Über den Ursprung von Metallen und Chondren in CH und CB Chondriten - Hinweise von Fe, Ni und Mg Isotopen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Stefan Weyer, Ph.D.; Dr. Jutta Zipfel
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 248714675

CH und CB Chondrite sind ungewöhnliche Brekzien, deren Komponenten unter verschiedenen Bedingungen und in verschiedene Umgebung entstanden. Der Ursprung von Chondren (SO und CC Typ) und von zonierten und nichtzonierten Metallkörnern wurde intensiv untersucht, da diese mineralogische und chemische Eigenschaften haben, die mit der Bildung als Kondensate bei hohen Temperaturen aus einer Gas-/Schmelzmischung oder aus einem Gas übereinstimmen. Das gegenwärtig bevorzugte Modell besagt, dass ein gigantischer Zusammenstoß zweier Embryonen etwa 4.5 Millionen Jahre nach Entstehung der CAI zur Bildung einer Dampfwolke führte. Alternativ wurde vorgeschlagen, dass sie aus einem solaren Gas in einem isolierten Bereich des solaren Nebels entstanden. Um ihre Bildungsbedingungen besser zu erfassen, schlagen wir vor, mit einem femtosecond LA-MC-ICP-MS die Zusammensetzung der stabilen Isotopen von Fe und Ni in Metallen und die von Mg und Fe in Silikaten in situ zu untersuchen.In eigenen Vorarbeiten zeigten wir, dass die Isotopen von Fe in Silikat- und Metallseparaten von CH und CB Chondriten massenabhängig fraktioniert sind. Dabei enthalten die Silikate das isotopisch schwerere Fe. Weiterhin zeigten wir, dass Eisenisotope in unzonierten Metallkörnern des CBb HaH 237 chondritische Zusammensetzung haben. In den chemisch zonierten Metallkörnern ändert sich jedoch die Zusammensetzung der Eisenisotope mit der Zonierung der Ni Konzentrationen. Dabei enthalten die Kerne leichtes delta56Fe und die Ränder schweres delta56Fe. Ein schnelles Wachstum der Körner bei hohen Temperaturen könnte zu dieser Zonierung und der kinetischen Fraktionierung der Isotope geführt haben. Fraktionierungssignaturen stabiler Isotope sind sensible Anzeiger für Kondensations-, Evaporations- oder Diffusionsprozesse. Deshalb planen wir die systematische Untersuchung der Zusammensetzung der Isotopen von Fe, und an ausgewählten Körnern auch von Ni, um anhand der gemessenen Signaturen Kondensationsvorgänge von denen der Diffusion zu unterscheiden. Die chemischen und isotopenchemischen Zonierungsmuster sollen mit Kondensation- und Diffusionsberechnungen modelliert werden, um Informationen über Zeitskalen der Kondensation oder Diffusion zu gewinnen. Zusätzlich soll die Isotopenzusammensetzung von Mg und Fe in den Silikaten der SO und CC Chondren gemessen werden, um bestehende Hypothesen zu ihrer Entstehung zu testen und einzugrenzen. Ein wichtiger Teil dieses Projekts ist die petrologische Charakterisierung der zu untersuchenden Meteoriten unter anderem durch die Analyse von Haupt- und Nebenelementen mit der Elektronenmikrosonode und die insitu Analyse von Spurenlementen wie REE, Sc, etc. in den Silikaten und PGE, etc. in den Metallen mit LA-ICP-MS. Diese Daten bilden die Basis für die Auswahl geeigneter Metallkörner und Chondren für die Analyse der stabilen Isotope. Wir erwarten, dass diese Arbeit einen substantiellen Beitrag zum Verständnis der Bildung der CH und CB Chondriten leistet.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1385: The first 10 Million Years of the Solar System - a Planetary Materials Approach
• Beteiligte Personen: Dr. Ralf Dohmen; Privatdozent Dr. Dominik Hezel