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Die Schmelzkruste der Meteoriten
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Illustrierte Einführung. Text & Fotos Svend Buhl

Exponierte und geschütze Partien
Die Geschwindigkeit und Intensität mit der die Umwandlungsprozesse auftreten hängen weitestgehend von den geologischen und klimatischen Umweltbedingungen ab. Welche Art von Verwitterungseffekt sich auf einer Meteoritenoberfläche ausprägt ist auch der Bedeckung des Meteoriten durch Sedimente o.ä. abhängig. Teile des Meteoriten, die im Boden eingebettet sind, verwittern chemisch sehr viel schneller und stärker als exponierte Flächen. Auf der anderen Seite sind gerade die eingebetteten Flächen nahezu vollständig vor mechanischer Erosion geschützt. Besonders in ariden Gebieten findet kaum eine Bewegung abrasiver Partikel im Boden statt. Auf diese Weise konserviert zeigen manche Meteoriten, die bereits vor Jahrtausenden gefallen sind noch heute sehr gut erhaltene Krustenpartien auf ihren vom Boden bedeckten Flächen.

Helle Caliche-Ablagerungen markieren das Niveau bis zu dem dieser L4-Chondrit (SAU 464) im Sandboden eingebettet war. Während auf der eingebetteten Fläche (rechte Hälfte) noch Reste von Schmelztexturen der äußeren Kruste erhalten geblieben sind, ist die Kruste auf dem exponierten Teil des Meteoriten bereits vollständig aberodiert (linke Hälfte)

Verwitterungsgrad und Erhaltung von Schmelzrinde
Irdische Verwitterung ist unter bestimmten Bedingungen binnen weniger Jahrzehnte in der Lage, die gesamte Schmelzkruste eines Meteoriten abzuschälen. Auf der anderen Seite können günstige Umstände dazu beitragen, die empfindliche Schmelzkruste eines Meteoriten über Jahrtausende zu konservieren. Der L5-Chondrit Say al Uhaymir 001 ist ein gutes Beispiel. Das Streufeld mit über 450 kg an Meteoritenbruchstücken wurde 2000 von russischen Prospektoren auf einer pleistozänen Schotter- und Sandebene im Nordwesten des Oman entdeckt. SAU 001 hat eine irdische Liegezeit von 5.500 ± 1.300 Jahren (Al-Kathiri et al. 2005 [Tab.1]). Obwohl viele Exemplare dieses Falles nennenswerte Anzeichen von Oxidation aufweisen, zeigen fast alle Individuen noch ausgeprägte Schmelzkrusten. Trotz ihrer biblischen irdischen Liegezeit verfügen viele dieser Meteoriten noch über feine Schmelztexturen und Fließlinien.

Fließlinien auf der Schmelzkruste eines SAU 001-Fragmentes, ein L5-Chondrit mit einem Verwitterungsgrad von 1 (W1). Trotz seiner irdischen Liegezeit von ~5.500 Jahren verfügt der Meteorit noch über eine außerordentlich gut erhaltene Kruste

Für die in Dünnschliffen von Steinmeteoriten nachweisbaren Verwitterungsspuren haben Wlotzka, et al (1993, 1995) einen Maßstab entwickelt, der von 1 bis 6 reicht. Dieser Maßstab ist jedoch ausschließlich relativ zu verstehen und beansprucht keine Korrelation zwischen der terrestrischen Verweildauer eines Meteoriten und seines Verwitterungsgrades. Der Verwitterungsgrad nach Wlotzka ist deshalb kein brauchbarer Indikator, um davon auf den Zustand oder auch nur das Vorhandensein von Schmelzrinde eines Meteoriten zu schließen.

Ein weiterer Meteorit mit einem niedrigen Verwitterungsgrad von W1. Der L3-Chondrit NWA 5923 ist jedoch bis auf die Chondrenmatrix aberodiert. Deutlich sind die Chondren auf der windgeschliffenen und mit Wüstenlack überzogenen Oberfläche zu sehen

Im Gegensatz zum oben erwähnten SAU 001 zeigen andere Meteoriten, die ebenfalls den geringen Verwitterungsgrad W1 aufweisen (z.B. NWA 5910 and NWA 5923), aufrgund starker Oberflächenverwitterung überhaupt keine Schmelzkruste mehr. Das Gleiche gilt für viele Funde mit dem nächsthöheren Verwitterungsgrad W2. Viele W2 Meteoriten zeigen überhaupt keine optisch erkennbare Schmelzrinde mehr, andere widerum verfügen über noch gut erhaltene Kruste. Damit wird deutlich, dass der Verwitterungsgrad nach Wlotzka sich nicht als geeignetes Werkzeug zur Ableitung des Erhaltungszustandes der Schmelzkruste eines Stückes eignet.

Irdische Verwitterungsrinden
Stark erodierte oder verwitterte Meteoriten haben oft dicke Rinden aus Oxyden und anderen irdischen Verwitterungsprodukten, welche die ursprüngliche Schmelzkruste vollständig ersetzt haben. Um überhaupt noch von Resten von Schmelzrinde sprechen zu können, sollte eine Schnitt- oder Bruchfläche zumindest das unterliegende Substrat der Schmelzkruste erkennen lassen. Ist jedoch weder ein Farb- oder Texturunterschied, noch ein Unterschied in der mineralogischen Zusammensetzung zwischen einem die Fläche begrenzenden Rand und der inneren Matrix zu erkennen, darf als sicher gelten, dass das entsprechende Exemplar über keinerlei Reste von Schmelzkruste mehr verfügt.

Stellt man einen feinen lackartigen Überzug auf dem eher gezackten Rand einer Bruch- oder Schnittfläche fest, und handelt es sich dabei um eine dünne, semi-opake, glatte, glänzende und strukturlose Schicht von hell- oder dunkelbrauner Farbe, dann handelt es sich mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit um Wüstenlack. Ein Phänomen, das insbesondere bei stärker verwitterten NWAs von Laien häufig mit Schmelzkruste verwechselt wird. Hier gilt: Sind keine eindeutigen Schmelztexturen auf der Oberfläche zu erkennen, dann sind zumindest Zweifel angebracht.

Ein mit Wüstenlack bedeckter Dhofar 1508 Chondrit. Bruch- und Ablationsflächen weisen kaum noch Farbunterschiede zueinander auf

Umwandlung von Schmelzkruste durch terrestrische Minerale
Wüstenlack oder Wüstenpatina ist ein lackartiger, sehr harter, brauner bis schwarzer Niederschlag, der sich auf bestimmten Oberflächen in ariden und semi-ariden Umgebungen bildet. Wüstenlack besteht im Wesentlichen aus Tonmineralen. Sie machen mehr als 70 Prozent seiner Zusammensetzung aus während Eisen- und Manganoxide die Hauptbestandteile der restlichen Zusammensetzung bilden. Sie sind gleichmäßig im Wüstenlack verteilt. Daneben enthält Wüstenlack immer auch einen unterschiedlich hohen Anteil an bakteriellen Mikroorganismen bzw. deren Spuren.

Wüstenlack ist besonders unter Vergrößerung gut von Schmelzkruste zu unterscheiden. Ihm fehlen die charakteristischen rauhen Schmelztexturen, dagagen verfügt er über eine glatte, halbtransparent scheinende Oberfläche, die oft einen matten bis starken Glanz aufweist. Selten ist Wüstenlack auf Meteoriten dicker als 0,25 mm.

Detail des oben abgebildeten Meteoriten. Die Schmelzkruste ist bis auf das unterliegende Substrat und teilweise darüber hinaus aberodiert. An einigen Stellen hat Korrasion bereits die Matrix erreicht. Eine glänzende Schicht aus Wüstenlack bedeckt die Oberfläche

Stark verwitterte Oberfläche eines unklassifizierten Steinmeteoriten (NWA). Die ursprüngliche Oberfläche ist bereits mehrere Milimeter tief abgetragen und damit auch die gesamte Schmelzkruste. Die dunkelbraune Farbgebung ist zum Teil Folge der Oxidation des Eisens im Meteoriten und zum Teil durch die fortgeschrittene Ablagerung von Wüstenlack bedingt

Weist der Meteorit hingegen helle ocker– oder cremefarbene Beläge auf, die sich in verdünnter Salzsäure lösen lassen, dann ist die Schmelzkruste durch Tonminerale oder Caliche substitutiert bzw. zumindest davon überdeckt. Bei einem Caliche-Überzug handelt es sich um besonders harte Schichten aus Kalziumkarbonat-Ablagerungen. Als Niederschläge von Mineralen, die aus den oberen Bodenschichten ausgewaschen werden, haften sie an bodennahen Kontaktflächen.

Bei kompletten Steinmeteoriten, die keine Schnittfläche aufweisen, fehlt die Möglichkeit, Matrix und Randzone optisch zu vergleichen. Doch nahezu alle Meteoriten, die bereits Verwitterungsspuren aufweisen, verfügen auch über beschädigte Oberflächen, die in der Regel eine deutlich rauhere Textur als jene der durch Ablation entstandenen Flächen aufweisen. Ist kein Farbunterschied zwischen beiden Oberflächentypen zu erkennen, ist das ein Zeichen, dass Windschliff und die Bildung von Wüstenlack bereits weit fortgeschritten sind.

Lässen sich weder Texturreste der Schmelzrinde noch strukturelle Unterschiede zwischen Matrix und Randzone feststellen, ist das Exemplar bis jenseits des Substrats verwittert und es ist keine Schmelzkruste mehr vorhanden. In solchen Meteoriten ist das Troilit häufig bereits vollständig zu Eisensulfat umgewandelt und auch das übrigen Metall ist vollständig zu terrestrischen Verwitterungsprodukten umgesetzt. Der verwitterungsgrad eines solchen Meteoriten würde mindestens W4 betragen.

Selbst wenn einzelne Reste des Substrats noch unter der stark oxidierten Verwitterungsrinde vorhanden sein sollten, läßt sich ein solcher Meteorit nicht mehr als „bekrustet“ ansprechen. Ist die sichtbare Oberfläche des Meteoriten eine Rinde aus irdischen Verwitterungsprodukten, sollte eine authentische Beschreibung auch genau das zum Ausdruck bringen.

Fragment des H5-Chondriten Dhofar 1457 mit Verwitterungsrissen, Caliche-Ablagerungen (untere Hälfte) und deutlich fortgeschrittener Oxydbildung (ober Hälfte). Das Exemplar ist bis auf den Kern verwittert

Quellen und ergänzende Literatur:

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