Siderophilelementarische Einschränkungen auf die Herkunft von Unequilibrierten Chondritkomponenten

Abundances of highly siderophile elements (HSE: Re, Os, Ir, Ru, Pt, Rh, Pd and Au), chalcogen elements (S, Se and Te) and Os isotopic composition in components of chondrites are important to constrain the element fractionation processes in the early solar nebula, alteration processes on the meteorite parent bodies and later element fractionation processes during terrestrial weathering in case of meteorite finds. All components of the EH chondrites show higher Au/HSE compared to CI and other chondrites. The history of the components of EH chondrites is complex and involves early fractional condensation and loss of refractory element rich phases, subsequent condensation of moderately volatile elements in a highly reduced environmentwith partly chalcophile behavior of Au during this stage and melting, evaporation and recondensation of metal grains in sulfur rich environments. Primary variations of the HSE abundances and ratios in the components of carbonaceous chondrites were overprinted by the parent body alteration processes. Fractional condensation and isolation of refractory metal alloys was a major early process, responsible for the element variation in carbonaceous chondrites. Some refractory metal alloys were trapped in silicates and occur in nonmagnetic fractions. A Pd depleted component occurs in themajor HSE carrier phases present in the Allende and Murchison. This component is either the product of fractional condensation (the complementary Pd rich component is missing) or resulted from the evaporation of Pd during high temperature processing of metal. Gold is heterogeneously distributed in different splits of the Allende and Murchison bulk rocks. Components of Murchison show similar heterogeneous distribution of Au, which was likely caused by aqueous alteration. In case of Allende linear correlations of siderophile and chalcophile elements (Te-Se, S-Se, Ni/Fe-Co/Fe and Au-Pd) in the components suggest that the chemical variations reflect mixing of components with compositions affected by preaccretionary processes (e.g. inherited from chondrule formation). The complementary behavior of some concentrations and element ratios, and CI chondrite like compositions in the bulk rock of Allende (such as, Cr-Fe, refractory HSE-Ir, S-Se and Te-Se) suggest closed system behavior during alteration and chondrule formation. Higher refractory element/volatile element ratios in Allende compared to Murchison may reflect differences in heliocentric distances in which the dust assemblages of Allende and Murchison were processed. Ordinary chondrites are depleted in refractory HSE in the order H < L < LL, consistent with the decreasing Fe-Ni metal content, which is also the main host phase of the HSE. An important difference among these ordinary chondrite groups are the higher HSE abundances of metal rich fractions of LL chondrites compared to metal rich fractions of H chondrites. This behavior of metal suggests that the proportion of HSE relative to Fe and Ni was not homogenous in the formation regions of the different ordinary chondrite groups. Despite of these differences, all groups of ordinary chondrites contain a common component in silicate rich fractions that is depleted in Pd compared to other HSE. The chalcogen element systematics in enstatite chondrites were influenced by volatility-controlled fractionation and partly by terrestrial weathering. This study suggests that enstatite chondrite finds from hot desert show significant disturbance in the chalcogen element systematics due to S loss, compared to minor or almost no disturbance in ordinary chondrite finds from cold deserts. Thus, sulfur mobilization and loss during weathering in different chondrite compositions is highly dependent on the processes in these different terrestrial environments. Loss of Te during terrestrial weathering is very unlikely. Nearly similar Te depletion in H, L and LL chondrites compared to CI chondrites suggests that Te loss is independent of the removal of Fe-Ni metal from L and LL chondrites. Tellurium shows different geochemical behavior in the components of different chondrites classes. Variation diagrams of Te with Se, S and the HSE indicate that Te is chalcophile in components of carbonaceous chondrites,whereas it is predominantly siderophile in the components of ordinary and enstatite chondrites. The depletion of Te compared to S and Se in components of ordinary and EH chondrites are due to its siderophile nature during condensation and subsequent evaporation during melting of metal grains. The possible role of thermal metamorphism on meteorite parent bodies on the S-Se-Te abundance systematics is difficult to evaluate. The well preserved correlations between HSE (Ir or Pd) and Te in almost all components of ordinary and enstatite chondrites favour the hypothesis that the Te loss is inherited from high temperature processes in the solar nebula. Rhenium is the most refractory element under solar conditions, but highly mobile in oxidizing environments compared to other elements analyzed in this study. Many of the chondrite components analyzed in this study show non-isochronous behavior in the Re-Os isochron diagram which was likely caused by the redistribution of Re among the components. Particularly in samples of small size (less than 10mg) frommeteorite finds, the 187Re-187Os systematics is highly susceptible to terrestrial weathering and hydrothermal/aqueous alteration. Relative and absolute abundances of HSE and chalcogen elements in separated components of unequilibrated chondrites from different classes showresolvable differences indicating that the chondrite precursors are heavily influenced by non- equilibrium condensation/evaporation processes and heterogeneous sampling of primitive and already processed dust. The HSE abundance patterns of separated components of unequilibrated chondrites from different classes indicate the existence of at least two types of HSE carrier phases in chondrite components. Refractory HSE carrier phases in some components were never completely equilibrated with the Fe-Ni metal in the same rocks. Compositions of unequilibrated solar system objects were affected by the local or regional heterogeneity in the solar nebula before the accretion of the chondrite components. Collision and fragmentation processes were prominent in the early solar system and even some of most unequilibrated enstatite and ordinary chondrites contain fragments of material which likely formed from collision, melting and evaporation of primitive and differentiated precursors. Thus, it is very likely that the building materials of planetary bodies were influenced by similar local or regional differences in elemental abundances in the nebula. Therefore, the initial elemental composition of the terrestrial planets may not reflect the average solar system composition. In order to better understand and construct the bridge between the early solar system processes and evolution of planetary bodies, mass balance of different components which were accreted into planetesimals need to be identified in further studies.Häufigkeiten von hoch siderophilen Elementen (HSE: Re, Os, Ir, Ru, Pt, Rh, Pd and Au), chalkogenen Elementen (S, Se und Te) und die Osmium- Isotopenverhältnisse in Chondritkomponenten liefern wichtige Hinweise um Element- Fraktionierungsprozesse im solaren Nebel, Alterationsprozesse auf den Meteoritmutterkörpern und, im Falle von gefundenen Meteoriten, terrestrische Alterationsprozesse zu identifizieren. Alle Komponenten der EH- Chondrite zeigen größere Au/HSE-Verhältnisse als CI- und andere Chondrite. Die Evolution der Komponenten der Enstatitchondrite ist komplex und beinhaltet frühe fraktionierte Kondensation und Verlust von an refraktären Elementen angereicherten Phasen, die nachfolgende Kondensation von mäßig volatilen Elementen in stark reduzierter Umgebung, Gold verhält sich während dieser Phase wahrscheinlich teilweise chalkophil und Aufschmelzen, Evaporation und Rekondensation von Metallkörnern in schwefelreicher Umgebung. Primäre Variationen der HSE- Häufigkeiten und Verhältnisse in den Komponenten der kohligen Chondrite sind von späteren Alterationsprozessen auf den Mutterkörpern überprägt worden. Fraktionierte Kondensation und Isolierung von refraktären Metalllegierungen war ein früher Hauptprozess, welcher für die Elementverteilung in kohligen Chondriten verantwortlich ist. Einige refraktäre Metalllegierungen wurden in Silikaten gefangen und treten in den nicht- magnetischen Fraktionen auf. Eine Pd- verarmte Komponente tritt in der wichtigsten HSE-tragenden Phase auf, die in Allende und Murchison vorhanden ist. Diese Komponente ist entweder das Produkt fraktionierter Kondensation (die komplementäre Pd- reiche Komponente fehlt) oder resultiert aus der Evaporation von Pd während eines Hochtemperaturprozesses.Au ist ungleichmäßig auf die verschiedenen Teile vom Allende- und Murchison-Gesamtgestein verteilt. Gold ist in verschiedenen Teilen der Allende und Murchison Gesamtgesteine heterogen verteilt. Komponenten von Murchison zeigen eine ähnlich heterogene Verteilung von Gold, welche wahrscheinlich durch wässrige Alteration verursacht wurde. Im Fall von Allende deuten lineare Korrelationen von siderophilen und chalkophilen Elementen (T-Se, S-Se, Ni/Fe-Co/Fe und Au-Pd) in den Komponenten auf chemische Variationen hin, welche die Mischung von Komponenten wiederspiegeln, die durch vor- akkretionäre Prozesse beeinflusst wurden (z.B. von der Bildung der Chondren ererbt). Das komplementäre Verhalten einiger Konzentrationen und Elementverhältnisse und CI- ähnliche Zusammensetzungen des Allende Gesamtgesteins (wie: Cr-Fe, refraktäre HSE-Ir, S-Se und Te-Se) deuten auf ein „geschlossenes-System-Verhalten“ während der Alteration und Bildung der Chondren hin. Größere Verhältnisse zwischen refraktären zu volatilen Elementen in Allende als in Murchison können eventuell von Unterschieden in den heliozentrischen Distanzen zwischen Murchison und Allende herrühren, in denen die Staubansammlungen von Allende und Murchison prozessiert wurden. Gewöhnliche Chondrite zeigen eine Verarmung an refraktären HSE in der Reihenfolge H < L < LL. Die Verarmung ist gegenläufig zum Fe-Ni-Metallgehalt in den Chondriten, welche die Hauptträgerphase der HSE in diesen Chondriten ist. Ein wichtiger Unterschied unter diesen gewöhnlichen Chondritgruppen sind die größeren HSE- Häufigkeiten der metallreichen Fraktionen der LL Chondrite verglichen mit den metallreichen Fraktionen der H- Chondrite. Dieses Verhalten der Metalle lässt darauf schließen, dass die Verteilung der HSE relativ zu Fe und Ni in den Bildungsregionen der verschiedenen gewöhnlichen Chondritgruppen nicht homogen war. Trotz dieser Unterschiede beinhalten alle Gruppen von gewöhnlichen Chondriten eine häufige Komponente in den silikatreichen Fraktionen, die verglichen mit den anderen HSE an Pd verarmt ist. Die Systematik der chalkogenen Elemente in Enstatitchondriten ist von Evaporation und terrestrischer Verwitterung beeinflusst. Diese Studie legt nahe, dass in heißen Wüsten gefundene Enstatitchondrite aufgrund von Schwefelverlust eine stark gestörte Systematik der chalkogenen Elemente zeigen. Im Vergleich dazu zeigen in kalten Wüsten gefundene gewöhnliche Chondrite diese Störung nicht. Somit sind die Mobilisierung von Schwefel und der Verlust durch Verwitterung in verschiedenen Chondritzusammensetzungen stark von den Prozessen der jeweiligen terrestrischen Umgebung abhängig. Verlust von Te während terrestrischer Verwitterung ist sehr unwahrscheinlich. Die in H-, L- und LL- Chondriten ähnlich ausgeprägte Verarmung von Te im Vergleich zu CI- Chondriten lässt darauf schließen, dass der Verlust von Te unabhängig vom Verlust des Fe- Ni- Metalls in L- und LL- Chondriten ist. Tellurium zeigt unterschiedliches geochemisches Verhalten in den Komponenten der verschiedenen Chondritklassen. Variationsdiagramme von Te mit Se, S und den HSE deuten ein chalkophiles Verhalten in Komponenten kohliger Chondrite an, wogegen es sich in den Komponenten gewöhnlicher und von Enstatit- Chondriten vorwiegend siderophil verhält. Die Verarmung von Te verglichen mit S und Se in Komponenten von gewöhnlichen und EH- Chondriten ist seinem siderophilen Verhalten während der Kondensation und nachfolgender Evaporation während dem Schmelzen von Metallkörnern geschuldet. Der mögliche Einfluss von thermalen Metamorphismus auf den Mutterkörpern der Meteorite auf die S-Se-Te Häufigkeitsverteilungen ist schwierig zu bewerten. Die gut erhaltenen Korrelationen zwischen HSE (Ir oder Pd) und Te in beinahe allen Komponenten der gewöhnlichen und der Enstatit- Chondrite unterstützen die Annahme, dass der Verlust von Te von Hochtemperaturprozessen des solaren Nebels ererbt ist. Rhenium ist unter solaren Bedingungen das refraktärste Element, aber in oxidierenden Umgebungen hoch mobil im Vergleich zu allen anderen in dieser Studie analysierten Elementen. Die meisten der hier analysierten Chondritkomponenten zeigen kein isochrones Verhalten, was wahrscheinlich der Umverteilung von Re innerhalb der Komponenten verursacht wurde. Speziell bei kleine Probenmengen (weniger als 10 mg) und gefundenen Meteoriten, ist die 187Re- 187Os Systematik hoch anfällig für terrestrische Verwitterung und hydrothermale/wässrige Alteration. Die relativen und absoluten Häufigkeiten der HSE und chalkogenen Elemente in separierten Komponenten unequilibrierter Chondrite unterschiedlicher Klassen zeigen auflösbare Unterschiede. Diese deuten darauf hin, dass Vorgängermaterialien der Chondrite stark durch die Ungleichgewichts- Kondensation und heterogene Beprobung von primitivem und schon verändertem Staub beeinflusst sind. Die HSE Häufigkeitsmuster der separierten Komponenten unequilibrierter Chondrite verschiedener Klassen weisen auf die Existenz von mindestens zwei verschiedenen Typen von HSE- enthaltenden Phasen in Chondritkomponenten hin. In einigen Komponenten waren die refraktären HSE- tragenden Phasen nie vollständig mit dem Fe-Ni- Metall der selben Gesteine equilibriert. Zusammensetzungen von unequillibrierten Objekten das Sonnensystems wurden von den lokalen oder regionalen Heterogenitäten im solaren Nebel bevor der Akkretion der Chondritkomponenten beeinflusst. Kollisionen und Fragmentierungsprozesse waren bedeutend im frühen Sonnensystem und sogar einige der am stärksten unequillibrierten Enstatit- und gewöhnlichen Chondriten beinhalten Material, das wahrscheinlich durch Kollisionen, Aufschmelzen und Evaporation von primitiven und differenzierten Vorläufermaterialien gebildet wurden. Somit ist es sehr wahrscheinlich, dass die Baumaterialien der planetaren Körper von ähnlichen lokalen oder regionalen Unterschieden in den Elementhäufigkeiten im Nebel beeinflusst wurden. Dadurch spiegelt die initiale Elementzusammensetzung der terrestrischen Planeten vielleicht nicht die durchschnittliche Sonnensystemzusammensetzung wieder. Um ein besseres Verständnis zu erlangen und eine Brücke zwischen den Prozessen im frühen Sonnensystem und der Evolution der planetaren Körper zu spannen, bedarf es der Identifizierung von Massenbilanzen verschiedener Komponenten, die in Planetesimalen akkreiert wurden