Einzigartiger Beweis einer Flüssigkeitsveränderung im gewöhnlichen Chondrit von Kakowa (L6).

Sep 15, 2023

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 5520 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Meteoriten bewahren Beweise für Prozesse in ihren Mutterkörpern, einschließlich Veränderungen, Metamorphose und Schockereignissen. Hier zeigen wir, dass der gewöhnliche Chondrit (OC) von Kakowa (L6) sowohl Schockschmelzadern als auch Taschen mit Detritalkörnern eines brekziierten und alterierten Objekts, einschließlich Korund, Albit, Silikat, Fayalit, Forsterit und Margarit, in einem Pb- und Fe-reiche Matrix. Die Erhaltung der beobachteten Mineralogie und Textur erfordert eine Abfolge von mindestens zwei Einschlägen: Erstens bildete eine Hochgeschwindigkeitskollision die Schockschmelzadern, die die Hochdruckmineralien Ringwoodit, Wadsleyit, Majorit und albitischen Jadeit enthielten; Später bildete ein Aufprall mit geringer Geschwindigkeit Risse und füllte sie mit Trümmermaterial. Die Sauerstoff- und Pb-Isotopenverhältnisse deuten auf einen OC-Ursprung dieser Detritalmineralien hin. Obwohl Flüssigkeitsveränderungen in kohlenstoffhaltigen Chondriten häufig vorkommen, ist die Entdeckung von Margarit mit einer OC-Sauerstoffisotopensignatur neu. Kakowa erweitert sowohl die Impakt- als auch die Alterationsgeschichte gewöhnlicher L6-Chondriten im Allgemeinen.

Meteoriten bewahren Beweise für die Veränderungen, die das ursprüngliche Material des Sonnensystems aufgrund von Prozessen wie thermischer Metamorphose, Flüssigkeitsveränderung und Schockschäden an seinen Mutterkörpern erfahren hat. Der direkteste Beweis für die Wirkung von flüssigem Wasser ist die Erhaltung sekundärer wasserhaltiger Mineralien, die bisher hauptsächlich in kohlenstoffhaltigen Chondriten dokumentiert wurden1. Insbesondere die oxidierte Untergruppe der kohlenstoffhaltigen CV-Chondrite enthält bekanntermaßen Margarit, Vesuvianit und Kaolinit1,2. In gewöhnlichen Chondriten (OCs) ist die einzige von Brearley3 festgestellte wasserhaltige Sekundärphase feinkörniger Fe-reicher Smektit in den unausgeglichenen Meteoriten Semarkona (LL3.00) und Bishunpur (LL3.15). Der unausgeglichene Chondrit Tieschitz (H/L3.6) beherbergt ein Natrium-Kalk-Amphibol, was auf eine flüssige Metasomatisierung am oder nahe dem Höhepunkt der thermischen Metamorphose hinweist4. In ausgeglicheneren OCs sind Phyllosilikate sogar noch seltener oder fehlen völlig, andere Phasen als Phyllosilikate weisen jedoch auf eine Veränderung dieser Objekte hin. Metasomatische Prozesse werden in OCs der Typen 3.6 bis 3.9 durch das Vorhandensein von Sodalith, Skapolit und Nephelin erfasst; und von den Typen 4.0 bis 6.0 durch Albit und K-haltigen Feldspat5.

Viele OCs bewahren Aufzeichnungen über Einschlagereignisse aufgrund von Kollisionen zwischen ihren Mutterasteroiden6,7,8,9,10 auf. Solche Aufzeichnungen von Meteoriteneinschlägen tragen dazu bei, die Schockbedingungen und damit Parameter von Einschlagereignissen wie die Auftreffgeschwindigkeit und die Größe von Impaktoren und Zielen einzugrenzen. Die Koevolution der Planetesimalgrößen und ihrer orbitalen Anregung wiederum kann zwischen Szenarien für die frühe Entwicklung des Sonnensystems unterscheiden11. Schockparameter können aus mehreren Beweislinien abgeleitet werden, darunter Brekziation, Verformung in Mineralien sowie das Vorhandensein und die Strukturmerkmale von Schmelzadern (MVs), die häufig Hochdruckmineralien (HP) enthalten12,13,14,15,16,17 ,18,19,20. Eine bemerkenswerte Gruppe von Meteoriten, die als polymikte Brekzien bekannt sind, enthält Fragmente mehrerer Objekte, die vermutlich sowohl vom Impaktor als auch vom Ziel einer oder mehrerer Kollisionen stammen und als Trümmerhaufen wieder zusammengesetzt sind21. Obwohl solche Brekzien nicht ungewöhnlich sind, handelt es sich typischerweise um Kollisionen mit niedriger Geschwindigkeit; Polymik-Brekzien durch Einschläge, die schnell genug sind, um HP-Mineralien zu bilden, sind selten22,23. Obwohl Kollisionen in der frühen Entwicklung des Sonnensystems am häufigsten vorkamen, gibt es starke Hinweise darauf, dass der L-Chondriten-Mutterkörper durch eine große Kollision bei 470 Ma zerstört wurde24,25, was zu Trümmern führte, die weiterhin den aktuellen Meteoritenfluss zum Sonnensystem dominieren Erde26.

Hier berichten wir über neue Daten zum historischen Fall Kakowa, einem gewöhnlichen L6-Chondrit, der am 19. Mai 1858 in Rumänien fiel und innerhalb von Minuten gesammelt wurde, während er historischen Aufzeichnungen zufolge noch heiß war27. Kakowa befindet sich im Schockstadium S4–S5 (Abb. 1). Wir untersuchten seine Textur, Mineralogie und Mineralzusammensetzung mittels optischer und Elektronenmikroskopie, Elektronensonden-Mikroanalyse (EPMA), Mikro-Raman-Spektroskopie und Elektronenrückstreubeugung (EBSD). Darüber hinaus haben wir auch in situ Sauerstoffisotopenverhältnisse einiger Mineralphasen durch Sekundärionen-Massenspektrometrie (nanoSIMS) und Pb-Isotopenverhältnisse durch induktiv gekoppelte Multikollektor-Plasma-Massenspektrometrie (MC-ICP-MS) erfasst. Unsere Studien dokumentieren erstens, dass Kakowa (wie viele L6-Meteoriten) HP-Phasen enthält, die in und neben Schmelzadern konzentriert sind und für deren Bildung ein starker Schock erforderlich ist. Zweitens dokumentieren wir Taschen, die eine Reihe neuartiger Mineralien, einschließlich wasserhaltiger Phasen, enthalten, die für das L6-Wirtsgestein exogen zu sein scheinen und wahrscheinlich während einer anschließenden Kollision mit niedriger Geschwindigkeit in Brüchen eingelagert wurden. Wir verwenden den Begriff „exogen“, um Material zu bezeichnen, das dem Gestein offenbar erst spät in seiner Geschichte hinzugefügt wurde.

(A) Makrofotografie des Kakowa-Meteoriten (NHMV-A557) mit einer geraden Schmelzader, die die Grundmasse durchschneidet. (B) Rückgestreutes Elektronenbildmosaik (BSE) des Kakowa-Abschnitts (NHMV-N6231), das die untersuchten Bereiche innerhalb der verschiedenen Schmelzadern (MVs) zeigt. Ein gestricheltes weißes Rechteck zeigt den Bereich, der die Taschen mit exogenem Material enthält. Bemerkenswert sind die beiden großen Chondren (durch feine weiße Linien abgegrenzt), von denen einer deutlich von MV3 durchschnitten ist.

Wir argumentieren, dass die Kollision mit niedriger Geschwindigkeit nach der Kollision mit hoher Geschwindigkeit stattgefunden haben muss (obwohl wir keine Einschränkung hinsichtlich des Intervalls zwischen den beiden Ereignissen haben), da die wasserhaltigen Phasen im exogenen Material ein starkes Schockereignis nicht überlebt hätten. Die Ansammlung von HP-Mineralien und die Größe ihrer Wirts-MVs ergeben Einschränkungen für die Druck-Temperatur-Zeit-Bedingungen des starken Schocks, den Kakowa erlebte, und tragen zur Schockaufzeichnung der L-Chondrite im Allgemeinen bei. Basierend auf Literaturdaten von L-Chondriten ist es wahrscheinlich, dass der von Kakowa aufgezeichnete starke Schock auf das große Kollisionsereignis zurückzuführen war, das den L-Chondriten-Mutterkörper bei ~ 470 Ma zerstörte24,25, wobei in diesem Fall der Aufprall mit niedriger Geschwindigkeit eine Rolle spielen würde die fortlaufende Kollisionsentwicklung der resultierenden Asteroidenfamilie nach dieser Zeit. Darüber hinaus deuten die wasserhaltigen Phasen im exogenen Material darauf hin, dass zu diesem späten Zeitpunkt verändertes Material in der OC-beherbergenden Region des Sonnensystems vorhanden war.

Die grobe Petrographie von Kakowa kann in Chondren, Grundmasse, Schmelzadern und Bruchfüllung unterteilt werden. In der Grundmasse zeigen Olivinkörner starke Mosaike und flächige Verformungsmerkmale. Eine große feinkörnige Knorpel (6,1 mm Durchmesser) und eine porphyrische Knorpel (3,5 mm Durchmesser) dominieren den untersuchten Abschnitt (NHMV-N6231); Die porphyritische Chondrile wird durch das dickste MV halbiert. Es wird angenommen, dass die drei wichtigsten subparallelen MVs und Neben-MVs mit anderen Ausrichtungen das Ergebnis eines Schockereignisses sind (Abb. 1); Sie stehen überwiegend in Kontakt mit Olivin, vereinzelt aber auch mit Pyroxen und Metallkörnern. Die Breite des dicksten MV ist über die Schnittfläche nahezu konstant (von ~ 300 bis 360 μm), während die Breite der dünneren MV variiert. Die MVs bestehen aus Glas, Silikatklasten (Olivin, Pyroxen und Plagioklas), Sulfiden, Chromit und Fe-Ni-Metall. Die dicken MVs sind in Zonen unterteilt, die von glashaltigen Rändern über metallreiche Kristallschichten bis hin zu silikatreichen Kernen reichen (Abb. 2, 3). Die Brüche weisen keinen systematischen strukturellen Zusammenhang mit dem Wirtsgestein auf (Abb. 3, 4), jedoch kreuzt ein Bruchsystem (ca. 1 cm Gesamtlänge) den Schmelzader und gabelt sich, um einen zusammengesetzten Klasten aus Fe-Ni-Metall zu umgeben und Sulfid (Abb. 3A). Bei den Brüchen handelt es sich größtenteils um Hohlräume, es wurde jedoch eine Füllung in drei Taschen rund um den zusammengesetzten Klasten beobachtet. Die Füllung enthält eine feinkörnige Matrix mit Winkelphasen (siehe Abschnitt „Bruchfüllung“), die wahrscheinlich als konsolidiertes Aggregat aus losen Schuttkörnern gebildet wurde, die den offenen Raum in den Brüchen füllten (Abb. 3B).

BSE-Bilder von MVs in Kakowa. (A) MV1a zeigt Ringwoodit (Rwt) (Nr. 1; Raman-Spektrum MV1a-1 in Abb. 5) in enger Verbindung mit Wadsleyit (Nr. 2; Raman-Spektrum MV1a-2 in Abb. 5). (B) MV1b, mit feiner Verwachsung von Majorit-Pyrop-Mischkristall (Maj-grt) (#3, Raman-Spektrum MV1b-3 in Abb. 5) und Magnesiowüstit (Mg-Wus). (C) MV2, beherbergt albitischen Jadeit (Jd) (#4; Raman-Spektrum MV2–4 in Abb. 5). (D) Glas mit Feldspatzusammensetzung in MV2, das albitische Jadeitlamellen zeigt. (E) Grundmasse-Orthopyroxen (Opx) (#5; Raman-Spektrum MV1b-5 in Abb. 5) in Kontakt mit MV1b. Bei den Bändern über dem Opx handelt es sich aufgrund von Erschütterungen wahrscheinlich um mechanische Zwillingsebenen (angezeigt durch weiße Pfeile)5. Darüber hinaus wandelt sich Opx beim Kontakt mit MV in Majorit (Nr. 6; Raman-Spektrum MV1b-6 in Abb. 5) und Olivin (Ol) teilweise in Ringwoodit um. (F) MV2, Albitischer Jadeit in Kontakt mit Majorit und Ringwoodit.

BSE-Bilder vom Vorkommen von exogenem Material in Kakowa. (A) Übersicht, die den Bruch entlang der Kante einer Metallsulfid-Klaste zeigt, teilweise gefüllt mit exogenem Brekzienmaterial. „Spot 1“ und „Silikatspot“ sind Bereiche, die für die Pb-Isotopenanalyse gebohrt wurden. (B) Bruch, der die Grundmasse durchquert und eine Brekziation der Wirtsmineralien auslöst. (C) Ein Bruch, der die Majorit-reiche Region von MV1b durchschneidet, enthält exogenes Material, einschließlich tafelförmiger Margaritkristalle (Mar). (D) Vergrößerung des Margaritkristalls; Die weißen Quadrate zeigen die Position der Nano-SIMS-O-Isotopen-Analysepunkte an. Der weiße Kreis zeigt die Position des Margarit-Raman-Spektrums in Abb. 6A. Das weiße Kreuz zeigt den Ort der Margarite-EBSD-Analyse in Abb. 6C an. (E) Korund (Crn) und Albit (Ab) bilden im exogenen Material subedrische bis anedrische kantige Kristalle. Spot 2 ist ein zweiter Bereich einer Pb-Fe-reichen Matrix, der für die Pb-Isotopenanalyse erbohrt wurde. (F) Fayalit (Fa) im exogenen Material ist ebenfalls eckig. (G) Vergrößerung des in Bild (A) gezeigten Bereichs der exogenen Bruchfüllung. (H) Weitere Vergrößerung desselben Flecks, der Margarit und eine Siliciumdioxidphase (Sil) (unten rechts in der Abbildung) sowie die allgemeine Textur kantiger kristalliner Körner zeigt, die in einer durch Rückstreuung hellen Matrix verfestigt sind.

Charakterisierung von feinkörnigem Material aus exogener Bruchfüllung. (A) BSE-Bild und (B) EDS-Spektrum von PbO-Körnern neben Margarit. (C) BSE-Bild und (D) EDS-Spektrum der Pb-Fe-reichen Matrix.

In drei im Detail untersuchten MV-Regionen beobachteten wir die HP-Mineralien Ringwoodit, Wadsleyit, Majorit und albitischer Jadeit (Abb. 2). Obwohl das Vorhandensein von MVs bei der zufälligen Untersuchung des Kakowa-Exemplars offensichtlich ist, ist dies der erste Bericht über HP-Mineralien in diesem Meteoriten.

Der Kern dieser Schmelzader besteht größtenteils aus einer kristallisierten Ansammlung von Majorit + Ringwoodit + Magnesiowüstit (Abb. 2A; Magnesiowüstit wurde durch EBSD identifiziert). Aggregate aus feinkörnigem polykristallinem Ringwoodit und Wadsleyit kommen lokal als Klasten im MV vor. Entlang der Ränder des MV wird das Wirtsgestein Olivin in polykristallinen Ringwoodit umgewandelt, nach außen folgt Olivin, das Ringwooditlamellen enthält, und schließlich untransformiertes Olivin. Die Ringwooditzone reicht stellenweise mehr als 25 μm in das Wirtsgestein hinein.

Ein Raman-Spektrum, das von einem ~ 2–7 μm langen Korn im Kern dieses MV erhalten wurde (Abb. 2B), zeigt den charakteristischen Hauptpeak bei ~ 927 cm−1, der sowohl von synthetischem als auch natürlichem Majorit berichtet wird15,28,29. Das am selben Punkt gesammelte EBSD-Muster zeigt die Granatstruktur. Die EPMA-Analyse zeigt zwei Populationen von Zusammensetzungen unter den Körnern mit diesen Raman- und EBSD-Eigenschaften: (a) Kalk-Aluminium-Majorit mit bis zu 4,7 Gew.-% Al2O3, CaO im Bereich von 1,6–2,4 Gew.-% und der Formel Na0,05–0,09Ca0 .12–0,19Mg3,22–3,35Fe0,45–0,67Al0,21–0,38Si3,69–3,75O12; und (b) nahezu endgliedriger Fe-Mg-Majorit mit der Formel Ca0,04–0,05Mg3,20–3,29Fe0,75–0,89Mn0,02–0,03Al0,01–0,02Si3,87–3,92O12.

Unregelmäßig geformte felsische Domänen in diesem Bereich, bis zu ~ 20 μm lang (Abb. 2C), bestehen größtenteils aus Feldspatglas, enthalten jedoch häufig parallele Lamellen einer kristallinen Phase im Sub-μm-Bereich (Abb. 2D). Die EPMA-Analyse der Lamellen ergibt die Formel (Na0,65Ca0,08K0,05□0,22)(Al0,81Si0,17Fe0,02)Si2O6, mit Ca# [100 × Ca/(Ca + Na)] von 10,5. Mit 22 % freien M2-Stellen und 17 % Si auf M1 handelt es sich um albitischen Jadeit, der wie in den meisten anderen veröffentlichten Fällen strahlempfindlich ist30,31. Das Raman-Spektrum von albitischem Jadeit aus Kakowa ist charakteristisch für die Struktur von Klinopyroxen mit einem ausgeprägten Hauptpeak bei 698 cm−1 und Nebenpeaks bei 201, 376, 387, 432, 521, 574, 988 und 1035 cm−1 (Abb. 5). ). Die beiden Peaks nahe 1000 cm−1, die mit der Schwingung der [Si2O6]4−-Gruppen zusammenhängen, sind aufgelöst, aber nicht so deutlich oder gut getrennt wie im idealen Jadeitspektrum. Das Raman-Spektrum von Jadeit am nahen Endglied hat Hauptpeaks bei 700, 991 und 1040 cm−1 und Nebenpeaks bei 204, 375, 385, 433, 525 und 575 cm−1 (RRUFF R050220.2), was ein ist außergewöhnlich gute Übereinstimmung mit Kakowa, obwohl unsere EPMA-Analyse eindeutig zeigt, dass das Kakowa-Material eine albitische Zusammensetzung hat. Mit diesem strahlempfindlichen Material konnte kein EBSD-Muster erhalten werden.

Ausgewählte Raman-Spektren von HP-Mineralien in Kakowa im Vergleich zu Referenzspektren für Ringwoodit (RRUFF R070079), Wadsleyit (RRUFF R090004), Jadeit (RRUFF R050220.2), Pyrop (RRUFF R080060) und Enstatit (RRUFF R040094-3).

Die Brüche sind in drei von uns identifizierten Taschen mit exogenem Material gefüllt, das aus kantigen Körnern aus Korund + Fayalit + Forsterit + Albit + Margarit + Siliciumdioxid + FeS (Troilit) + Fe-Ni-Metall besteht, eingebettet in ein Fe- und Pb-reiche Matrix (Abb. 3, 4). Eine Reihe energiedispersiver Röntgenanalysen (EDS) der Bruchfüllmatrix zeigen, dass diese in ihrer Zusammensetzung heterogen ist. Idiomorphe bis subidiomorphe, 2 × 3 μm große, helle Kristalle, die an einigen Stellen ~ 20 Vol.-% der Bruchfüllung ausmachen, werden als PbO erkannt. Die angrenzende Matrix enthält mehr als 70 Gew.-% FeO und bis zu ~ 5 Gew.-% MgO. Korund, Albit, Fayalit (Fa99–100) und Forsterit (Fa25–26) kommen jeweils als 10–20 μm große anedrische und subedrische Körner vor, von denen viele eine eckige Form haben. Margarit kommt als prismatische Kristalle mit einer Länge von bis zu ~ 20 μm vor, deren Zusammensetzung laut EPMA dem Ideal sehr nahe kommt: Ca0,97Na0,03Fe0,06Al3,94Si2,02O10(OH)2 (das Hydroxyl wird hier abgeleitet). Die Raman-Spektren dieser Margaritkörner zeigen deutliche Peaks bei 395, 710, 898, 911 und 919 cm−1 (Abb. 6A), die sehr gut mit den Hauptpeaks des Margarit-Referenzspektrums bei 392, 710 und 918 cm− übereinstimmen 1 (RRUFF R060839). Die Identifizierung von Margarit wird durch EBSD weiter bestätigt (Abb. 6B, C).

(A) Ausgewähltes Raman-Spektrum, das von exogenem Margarit in der Bruchfüllung durch MV1b erhalten wurde, im Vergleich zum Referenzspektrum für Margarit (RRUFF R060839). (B) Unbeschichtetes BSE-Bild des in Abb. 3D gezeigten Margaritkristalls während der Elektronenrückstreubeugungsanalyse (EBSD). (C) EBSD-Muster mit Margaritstruktur indiziert.

Drei Stellen (jeweils 50–100 μm Durchmesser) wurden angepeilt: Zuerst bohrten wir eine Stelle in die Silikatgrundmasse (Abb. 3A), um den Pb-Hintergrundgehalt zu beurteilen, und dann wurden zwei Stellen in die Pb-reiche Bruchfüllung gebohrt Material (Abb. 3A,E). Beim Bohren des exogenen Bruchfüllmaterials erhielten wir zwei Größenordnungen mehr Pb als aus der Silikatmatrix (Tabelle S1). Die Pb-Isotopenverhältnisse der beiden Stellen in der Bruchfüllung sind innerhalb der Fehlergrenzen gleich (Tabelle S2): 206Pb/204Pb = 18,385, 207Pb/204Pb = 15,615, 208Pb/204Pb = 38,692 (Abb. 7). Diese Pb-Isotopenzusammensetzung stimmt entweder mit gewöhnlichem Chondrit (z. B. Richardton (H5) und Kunashak (L6)32) oder terrestrischem Material (z. B. pelagischem Ton33) überein, nicht jedoch mit kohlenstoffhaltigen Chondriten34,35. Daher helfen die Pb-Isotopendaten nicht bei der Klärung, ob es sich bei Pb um eine terrestrische Verunreinigung handelt. Sie tragen jedoch dazu bei, die Hypothese zu widerlegen, dass die für die Margarite verantwortliche Flüssigkeitsveränderung an einem kohlenstoffhaltigen Körper stattgefunden hat. Darüber hinaus deuten die Daten auf eine Pb-Isotopenentwicklung für den größten Teil der Geschichte des Sonnensystems mit μ = 238U/206Pb ~ 9 hin. Angesichts der extremen Pb-Konzentration des Probenmaterials zeigen die Daten, dass die U/Pb-Fraktionierung bei der Füllung des Bruchs eine Rolle spielte geschah in der frühen Geschichte des Sonnensystems nicht; es stimmt mit einem Alter von 470 Ma oder weniger überein.

206Pb/204Pb versus 207Pb/204Pb-Daten, aufgezeichnet zusammen mit dem Geochron (4,55 Gyr), Entwicklungskurven für die Pb-reiche Matrix von Kakowa und plausiblen meteoritischen und terrestrischen Pb-Reservoirs. Die Box zeigt den im Einschub vergrößerten Bereich, in dem Material aufgetragen ist, wenn es sich im Laufe der Geschichte des Sonnensystems entwickelt hat, mit μ = 238U/206Pb ~ 8,9. Einschub: eine Nahaufnahme der Datenfelder 206Pb/204Pb im Vergleich zu 207Pb/204Pb für Kakowa und ausgewählte terrestrische Pb-Reservoirs – mittelozeanische Rückenbasalte (MORBs), ozeanische Inselbasalte (OIBs), obere kontinentale Kruste, untere kontinentale Kruste, pelagische Sedimente48 und Pb-Erzvorkommen vom MVT-Typ49,50,51,52 – sowie eine Handvoll OC-Meteoriten, die in dieser Region vorkommen – Kunashak, Richardton und Forest City. Meteoriten-Datenquellen: Canyon Diablo-Troilit (CDT53), gewöhnliche und kohlenstoffhaltige Chondrite32,34,35,53 und Kakowa (diese Studie).

In einer einzigen Sitzung auf dem nanoSIMS analysierten wir zwei Standardolivine (terrestrisches San-Carlos-Olivin und Pallasit-Eagle-Station-Olivin), vier Flecken auf den Grundmassemineralien von Kakowa (zwei Olivin- und zwei Orthopyroxenpunkte) und vier Flecken auf Mineralien im exogenen Schuttbruchfüllung (zwei Stellen auf Korund, eine auf Albit und eine auf Margarit). Die Standardolivine stimmen sowohl bei δ17O als auch bei δ18O mit den akzeptierten Werten überein, und die Grundmassenanalysen liegen alle genau innerhalb des Feldes, das durch typische L-gewöhnliche Chondritmaterialien definiert wird. Dies bestätigt, dass die Messungen während dieser Sitzung am Kakowa-Schliff nur minimale systematische Fehler aufweisen, obwohl wir mögliche Matrixeffekte nicht quantifizieren können (da alle Mineralien mit einem Olivin-Standard kalibriert sind). Was bei der Auswertung der exogenen Phasendaten verbleibt, ist der Zufallsfehler. Die gemessenen O-Isotopenverhältnisse der Detritalphasen – Korund, Albit und Margarit – gruppieren sich um denselben OC-ähnlichen Bereich des dreifachen Sauerstoffisotopenraums wie die Matrixmineralien (Abb. 8). Alle vier Punkte werden oberhalb der terrestrischen Fraktionierungslinie dargestellt, aber die 2σ-Fehlerbalken an jedem der vier Punkte überlappen die terrestrische Fraktionierungslinie. Daher können wir nicht mit Sicherheit sagen, dass eine dieser Analysen für sich genommen eher chondritisch als terrestrisch ist. Die Wahrscheinlichkeit, dass diese vier Punkte zufällig aus einer terrestrischen Verteilung gezogen werden, kann jedoch abgeschätzt werden. Eine Monte-Carlo-Berechnung unter der Annahme einer Normalverteilung für die Zählung statistischer Fehler bei 16O, 17O und 18O zeigt, dass die vier analysierten Punkte auf einer Massenfraktionierungslinie dargestellt werden, die Δ17O = + 2,5 ± 1,1‰ entspricht. Das heißt, die Nullhypothese, dass die Daten von einer terrestrischen Population stammen, wird auf der 2,3-Sigma-Ebene abgelehnt. Es besteht nur eine Wahrscheinlichkeit von 1 %, dass diese Daten zufällig aus einer Stichprobe terrestrischen Materials stammen. Die Wahrscheinlichkeit, dass es sich um kohlenstoffhaltiges Chondritenmaterial handelt, ist sogar noch geringer.

Dreifaches Sauerstoffisotopenverhältnisdiagramm mit den Referenzlinien CCAM (Carbonaceous Chondrite Anhydrous Minerals, Steigung 1) und TF (Terrestrial Fractionation, Steigung 0,5)54,55, Daten für terrestrische und meteoritische Standards (SCOL San Carlos Olivine, terrestrisch, ESOL Eagle Station Olivine). , ein Pallasit-Meteorit) und Daten aus der Kakowa-Grundmasse (Olivin und Enstatit) und der exogenen Bruchfüllung von Kakowa (Korund, Albit, Margarit). Es werden auch Daten für gewöhnliche Chondriten dargestellt56. Fehlerbalken sind 2σ. Δ17O ist der vertikale Abstand eines Punktes von der TF-Linie in diesem Diagramm.

Wie viele der L-Chondriten, insbesondere die L6-Meteoriten, zeigt Kakowa klare Hinweise auf ein starkes Schockereignis (Abb. 1). Aufgrund des Vorhandenseins von Maskelynit, Schockmikrostrukturen im Olivin (schwach bis stark mosaikartig) und offensichtlichen Schmelzadern36,37 wird es im Allgemeinen als Schockstadium S4–S5 klassifiziert (Abb. 1B). Hier dokumentieren wir zum ersten Mal, dass dieser besondere Meteorit, Kakowa, eine Ansammlung konservierter Hochdruckphasen enthält, die innerhalb der MVs gefunden wurden. Ihre Mineralogie und Chemie ergeben zusammen mit der physikalischen Breite ihrer Wirts-MVs eindeutige Einschränkungen für die Parameter des starken Schocks, dem dieses spezielle Fragment des L-Chondriten-Mutterkörpers ausgesetzt ist.

Das Vorkommen von Wadsleyit deutet auf einen Druck (P) von mehr als 13 GPa bis höchstens 22 GPa hin, während Ringwoodit auf einen überlappenden, aber etwas höheren P-Bereich von 18–23 GPa schließen lässt; Für beide Phasen hängen die Druckgrenzen ihrer Stabilitätsfelder von der Temperatur (T) und dem Fe-Gehalt ab. Die gemessene Zusammensetzung von Majorit-Granat stimmt mit P im Bereich von 17–20 GPa und T zwischen 1800 und 2100 °C überein38. Die Koexistenz aller drei HP-Phasen ermöglicht eine räumliche oder zeitliche Heterogenität des P-Feldes im kleinen Maßstab.

Das Raman-Spektrum eines Na-Si-reichen Glases mit feldspatiger Zusammensetzung (Abb. 2D, 3) deutet auf ein jadeitähnliches Pyroxen hin, die EPMA-Analyse zeigt jedoch, dass es sich bei diesem Material nicht um echten, stöchiometrischen Jadeit handelt. Aufgrund der Leerstellen auf M2 und des überschüssigen Si am Standort M1 handelt es sich hierbei um albitischen Jadeit. Derzeit sind die Auswirkungen der Bildung von albitischem Jadeit auf Schock P und T nicht kalibriert; Das bekannte experimentelle Stabilitätsfeld von echtem Jadeit ist möglicherweise kein nützlicher Leitfaden. Der Zustand der Feldspäte in Kakowa lässt jedoch noch einige Einschränkungen hinsichtlich der Schockbedingungen zu. Abgesehen von der Erhaltungsfrage lässt das Fehlen von Lingunit auf einen maximalen P < 21 GPa schließen, und das Fehlen von Ca-Ferrit, Ca-Perowskit oder Ca-reichem Granat lässt zumindest lokal auf P ≤ 15,5 GPa schließen. Das Vorhandensein von Jadeit-ähnlichem Pyroxen in der Nähe des Zentrums und Ringwoodit am Rand des breitesten MV lässt wiederum auf wahrscheinliche zeitliche P-Gradienten schließen (z. B. 39).

Bezüglich der Zeitdauer des Hochdruckimpulses während des starken Schockereignisses geht man üblicherweise davon aus, dass Schmelzadern oberhalb des Liquidus des Wirtsgesteins eine lokale Erwärmung erfahren, gefolgt von einer konduktiven Abkühlung aufgrund der Matrix mit niedrigerer Temperatur entlang ihrer Wände. Darüber hinaus werden keine HP-Phasen beobachtet, wenn der Druck vor dem Abkühlen unter den Liquidus abgelassen wird. Tatsächlich muss die Temperatur deutlich unter den Liquidus fallen, bevor der Druck abgelassen wird, um die Erhaltung der HP-Phasen zu gewährleisten, die bei Umgebungsdruck metastabil sind. Thermische Modelle der MV-Kühlung für die Breite des breitesten Erzgangs – der Ringwoodit, Majorit und Wadsleyit beherbergt – legen konduktive Abkühlzeiten von 26–37 ms nahe (Einzelheiten finden Sie im Abschnitt „Modellierungsstrategie“). Die Erhaltung von Ringwoodit im Zentrum von MV1 deutet darauf hin, dass die Temperatur unter 1000 °C gesunken ist, während P bei > 18 GPa20 blieb. Wadsleyit kann mit linearen Geschwindigkeiten von ~ 1 m/s40 wachsen, daher erfordern die beobachteten Wadsleyit-Kristallgrößen nur, dass das MV vor dem Abschrecken einige μs im Wadsleyit-Feld verweilt. Die Dauer eines Hochdruckimpulses wird ungefähr durch das Verhältnis des Durchmessers des an einer Kollision beteiligten kleineren Objekts zur Auftreffgeschwindigkeit oder durch die Zwei-Wege-Laufzeit des Stoßes über den kleineren Körper bestimmt, je nachdem, welcher Wert kürzer ist9. Eine Dauer von mindestens 10−3 s41 und vorausgesetzt, dass Stöße, die stark genug sind, um den Spitzenwert P > 18 GPa zu erreichen, sich mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von 5 km s−1 durch das Gestein bewegen, lassen darauf schließen, dass das kleinere, an dieser Kollision beteiligte Objekt einen Durchmesser von hatte mindestens mehrere Meter. Es ist schwierig, eine Obergrenze für diesen Durchmesser anzugeben; Daher stimmt dieses Ergebnis mit der Hypothese überein, erfordert jedoch nicht, dass der starke Schock auf das katastrophale Störungsereignis vor 470 Millionen Jahren zurückzuführen ist (an dem wahrscheinlich Objekte im km-Maßstab beteiligt waren39).

Das Vorhandensein einzelner Adern weist auf eine Heterogenität des T-Feldes hin, die wahrscheinlich auf den Zusammenbruch räumlich variabler Porosität während der Stoßkompression oder auf das Gleiten entlang lokalisierter Scherbänder zurückzuführen ist. Der Versuch, einen einzelnen globalen Spitzen-P- oder T-Zustand für den Meteoriten anzugeben, ist wahrscheinlich eine schlecht definierte Übung, geschweige denn für die maximalen Bedingungen, die irgendwo auf dem Mutterkörper während des zugehörigen Einschlagereignisses auftreten. Dennoch liegen die Bedingungen innerhalb des Bereichs, der aus Untersuchungen von HP-Phasen, Schmelzadern und Texturen in anderen L6-Chondriten abgeleitet wurde16,18,20,39,42,43,44,45,46.

Wir identifizierten Taschen mit Detritalkristallen und Pb-Fe-reiche Matrixfüllungsbrüche, die die durch den starken Schock gebildeten Schmelzadern kreuzen (Abb. 3, 4). Im Prinzip könnte diese Bruchfüllung mehrere Quellen haben. Es könnte abgeleitet sein von: (1) demselben Mutterkörper wie Kakowa, (2) einem anderen außerirdischen Objekt, das mit dem Mutterkörper kollidierte, oder (3) einer terrestrischen Kontamination. Aufgrund seiner konsolidierten Schuttstruktur und seiner langen Geschichte könnten verschiedene Teile der Bruchfüllung aus mehr als einer dieser Quellen stammen. Kakowa ist ein historischer Fall, der innerhalb von Minuten nach der Landung geborgen wurde27, aber um eine terrestrische Kontamination auszuschließen (z. B. während der Probenvorbereitung), haben wir den Ursprung dieses Materials durch Mikrofräsen von Bereichen der Bruchfüllmatrix für Pb-Isotopenanalysen und durch NanoSIMS in abgefragt situ-dreifache Sauerstoffisotopenanalyse der exogenen Phasen. Die Pb-Isotopenergebnisse sind, wie oben diskutiert, nicht eindeutig und dienen lediglich dazu, alte Pb-Anreicherungen und kohlenstoffhaltige Chondritenquellen für die Bruchfüllmatrix auszuschließen. Die Sauerstoffisotopenergebnisse auf den Detritalkörnern sind aussagekräftiger. Die Grundmassemineralien (Enstatit, forsteritischer Olivin) liegen auf dem Drei-Sauerstoff-Isotopendiagramm durchweg in der Nähe des OC-Bereichs, oberhalb der terrestrischen Fraktionierungslinie (TFL). Weder die Grundmasse noch die Detritalmineralien sind auf der Linie der kohlenstoffhaltigen, wasserfreien Chondritmineralien (CCAM) dargestellt. Die Δ17O-Werte aller gemessenen Phasen aus Kakowa sind nicht unterscheidbar, aber als Population sind sie statistisch von Δ17O = 0 (TFL) getrennt. Daher stimmen die Sauerstoffisotopenergebnisse am ehesten damit überein, dass die Detritalmineralien, wie die Kakowa-Grundmassenmineralien, aus einer gewöhnlichen Chondritquelle stammen (Abb. 8). Obwohl Korund mit CAIs aus kohlenstoffhaltigen Chondriten in Verbindung gebracht werden könnte, kommt es auch in anderen Meteoritengruppen vor47 und im vorliegenden Fall weist seine O-Isotopensignatur auf einen gewöhnlichen Chondrit-Ursprung hin. Wir können nicht klären, ob die exogenen und nativen Bestandteile von Kakowa aus unterschiedlichen Sauerstoffreservoirs stammen, aber mit einiger Sicherheit können wir die Hypothese ausschließen, dass die Detritalphasen terrestrischen oder kohlenstoffhaltigen Chondriten Ursprungs sind.

Das vielleicht auffälligste Merkmal des exogenen Materials ist das Vorhandensein der wasserhaltigen kalkhaltigen Glimmermargarite. Margarit kann durch Hydratation von Anorthit entstehen, mit oder ohne Korund57. In Abwesenheit von Korund ergibt die Reaktion überschüssiges SiO2:

wohingegen sich in Gegenwart von Korund Margarit bilden kann, ohne dass Kieselsäure entsteht:

Im exogenen Material in Kakowa kommt Margarit neben Korund und Kieselsäure vor (Abb. 3). Albit ist vorhanden, Anorthit jedoch nicht. Angesichts der detritalen Art des Auftretens dieser Phasen wissen wir nicht, ob sich Margarit in Gegenwart der Phasen gebildet hat, mit denen er jetzt koexistiert. Es ist sehr wahrscheinlich, dass ein Ca-haltiger Feldspat der Vorläufer war, da kalkhaltige Feldspäte sowohl als Primärphasen (Semarkona LL3.0058) als auch in ausgeglichenen gewöhnlichen Chondriten vorkommen. Studien zeigen, dass Anorthit bei thermischen Metamorphosegraden bis zu L4 vorhanden ist, bei L5 oder höher jedoch nur Albit.59,60 Es ist daher rätselhaft, Margarit in einem L6 zu finden, außer dass wir ihn in einer exogenen Bruchschuttfüllung finden. Die einfachste Erklärung ist, dass die Bruchfüllung aus gewöhnlichem Chondritenmaterial stammt, das einer thermischen Metamorphose der Stufe 4 oder niedriger sowie einer Flüssigkeitsveränderung unterzogen wurde. Darüber hinaus weisen die EBSD-Analysen des exogenen Materials auf gut kristallisierte Mineralien hin. Dies weist darauf hin, dass Margarit nicht einfach ein Produkt einer wässrigen Umwandlung bei niedriger Temperatur ist, von der man erwarten würde, dass sie schlecht kristallisierte und feinkörnige Phasen ergibt. Vielmehr weist der Margarit auf einen zweistufigen Prozess der Hydratation bei niedriger Temperatur hin, gefolgt von thermischer Metamorphose und Rekristallisation. Eine solche thermische Verarbeitung könnte andere Phasen zerstört haben, die sich während des Wasserumwandlungsprozesses voraussichtlich entwickeln würden (oder diese Phasen bleiben möglicherweise bestehen, sind aber zu klein oder zu schlecht kristallin, um charakterisiert zu werden). Das Olivin im exogenen Material ist jedoch heterogen (Forsterit und Fayalit sind vorhanden) und stammt wahrscheinlich von einem Objekt vom Typ 3, das keine solche thermische Metamorphose durchgemacht hat. Daher handelt es sich bei dem exogenen Material selbst um eine zerstörerische Aneinanderreihung von gewöhnlichem, aus Chondriten stammendem Material mit unterschiedlichen Vorgeschichten und nicht um eine ausgeglichene Ansammlung. Der langsame Impaktor könnte daher selbst eine polymikte Brekzie gewesen sein.

Im Prinzip könnte die Flüssigkeitsveränderung, die den Margarit bildete, entweder vor oder nach der Injektion des exogenen Detritus in Brüche in Kakowa stattgefunden haben. Es gibt jedoch keine Hinweise (im Maßstab eines Abschnitts) auf eine Flüssigkeitsinfiltration in die Kakowa-Grundmasse, die Chondren oder die Schmelzadern. Die Porosität ist so groß, dass Flüssigkeiten, die durch das exogene Material sickern, wahrscheinlich auch andere Teile der Probe verändert hätten, wenn die Veränderung nach der Injektion erfolgt wäre. Daher bevorzugen wir ein Szenario, in dem durch Flüssigkeitsumwandlung und anschließende thermische Reifung der Margarit gebildet wurde, bevor er in Brüche in Kakowa injiziert wurde.

Der Fayalit und die Kieselsäure in der Bruchfüllung stimmen mit der Abfolge der Ereignisse überein, die wir aus den großen kristallinen Margaritkörnern ableiten. Es wurde vermutet, dass Kieselsäure in Achondriten während der Flüssigkeitsumwandlung aus Wasser abgelagert wird61. Thermodynamische Berechnungen zeigen dann, dass die Ansammlung von Fayalit und Siliciumdioxid in gewöhnlichen Chondriten ein anfängliches Ereignis einer Flüssigkeitsumwandlung bei niedriger Temperatur widerspiegelt, gefolgt von einer thermischen Reifung62.

Wir verstehen derzeit nicht den Mechanismus der Pb-Anreicherung, der für die Bildung der PbO-Kristalle und der Pb-reichen Matrix der Bruchfüllung verantwortlich ist. Hier berücksichtigen wir die plausiblen Optionen und Einschränkungen, die unsere Daten bieten. Die erste logische Erklärung für die Bleiquelle ist eine terrestrische Kontamination, entweder vor der Sammlung, während der Lagerung im Museum oder während der Vorbereitung des Abschnitts. Unsere Pb-Isotopendaten schließen eine gemeinsame terrestrische Quelle für Pb nicht aus. Allerdings halten wir die Zugabe von genügend Pb, um mehrere Gewichtsprozent der Bruchfüllung innerhalb weniger Minuten27 zwischen Fall und Entnahme auszumachen, für höchst unwahrscheinlich. Nach King et al.63 kann eine hundertjährige Museumslagerung zur Oxidation von Mineralien führen, die in der oxidierenden und wasserhaltigen Erdatmosphäre instabil sind, wie z. B. FeS, Fe-Ni-Metall oder Pb-Sulfate. Wenn Pb bereits in der Ansammlung vorhanden wäre, hätte es während der Lagerung Pb-Oxid bilden können, aber die Pb-Quelle wäre immer noch wahrscheinlich außerirdisch gewesen. Das einzige Szenario, in dem wir uns vorstellen, dass das Pb vollständig terrestrischen Ursprungs wäre, wäre Pb-Metall, das von einer Polierplatte stammt und später während der Lagerung des vorbereiteten Abschnitts zu PbO oxidiert wird.

Die zweite Quelle für Pb, die mit den Pb-Isotopenergebnissen übereinstimmt, ist ein gewöhnliches Chondritenreservoir. In dem seltenen Beispiel von PbO-Körnern am Rand einer Chondule in Chainpur (LL3.4)64 legt die U-Pb-Systematik nahe, dass durch Erhitzen während des Aufbrechens des L-Chondriten Pb aus Pb-haltigem Troilit oder Metall freigesetzt wurde. In Kakowa enthalten der Troilit und das Metall in der Bruchfüllung kein beobachtbares Pb, was es schwierig macht zu beurteilen, ob das gesamte Pb aus diesen Phasen freigesetzt wurde oder nie vorhanden war.

In jedem Fall kann das Problem der Pb-Quelle, auch wenn es derzeit noch ungelöst ist, getrennt von der Quelle der in der Pb-reichen Bruchfüllung enthaltenen Schuttkörner betrachtet werden. Wir stützen uns auf die daraus gewonnenen Sauerstoffisotopenergebnisse, um zu zeigen, dass Margarit, Korund und Albit alle nicht terrestrisch sind und wahrscheinlich aus einem gewöhnlichen Chondritreservoir stammen, in dem es zu einer Flüssigkeitsveränderung und anschließender thermischen Reifung kam.

Im untersuchten Abschnitt von Kakowa finden wir Schockschmelzadern mit Hochdruckmineralien, die von Brüchen durchzogen sind, die mit exogenem Material gefüllt sind. Wir kommen daher zu dem Schluss, dass in Kakowa Aufzeichnungen über mindestens zwei Einschlagereignisse vorliegen. Der Aufprall mit niedriger Geschwindigkeit muss nach dem Aufprall mit hoher Geschwindigkeit erfolgen, aber wir können den Zeitunterschied zwischen ihnen nicht einschränken. Die beiden Ereignisse stehen möglicherweise in keinem Zusammenhang oder es könnte andererseits sein, dass das Ereignis mit niedriger Geschwindigkeit ein sekundärer Aufprall zwischen Trümmerfragmenten des Aufpralls mit hoher Geschwindigkeit war42,65.

Obwohl die Datierung von Schockereignissen schwierig sein kann, da sie einige radiometrische Systeme möglicherweise nur teilweise zurücksetzen, besteht auf der Grundlage zahlreicher Studien weitgehend Einigkeit darüber, dass viele L-Chondriten Aufzeichnungen über einen starken Schock bei ~ 470 Ma24,25,66,67 bewahren. 68, häufig verbunden mit Schockverdunkelung, Bildung von Schmelzadern und Bildung von HP-Mineralien. Beispielsweise weisen die Meteoriten Peace River, Taiban, Mbale und Sixiangkou die oben genannten schockbedingten Merkmale auf12,25,43,44,45,46,65,69,70. Dieses Ereignis ist unter L-Chondriten so allgegenwärtig, dass allgemein angenommen wird, dass es das Zeitalter der katastrophalen Zerstörung des L-Chondriten-Mutterkörpers darstellt24,25,71.

Die Zerstörung des Mutterkörpers muss jedoch nicht das letzte Aufprallereignis sein, dem seine Fragmente ausgesetzt sind. Tatsächlich enthält der Ghubara-L5-Chondrit beispielsweise einen verwandten Xenolith mit einem etwas jüngeren Alter von 40 Ar/39 Ar als die Störung (445 Ma). Der L-Chondrit-Mutterkörper zerfiel in zahlreiche Asteroidenfragmente, die als Gefion-Familie bekannt sind71. Eines oder mehrere dieser Fragmente könnten wiederum mit anderen Asteroiden kollidiert sein. Polymikte OC-Meteoriten, die Lithologien unterschiedlicher Art enthalten72, beherbergen möglicherweise selten Xenolithklasten, die unterschiedliche Schockverläufe erlebten und unterschiedliche Schockstadien bewahrten (z. B. der St.-Mesmin-Meteorit73). Im vorliegenden Fall dokumentieren wir eine weitere Kollision zwischen einem stark geschockten L6-Fragment und einem anderen Objekt mit wahrscheinlicher Affinität zu gewöhnlichem Chondrit, einem geringeren thermisch metamorphen Typ und einer Vorgeschichte von Flüssigkeitsveränderungen. Mit den vorliegenden Daten können wir nicht sagen, ob dieses Objekt (1) ein weiteres Fragment des L-Chondriten-Ausgangskörpers darstellt, der aus geringerer Tiefe ausgegraben und auf eine kreuzende Umlaufbahn mit geringer Begegnungsgeschwindigkeit gebracht wurde, oder (2) einen nicht verwandten Körper darstellt. Der letztgenannte Aufprall beinhaltete eine Brekziation im festen Zustand, ohne dass die Aufprallerhitzung ausreichte, um Margarit zu zersetzen. Die exogenen Mineralien erlebten sicherlich keine Schockbedingungen, die mit denen der nahegelegenen Schmelzadern vergleichbar wären (P > 18–23 GPa und T > 1800–2100 °C). Obwohl Einschläge unter Planetesimalen am häufigsten in den ersten 100 Millionen Jahren der Geschichte des Sonnensystems auftraten, schließen wir daraus, dass dieser Einschlag wahrscheinlich jünger als etwa 470 Ma ist.

Die hier präsentierten Daten sind mit einer Reihe detaillierter Geschichten über Aufprall und Störungen des Elternkörpers kompatibel. Wir können beispielsweise nicht ausschließen, dass Kakowa einen starken Schock registriert, der den Mutterkörper nicht stören konnte, gefolgt von einem schwachen Schock, der dennoch das Störungsereignis darstellt. Dieses Szenario erscheint jedoch unwahrscheinlich, da der schwache Stoß durch das tatsächliche Vorhandensein von exogenem Material des Impaktors aufgezeichnet wird und daher keine Aufzeichnung einer größeren Kollision an anderer Stelle des Körpers darstellt, die mit der Entfernung abgeschwächt wird. Der detaillierte physikalische Prozess (z. B. die Rolle von Flüssigkeiten), durch den die Füllung in die Brüche eingebracht wurde, ist nicht klar, aber es scheint wahrscheinlich, dass die maximale Tiefe der Materialinjektion in schmale Brüche während eines schwachen Aufpralls ziemlich begrenzt ist. Daraus können wir schließen, dass das Material, aus dem der Kakowa-Meteorit werden sollte, nach thermischer und (starker) Schockbehandlung (vielleicht während der Fragmentierung des Ausgangskörpers) bis zur Oberfläche ausgegraben wurde, wo es leicht gebrochen und aufgenommen werden konnte Material, das von einem Impaktor mit niedriger Geschwindigkeit übertragen wird. Basierend auf dieser Schlussfolgerung schlagen wir vor, dass die in Kakowa aufgezeichneten starken und schwachen Erschütterungen nicht beide am intakten Mutterkörper auftraten. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass ein dritter Aufprall den Mutterkörper zerstörte, ohne das Fragment, aus dem Kakowa stammt, nennenswert zu erschüttern. Das wahrscheinlichste Szenario bleibt unserer Ansicht nach die Zerstörung des L-Chondriten-Mutterkörpers bei ~ 470 Ma durch eine große Kollision zwischen Körpern mit hoher Begegnungsgeschwindigkeit, aufgezeichnet durch die starke Schockanordnung in Kakowa, gefolgt von einem Aufprall mit niedriger Geschwindigkeit (aufgezeichnet durch den Bruch und exogenes Füllmaterial) zwischen Fragmenten dieses Ereignisses, die in verwandte Umlaufbahnen innerhalb einer Asteroidenfamilie gebracht wurden.

Kakowa beherbergt einen Mineralbestand, der unter den bisher untersuchten gewöhnlichen Chondriten einzigartig ist. Einer der Schmelzadern, die während eines starken Schockereignisses entstanden sind, wird von einem Bruch durchschnitten, der mit einem einzigartigen exogenen Material gefüllt ist, das die wasserhaltige Phase Margarit zusammen mit Korund, Fayalit, Forsterit, Albit und Siliziumdioxid enthält, eingebettet in eine Fe- und Pb-reiche Schicht Matrix. Die Mineralogie, die Sauerstoffisotopenverhältnisse und die Pb-Isotopenverhältnisse des exogenen Materials stimmen am ehesten mit der Ableitung von einem gewöhnlichen Chondrit überein, der eine intensivere Geschichte der Flüssigkeitsveränderung und einen geringeren Grad an thermischer Metamorphose als der Rest von Kakowa aufweist, was auf diese Veränderung hindeutet Das exogene Material und die Metamorphose des Großteils von Kakowa gehen beide auf die Zeit vor ihrem Nebeneinander zurück. Die Injektion der exogenen Phasen zeichnet ein zweites Aufprallereignis mit geringer Auftreffgeschwindigkeit auf, das nach dem starken Schock und wahrscheinlich auch nach der Zerstörung des L-Chondriten-Mutterkörpers erfolgt.

Ein einzelner dicker polierter Abschnitt (500 μm dick) des Kakowa-Meteoriten (NHMV-N6231) wurde auf Schockindikatoren untersucht, wobei der Schwerpunkt auf seinen Schmelzadern (MVs) lag. Elf Bereiche in den drei subparallelen MVs wurden mittels optischer Mikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie und Elektronensonden-Mikroanalyse auf Textur und Mineralchemie analysiert (MV1 bis MV11 in Abb. 1). Zwei der Regionen (MV1 und MV2) wurden mit ortsgebundener Raman-Spektroskopie weiter untersucht, um die strukturelle und kompositorische Charakterisierung an gemeinsamen Stellen zu koppeln.

Wir verwendeten Durchlicht- und Auflichtmikroskopie, um die Textur und die wahrscheinliche Mineralogie von Phasen zu charakterisieren, die groß genug sind, um optisch aufgelöst zu werden.

Rasterelektronenmikroskopie (Feldemissions-REM; JEOL JSM-IT300LV am NHM Wien und Zeiss 1550VP am Caltech) lieferte Bilder, vorläufige Zusammensetzung durch energiedispersive Röntgenspektroskopie und Strukturbestimmung durch EBSD. Einkristall-EBSD-Analysen im Submikrometermaßstab wurden bei 20 kV und 6 nA im fokussierten Strahlmodus mit einem um 70° geneigten Tisch an unbeschichteten Abschnitten im „Variablen-Druck“-Modus (25 Pa N2-Gas in der Kammer zur Reduzierung der Probenladung) durchgeführt. . Bildgebung, Kartierung, semiquantitative EDS-Analyse und EBSD wurden mit den Softwarepaketen SmartSEM, AZtec und Channel 5 durchgeführt.

Der Elektronensonden-Mikroanalysator lieferte quantitative Hauptelementchemie mithilfe eines JEOL JXA8530F Feldemissions-EPMA-Geräts (FE-EPMA), das mit fünf wellenlängendispersiven Spektrometern (WDS) und einem energiedispersiven Spektrometer (EDS) am NHM Wien, Österreich, ausgestattet ist. Alle Analysen wurden mit 15 kV durchgeführt. Für Mineralien wurden ein fokussierter Strahlstrom von 15 nA, eine Zählzeit von 20 s für die Peakposition und 10 s für jeden Hintergrund verwendet. Für Glasanalysen wurden ein leicht defokussierter Strahl (5 μm Durchmesser), ein Sondenstrom von 5 nA und Zählzeiten von 10 s auf dem Spitzenwert und 5 s auf jeder Hintergrundposition verwendet. Als natürliche Mineralstandards wurden Albit (Na, Si, Al), Wollastonit (Ca), Olivin (Mg), Almandin (Fe), Spessartin (Mn), Orthoklas (K), Rutil (Ti), Chromit (Cr) usw. verwendet Ni-Oxid (Ni) mit ZAF-Matrixkorrektur.

Raman-spektroskopische Analysen wurden am polierten Dünnschliff von Kakowa mit einem dispersiven konfokalen Raman-Mikroskop, Renishaw inVia Reflex, bei der National Hellenic Research Foundation durchgeführt. Für die Analysen wurden ein 514-nm-Ar-Ionenlaser und eine 100-fach-Objektivlinse verwendet und Spektren im Bereich von 200–1600 cm−1 gesammelt. Wir haben die Spektren sehr sorgfältig aufgenommen und dabei die Oberfläche der Proben mit einer Laserleistung von ca. 5 mW fokussiert, um eine Zerstörung des Analysebereichs zu vermeiden. Die Erfassungszeit betrug 30–60 s mit durchschnittlich 5 Akkumulationen. Zusätzliche Raman-Spektren wurden mit einem konfokalen Raman-Mikroskop InVia von Renishaw im Mineral Spectroscopy Laboratory am Caltech aufgenommen. Der 514-nm-Laser wurde auf eine Leistung von < 2 mW eingestellt, um Laserschäden zu vermeiden. Jedes Spektrum wurde 5 s lang mit Beugungsgittern mit 3000 Linien/mm aufgenommen, was Raman-Verschiebungen von 200–1100 cm−1 entspricht. Die Gauß-Lorentz-Peakanpassung (Fityk-Version 0.9.8) wurde verwendet, um den Hintergrund zu entfernen und die Peakzentren mit einer Genauigkeit von ~ ± 0,2 cm−1 zu schätzen. Raman-Spektren von Phasen mit hohem P-Gehalt und Margarit wurden mit veröffentlichten Daten aus der RRUFF-Datenbank verglichen.

Multikollektor-induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie – Pb-Isotopenanalyse im Isotoparium (Caltech). Der montierte Abschnitt des NHMV-N6231 wurde mit einem GEOMILL 326, ausgestattet mit einem Wolframcarbid-Bohrer, mikrogebohrt. An jeder der drei Bohrstellen wurden drei Pulveraliquots durch sukzessives Bohren auf 10–20 μm, 50–60 μm und 80–100 μm Tiefe gewonnen. Das erste Pulveraliquot wurde durch „trockenes“ Bohren des Materials und anschließendes Pipettieren von 4–6 μl MQ-H2O auf die Oberfläche erhalten, um das Material zu suspendieren, den Tropfen aufzufangen und in einen mit Säure gereinigten PFA-Becher mit 1 ml zu überführen 1 M HNO3 (zweimal destilliert aus ACS-HNO3 in Reagenzqualität). Die zweiten beiden Stellen wurden „nass“ gebohrt, indem zunächst ein 4–6 μl großer Tropfen auf die den Bohrer umgebende Oberfläche aufpipettiert wurde, dann gebohrt wurde, um das freigesetzte Material innerhalb des Tropfens zu suspendieren, und schließlich der Tropfen zurückgewonnen und auf ein mit Säure gereinigtes PFA übertragen wurde Becher mit 1 ml 1 M HNO3. Nachdem die endgültige Tiefe gebohrt wurde, wurde ein zusätzlicher Tropfen von 4–6 μL auf und von der Oberfläche pipettiert, um eventuell verbleibendes Pulver aufzufangen. Die Bechergläser mit dem gewonnenen Material in 1 M HNO3 wurden dann mehrere Stunden lang auf eine Heizplatte bei 140 °C gestellt, um die Pb-haltigen Phasen aufzuschließen.

Nach der Verdauung der Pb-Wirtsphasen wurde ein 50-μl-Aliquot (5 % der gesamten Verdauung) entnommen und mit 0,95 ml 0,45 M HNO3 verdünnt. Die Pb-Konzentration wurde in diesen Lösungen auf einem NeptunePlus MC-ICP-MS (Thermo Scientific) durch Einpunktkalibrierung mit einer 200 ppb Pb-Lösung (SPEX) überprüft. Die Proben mit > 10 ng Pb wurden dann für die Isotopenanalyse auf 15 ng/g oder 6,25 ng/g verdünnt. Zu diesen Lösungen wurde Tl hinzugefügt, um die instrumentelle Massenabweichung74 zu korrigieren, sodass die endgültige Lösung ein Pb:Tl-Verhältnis von 4:1 aufwies. Interne Standardlösungen wurden mit den gleichen Pb- und Tl-Konzentrationen (15 ng/g Pb + 3,75 ng/g Tl und 6,25 ng/g Pb + 1,625 ng/g Tl) unter Verwendung von SPEX-zertifizierten Standards hergestellt.

Die Pb- und Tl-Isotopenzusammensetzungen von Proben- und Standardlösungen wurden auf dem NeptunePlus MC-ICP-MS unter Verwendung einer Glassprühkammer, regulären Probenahme- und Skimmerkegeln und einem PFA-Zerstäuber mit nominal 50 μL/min analysiert, was eine Ausbeute von ~ 57 V/ppm ergab Pb. Jede Analyse bestand aus 50 Messzyklen von 4,914 s im statischen Modus, wobei Quecksilberinterferenzen im Becher L3 (202Hg) überwacht wurden und Tl- und Pb-Isotope in L2 bis H3 gemessen wurden (L2: 203Tl, L1: 204Pb, C: 205Pb, H1: 206Pb, H2: 207Pb und H3: 208Pb). Alle Tassen waren mit 1011-Ω-Verstärkern ausgestattet. Die Rohdaten wurden mittels externer Normalisierung mit Tl64 hinsichtlich der instrumentellen Massenverzerrung korrigiert. Für jede Analyse wird der Massenfehler (β in Gleichung 10 von Ref. 75) unter Verwendung des gemessenen 203Tl/205Tl-Verhältnisses, eines Normalisierungsverhältnisses von 0,418922 und der jeweiligen Molmassen (M203 = 202,972344 und M205 = 204,974427) berechnet. Die tatsächlichen Pb-Isotopenverhältnisse wurden dann anhand des ermittelten β-Werts, der Molmassen der Pb-Isotope (M204 = 203,973043, M206 = 205,964465, M207 = 206,975897, M208 = 207,976652) und dem gemessenen Pb-Isotopenverhältnis (20xPb/204) berechnet Pb) . Jede Probenlösung wurde fünf bis sechs Mal analysiert. Die endgültigen Daten werden als Mittelwert und 2σ der Wiederholungsanalysen angegeben (zwischen ± 0,004 und 0,012 für 206Pb/204Pb). Die externe Reproduzierbarkeit wurde mithilfe von 30 Wiederholungsanalysen von SPEX Pb + Tl-Lösungen bewertet, was einen 2SD von ± 0,026 (2SE von ± 0,011 für n = 6) für 206Pb/204Pb ergab.

Die Ergebnisse (in ng Pb), die für den Silikatfleck und die anderen beiden Pb-reichen Bereiche (Punkt Nr. 1 und Punkt Nr. 2) erhalten wurden, sind in Tabelle S1 aufgeführt. Es zeigt sich deutlich, dass die ersten 10–20 μm wenig bis gar kein Pb enthalten (es scheint die Oberflächenschicht aus Kleber/Politur, die den Probenabschnitt bedeckt, zu entfernen). Die tieferen Bohrungen erproben tatsächlich das Pb-reiche Material. An der Silikatstelle werden zwei Größenordnungen weniger Pb gewonnen, was zeigt, dass die Blindverunreinigung durch den Bohrer selbst kein Problem darstellt.

NanoSIMS – Die Sauerstoffisotopenanalyse wurde auf einem Cameca NanoSIMS 50L-Instrument am Caltech durchgeführt. Ein Primärstrahl aus 8 kV Cs+-Ionen mit ~ 1 pA Strom wurde verwendet, um die Zielmineralphasen in einer Fläche von 3 × 3 μm zu zerstäuben. Sekundärionen von 16O−, 17O− und 18O− bei −8 keV wurden gleichzeitig mit Elektronenvervielfachern (EM) bei Massenauflösungsvermögen von mehr als 8000 gemessen, was ausreichend hoch ist, um die Interferenzen mit den interessierenden Ionen aufzulösen. Zur Probenladungskompensation wurde eine Normalinzidenz-Elektronenkanone (NEG) mit einem Beschleunigungspotential von 8 kV verwendet. Die Datenerfassungszeit für jeden Datenpunkt betrug aufgrund der niedrigen Zählrate von 17O− etwa 70 Minuten. Die Daten wurden hinsichtlich des Hintergrunds und der Totzeit der EMs korrigiert. Zur Kalibrierung der instrumentellen Massenfraktionierung für alle Mineralphasen wurde ein Olivinstandard von San Carlos verwendet. Außerdem wurde ein Olivin-Standard der Eagle Station verwendet, um die Genauigkeit der Analyse der Proben zu untersuchen. Die 2σ-Analysefehler für δ17O, δ18O und Δ17O betragen jeweils ~ 3,5‰, ~ 1,5‰ und ~ 4‰.

Wir nähern uns der Schmelzader als tafelförmiges Merkmal (heiße Platte mit einer Dicke von 2 W), umgeben von völlig festem Material bei der Temperatur T0 = 100 °C, während das Innere der Ader bei der Temperatur Tm = 2000 °C vollständig geschmolzen ist. Die maximale Zeit, die für die vollständige Erstarrung der inneren Schmelze erforderlich ist, wurde nach den Verfahren von Turcotte und Schubert76 sowie Langenhorst und Poirier77 geschätzt. Die Ader kühlt ab und verfestigt sich in der durch die Gleichung gegebenen Zeit ts

Dabei ist κ die Temperaturleitfähigkeit und λ ein dimensionsloser Koeffizient, der die Randbedingungen und die latente Wärme berücksichtigt. Der Koeffizient λ wird durch numerisches Lösen der Gleichung erhalten

Dabei ist L die latente Kristallisationswärme, Cp die spezifische Wärme und erf die Fehlerfunktion. Für die Modellierung eines Schmelzaders in Kakowa haben wir folgende Werte verwendet: L = 320 kJ kg−1, Cp = 1,2 kJ K−1 kg−1 und κ = 10−6 m2 s−1. Die Temperatur an der Grenze zum umgebenden Grundmassenmaterial, wenn der Gang verfestigt ist, ist gegeben durch:

Die obigen Parameter ergaben λ = 0,93, Tb = 1148 °C, während die Abkühlzeit 26 und 37 ms für die minimale (300 μm) und maximale (360 μm) Dicke der dicksten Schmelzader betrug.

Brearley, AJ & Krot, AN Metasomatismus im frühen Sonnensystem: Die Aufzeichnung von chondritischen Meteoriten. In Metasomatism and the Chemical Transformation of Rock 659–789 (Springer, 2013).

Krot, AN, Petaev, MI & Nagashima, K. Infiltrationsmetasomatismus der grobkörnigen kalzium-aluminiumreichen Allende-Einschlüsse. Prog. Erde-Planet-Sci. 8(1), 1–37 (2021).

Artikel Google Scholar

Brearley, AJ Die Wirkung von Wasser. In Meteorites and the Early Solar System II (Hrsg. Dante, L. & McSween, HY) 587–624 (Arizona University Press, 2006).

Kapitel Google Scholar

Dobrică, E. & Brearley, AJ Weit verbreitete hydrothermale Alterationsmineralien in den feinkörnigen Matrizen des Tieschitz-ungleichgewichtigen gewöhnlichen Chondrits. Meteorit. Planet. Wissenschaft. 49(8), 1323–1349 (2014).

Artikel ADS Google Scholar

Lewis, JA, Jones, RH & Brearley, AJ Plagioklasveränderung und -gleichgewicht in gewöhnlichen Chondriten: Metasomatismus während der thermischen Metamorphose. Geochim. Kosmochim. Acta 316, 201–229 (2022).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Stöffler, D., Keil, K. & Scott, ERD Schockmetamorphose gewöhnlicher Chondriten. Geochim. Kosmochim. Acta 55, 3845–3867 (1991).

Artikel ADS Google Scholar

Stöffler, D., Hamann, C. & Metzler, K. Schockmetamorphose planetarer Silikatgesteine ​​und Sedimente: Vorschlag für ein aktualisiertes Klassifizierungssystem. Meteorit. Planet. Wissenschaft. 53(1), 5–49 (2018).

Artikel ADS Google Scholar

Bischoff, A. & Stoeffler, D. Schockmetamorphose als grundlegender Prozess in der Entwicklung planetarer Körper: Informationen aus Meteoriten. EUR. J. Mineral. 4, 707–755 (1992).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Beck, P., Gillet, P., El Goresy, A. & Mostefaoui, S. Zeitskalen von Schockprozessen in chondritischen und marsianischen Meteoriten. Nature 435(7045), 1071–1074 (2005).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Gillet, P. & El Goresy, A. Schockereignisse im Sonnensystem: Die Botschaft von Mineralien auf terrestrischen Planeten und Asteroiden. Annu. Rev. Planet Erde. Wissenschaft. 41, 257–285 (2013).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Marrocchi, Y., Delbo, M. & Gounelle, M. Der astrophysikalische Kontext von Kollisionsprozessen in Meteoriten. Meteorit. Planet. Wissenschaft. Frühe Ansicht 1, 1–16. https://doi.org/10.1111/maps.13716 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Chen, M., Sharp, TG, El Goresy, A., Wopenka, B. & Xei, Science 271(5255), 1570 (1996).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Tomioka, N. & Fujino, K. Natürlicher (Mg, Fe)SiO3-Ilmenit und -Perowskit im Tenham-Meteoriten. Science 277(5329), 1084–1086 (1997).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Gillet, P., Chen, M., Dubrovinsky, L. & El Goresy, A. Natürlicher NaAlSi3O8-Hollandit im geschockten Sixiangkou-Meteoriten. Science 287(5458), 1633–1636 (2000).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Ohtani, E. et al. Bildung von Hochdruckmineralien im geschockten L6-Chondrit Yamato 791384: Einschränkungen hinsichtlich der Schockbedingungen und der Körpergröße des Elternteils. Planet Erde. Wissenschaft. Lette. 227(3–4), 505–515 (2004).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Xie, X. et al. Natürliche Hochdruckpolymorphie von Merrillit in den Schockadern des Suizhou-Meteoriten. Geochim. Kosmochim. Acta 66(13), 2439–2444 (2002).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Xie, Z., Sharp, TG & De Carli, PS Schätzung von Schockdrücken basierend auf Hochdruckmineralien in schockinduzierten Schmelzadern von L-Chondriten. Meteorit. Planet. Wissenschaft. 41(12), 1883–1898 (2006).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Ozawa, S. et al. Transformationstexturen, Mechanismen der Bildung von Hochdruckmineralien in Schockschmelzadern von L6-Chondriten und Druck-Temperatur-Bedingungen der Schockereignisse. Meteorit. Planet. Wissenschaft. 44, 1771–1786 (2009).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Baziotis, IP et al. Der Tissint-Marsmeteorit als Beweis für die größte Einschlaggrabung. Nat. Komm. 4(1), 1–7 (2013).

Artikel Google Scholar

Baziotis, I. et al. Hochdruckmineralien im gewöhnlichen Chondrit von Château-Renard (L6): Auswirkungen auf Kollisionen mit seinem Mutterkörper. Wissenschaft. Rep. 8(1), 1–16 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Goodrich, CA, Kring, DA & Greenwood, RC Xenolithe in gewöhnlichen Chondriten und Ureiliten: Implikationen für die frühe Dynamik des Sonnensystems. Meteorit. Planet. Wissenschaft. https://doi.org/10.1111/maps.13738 (2021).

Artikel Google Scholar

Day, JM, Floss, C., Taylor, LA, Anand, M. & Patchen, AD Entwickelter Mare-Basaltmagmatismus, Feldspatkruste mit hohem Mg/Fe-Gehalt, chondritische Impaktoren und die Petrogenese der antarktischen Mondbrekzien-Meteoriten Meteorite Hills 01210 und Pecora Escarpment 02007. Geochim. Kosmochim. Acta 70(24), 5957–5989 (2006).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Hyde, BC, Tait, KT, Moser, DE, Rumble, D. III. & Thompson, MS Akkretionäre Vermischung eines Eukrit-Impaktors und des Regoliths des L-Chondrit-Mutterkörpers. Meteorit. Planet. Wissenschaft. 55(1), 20–35 (2020).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Bogard, DD Einschlagsalter von Meteoriten: Eine Synthese. Meteoritics 30(3), 244–268 (1995).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Korochantseva, EV et al. Das Auseinanderbrechen des L-Chondriten-Asteroiden ist durch mehrere Isochron-40Ar–39Ar-Datierungen mit dem Ordovizium-Meteoritenschauer verbunden. Meteorit. Planet. Wissenschaft. 42(1), 113–130 (2007).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Vokrouhlický, D. & Farinella, P. Effiziente Lieferung von Meteoriten zur Erde aus einer Vielzahl von Asteroiden-Mutterkörpern. Natur 407(6804), 606–608 (2000).

Artikel ADS PubMed Google Scholar

Haidinger, W. Der Meteorit von Kakova bei Oravitza. Sitzungsberichte der Akademie der Wissenschaften mathematisch-naturwissenschaftliche Classe 34, 11–21 (1859).

Rauch, M., Keppler, H., Hafner, W., Poe, B. & Wokaun, A. Ein druckinduzierter Phasenübergang in MgSiO3-reichem Granat, entdeckt durch Raman-Spektroskopie. Bin. Mineral. 81(9–10), 1289–1292 (1996).

CAS Google Scholar

Zhang, A., Hsu, W., Wang, R. & Ding, M. Pyroxenpolymorphe in Schmelzadern des stark geschockten Sixiangkou-L6-Chondrits. EUR. J. Mineral. 18(6), 719–726 (2006).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Ma, C. et al. Eine Hochdruck-Klinopyroxen-strukturierte Polymorphie von Albit in stark erschütterten terrestrischen und meteoritischen Gesteinen. Bin. Mineral. https://doi.org/10.2138/am-2021-7925 (2021).

Artikel Google Scholar

Baziotis, I. et al. Jadeit und verwandte Arten in geschockten Meteoriten: Einschränkungen bei der Schlussfolgerung von Schockbedingungen. Bin. Mineral. https://doi.org/10.2138/am-2022-8220 (2022).

Artikel Google Scholar

Huey, JM & Kohman, TP 207Pb–206Pb-Isorchron und Alter von Chondriten. J. Geophys. Res. 78(17), 3227–3244 (1973).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Patterson, C. Zeitalter der Meteoriten und der Erde. Geochim. Kosmochim. Acta 10(4), 230–237 (1956).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Tilton, GR Isotopisches Bleialter chondritischer Meteoriten. Planet Erde. Wissenschaft. Lette. 19(3), 321–329 (1973).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Chen, JH & Tilton, GR Isotopic leiten Untersuchungen am kohlenstoffhaltigen Chondrit von Allende. Geochim. Kosmochim. Acta 40(6), 635–643 (1976).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Fritz, J., Greshake, A. & Fernandes, VA Überarbeitung der Schockklassifizierung von Meteoriten. Meteorit. Planet. Wissenschaft. 52(6), 1216–1232 (2017).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Bischoff, A., Schleiting, M. & Patzek, M. Schockstadiumsverteilung von 2280 gewöhnlichen Chondriten – Können Massenchondrite mit einem Schockstadium von S6 als einzelne Gesteine ​​existieren?. Meteorit. Planet. Wissenschaft. 54(10), 2189–2202 (2019).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Tomioka, N., Miyahara, M. & Ito, M. Entdeckung des natürlichen tetragonalen MgSiO3-Granats in einem geschockten chondritischen Meteoriten. Wissenschaft. Adv. 2(3), e1501725 (2016).

Artikel ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

Sharp, T., Xie, Z., de Carli, P. & Hu, J. Eine große Schockader im L-Chondriten Roosevelt County 106: Hinweise auf einen langanhaltenden Schockimpuls am L-Chondriten-Mutterkörper. Meteorit. Planet. Wissenschaft. 50, 1941–1953 (2015).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Tschauner, O. et al. Ultraschnelles Wachstum von Wadsleyit in schockerzeugten Schmelzen und seine Auswirkungen auf frühe Aufprallprozesse im Sonnensystem. Proz. Natl. Acad. Wissenschaft. 106(33), 13691–13695 (2009).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Miyahara, M. et al. Kohärentes und anschließend inkohärentes Ringwooditwachstum in Olivin von geschockten L6-Chondriten. Planet Erde. Wissenschaft. Lette. 295(1–2), 321–327 (2010).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Chen, M. & Xie, X. Zwei unterschiedliche Ansammlungen von Hochdruck-Liquidusphasen in Schockadern des Sixiangkou-Meteoriten. Meteorit. Planet. Wissenschaft. 43(5), 823–828 (2008).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Chen, M., Wopenka, B., El Goresy, A. & Sharp, TG Hochdruckansammlungen in Schockschmelzadern im Peace River (L6) Chondrit: Zusammensetzungen und Druck-Temperatur-Geschichte. Meteorit. Planet. Wissenschaft. Supp. 31 (1996).

Li, S. & Hsu, W. Die Art der Störung des L-Chondriten-Mutterkörpers, abgeleitet aus Hochdruckphasen im Sixiangkou-L6-Chondrit. Meteorit. Planet. Wissenschaft. 53(10), 2107–2122 (2018).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Acosta-Maeda, TE, Scott, ER, Sharma, SK & Misra, AK Die Drücke und Temperaturen des Meteoriteneinschlags: Hinweise aus der Mikro-Raman-Kartierung von Mineralphasen im stark geschockten gewöhnlichen Taiban-Chondrit. Bin. Mineral. 98(5–6), 859–869 (2013).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Bazhan, IS, Litasov, KD, Ohtani, E. & Ozawa, S. Majorit-Olivin-Pyroxen-Ansammlung mit hohem Ca-Gehalt in den Schockschmelzadern des Pervomaisky-L6-Chondrits. Bin. Mineral. J. Planet Erde. Mater. 102(6), 1279–1286 (2017).

Artikel Google Scholar

Li, JY, Zhang, AC, Sakamoto, N., Yurimoto, H. & Gu, LX Ein neues Vorkommen von Korund in Eukrit und seine Bedeutung. Bin. Mineral. J. Planet Erde. Mater. 105(11), 1656–1661 (2020).

Artikel Google Scholar

Zartman, RE & Doe, BR Plumbotektonik – Das Modell. Tektonophysik 75(1–2), 135–162 (1981).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Zhou, JX et al. Neue Erkenntnisse zur Metallogenese von MVT-Zn-Pb-Lagerstätten: Eine Fallstudie aus den Nayongzhi in Südchina unter Verwendung von Felddaten, Flüssigkeitszusammensetzungen und In-situ-S-Pb-Isotopen. Bin. Mineral. J. Planet Erde. Mater. 103(1), 91–108 (2018).

Artikel Google Scholar

Arribas, A. & Tosdal, RM Isotopische Zusammensetzung von Pb in Erzlagerstätten der Betischen Kordilleren, Spanien; Herkunft und Beziehung zu anderen europäischen Lagerstätten. Wirtschaft. Geol. 89(5), 1074–1093 (1994).

Artikel CAS Google Scholar

Pettke, T., Oberli, F. & Heinrich, CA Die Magma- und Metallquelle riesiger porphyrartiger Erzvorkommen, basierend auf der Bleiisotopen-Mikroanalyse einzelner Flüssigkeitseinschlüsse. Planet Erde. Wissenschaft. Lette. 296(3–4), 267–277 (2010).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Tilton, GR, Pollak, RJ, Clark, AH & Robertson, RC Isotopenzusammensetzung von Pb in zentralen Anden-Erzlagerstätten (1981). https://doi.org/10.1130/MEM154-p791

Tatsumoto, M., Knight, RJ & Allegre, CJ Zeitunterschiede bei der Bildung von Meteoriten, bestimmt aus dem Verhältnis von Blei-207 zu Blei-206. Science 180(4092), 1279–1283 (1973).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Clayton, RN, Grossman, L. & Mayeda, TK Ein Bestandteil der primitiven Kernzusammensetzung in kohlenstoffhaltigen Chondriten. Wissenschaft 182, 482–485 (1973).

Artikel ADS Google Scholar

Clayton, RN, Onuma, N., Grossman, L. & Mayeda, TK Verteilung der präsolaren Komponente in Allende und anderen kohlenstoffhaltigen Chondriten. Planet Erde. Wissenschaft. Lette. 34, 209–224 (1977).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Clayton, RN, Mayeda, TK, Goswami, JN & Olsen, EJ Sauerstoffisotopenstudien gewöhnlicher Chondrite. Geochim. Kosmochim. Acta 55, 2317–2337 (1991).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Keller, LP & Buseck, PR Kalkglimmer im Allende-Meteoriten: Hinweise auf Hydratationsreaktionen im frühen Sonnennebel. Science 252(5008), 946–949 (1991).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Lewis, JA & Jones, RH Primärer Feldspat im Chondrit Semarkona LL 3.00: Einschränkungen bei der Chondrenbildung und sekundären Alteration. Meteorit. Planet. Wissenschaft. 54(1), 72–89 (2019).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Kovach, HA & Jones, RH Feldspat in gewöhnlichen Chondriten vom Typ 4–6: Metamorphe Verarbeitung an den H- und LL-Chondriten-Ausgangskörpern. Meteorit. Planet. Wissenschaft. 45(2), 246–264 (2010).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Lewis, JA & Jones, RH Phosphat- und Feldspatmineralogie von äquilibrierten L-Chondriten: Die Aufzeichnung von Metasomatismus während der Metamorphose in gewöhnlichen Chondrit-Elternkörpern. Meteorit. Planet. Wissenschaft. 51(10), 1886–1913 (2016).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Treiman, AH, Lanzirotti, A. & Xirouchakis, D. Uraltes Wasser auf Asteroid 4 Vesta: Hinweise aus einer Quarzader im Eukrit-Meteoriten der Serra de Magé. Planet Erde. Wissenschaft. Lette. 219(3–4), 189–199 (2004).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Zolotov, MY, Mironenko, MV & Shock, EL Thermodynamische Einschränkungen der Fayalitbildung auf Ausgangskörpern von Chondriten. Meteorit. Planet. Wissenschaft. 41(11), 1775–1796 (2006).

Artikel ADS CAS Google Scholar

King, AJ, Phillips, KJH, Strekopytov, S., Vita-Finzi, C. & Russell, SS Terrestrische Modifikation des Ivuna-Meteoriten und eine Neubewertung der chemischen Zusammensetzung des Exemplars vom CI-Typ. Geochim. Kosmochim. Acta 268, 73–89 (2020).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Kramer, JLAM, Kik, AC & Vis, RD Eine PIXE-, EPMA- und SIMS-Studie des Chainpur-Meteoriten: kleine Bleikörner in einer Chondule gefunden. Nukl. Instrument. Methoden Phys. Res. Sekte. B 104(1–4), 494–500 (1995).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Hu, J. & Sharp, TG Rücktransformation von Hochdruckmineralien in geschockten Chondriten: Hinweise auf Niederdruckmineralien für starken Schock. Geochim. Kosmochim. Acta 215, 277–294 (2017).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Ormö, J., Sturkell, E., Alwmark, C. & Melosh, J. Erster bekannter terrestrischer Einschlag eines binären Asteroiden bei einem Hauptgürtel-Aufbruchereignis. Wissenschaft. Rep. 4(1), 1–5 (2014).

Google Scholar

Yin, QZ et al. Aufzeichnungen des mondbildenden Einschlags und der 470 Ma andauernden Zerstörung des L-Chondriten-Mutterkörpers im Asteroidengürtel aus dem U-Pb-Apatit-Alter von Novato (L6). Meteorit. Planet. Wissenschaft. 49(8), 1426–1439 (2014).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Lindskog, A., Costa, MM, Rasmussen, C. Ø., Connelly, JN & Eriksson, ME Eine verfeinerte ordovizische Zeitskala zeigt keinen Zusammenhang zwischen dem Aufbrechen von Asteroiden und der Biodiversifizierung. Nat. Komm. 8(1), 1–8 (2017).

Artikel Google Scholar

McConville, P., Kelley, S. & Turner, G. Lasersonde 40Ar–39Ar-Studien des Peace River schockierten L6-Chondrit. Geochim. Kosmochim. Acta 52(10), 2487–2499 (1988).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Ruzicka, A. et al. Schockinduzierte Mobilisierung von Metall und Sulfid in Planetesimalen: Hinweise aus dem Buck Mountains 005 (L6 S4) deichführenden Chondrit. Bin Min. 100(11–12), 2725–2738 (2015).

Artikel ADS Google Scholar

Nesvorný, D., Vokrouhlický, D., Morbidelli, A. & Bottke, WF Asteroidenquelle von L-Chondriten-Meteoriten. Ikarus 200(2), 698–701 (2009).

Artikel ADS Google Scholar

Bischoff, A., Scott, ER, Metzler, K. & Goodrich, CA Natur und Ursprung meteoritischer Brekzien. Meteoriten und das frühe Sonnensystem II 679–712 (2006).

Dodd, RT Petrologie des St. Mesmin-Chondrits. Beitrag. Mineral. Benzin. 46(2), 129–145 (1974).

Artikel ADS CAS Google Scholar

White, WM, Albarede, F. & Telouk, P. Hochpräzise Analyse von Pb-Isotopenverhältnissen durch Multikollektor-ICP-MS. Chem. Geol. 167(3–4), 257–270 (2000).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Albarede, F. et al. Präzise und genaue Isotopenmessungen mit ICPMS mit mehreren Kollektoren. Geochim. Kosmochim. Acta 68(12), 2725–2744 (2004).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Turcotte, DL & Schubert, G. Geodynamics 3. Aufl. (Cambridge University Press, 2014).

Buchen Sie Google Scholar

Langenhorst, F. & Poirier, JP Anatomie der schwarzen Venen in Zagami: Hinweise auf die Entstehung von Hochdruckphasen. Planet Erde. Wissenschaft. Lette. 184(1), 37–55 (2000).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Referenzen herunterladen

IB dankt dem EU-finanzierten Projekt SYNTHESYS [AT-TAF-30], das Mittel für Reise, Unterkunft und Instrumentenkosten bei der Nutzung von SEM und EPMA am NHMV bereitgestellt hat. Stamatios Xydous dankt dem „Barringer Family Fund for Meteorite Impact Research“ ganz herzlich für seine Unterstützung. Die Autoren danken Dan Topa für die Unterstützung bei den EPMA-Analysen.

Die Analysen am Caltech wurden durch den NASA-Preis 80NSSC18K0532 finanziert. PDA erkennt den NSF-Preis 1947614 an. Pb-Isotopenanalysen wurden durch den NSF-Zuschuss MGG-2054892, ein Packard-Stipendium und Caltech-Startkapital für FLHT finanziert.

Landwirtschaftliche Universität Athen, Iera Odos 75, 11755, Athen, Griechenland

IP Baziotis & S. Xydous

Abteilung für Geologie und Planetenwissenschaften, California Institute of Technology, Pasadena, CA, 91125, USA

Ma, C., Guan, Y., Hu, J. & Asimow, P.D

Naturhistorisches Museum Wien, Burgring 7, 1010, Wien, Österreich

L. Ferriere

Das Isotoparium, Abteilung für Geologische und Planetenwissenschaften, California Institute of Technology, Pasadena, CA, 91125, USA

MA Kipp & FLH Tissot

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Alle Autoren haben diese Forschung entworfen. Alle Autoren beobachteten, analysierten die Meteoritenabschnitte und beteiligten sich an der Erstellung und Überprüfung des Manuskripts.

Korrespondenz mit IP Baziotis.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Baziotis, IP, Ma, C., Guan, Y. et al. Einzigartiger Beweis einer Flüssigkeitsveränderung im gewöhnlichen Chondrit von Kakowa (L6). Sci Rep 12, 5520 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-09465-6

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Eingegangen: 06. Oktober 2021

Angenommen: 24. März 2022

Veröffentlicht: 12. April 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-09465-6

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