CI-Chondrit

CI-Chondrite, auch C1-Chondrite, sind Steinmeteoriten, die zu den kohligen Chondriten gehören. Ihre Bedeutung liegt in ihrer Zusammensetzung begründet, welche unter sämtlichen bisher gefundenen Meteoriten der Elementhäufigkeitsverteilung in der Sonne am nächsten kommt.

Bezeichnung

Die Bezeichnung CI geht auf C für Englisch Carbonaceous chondrites (kohlige Chondrite) und I für die Typlokalität Ivuna in Tansania zurück. Die 1 in der Bezeichnung C1 bezieht sich auf den Typ 1 der Van-Schmus-Wood-Klassifikation. Der Typ 1 enthält im Normalfall keine Chondren.

Fundgeschichte

Kohlige Chondrite mit einem Fundstück vom Tagish Lake (ein CI 2) in der Mitte

Die bisherigen Funde von CI-Chondriten lassen sich an einer Hand abzählen. Der älteste Fund stammt aus dem Jahr 1806, zwei Meteoriten waren damals bei Alais in Frankreich niedergegangen (Funde bei Saint-Étienne und Valence). Sie wogen zusammen 6 Kilogramm. 1864 erfolgte ein erneuter Niedergang in Frankreich nahe Orgueil bei Montauban. Der Meteorit war in 20 Bruchstücke zerfallen, die insgesamt 10 Kilogramm wogen.1911 wurde in Tonk in Indien ein Meteorit gesichtet. Es fanden sich mehrere kleine Fragmente, die aber insgesamt nur 7,7 Gramm wogen. An der Typlokalität Ivuna in Tansania stürzte 1938 ein Meteorit zu Boden, der in 3 insgesamt 705 Gramm schwere Bruchstücke zersprang. Der letzte Vorfall ereignete sich 1965 in Revelstoke in Britisch Kolumbien (Kanada) mit zwei Bruchstücken, die aber nur 1 Gramm schwer waren. Insgesamt liegen also nur knapp 17 Kilogramm an CI-Chondriten vor.

Erwähnenswert ist der Fund eines Meteoriten im Verlauf der Apollo 12-Mission (1969) auf dem Mond. Der Fund wurde anfangs für einen CI-Chondrit gehalten, stellte sich jedoch dann als ein nahe verwandter CM-Chondrit heraus. Am Tagish Lake im Yukon Territory ging im Jahr 2000 ein Meteorit nieder, der mittlerweile zu den CI-Chondriten gezählt wird. Er enthält erstaunlicherweise Chondren und wird daher als CI 2 geführt.

Beschreibung

CI-Chondrite sind recht fragile, poröse Gesteine, die beim Durchqueren der Atmosphäre sehr leicht zerfallen. Deswegen liegen auch nur relativ kleine Bruchstücke vor. Beim Revelstoke-Fall war zwar ein riesiger Feuerball zu sehen, gefunden wurden aber wie bereits erwähnt nur zwei Fragmente unter einem Gramm. CI-Chondrite besitzen eine matte, schwarze Schmelzkruste, die sich oft nur sehr schwer von ihrer uniformen Matrix im Innern unterscheiden lässt. Die opake Matrix ist schwarz gefärbt aufgrund des hohen Gehalts an kohlenstoffreichem Material, feinkörnigem Magnetit und (untergeordnetem) Pyrrhotit. Sie kann auch weißgefärbte, wasserhaltige Karbonate und Sulfate führen.

Hauptmerkmal der CI-Chondrite ist das Fehlen von deutlichen Chondren (Ausnahme: Tagish Lake). Winzige Chondrenfragmente und Kalzium-Aluminium-reiche Einschlüsse (engl. CAI) kommen aber vor, wenn auch nur sehr selten.

Mineralogische Zusammensetzung

CI-Chondrite enthalten in ihrer Matrix folgende Minerale:

• Olivin. Winzige, gleichdimensionierte, idiomorphe Körner von Forsterit (mit Fayalit Fa_10-20). Entstanden im Hochtemperaturbereich.
• Klinopyroxen. Ebenfalls winzige, gleichdimensionierte, idiomorphe Körner. Entstanden im Hochtemperaturbereich.
• Orthopyroxen. Winzige, gleichdimensionierte, idiomorphe Körner. Entstanden im Hochtemperaturbereich.
• Magnetit. Als Framboide, Sphärulite und Plättchen ausgebildet.
• Pyrrhotit.
• Wasserhaltige, tonreiche Silikate wie beispielsweise Montmorillonit und Serpentin-ähnliche Minerale.
• Epsomit. Als mikroskopische Adern.

Die Ferromagnesiumminerale kommen nur isoliert vor und zeigen erstaunlicherweise keine erkennbaren Umwandlungserscheinungen.^[1] Beim Montmorillonit und den Serpentinähnlichen wird jedoch davon ausgegangen, dass sie unter Wasserzufuhr aus magnesiumreichen Olivinen und Pyroxenen hervorgegangen sind ^[2].

Chemische Zusammensetzung

CI-Chondrite enthalten zwischen 17 % und 22 % Wasser. Die hohe Porosität (bis zu 30 %) dürfte mit diesem Sachverhalt in Verbindung stehen. Wasser tritt aber nur in gebundener Form in den wasserhaltigen Silikaten auf. Das Vorkommen von Epsomit deutet auf die Anwesenheit von flüssigem Wasser im Ausgangsgestein des Meteoriten, welches anhand von Rissen eingedrungen war. An den Rissen waren dann auch die Sulfate und Karbonate abgelagert worden.

Das Eisen (25 Gewichtsprozent) liegt in CI-Chondriten praktisch nur in oxidierter Form vor, Eisensulfide und elementares Eisen sind so gut wie nicht vorhanden ^[3]. Das Mg/Si-Verhältnis ist mit 1,07 recht hoch ^[4]. Nur CV-Chondrite sind noch stärker an Mg angereichert. Das Ca/Si-Verhältnis ist mit 0,057 innerhalb der kohligen Chondriten am niedrigsten ^[5]. Jedoch sind die δ¹⁷O und δ¹⁸O-Werte unter den kohligen Chondriten am höchsten. Das Verhältnis der beiden Sauerstoffisotopen 17/18 entspricht hierbei den bei irdischen Proben gefundenen Werten.

Physikalische Parameter

CI-Chondrite besitzen aufgrund der hohen Prosität nur eine recht geringe Dichte von 2,2 g/cm³.

Bedeutung

Unter sämtlichen bisher gefundenen Meteoriten ähneln CI-Chondrite am stärksten der Elementhäufigkeitsverteilung im ursprünglichen Sonnennebel. Sie werden daher auch als primitive Meteoriten bezeichnet. Bis auf die leichtflüchtigen Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff, die in CI-Chondriten abgereichert auftreten, sind die Häufigkeiten praktisch identisch. Lithium stellt eine weitere Ausnahme dar, es ist in den Meteoriten gegenüber der Sonne angereichert (Lithium wird bei der Nukleosynthese im Sonneninnern verbraucht).

Von großer Bedeutung ist ferner die Tatsache, dass bei CI-Chondriten mit ihrem sehr hohen Kohlenstoffgehalt neben den anorganischen Karbonaten und Graphit auch organische Kohlenstoffverbindungen enthalten sind – dies insbesondere in Hinblick auf die Diskussion um den Ursprung des Lebens (so finden sich beispielsweise auch Aminosäuren).

Normalisierung

Wegen der Ähnlichkeiten der CI-Chondriten mit der Materie des Sonnennebels werden Gesteinsproben in der Petrologie gegenüber CI-Chondriten normalisiert, d. h., es wird das Verhältnis Probe/Chondrit für das in Frage kommende Element gebildet. Verhältnisse größer 1 geben eine Anreicherung der Probe gegenüber der Sonnenmaterie zu erkennen, Verhältnisse kleiner 1 eine Abreicherung. Dieses Verfahren wird hauptsächlich in den sogenannten Spiderdiagrams angewendet und betrifft vor allem die Lanthanoide (Seltene Erden).

Die bei der Normalisierung verwendeten Elementkonzentrationen lauten wie folgt:^[6]

Irdische Mantel- und Unterkrustengesteine reichern im Vergleich zu CI-Chondriten mit Ausnahme von Lanthan die Seltenen Erden an. Im Gegenzug können CI-Chondriten ihrerseits durchaus höhere Werte der Spurenelemente Cer, Chrom, Neodym, Strontium, Vanadium und Zirkon aufweisen.

Entstehungsort

CI-Chondrite und die nahe verwandten CM-Chondrite sind sehr reich an volatilen Substanzen, darunter insbesondere Wasser. Es wird daher angenommen, dass sie im äußeren Asteroidengürtel > 4 AE entstanden. Für den einstigen Sonnennebel stellte dies eine kritische Entfernung dar, die sogenannte Schneegrenze (engl. {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:Multilingual:149: attempt to index field 'data' (a nil value)), außerhalb derer Wasser bei 160 K zu Eis kondensierte und somit erhalten blieb. CI-Chondrite zeigen in ihrer Zusammensetzung tatsächlich eine Ähnlichkeit mit den Eismonden des äußeren Sonnensystems. Ferner besteht eine unmittelbare Verwandtschaft zu Kometen: wie auch sie akkretierten die CI-Asteroiden Silikatminerale, Eis und andere Volatile, sowie organische Verbindungen (siehe Komet Halley).

Literatur

• O. R. Norton: The Cambridge Encyclopedia of Meteorites. Cambridge University Press, 2002, ISBN 0-521-62143-7. 

Einzelnachweise