Prova unica di alterazione dei fluidi nella condrite ordinaria Kakowa (L6).

Sep 15, 2023

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 5520 (2022) Citare questo articolo

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I meteoriti conservano prove di processi sui loro corpi genitori, inclusi alterazione, metamorfismo ed eventi di shock. Qui mostriamo che la condrite ordinaria (OC) di Kakowa (L6) conserva sia vene di fusione shock che sacche di grani detritici da un oggetto brecciato e alterato, inclusi corindone, albite, silice, fayalite, forsterite e margarite in un Pb- e Matrice ricca di Fe. La conservazione della mineralogia e della struttura osservate richiede una sequenza di almeno due impatti: in primo luogo, una collisione ad alta velocità ha formato le vene di shock melt contenenti i minerali ad alta pressione ringwoodite, wadsleyite, majorite e giadeite albitica; successivamente, un impatto a bassa velocità ha formato delle fratture riempiendole di materiale detritico. I rapporti isotopici di ossigeno e Pb suggeriscono un'origine OC per questi minerali detritici. Sebbene l’alterazione dei fluidi sia comune nelle condriti carboniose, la scoperta della margarite con una firma isotopica dell’ossigeno OC è nuova. Kakowa estende sia la storia dell'impatto che quella dell'alterazione delle condriti ordinarie L6 in generale.

I meteoriti conservano le prove delle modifiche che il materiale primitivo del sistema solare ha subito a causa di processi come il metamorfismo termico, l'alterazione dei fluidi e i danni da shock sui loro corpi genitori. La prova più diretta dell'azione dell'acqua liquida è la conservazione dei minerali idrati secondari, che finora sono stati documentati principalmente nelle condriti carboniose1. In particolare, è noto che il sottogruppo ossidato delle condriti carboniose CV contiene margarite, vesuvianite e caolinite1,2. Nelle condriti ordinarie (OC), l'unica fase secondaria idrata notata da Brearley3 è la smectite a grana fine ricca di Fe nei meteoriti non equilibrati Semarkona (LL3.00) e Bishunpur (LL3.15). La condrite non equilibrata Tieschitz (H/L3.6) ospita un anfibolo sodico-calcico che indica un metasomatismo fluido in corrispondenza o vicino al picco del metamorfismo termico4. Negli OC più equilibrati, i fillosilicati sono ancora più rari o totalmente assenti, tuttavia fasi diverse dai fillosilicati indicano alterazioni in questi oggetti. I processi metasomatici sono registrati negli OC dai tipi da 3.6 a 3.9 dalla presenza di sodalite, scapolite e nefelina; e dai tipi da 4.0 a 6.0 da albite e feldspato contenente K5.

Molti OC conservano registrazioni di eventi di impatto dovuti a collisioni tra i loro asteroidi genitori6,7,8,9,10. Tali registrazioni di impatti meteoritici aiutano a limitare le condizioni di shock e quindi i parametri degli eventi di impatto come la velocità di incontro e le dimensioni dei dispositivi di simulazione e dei bersagli. A sua volta, la coevoluzione delle dimensioni planetesimali e la loro eccitazione orbitale possono distinguere diversi scenari per l’evoluzione iniziale del sistema solare11. I parametri di shock possono essere dedotti da diverse linee di prova, tra cui brecciazione, deformazione nei minerali e presenza e caratteristiche strutturali di vene di fusione (MV) che spesso contengono minerali ad alta pressione (HP)12,13,14,15,16,17 ,18,19,20. Un notevole gruppo di meteoriti noti come brecce polimetiche contengono frammenti di più oggetti, presumibilmente derivati ​​​​sia dal dispositivo di simulazione che dal bersaglio di una o più collisioni e riassemblati come cumuli di macerie21. Sebbene tali brecce non siano insolite, tipicamente rappresentano collisioni a bassa velocità; le brecce polimetiche derivanti da impatti abbastanza veloci da formare minerali HP sono rare22,23. Sebbene le collisioni fossero più comuni nella prima evoluzione del sistema solare, ci sono prove evidenti che il corpo genitore della condrite L sia stato distrutto da una grande collisione a 470 Ma24,25, con conseguente detriti che continuano a dominare l'attuale flusso di meteoriti verso il sistema solare. Terra26.

Qui riportiamo nuovi dati sulla caduta storica di Kakowa, una condrite ordinaria L6 caduta in Romania il 19 maggio 1858 e raccolta in pochi minuti mentre, secondo i documenti storici, era ancora calda27. Kakowa è considerato dello stadio di shock S4-S5 (Fig. 1). Ne abbiamo studiato la struttura, la mineralogia e la composizione minerale mediante microscopia ottica ed elettronica, microanalisi con sonda elettronica (EPMA), spettroscopia micro-Raman e diffrazione di retrodiffusione di elettroni (EBSD). Inoltre, abbiamo anche acquisito i rapporti isotopici dell'ossigeno in situ di alcune fasi minerali mediante spettrometria di massa di ioni secondari (nanoSIMS) e i rapporti isotopici di Pb mediante spettrometria di massa al plasma accoppiato induttivamente multi-collettore (MC-ICP-MS). I nostri studi documentano, in primo luogo, che Kakowa (come molti meteoriti L6) contiene fasi HP, concentrate e adiacenti alle vene di fusione, che richiedono un forte shock per formarsi. In secondo luogo, documentiamo sacche contenenti una serie di nuovi minerali, comprese le fasi idrate, che sembrano essere esogeni alla roccia ospite L6 e probabilmente sono stati posizionati nelle fratture durante una successiva collisione a bassa velocità. Usiamo il termine “esogeno” per indicare materiale che sembra essere stato aggiunto alla roccia in una fase avanzata della sua storia.