Woreczko Meteorites

Jan Woreczko & Wadi

  Google (new window)eBay.com (new window)Meteoritical Bulletin Database (new window)Meteoritical Bulletin Database News (new window)

Wietrzenie meteorytów; skale stopnia zwietrzenia
(weathering level, index, grade)  «

 

W zależności od warunków otoczenia w jakich przebywa meteoryt na Ziemi, podlega on licznym zmianom mikro- i makroskopowym. Środowisko ziemskie jest niesprzyjające dla meteorytów. W przestrzeni kosmicznej meteoryt pozostawał w stanie praktycznie niezmienionym przez miliony, a nawet miliardy lat od chwili, w której oddzielił się od swojego ciała macierzystego lub zakończył się proces jego formowania.

 

Hasła

Większość znajdywanych meteorytów jest obiektami które spadły na Ziemię nie wcześniej niż 2,5 mln lat temu (wskazują na to datowania izotopami promieniotwórczymi 14C, 26Al, 36Cl i 10Be), wyjątkiem są kopalne chondryty z ordowickiej formacji Brunflo i Osterplana w południowej Szwecji (ich wiek ziemski oceniono na 450-470 mln lat). Bardzo stare są również meteoryty księżycowe i marsjańskie...!

  W warunkach ziemskich od chwili spadku meteorytu, zaczynają na niego działać procesy mechaniczne, chemiczne i fizyczne powodujące zmiany jego składu, struktury i formy. Wilgoć w połączeniu ze zmianami temperatury umożliwia szybkie zachodzenie różnych procesów chemicznych powodujących zmiany składu chemicznego i mineralnego - powstają minerały wtórne, utlenia się stop Fe-Ni, zachodzi metasomatoza. Mróz i lód powodują pękanie i rozpad meteorytu. Wiatr i abrazja zmieniają jego wygląd i formę - zanika skorupa obtopieniowa, meteoryt zmienia kolor, pojawiają się spękania i defragmentacja. „Zanieczyszczenia chemiczne” i „biologiczne” w otaczającym środowisku powodują zafałszowanie jego pierwotnego składu. Przy badaniu meteorytu ważne jest zatem odróżnienie cech nabytych w wyniku wietrzenia na Ziemi od jego cech pierwotnych.

Skala W – Wlotzka 1993


Stopień zwietrzenia jest jednym z ogólnie przyjętych parametrów służącym do opisu meteorytów. Obok klasy/typu i stopnia zszokowania (S) dodaje się parametr W. (Skala W jest rekomendowana przez Committee on Meteorite Nomenclature of the Meteoritical Society.)

  Powszechnie przyjęta skala stopnia zwietrzenia W0–W6, opracowana przez F. Wlotzka [Wlotzka 1993], opiera się na ocenie efektów wietrzenia metalu i siarczków obserwowanych pod mikroskopem optycznym w świetle odbitym, jak i na płytce cienkiej w mikroskopie polaryzacyjnym. Proces wietrzenia w pierwszej kolejności dotyka metalu (stopu Fe-Ni), następnie siarczków (troilit), w końcowej fazie oliwinu i piroksenu [Minerals]. Stopień zmian w obrębie minerałów pozwala również określić czas przebywania meteorytu na Ziemi, tzw. czas ekspozycji na czynniki wietrzenia.

  To właśnie mikroskopowa ocena zmian zachodzących w meteorycie pozwala na ocenę jego stopnia zwietrzenia. Znaleziony zfragmentowny meteoryt niekoniecznie musi mieć wysoki stopień W. Meteoryt pozbawiony skorupy obtopieniowej również nie musi być mocno zwietrzały, wystarczy, że leżał na pustyni i abrazja szybko zmieniła wygląd jego powierzchni.

 

Stopień Charakterystyka zmian [minerals] Czas ekspozycji† [lata]
W0 brak widocznego utlenienia metalu (stopu Fe-Ni) oraz siarczków (troilit). Ale mogą już być widoczne w świetle przechodzącym, brunatne zabarwienia pochodzące od limonitu (mieszaniny tlenków i wodorotlenków żelaza). Wartość W0 jest używana zazwyczaj dla obserwowanych spadków, czasem stosuje się wartość W0/1 – np. Zag*  
W1 małe otoczki śladów utlenienia wokół ziaren stopu Fe-Ni i troilitu; małe żyłki produktów utlenienia  
W2 zróżnicowane utlenienie stopu Fe-Ni i troilitu obejmujące 20–60% objętości ziaren; obserwuje się już większe żyłki produktów utlenienia żelaza. W miarę wzrostu stopnia utlenienia następuje również wzrost wielkości i ilości żył w wyniku działań mechanicznych. W większych żyłach często pojawiają się węglany. 5000–15 000
W3 znaczne utlenienie stopu Fe-Ni i troilitu sięgające 60–95%. 15 000–30 000
W4 niemal całkowite (>95%) utlenienie stopu Fe-Ni i troilitu – zastąpienie tlenkami i wodorotlenkami żelaza. Brak jeszcze widocznych zmian w obrębie krzemianów (oliwin, piroksen). 20 000–35 000
W5 początek zmian w obrębie fazy krzemianowej (maficznej = żelazowo-magnezowej; ma[gnesium]+f[err]ic ;-)), głównie w strefach spękań. Najwcześniej pierwsze zmiany obserwuje się w oliwinach; zachodzą one na początku wewnątrz ziaren, nie na otoczce! Oliwiny podlegają iddinksytyzacji – powstaje iddingsyt, pseudomorfoza oliwinu, produkt przeobrażenia oliwinu, blaszkowaty lub płytkowy o silnej dwójłomności i swoistej barwie rdzawej lub czerwonobrunatnej. 35 000–50 000
W6 znaczne zastąpienie krzemianów minerałami ilastymi (produktami wietrzenia krzemianów) i tlenkami. Spotyka się nienaruszone chondry w których oliwin został kompletnie wymieniony na minerały ilaste i tlenki, a mezostazis skaleniowe nie jest zmienione. >50 000

 

Według prof. Łukasza Karwowskiego z UŚl na wczesnych etapach wietrzenia utlenieniu ulega przede wszystkim faza metaliczna (kamacyt i taenit). Siarczków (troilitu i pirotynu) dotyczy to w mniejszym stopniu! Troilit ulega utlenieniu dużo wolniej, na przykład w zwietrzałych okazach chondrytów zwyczajnych typu L i LL z suchych pustyń, nie ma już żelaza metalicznego, a troilit jest tylko lekko utleniony.

 

Klasyfikacja W0–W6 jest stosowana tylko do opisu stopnia zwietrzenia chondrytów zwyczajnych i enstatytowych, lecz z powodzeniem może być stosowana do opisu innych typów.

 

Oryginalny opis (weathering grade Wlotzka, 1993)

 W Description
W0 no visible oxidation of metal or sulfide but a limonitic staining may be noticeable in transmitted light. Fresh falls are usually of this grade, although some are already W1
W1 minor oxide rims around metal and troilite, with minor oxide veins
W2 moderate oxidation of metal, about 20–60% being affected
W3 heavy oxidation of metal and troilite, 60–95% being replaced
W4 complete (>95%) oxidation of metal and troilite, but no alteration of silicates
W5 beginning alteration of mafic silicates, mainly along cracks
W6 massive replacement of silicates by clay minerals and oxides

 

O wieku i stopniu zwietrzenia meteorytów z Omanu [Al-Kathiri+ 2005].

Jak wietrzeją meteoryty na pustyni, można poczytać w artykule Svenda Buhla – Desert meteorites in situ.

Źródła: [Wlotzka 1993]

Skala ANTMET – Cassidy, Otto


Druga będąca w użyciu skala stopnia wietrzenia meteorytów, została opracowana przez poszukiwaczy z Meteorite Working Group przy NASA Johnson Space Center zajmujących się poszukiwaniami meteorytów na Antarktydzie. Opracowana dla wstępnej oceny stopnia zwietrzenia, jest bardzo pobieżna i subiektywna oraz opiera się na zewnętrznych oględzinach znaleziska. Jest ona również bardzo zgrubna, składają się na nią tylko cztery kategorie A, B, C i E [„weathering” categories].

 

Stopień Charakterystyka
A drobne, rdzawe ślady; rdzawe otoczki wokół ziaren metalu i małe rdzawe plamy wzdłuż pęknięć
B umiarkowane ślady rdzy; duże rdzawe aureole wokół cząstek metalu i rozległe rdzawe plamy na wewnętrznych pęknięciach
C oznaki silnego rdzewienia; metalowe ziarna pokryte w całości rdzą
E widoczne gołym okiem osady mineralne wytrącone z odparowanych roztworów (ewaporaty)

 

Oryginalny opis (weathering grade Cassidy, Otto)

  Description
A minor rustiness; rust haloes on metal particles and rust stains along fractures are minor
B moderate rustiness; large rust haloes occur on metal particles and rust stains on internal fractures are extensive
C severe rustiness; metal particles have been mostly stained by rust throughout
E evaporite minerals visible to the naked eye

 

 

Wlotzka w swej publikacji przytacza przykład „rozbieżności” pomiędzy obiema skalami. W „kontrolnej” grupie 53 chondrytów zwyczajnych z Antarktydy klasyfikowanych jako A-C tylko 9 miały stopień utlenienia W2, pozostałe miały W1. Również istnieją znaczne różnice w czasie ekspozycji – meteoryty znajdywane na Antarktydzie ulegają procesom wietrzenia dużo wolniej. Przykładowo ALH77278 (kategoria A) o stopniu wietrzenia W1 ma ziemski wiek 320 tys. lat. Większość znajdywanych na Antarktydzie meteorytów jest w bardzo dobrym stanie. Często zachowana jest na nich skorupa obtopieniowa, a procesy utlenienia przebiegają bardzo powoli – „zatopiony” w lodzie meteoryt znajduje się w środowisku beztlenowym o minimalnych wahaniach temperatury oraz jest chroniony przez lód przed abrazją.

Źródła: [Cassidy 1980; Cassidy W.A. 1980. Meteoritical Bulletin No. 57, Meteoritics 15:93–94], [???Otto 1992]

Skala wi – Rubin, Huber


Skala Wlotzki (W) została opracowana dla chondrytów zwyczajnych i wykorzystuje obserwowane skutki wietrzenia stopu Fe-Ni w meteorytach. Chondryty CK i R, które mają bardzo mało metalu wymagają innego podejścia. W 2005 roku Rubin i Huber [Rubin+ 2005] zaproponowali odrębną skalę oceny stopnia zwietrzenia meteorytów tych dwóch typów. Zaproponowana przez nich skala wskaźnika zwietrzenia wi (weathering index) (zaaprobowana przez Meteoritical Society) opiera się na stopniu zabarwienia krzemianów. Oceny dokonuje się na świeżo wypolerowanej powierzchni zgładu płytki cienkiej w świetle przechodzącym, polaryzatory równoległe.

  Najniższy stopień zwietrzenia to wi-0 – okaz niezwietrzały mniej niż 5vol.% krzemianów zabarwionych jest na brązowo; ...; silnie zwietrzały wi-5 – ponad 95vol.% krzemianów ma zabarwienie brązowe; stopień wi-6 opisuje skrajnie zwietrzałe, niemal kompletnie zabarwione na brązowo, krzemiany maficzne (mafic; zabarwione lub barwne) w znacznym stopniu zastąpione zostały krzemianami warstwowymi (phyllosilicates; minerały z grupy serpentynitu np. nepouit, klinochryzotyl, antygoryt). Szczegółowe stopnie skali poniżej w tabeli. Ładne przykłady różnych stopni wi w publikacji Rubina i Hubera.

 

Oryginalny opis (weathering index Rubin and Huber)

 wi Description
wi-0 unweathered; <5 vol% of silicates stained brown
wi-1 slightly weathered; 5–25 vol% of silicates stained brown
wi-2 moderately weathered; 25–50 vol% of silicates stained brown
wi-3 significantly weathered; 50–75 vol% of silicates stained brown
wi-4 highly weathered; 75–95 vol% of silicates stained brown
wi-5 severely weathered; >95 vol% of silicates stained brown
wi-6 extremely weathered; nearly complete staining of silicates, and significant replacement of mafic silicates by phyllosilicates

 

Źródła: [Rubin+2005; Rubin A.E., Huber H., (2005), A weathering index for CK and R chondrites. MASP 40, pp.1123–1130, 2005]

Skala {Feall/Fe3+}


Inną, ale stosunkowo rzadko stosowaną metodą określania stopnia zwietrzenia meteorytów, jest badanie proporcji jonów żelaza (Fe0 w metalu, Fe2+ w krzemianach i siarczkach i Fe3+ w produktach wietrzenia) w meteorycie za pomocą spektroskopii Mössbauera. Skala ta opiera się na spostrzeżeniu, że w procesie wietrzenia jony żelaza Fe0 i Fe2+ przechodzą w jon Fe3+ – po prostu utleniają się! Dla świeżych spadków można określić średnie wartości proporcji poszczególnych jonów Fe, ale ich duży naturalny rozrzut w poszczególnych meteorytach utrudnia „standaryzację” pomiarów.

„Wietrzenie po wietrzeniu”


Meteoryty podlegają procesowi wietrzenia nie tylko w terenie, ale również w gablotach i szufladach wszystkich kolekcji, jak je chronić? – artykuł o metodzie VCI i opis produktów VpCI firmy Cortec; oraz:

art. Mason III William, Praktyczna metoda ochrony kolekcji meteorytów na wystawie za pomocą emiterów VCI – najczęstsze pytania, METEORYT 1/2008, pp.22–23! [Obszerniej o konserwacji meteorytów żelaznych]

art. Mason III William, Tak Dorothy, Michael Blood ma zardzewiałe meteoryty... no, miał!, METEORYT 3/2008, pp.26–28. Artykuł o przygotowywaniu, trawieniu i konserwacji płytek meteorytów żelaznych. Opis technologii VCI firmy Cortec.

art. Mason III William, Ponowne przeanalizowanie metod poprawy jakości życia kolekcji meteorytów, METEORYT 4/2007, pp.22–23. Opis próżniowej metody konserwacji meteorytów.

art. Mulvany Patrick S., Przechowywanie meteorytów w komorach próżniowych, METEORYT 2/2006, pp.9–14. Opis próżniowych metod konserwacji meteorytów.

art. Kosmulski Marek, Krytyka „metody próżniowej” przechowywania meteorytów, METEORYT 4/2006, p.13. Polemika z wcześniejszym artykułem o metodzie próżniowej.

 

Zobacz również


Wietrzenie w obrazkach


Poniżej przykład zwietrzałych meteorytów (ilustracja pochodzi z plansz przygotowanych na Wystawę Meteorytów w Muzeum Techniki w Warszawie w 2010 roku).

Autorzy tekstów: © Andrzej S. Pilski, Wadi i Woreczko
Koncepcja plastyczna: © Woreczko

Tlen – największy wróg meteorytów


Nim meteoryt trafił na Ziemię pędził beztroski żywot w zimnej kosmicznej próżni. Po milionach, a nawet miliardach lat przebywania w przestrzeni, któregoś dnia spotkał na swojej drodze Ziemię i po krótkiej, burzliwej podróży przez atmosferę trafił w obce mu i bardzo nieprzyjazne środowisko.
  Z chwilą znalezienia się na Ziemi na meteoryt zaczynają działać wszystkie możliwe procesy przeobrażania chemicznego, fizycznego i mechanicznego. Dobowe wahania temperatury powodują naprężenia w twardej skale meteorytu, z czasem ulega on pękaniu i rozkawałkowaniu. Woda zamarzająca w szczelinach i porach okazu rozsadza go i kruszy. Zanieczyszczenia powodują transformację wielu minerałów w mało wytrzymałe tlenki i wodorotlenki. Meteoryt powoli upodabnia się do otaczających go skał, rozpada się i znika bezpowrotnie.
  Podjęcie okazu i umieszczenie go w kolekcji, instytucjonalnej czy prywatnej, jest w pewnym sensie dla meteorytu zbawienne, bo zabieramy go z „toksycznego” środowiska i otaczamy „opieką”. Jednak nie znaczy to, że zagrożeń już nie ma! Największym wrogiem dla gościa z kosmosu w ziemskich warunkach jest wilgoć!

Weathering. Tlen – największy wróg meteorytów

Ilustracje: Typowy wygląd mocno zwietrzałego meteorytu Znalezisko na suchej pustyni w USA, chondryt zwyczajny Danby Dry Lake  •  Silnie zwietrzały kilogramowy okaz pallasytu Brenham  •  Zwietrzały okaz meteorytu żelaznego Sikhote-Alin  •  Zwietrzała powierzchnia meteorytu kamiennego Pułtusk

Źródła: Jan Woreczko, Internet

Źródła (sources)


[Wlotzka 1993; abstract], [Al-Kathiri+ 2005]

prof. Łukasz Karwowski z Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego (inf. prywatne)

ANSMET

pomoc: Tomek „Świetlik” Jakubowski

 
                                 

Page since: 2009

Page update: 2017-02-21 16:39