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 Die Schmelzkruste der Meteoriten
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Illustrierte Einführung. Text & Fotos Svend Buhl
Abblösen von Kruste während des Fluges
 Ein weiteres charakteristisches Phänomen, das in der Literatur kaum behandelt wird, ist die Ablation bereits erstarrter Schmelzkruste. Besonders jene Meteoriten mit stark ausgeprägter Schmelzkruste von 1 mm und mehr zeigen oft Flecken fehlender Kruste. Der CV3 Chondrit Allende ist ein gutes Beispiel, kaum ein Individuum dieses Falles zeigt eine vollständige Kruste. Die blanken Flecken finden sich häufig an Ecken, Kanten und hervorstehenden Graten. Bei den wenigsten handelt es sich um Schäden des Aufschlags, denn in den allermeisten Fällen entstehen sie bereits während des Fluges. Ein Beleg hierfür sind krustenfreie Partien, die Rußspuren aufweisen, also eindeutig noch während der Spätphase des heißen Fluges entstanden sind. Wie Ramdohr (1967) bemerkte, ist die dünne Magnetitschmelzkruste von Eisenmeteoriten besonders anfällig für das abblättern im Flug.

 
Während des Fluges abgelöste Krustenpartien auf einem H4/5 Chondriten (Thuathe). Nahezu alle Fehlstellen befinden sich auf hervorstehenden Graten oder Kanten

Sowohl Oberflächengestalt, Dicke der Schmelzkruste, Korngröße der unterliegenden Matrix und das Temperaturgefälle zwischen Kruste und Innerem haben Einfluß auf die Adehsionskraft, mit der die Schmelzrinde auf dem Meteoriten haftet. Ist diese besonders schwach, kommt es dazu, dass einzelne Flecken durch die vom Luftwiderstand verursachten Kräfte abgelöst werden.

Oberflächenverwitterung
 Am Ende seines Fluges schlägt der Meteoroid auf der Erdoberfläche auf und wird nun Meteorit genannt. Häufig wird die Schmelzkruste durch den Aufschlag in Mitleidenschaft gezogen. Darüber hinaus können abgeplatze Krustenpartien oder Anhaftungen des Bodens Ausbreitungsherde späterer Verwitterung sein. Genausogut und je nach Bodenbeschaffenheit kann die Schmelzkruste den Aufprall aufgrund der relativ niedrigen Aufprallgeschwindigkeiten aber auch unbeschadet überstehen. Aus den großen Fällen Pultusk, Mocs, Millbillillie, Bruderheim, Camel Donga, Gao, Bassikounou und Chergach zum Beispiel sind viele Stücke bekannt, die keinerlei Beschädigung des Krustenbildes aufweisen (Buhl et al. 2008).

 
Leicht verwitterter LL6-Chondrit (Al Mahbes). Die krustenfreien Partien zeigen an den Flächen, die nicht im Boden eingebettet waren, eine sich entwickelnde Patina sowie Spuren von Korrasion (Sandabrieb). In den Kontraktionsrissen der Schmelzkruste haben sich Tonminerale abgelagert

Einmal auf dem Erdboden angekommen, schützt seine Schmelzkruste den Meteoriten zunächst vor den zerstörerischen Einflüssen chemischer und mechanischer Verwitterung. Gleichzeitig ist die Kruste jedoch auch der am meisten exponierte Teil des Meteoriten und ein sehr sensibler noch dazu.

Betrachtet man die Schmelzkruste eines frisch gefallenen Steinmeteoriten unter dem Mikroskop erkennt man eine verwirbelte, rauhe und manchmal schwammartige Textur, die den Meteoriten mit einer stark vergrößerten Oberfläche ausstattet. Diese Oberflächenstruktur erleichtert die Angriffe chemischer und mechanischer Verwitterung erheblich, da sie Kontaminationstoffen wie Kalziumkarbonaten, Tonmineralen, Aggregaten aus windtransportierten Mineralstoffen oder Tautropfen eine gute Haftung bietet. Ihre mangelnde Kompaktheit begünstigt darüber hinaus die Abrasion durch Eis- oder Sandflug, wie sie in den kalten und heißen Trockenwüsten auftritt.

 
Die Rückseite des oben abgebildeten LL6- Chondriten (Al Mahbes). Deutlich sind tiefe durch Korrasion verursachte Aushöhlungen zu sehen. Die stehengebliebene Schmelzkruste zeigt bereits eine durch Sandschliff hervorgerufene Politur

Korrasion
 Eine der ersten sichtbaren Anzeichen von Verwitterung bei Meteoriten, die in ariden Umgebungen gefunden werden, ist eine matte Politur oder Glanz, der durch Saltation, also den sprungweisen Windtransport und Anprall von Sandkörnern hervorgerufen wird.

Der kontinuierliche Aufprall von Quarzkörnern erodiert mit der Zeit die äußere vesikulare Schicht der Schmelzrinde. Während das unterliegende Substrat in der Regel aufgrund seiner Kompaktheit deutlich widerstandsfähiger ist, fällt die rauhe äußere Textur der Abrasion durch Sand meist rasch zum Opfer. Diesen Prozess nennt man Korrasion. In Gegenden mit hohem Quartzsandaufkommen kann dieser Effekt binnen weniger Monate eintreten. Ist der Meteorit über lange Zeiträume stärkerem Windschliff ausgesetzt wird früher oder später auch das Substrat abgetragen und das darunter liegende ursprüngliche Mineralgefüge wird aberodiert.

 
Durch Korrasion teilweise abgelöste Schmelzkruste auf dem Olivin-Diogeniten NWA 5597

Meteoriten aus kalten Trockenwüsten, etwa der Antarktis, sind einer ähnlichen Art von Erosion ausgesetzt. Trotz ihrer teils erheblichen terrestrischen Liegezeiten zeigen antarktische Meteoriten oft noch ein sehr frisches Inneres. Gleichzeitig ist ihre Oberfläche oft stark durch windtransportierte Eiskristalle aberodiert. Deratige Korrasionsschäden reichen teilweise bis zu 1 cm und tiefer in den Meteoriten.

Ist die Schmelzkruste erst einmal an einigen Stellen perforiert, funktionieren die krustenfreien Partien als Einfallstor für erodierende Partikel. Nach einiger Zeit finden sich in entsprechender Umgebung tiefe Aushöhlungen durch Sand- oder Eisflug, die sich zwischen und bisweilen unter die intakte Schmelzkruste gefräst haben.

 
Rostblüten auf der Schmelzrinde eines L5-Chondriten (SAU 001)
Weitere chemische und mechanische Einflüsse
 An seinem Fallort ist der Meteorit dem Delta zwischen Tag- und Nachttemperaturen ausgesetzt. Große Temperaturgefälle erhöhen den mechanischen Stress zwischen dem Inneren des Meteoriten und seiner Schmelzkruste, die über einen unterschiedlichen Dehnungs- und Kontraktionskoeffizienten verfügt. Fortgesetzte Kontraktion und Dehnung begünstigen damit eine weitere Ablösung der Kruste.

Gleichzeitig ist die Schmelzkruste aber auch chemischen Angriffen ausgesetzt, und zwar sowohl von außen als auch vom Inneren der Meteoriten ausgehend. Die wichtigsten bei der chemischen verwitterung beteiligten Reaktionen sind Oxidation, Hydration und Lösung. Durch Feuchtigkeit, die durch Beschädigungen der Kruste und Schockrisse in den Meteoriten eingedrungen ist, beginnt das Eisen zu oxidieren und sein Volumen vergrößert sich. Mit Fortschreiten dieses Prozesses vergrößern sich die vorhandenen Risse und neue entstehen. Rost, der sich direkt unter der Schmelzrinde bildet, führt dazu, dass weitere Krustenpartien abplatzen.

Während das Eisen im Meteoriten zu neuen Verwitterungsmineralen wie etwa Goethit umgewandelt wird, werden Olivin, Pyroxen und Feldspat zu tonartigen Mineralen umgesetzt, und zwar in dieser Reihenfolge.

Im fortgeschrittenen Stadium (>W2/W3) führen diese Prozesse zu einer Braunfärbung des Meteoriten und seiner exponierten Oberflächen. In einigen Fällen, insbesondere bei Funden aus den Wüsten des Oman, werden Eisenoxyde und –chloride vermehrt durch wässrige Lösungen ausgespült und auf der Oberfläche des Meteoriten abgelagert. Nicht selten finden sich dann die gelösten Oxide als pockenartiger Niederschlag auf der Schmelzrinde.

 
Ein tiefer Verwitterungsriss öffnet sich auf der windgeschliffenen Oberfläche eines polymikten Ureiliten (Name und Publikation ausstehend)

Spannungsrisse
 Sind Meteoriten eine lange Zeit an der Oberfläche den Elementen ausgesetzt, entwickeln sie oft tiefe Spannungsrisse, besonders in arider und hyperariden Umgebung. Im Gegensatz zu den Kontraktionsrissen in der Schmelzrinde durchziehen sie den Meteoriten entlang bereits vorhandener Schockrisse und Frakturen auch in seinem Inneren. Sie bieten Feuchtigkeit und aggressiven Lösungen Zugang und beschleunigen damit die weitere Umwandlung des Meteoriten zu gänzlich irdischen Mineralen. Früher oder später werden diese Risse zum vollständigen Auseinanderbrechen des Meteoriten führen.

Fortsetzung

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