16-Meteoritlerin Kimyasal Bileşimi

 

Meteoritlerin Kimyasal Bileşimi

I suggest to persons who think that they have found a meteorite to get a chemical analysis by Actlabs or some other lab that can provide good compositional data. There are several different ways to determine whether or not a rock is a meteorite. A chemical analysis is a good one because it is cheaper to do than most of the other tests and it is usually unambiguous (meaning, with a chemical analysis, I am not likely to say, “I still don’t know” or “maybe.”)

So that you can check your data yourself, I show plots here of concentrations or ratios of concentrations of several chemical elements in meteorites compared to rocks people have had analyzed by Actlabs or some other lab. The horizontal axis of all the plots is “Fe2O3(T) + MgO.” Actlabs and most labs that analyze rocks reports total iron as Fe2O3 because in Earth rocks much or most of the iron occurs as Fe(III), that is, ferric iron. There is little or no Fe(III) in freshly fallen meteorites; it is all Fe(II), ferrous iron, and Fe(zero), iron metal. For convenience, however, I use Fe2O3 in the plots. If you had an analysis done, just add the Fe2O3 and MgO values together for comparison.

In the legends, the percentages (%) represent the relative abundance of each meteorite type among stony meteorites. I cannot emphasize enough: Most meteorites are ordinary chondrites. 

Many terrestrial rocks have higher concentrations of SiO2 (silica) than any meteorite because they contain quartz and meteorites do not contain any significant amount quartz or other silica minerals. If SiO2 is greater than 60%, the rock is not a meteorite. The only possible exception would be a lunar granite, which is a volumetrically insignificant component of the Apollo collection. No granitic meteorites have been found yet. The low-SiO2 terrestrial rocks are mainly limestones [low Fe2O3(T) + MgO] and iron ores [high Fe2O3(T) + MgO]. Terrestrial rocks with 45-55% SiO2 are usually basalts.

Most meteorites, especially lunar meteorites, have higher concentrations of aluminum (Al2O3) than terrestrial rocks of similar Fe2O3+MgO. For an explanation of why lunar meteorites plot along the diagonal trend, see How Do We Know That It’s a Rock From the Moon? Feldspars (or clays derived therefrom) are the major carrier of aluminum in terrestrial rocks, too.

Lunar meteorites also have high concentrations of calcium (CaO) because most of the plagioclase is the Ca-rich extreme, anorthite. Terrestrial rocks with high CaO are usually rich in calcite, like the limestones that plot around 50% CaO. The terrestrial rocks that plot with the martian meteorites are mostly basalts, which have similar mineralogy to the martian basalts (but, see Na2O and K2O).

The ratio of CaO to Al2O3 varies greatly in terrestrial rocks.

In contrast, in most meteorites, virtually all the Al2O3 and most of the CaO is carried by feldspar, so there is little variation in CaO/Al2O3.

Among meteorites, MgO necessarily increases with Fe2O3(T) + MgO. Some terrestrial rocks lie off the trend because they have MgO/Fe2O3(T) ratios outside the range for meteorites. High-MgO terrestrial rocks are mainly ultramafic rocks like peridotites, dunites, and serpentinites. Low-MgO rocks are rich in quartz, calcite, or hematite.

The same is largely true for Fe2O3(T). High-Fe2O3 meteorwrongs are iron ores, often hematite concretions.

The ratio of magnesium to iron does not vary greatly among most kinds of stony meteorites. Rocks with MgO/Fe2O3(T) <0.2 or >6 are not probably meteorites. Only rare lunar granites have low MgO/Fe2O3(T), and none of these has been found as a meteorite.

The ratio of manganese to iron varies greatly among terrestrial rocks.

The ratio of manganese to iron does not vary much within different groups of meteorites. The Fe2O3(T)/MnO ratio (or Fe/Mn or FeO/MnO) is not as reliable a test for meteorites as some sources imply, although ratios of <60 are inconsistent with lunaites and >50 are inconsistent with eucrites, for example. Many earth rocks have Fe2O3(T)/MnO in the range of meteorites.

Sodium is one of the best elements for distinguishing between terrestrial rocks and meteorites. Most terrestrial rocks are richer in Na2O than any meteorite. Rocks with >2% Na2O are probably not meteorites. The high-Na martian meteorite is the NWA 7034 clan (“Black Beauty”) and the high-Na achondrite is Grave Nunataks (GRA) 06128/9.

Sodium and potassium are both alkali elements, and all alkali elements are in low concentrations in meteorites compared to most terrestrial rocks. Rocks with greater than 0.6% K2O are probably not meteorites.

One of the best elements for distinguishing meteorites from Earth rocks is Cr. Nearly all stony meteorites have high concentrations of Cr compared to most Earth rocks. The most Cr-poor meteorites are the feldspathic lunar meteorites, which have high concentrations of Al2O3 and CaO. Cr-rich terrestrial rocks tend to be ultramafic rocks like dunites, peridotites, pyroxenites, and serpentinites. Actlabs has a detection limit for Cr of 20 ppm. I have plotted all Actlabs data reported as “<20 ppm” at 10 ppm. The two low-Cr points for martian meteorites represent the 2 stones of Los Angeles.

Concentrations of Ni are high in chondrites, typically about 10,000 ppm (e.g., ~1%). Nickel is not particularly useful for identifying achondrites. Six of the 615 Actlabs analyses of “meteorwrongs” plotted here are, in fact, meteorites: 4 ordinary chondrites, 1 pallasite, and 1 iron meteorite. Actlabs has a detection limit for Ni of 20 ppm. I have plotted all Actlabs data reported as “<20 ppm” at 10 ppm.

Notlar, Uyarılar ve Başvurular

1) Karasal – Meteorwrong. Arsalardaki (beyaz daireler) tüm "meteorwrongs", verilerin bana gönderildiği Actlabs(N=615) tarafından analiz edilen kayaları temsil eder. Yukarıdaki Ni (nikel) arsasında belirttiğim gibi, meteorların 6'sı aslında meteoritlerdir.

2) Karasal – Jeostandard. Birçok ülkede, büyük miktarlarda kayayı detaylandırma standartları olarak kullanılmak üzere toz haline getiren ajanslar vardır. Dünya'nın tüm yaygın ve nadir kaya türlerini temsil eden birkaç yüz jeostandard mevcuttur. Bunların çoğu için birçok analitik veri mevcuttur. Govindaraju (1994) ve Korotev (1996) verilerinin derlenmesinden 156 kaya için seçtim. Topraklar ve konsolide edilmemiş çökeltiler, monominerallik kayalar (chert, kumtaşı, kireçtaşı, hornblendite, magnezit hariç), cevkiler (bazı demir cev'ler hariç, çünkü bunlar bazen meteoritlerle karıştırılıyor) ve buraya çizerim elementler için veri olmayan jeostandardlar için verilerden kaçındım. Toplamda 7 andezit, 5 anorthosit, 17 bazalt, 2 karbonatit, 1 chert, 6 diabases için veriler vardır, 2 diorit veya diorit gneiss, 2 dolomit, 4 dunites, 15 gabbros, 21 granit ve ilgili kayalar, 5 granodioritler, 1 hornblendite, 6 demir cevheri veya demir oluşum kayaları, 2 kimberlit, 1 kuvars latit, 10 kireçtaşı, 2 lujavrites, 1 magnezit, 1 monzonit, 1 norite, 3 peridotit, 1 piroksenit, 1 obsidyen, 1 kumtaşı, 5 schist, 3 serpantinit, 12 şist, 2 kayrak, 6 syenit, 2 tonalit, 3 trakit ve 2 "ultrabasik kaya" dahil olmak üzere 5 rhyolites.

3) Karasal – Tektite. Koeberl'in (1986) verilerini çeşitli tektit türleri için çizdim. Tektitlerin göktaşları gibi değil, karasal kayalar (çünkü karasal kayalardır!) gibi bileşimlere sahip olduğunu unutmayın.

4) Beyaz noktaların tümü (ama 6) karasal kayaları temsil eder. Tüm siyah noktalar ve renkli noktalar meteorlar içindir.

5) Arsalardaki tüm meteoritler (tüm kare semboller) taşlı meteorlardır, taşlı demirler veya demirler değildir.

6) Çoğu (~% 95) taşlı meteoritler kondritlerdir ve çoğu kondrit sıradan kondritlerdir. Eğer gerçekten bir meteor bulduysanız, muhtemelen bir çeşit kondrittir. Bu yüzden kondritleri siyah, sıradan kondritleri büyük ve siyah yaptım. Kondritler dünya kayalarına çok benzerler. Her siyah nokta, kondrit gruplarından birinin ortalama bileşimini temsil eder: H, L, LL, EH, EL, CI, CM, CV, CO, CR, CO, R, Ac, & K. Wasson & Kallemeyn'den Veriler (1988).

7) Ay meteoru verileri kendi veritabanımdan. Her nokta farklı bir meteoru temsil eder.

8) Mars meteoritleri, eucrites, howardites, diogenites ve "diğer nadir akondritler" için her nokta bir meteor veya analizi temsil eder. Çoğunlukla Jarosewich (1990), Lodders & Fegley (1998) ve Mittlefehldt ve ark.

9) Burada sunulan arsalar tüm meteoritlerin% >99'unu temsil eder.

10) Piyango numaraları gibidir - kompozisyon sadece bazılarıyla değil, burada gösterilen TÜM kimyasal bileşim parametreleriyle tutarlı olmadıkça kazanamazsınız!

11) Mn, Cr ve Ni dışındaki izleme öğeleri için veri göstermedim. Rb, Sr, Zr, Hf, Nb, Ta, Th, U ve nadir toprak elementleri gibi bireysel eser elementler için veriler, dünya kayalarını gezegen kayalarından ayırmak için özellikle yararlı değildir, ancak bu elementler arasındaki oranlar genellikle yararlıdır, örneğin nadir toprak "desenleri."

12) Chalcophile (kükürt seven) elementler için burada bazı arsalar göstermeliyim - Cu, Zn, As, In, Sn ve Sb. Sorun, bu elementlerin konsantrasyonlarının akondritlerde o kadar düşük olmasıdır ki, çizecek çok az veri vardır. Kondritler, akondritlerden çok daha yüksek chalcophile element konsantrasyonlarına sahiptir.

Kondritlerdeki chalcophile element konsantrasyonları (Wasson ve Kallemeyn grup araçları aralığı, 1988) ppm değerleri
Cu	Zn	Gibi	İçinde	Sn	Sb
80–185	17–312	1–4	2–80	0.7–1.8	0.06–0.2

Örneğin, >5 ppm As (arsenik) içeren bir kayanız varsa, kaya bir meteor değildir. Birçok karasal tortul kayaç ve tortul kayaçlardan oluşan metamorfik kayaçlar, yukarıdaki tablodakilerden çok daha yüksek chalcophile element konsantrasyonlarına sahiptir.

Başvuru

Govindaraju K. (1994) 1994 çalışma değerlerinin derlenmesi ve 383 jeostandard için örnek açıklama. Geostandards Bülteni 18, 1–158.

Jarosewich E. (1990) Meteoritlerin kimyasal analizi: Taşlık ve demir meteorit analizlerinin bir derlemesi. Meteoritics 25, 323-327.

Koeberl C. (2006) Tektitlerin ve darbe gözlüklerinin jeokimyası. Yer ve Gezegen Bilimleri Yıllık İncelemesi 1986 14, 323-350.

Korotev R. L. (1996) 93 jeokimyasal referans numunesi için elementel konsantrasyon verilerinin kendi kendine tutarlı bir derlemesi. Geostandards Bülteni 20, 217–245.

Lodders K. ve Fegley B. Jr. (1998) Gezegen Bilimcinin Yoldaşı, Oxford University Press, New York, 371 pp.

Mittlefehldt D. W., McCoy T. J., Goodrich C. A., ve Kracher A. (1998) Bölüm 4. Asteroit cisimlerinden kondritik olmayan meteorlar. Mineraloji İncelemelerinde,Cilt 36, Gezegen Malzemeleri (ed. J. J. Papike), s. 4-1–4-195, Amerika Mineralojik Derneği, Washington.

Wasson J. T. ve Kallemeyn G. W. (1988) Kondrit kompozisyonları. Londra Kraliyet Cemiyeti Felsefi İşlemleri, Seri A 325, 535-544.