Mineralogisch-petrologische Charakterisierung des Chelyabinsk-Meteoriten mit Raman-Spektroskopie und Elektronenstrahlmikroanalytik

Abstract

Drei Fragmente des Chelyabinsk-Meteoriten wurden mit Raman-Spektroskopie, Rasterlektronenmikroskopie und Elektronenstrahlmikroanalyse auf ihre mineralogischen und petrologischen Eigenschaften hin untersucht. Das Material zeigt aufgrund seiner schnellen Bergung im Anschluss des Falls keine bis lediglich geringfüge terrestrische Alteration. Es setzt sich aus einer hellen Lithologie, einer dunklen Lithologie und ehemaligen Schmelzen zusammen. Zusätzlich bildete sich eine Schmelzkruste durch die Reibungswärme beim Flug durch die Erdatmosphäre. Helle und dunkle Lithologie unterscheiden sich nicht in ihrem Mineralbestand, sondern nur in ihrem Deformationszustand. Die Schmelzlithologie stellt ehemalige Gesamtgesteinsschmelze dar, die sich im Anschluss an mindestens ein starkes Impakt-Ereignis bildete. Neben Olivin, Ortho- und Klinopyroxen, Plagioklas, Chromit, Magnetit, Anatas, Apatit, Merrillit, Troilit und den Metallphasen Kamacit und Taenit wurde Maskelynit als amorphe Hochdruckvariante von Plagioklas identifiziert und charakterisiert. Weiterhin tritt Graphit als Teil von μm-großen Einschlüssen innerhalb von Olivinen auf. Innerhalb von Poren wurden Calcit und Talk identifiziert. Hier ist jedoch nicht auszuschließen, dass es sich um Kontamination handelt. Das Gefüge und die optischen und chemischen Eigenschaften der Minerale zeigen an, dass es sich beim Chelyabinsk-Meteoriten um einen LL5-Chondriten mit einer komplexen Impakt-Vergangenheit handelt. Dabei weist das Material der hellen Lithologie die Schockstufe S3 auf, während die dunkle Lithologie als S5 einzuordnen ist. Das Gesamtgestein lässt sich als Impakt-Schmelzbrekzie bezeichnen. Der Vergleich von Raman-Spektren von Olivin in unterschiedlich stark deformierten LL5-Chondriten zeigte, dass die mittlere Halbwertsbreite der charakteristischen Raman- Peaks von Olivin bei ~820 cm-1 und ~850 cm-1 mit zunehmender Deformation ebenfalls zunimmt. In einer weiteren Vergleichsstudie wurde das Phosphat Merrillit in wenig deformierten LL-Chondriten der petrologischen Typen 1–7 untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass alle analysierten Körner bei der Anregungswellenlänge von 532 nm übereinstimmende charakteristische Raman-Spektren mit bisher nicht dokumentierten spektralen Eigenschaften bei Wellenzahlen > 1200 cm-1 zeigen.