elementaren Form des Kohlenstoffs sowie die Verteilung der Spurenelemente geben einen Hinweis auf die Verwandtschaft der IAB-Eisenmeteoriten mit den kohligen Chondriten.
Bei den Meteoriten der Gruppe IIAB handelt es sich um Hexaedrite, die aus einzelnen, sehr großen Kamazit-Kristallen aufgebaut sind.
Die Verteilung der Spurenelemente ähnelt der in einigen kohligen Chondriten und Enstatit-Chondriten.
Es wird daher davon ausgegangen werden, dass die IIAB-Eisen von einem chondritischen Ursprungskörper stammen.
Die Gruppe der IIC-Eisenmeteorite besteht aus Oktaedriten mit sehr feinem Kristallgefüge.
Bei den Meteoriten der Gruppe IID handelt es sich um mittlere bis feine Oktaedrite, die hohe Anteil an Gallium und Germanium enthalten.
Sie enthalten oft Einschlüsse des Nickeleisenphosphats Schreibersit - ein äußerst hartes Mineral.
Die Meteoriten der Gruppe IIE sind breite bis mittlere Oktaedrite, die zahlreiche Einschlüsse eisenreicher Silikate enthalten.
Es besteht eine chemische Verwandtschaft zu den H-Chondriten.
Die Meteoriten der Gruppe IIF sind aus Oktaedriten und Ataxiten zusammengesetzt.
Es besteht eine chemische Verwandtschaft zu den Pallasiten und den kohligen Chondriten der Gruppen CO und CV.
Die Gruppe IIIAB stellt neben den IAB-Meteoriten die zweite große Gruppe der Eisenmeteoriten dar.
IIIAB-Meteoriten sind grobe bis mittlere Oktaedrite, die chemisch mit den Pallasiten der Hauptgruppe verwandt sind.
Offensichtlich stammen beide Gruppen von einem gemeinsamen Ursprungskörper.
Bei den Gruppen IIICD und IIIE handelt es sich um sehr feine Oktaedrite und Ataxite mit unterschiedlichen Anteilen an Spurenelementen.
Die Mitglieder der IVA-Gruppe sind feine Oktaedrite. Die Verteilung ihrer Spurenelemente unterscheidet sie von allen anderen Gruppen.
Bei den Meteoriten der Gruppe IVB handelt es sich um Ataxite mit einem Nickelgehalt von über etwa 17 %.