Meteorieten
Meteorieten zijn brokstukken materiaal afkomstig uit de ruimte. Het zijn fragmenten van meteoroïden, kleine vaste lichamen die in banen rond de zon bewegen.
Karakteristiek patroon (Widmanstätten, zie Octaëdrieten)
op het gepolijste en ge-etste vlak van een ijzer meteoriet.
De baan van meteoroïden kan de baan van de aarde kruisen. Wij kunnen de meteoroïden dan zien als zij door de dampkring vallen. De valsnelheid varieert van 15 tot 70 km/sec. Als gevolg van de wrijving met de lucht wordt een deel van de snelheid omgezet in warmte. De meteoroïde gloeit op en we zien dit als een lichtverschijnsel dat een meteoor of een "vallende ster" genoemd wordt. Door het opwekken van wrijvingswarmte kan de meteoroïde geheel verdampen en verdwijnen bij zijn val door de atmosfeer. Bij een onvolledige verdamping kunnen de resten van meteoroïden ook neervallen op de aarde. Resten van neergevallen meteoroïden worden meteorieten genoemd. De grootte van de meteorieten die neervallen kan variëren van stofgrootte tot lichamen met een diameter van enkele kilometers. Meteorieten geven informatie over de samenstelling van de planeten, en dus ook van de Aarde, in ons zonnestelsel.
Ouderdomsbepalingen hebben uitgewezen dat meteoroïden ontstaan zijn tijdens het vorming van ons zonnestelsel en wel in een vroege fase. De oudste meteoriet heeft een ouderdom van 4,56 miljard jaar. Men denkt dat deze ouderdom eveneens het moment weergeeft waarop de aarde en de andere planeten zich vormden.
De meteorieten worden in drie hoofdgroepen ingedeeld : de ijzer meteorieten, de steen-ijzer meteorieten en de steen meteorieten.
ijzer meteorieten
Men denkt dat ijzer meteorieten overeen komen met materiaal uit de kern van gedifferentieerde asteroïden. Waarschijnlijk komen deze meteorieten eveneens overeen met o.a. de kern van de Aarde. IJzer is het belangrijkste bestanddeel van deze groep. Daarnaast is doorgaans een bepaald percentage nikkel (Ni) aanwezig.
Classificatie van de ijzer meteorieten:
- Hexaëdrieten: 4.5 - 6.5 % Ni
Hexaëdrieten bestaan geheel uit kamaciet, dit is een nikkel-ijzer legering met maximaal 7.5 % Ni. Deze legering heeft een kubische structuur; in hexaëdrieten zijn vaak hexaëders aanwezig.
- Octaëdrieten: 6.5 - 13 % Ni
Octaëdrieten bestaan uit zowel kamaciet als taeniet. Taeniet is een nikkel-ijzer legering met 27 tot 65 % Ni. De kamaciet kristallen hebben in de octaëdrieten vaak de vorm van octaëders. De taeniet is parallel aan de {111}-vlakken van de kamaciet georiënteerd. Het verschil in nikkel-gehalte van de beide legeringen is zichtbaar te maken d.m.v. etsing met verdund salpeterzuur. De kamaciet lamellen krijgen hierdoor een lichtere kleur dan de taeniet lamellen. Indien de meteoriet parallel aan de {111}-richting van kamaciet is doorgesneden zijn driehoekige figuren zichtbaar; is de meteoriet parallel aan de {100}-richting doorgesneden dan zijn lamellen zichtbaar die loodrecht op elkaar staan. Deze fraaie patronen die ontstaan worden de Figuren van Widmanstätten genoemd. De meeste ijzermeteorieten zijn octaëdrieten.
- Ataxieten : 13 - 30 % Ni
Ataxieten bestaan zo goed als geheel uit taeniet. Ataxiet betekent letterlijk "zonder structuur". Deze naam verwijst naar de afwezigheid van de figuren van Widmanstätten na etsing.
steen-ijzer meteorieten
Men denkt dat de steen-ijzer meteorieten overeen komen met materiaal uit de mantel, of uit de contactzone tussen mantel en kern, van gedifferentieerde asteroïden. Het nikkel-ijzer gehalte van deze meteorieten is nog steeds hoog. Daarnaast zijn silicaten algemeen. De steen-ijzer meteorieten worden onderverdeeld in de mesosiderieten en de pallasieten.
- Mesosiderieten
Deze bestaan uit hoekige fragmenten van zowel mantelgesteente als ijzer-nikkel verbindingen. Deze fragmenten zijn samengesmolten. Orthopyroxeen en olivijn zijn aanwezig in het mantelgesteente. De ijzer nikkel delen bestaan vaak uit oktaëdrieten.
- Pallasieten
Pallasieten zijn waarschijnlijk afkomstig uit de contactzone tussen de mantel en de kern van gedifferentieerde asteroïden. Troiliet, FeS, is in deze meteorieten aangetroffen. Olivijn is de belangrijkste silicaat.
steen meteorieten
Steen meteorieten komen mogelijk overeen met gesteenten die in de mantel en korst van gedifferentieerde asteroïden te vinden zijn. De samenstelling komt ook overeen met de samenstelling van gesteenten die in de mantel en korst van o.a. de aarde voorkomen. Silicaten zijn de belangrijkste bestanddelen van deze steen meteorieten. De steen meteorieten worden onderverdeeld in chondrieten en achondrieten.
- Chondrieten
Chondrieten kunnen grote overeenkomsten vertonen met gesteenten die wij op het aardoppervlak tegenkomen. Chondrieten bevatten 70% tot 80% silicaten (olivijn, pyroxenen, veldspaten, e.a.). Daarnaast kunnen nikkel-ijzer legeringen, troiliet en grafiet aanwezig zijn. Karakteristiek voor de chondrieten is de aanwezigheid van chondrulen. Chondrulen zijn bolletjes met een doorsnede tot enkele millimeters die vaak uit glas bestaan. De meeste chondrieten zijn niet veranderd na hun vorming ± 4,6 miljard jaar geleden. Maar het komt voor dat kristallisatie heeft plaatsgevonden: het glas in de chondrulen kan in silicaatmineralen overgegaan zijn. Sommige chondrieten bevatten relatief veel carbonaten.
- Achondrieten
Chondrulen zijn afwezig in achondrieten. De chondrulen zijn oorspronkelijk wel aanwezig geweest maar door een latere fase van verhitting zijn de chondrulen gekristalliseerd waarbij de bolletjesstructuur verdwenen is.
Het herkennen van meteorieten
Het herkennen van meteorieten is niet altijd makkelijk. De conclusie is het snelst getrokken als men de meteoriet daadwerkelijk heeft zien vallen. Brokstukken die in het veld gevonden worden zijn moeilijker te identificeren. Het gewicht van ijzer meteorieten is een duidelijk signaal. Als na polijsten en etsen met zuur de figuren van Widmanstätten (zie Octaëdrieten) verschijnen is de herkomst ook zeker. IJzer-steen meteorieten en steen meteorieten zijn vaak zeer problematisch. Microscopisch onderzoek kan chondrulen in de chondrieten aantonen; maar qua gesteentetype zijn de achondrieten niet van aardse gesteenten te onderscheiden. Wat soms wil helpen is het uiterlijk van de stenen. Als een meteoriet door de dampkring gaat wordt de buitenkant doorgaans zo warm dat hij smelt . Deze gesmolten rand stolt weer en vormt dan doorgaans een smalle verglaasde korst rond de meteoriet.
Inslag kraters
Indien een meteoriet, een komeet of een asteroïde het oppervlak van een planeet, b.v. de aarde, raakt ontstaat, afhankelijk van de grootte en de snelheid van het lichaam een inslag krater.
De energie die vrijkomt bij een inslag is enorm. Berekeningen hebben aangetoond dat bij de inslag van een meteoriet met een diameter van 30 m. en een snelheid van 15 km/s. energie vrijkomt die vergelijkbaar is met de explosie van ± 4 miljoen ton TNT. Er zou dan een inslag krater kunnen ontstaan met een diameter van ± 1 km. en een diepte van ± 200m.
Inslagkrater in Arizona, V.S. (foto USGS)
Wat gebeurt er tijdens de inslag van zo'n meteoriet?
Waar de meteoriet neerkomt ontstaat een gat, de krater. De onderliggende gesteenten worden verbrijzeld. Brokstukken worden de lucht in gestoten en verspreiden zich radiaalstralig vanaf de krater en vallen weer neer, deels in de krater. Rond de krater is de concentratie brokstukken het grootst, hier onstaat vaak een wal die opgebouwd is uit gebreccieerd gesteente.
Tijdens de inslag wordt het onderliggende gesteente plotseling samengeperst waardoor naar buiten gerichte schokgolven ontstaan. Deze schokgolven kunnen verbrijzeling van de omringende gesteenten tot gevolg hebben. De druk kan zo hoog worden dat rekristallisatie van mineralen plaatsvindt. Kwarts kan a.g.v. de hoge druk omzetten in de hoge-druk varianten stishoviet en coesiet (impact metamorfose).
Na het passeren van de schokgolf vindt ontspanning en uitzetting plaats. Hierdoor neemt de temperatuur toe waardoor opsmelting, en zelfs verdamping, van de gesteenten kan optreden. Tijdens deze fase wordt opnieuw verbrijzeld materiaal de lucht ingeschoten, dit vormt een deken rond de krater. Als gevolg van de uitzetting kan gesteente in het midden van de krater terugveren - hier kan een verhoging ontstaan.
De meteoriet zelf wordt door de inslag plotseling afgeremd. De energie wordt omgezet in warmte. Hierdoor kan een deel van de meteoriet smelten. Het kan zelfs tot gevolg hebben dat de meteoriet geheel verdampt. Rond vele inslag kraters zijn dan ook geen meteorieten aangetroffen. Door de inslag kan de meteoriet ook verbrijzelen. Brokstukken die niet smelten of verdampen kunnen weggeschoten worden. Deze worden vaak in of rond de krater terug gevonden.
Tectieten
De naam tectieten is afgeleid van het griekse tèctos, hetgeen gesmolten betekent. Tectieten zijn zwarte tot groene glaslichamen die in bepaalde gebieden op het aardoppervlak in concentraties gevonden worden. Tectieten zijn doorgaans klein, de diameter is meestal maar enkele centimeters.
Tectieten worden in verband gebracht met inslagen van meteorieten of andere lichamen uit de ruimte. Dit verband is lang onduidelijk geweest maar de volgende bewijzen werden gevonden:
- Er bestaat een overeenkomst tussen de chemie van het glas van de tectieten en het glas dat in de bijbehorende inslagkrater gevonden is.
- De ouderdom van het glas van de tectieten en van het glas uit de bijbehorende inslagkrater is identiek.
- In tectieten is coesiet gevonden. Coesiet is een hoge-druk variant van kwarts. Het is uiterst zeldzaam maar kan ontstaan tijdens meteorietinslagen.
Hoe ontstaan nu deze tectieten?
Tijdens de inslag van een meteoriet, of ander lichaam, smelt vaak een deel van het aanwezige gesteente. Dit gesmolten gesteente stolt en vormt glas. Glasdeeltjes zijn vaak in en rond de krater terug te vinden. Indien een meteoriet o.i.d., het aardoppervlak onder een hoek nadert kan het gebeuren dat een zwerm druppels vloeibaar gesteente in tegengestelde richting weggeschoten wordt. Deze druppels worden in de lucht gestroomlijnd, stollen en vallen vervolgens ergens op het aardoppervlak neer. Dit zijn tectieten.
Tectieten worden doorgaans genoemd naar de plaats waar ze gevonden worden. Zo kennen we b.v. australieten, billitonnieten, javanieten, moldavieten, ivoorkusttectieten, etc.