2. Probenmaterial und
3.2. Gesamtgesteinsanalysen an Chondriten, Achondriten und PlanetenAchondriten und Planeten
3.2.4. REE-Muster von Chondriten
Dieser Abschnitt behandelt REE-Muster von Bulk-Chondriten. Die Daten wurden dazu auf den Mittelwert der fünf analysierten Orgueil-Proben normiert. Da durch den Verlust der volatilen Elemente in den Schmelzkugeln die absoluten REE-Gehalte der Chondrite nicht ermittelt werden konnten, wurden die gemessenen REE-Konzentrationen anhand der mittleren Ca-Gehalte der Chondritgruppen kalibriert; Ca-Konzentrationen für CB-Chondrite wurden aus Kallemeyn et al.
(1978) entnommen und für die übrigen Gruppen aus Hutchison (2004), siehe TabelleA.3. Die REE-Konzentrationen in den graphischen Darstellungen sind daher nur Näherungswerte. Von großer Wichtigkeit sind in diesem Abschnitt die inter-REE-Fraktionierungen von Gesamtchondriten, für die absolute Konzentrationen unerheblich sind.
Kohlige Chondrite: Die REE-Muster der kohligen Chondrite sind in den Ab-bildungen 3.12und 3.13 dargestellt. Die REE-Muster der fünf Proben von Orgueil zeigen nur geringe Variationen und sind innerhalb von±6 % unfraktioniert, wenn sie auf ihren gemeinsamen Mittelwert normiert werden. Der scheinbare Unterschied der absoluten Konzentrationen der fünf Orgueil-Proben kann auf die interne Kalibration mit Ca zurückgeführt werden, da die Ca-Konzentrationen in CI-Chondriten um bis zu 20 % voneinander abweichen können (siehe Abschnitt 3.2.3). Im Gegensatz zu Orgueil zeigen die REE-Muster von Ivuna und Alais starke Fraktionierungen von bis zu 30 % mit einer Anreicherung der leichten Seltenen Erden gegenüber den schweren Seltenen Erden.
Die CM-Chondrite haben ebenfalls geringe Fraktionierungen, wobei die meisten Proben ein kleines Eu-Defizit aufweisen. Die REE-Muster von Mighei und Mur-ray ähneln group-II-Mustern: Sie haben relative Anreicherungen an den leichten Seltenen Erden sowie an Tm und Yb, die etwa 5 bis 10 % betragen. Die fünf Murchison-Proben und Murray zeigen keine charakteristischen volatilitätskontrol-lierten REE-Muster.
Alle untersuchten CV-Chondrite (Allende, Axtell, Mokoia und Vigarano) haben group-II-Muster. Die Probe Allende-S stammt von dem Smithsonian Reference Powder, das aus 4 kg Probenmenge hergestellt wurde (Jarosewich et al., 1987) und somit eine sehr repräsentative Probe für Allende darstellt. Diese Probe hat eine relative Anreicherung der leichten gegenüber den schweren Seltenen Erden von etwa 10 %. Die 5 kleineren Gesamtgesteinsproben von Allende (Allende-A bis Allende-E) zeigen – mit Ausnahme der Probe Allende-D – ebenfalls group-II-Muster mit unterschiedlich starken Fraktionierungen. Die stärkste Fraktionierung besitzt Allende-A: In dieser Probe sind die leichten Seltenen Erden und Tm um etwa 50 % angereichert. Probe Allende-M, aus der vor dem Aufmörsern große
48
3.2. Gesamtgesteinsanalysen an Chondriten, Achondriten und Planeten
Ionenradius REE3�
REEnormiertaufOrgueil
a�CI�Chondrite
��� Orgueil�EOrgueil�DOrgueil�C���98 mg738 mg215 mg���
� Orgueil�B�489 mg�
� Orgueil�A�432 mg�
� Ivuna�205 mg�
Ionenradius REE3�
REEnormiertaufOrgueil
� Cold Bokkeveld�240 mg�
� � � �
Ionenradius REE3�
REEnormiertaufOrgueil
���� Allende�EAllende�DAllende�CAllende�B�16,6 g��1,5 g��221 mg��225 mg�
� Allende�A�247 mg�
Interner Standard: Ca
Interner Standard: Ca
Interner Standard: Ca
Abbildung 3.12: LA-ICPMS-Gesamtgesteinsanalysen der Seltenen Erden in koh-ligen Chondriten (CI, CM, CV). Die absoluten Konzentrationen der Seltenen Erden sind Näherungswerte, da sie anhand der mittleren Ca-Gehalte der Chondritgruppen (Tabelle A.3) kalibriert wurden.
3. Ergebnisse
� � � �
�
� � � � �
�
�
�
La Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
2.0
1.5
Ionenradius REE3�
REEnormiertaufOrgueil
a�CO�Chondrite
� NWA 3003�100 mg�
�
�
�
�
�
� �
� � �
�
� �
�
� �
� �
� �
�
�
�
�
�
�
La Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
2.0
1.5
Ionenradius REE3�
REEnormiertaufOrgueil
b�CK�Chondrite
� Karoonda�B�257 mg�
� Karoonda�A�189 mg�
�
�
�
�
�
� �
� � � �
�
�
La Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
2.0 3.0
Ionenradius REE3�
REEnormiertaufOrgueil
c�CB�Chondrite
� Bencubbin�100 mg�
Interner Standard: Ca
Interner Standard: Ca
Interner Standard: Ca
Abbildung 3.13: LA-ICPMS-Gesamtgesteinsanalysen der Seltenen Erden in koh-ligen Chondriten (CO, CK, CB). Die absoluten Konzentrationen der Seltenen Erden sind Näherungswerte, da sie anhand der mittleren Ca-Gehalte der Chondritgruppen (Tabelle A.3) kalibriert wurden.
50
3.2. Gesamtgesteinsanalysen an Chondriten, Achondriten und Planeten
Chondren und CAIs entfernt wurden, hat eine ähnlich starke REE-Fraktionierung wie Referenzprobe von Allende.
Der CO-Chondrit North West Africa 3003 hat ein ultrarefraktäres Muster mit angereicherten schweren Seltenen Erden, aber einer signifikanten negativen Tm-und Yb-Anomalie, die etwa 15 % beträgt.
Die beiden von Karoonda (CK) analysierten Proben zeigen geringe Fraktionie-rungen mit schwach ausgeprägtem group-II-Muster. Beide Proben haben ähnliche Muster mit dem Unterschied, dass Karoonda-A eine negative und Karoonda-B eine positive Eu-Anomalie besitzen.
Von dem CB-Chondrit Bencubbin, der zu etwa 60 % aus einer Metallphase und zu etwa 40 % aus einer Silikatphase besteht (Kallemeyn et al., 1978), wurde nur der Silikatanteil analysiert. Er zeigt eine starke REE-Fraktionierung, wobei die leichten Seltenen Erden gegenüber den schweren Seltenen Erden angereichert sind.
Gewöhnliche Chondrite: Die gewöhnlichen Chondrite weisen nur geringe REE-Fraktionierungen auf (Abbildung 3.14). Es kommen allerdings häufig positive oder negative Eu-Anomalien vor. Bei den LL-Chondriten fallen Dhurmsala mit einer starken positiven und Saint-Séverin mit einer starken negativen Eu-Anomalie auf.
Die L-Chondrite besitzen sehr ähnliche Muster, mit Ausnahme von Bruderheim, der eine Anreicherung der leichten Seltenen Erden sowie eine positive Eu-Anomalie hat. Die H-Chondrite zeigen ebenfalls ähnliche REE-Muster. Einige haben jedoch Anreicherungen der leichten Seltenen Erden. Insbesondere Adrian (H4) zeigt ein ungewöhnliches Muster mit einer sehr starken, etwa 30-fachen Anreicherung der leichten Seltenen Erden gegenüber Orgueil (Abbildung 3.15).
Alle gewöhnlichen Chondrite haben gemeinsam, dass sie gegenüber Orgueil eine geringe negative Anomalie an Tm von durchschnittlich etwa vier bis fünf Prozent besitzen. Viele der gewöhnlichen Chondrite haben zusätzlich ein Defizit an Yb, das jedoch noch kleiner ist als die Tm-Anomalie.
Um die Homogenität bezüglich der Seltenen Erden zu untersuchen, wurden an zwei gewöhnlichen Chondriten Messungen an kleinen Probenmengen durchge-führt (siehe Abbildung 3.16 und Tabelle A.4). Es wurden hierbei die inter-REE-Fraktionierungen, also nicht die absoluten Konzentrationen, untersucht. Von dem L-Chondrit North West Africa (NWA) 869 wurden 11 Proben mit 20 bis 30 mg Probenmasse analysiert: Die REE-Verhältnisse stimmen in zehn der elf Proben innerhalb von etwa±10 bis±20 % überein. Die Abweichungen der elften Probe vom Mittelwert sind mit ca. ±25 % etwas größer. Der Vergleich des Mittelwertes der elf kleinen Proben (Gesamtmasse 270 mg) mit der größeren untersuchten Probe (>3 g) zeigt für alle Seltenen Erden nur geringe Abweichungen von wenigen Prozent (<6 %).
3. Ergebnisse
Ionenradius REE3�
REEnormiertaufOrgueil
a�LL�Chondrite
� Saint�Séverin �Fall�
� Lake Labyrinth�Fund�
� Dhurmsala�Fall�
� Dar al Gani 298�Fund�
Ionenradius REE3�
REEnormiertaufOrgueil
� Mount Tazerzait�Fall�
� Homestead�Fall�
� Gashua�Fall�
� Bruderheim�Fall�
�
Ionenradius REE3�
REEnormiertaufOrgueil
c�H�Chondrite
� Thuathe�Fall�
� Richardton�Fall�
� Pultusk�B�Fall�
� Pultusk�A�Fall�
� Kunya�Urgench�Fall�
� Jilin�Fall�
� Ijopega�Fall�
� Hammond Downs�Fund�
� Gao�Guenie�Fall�
� Forest City�Fall�
� El Hammami�Fund�
� Djoumine�Fund�
� Dar al Gani 300�Fund�
Interner Standard: Ca
Interner Standard: Ca
Interner Standard: Ca
Abbildung 3.14: LA-ICPMS-Gesamtgesteinsanalysen der Seltenen Erden in ge-wöhnlichen Chondriten (LL, L und H). Die absoluten Konzentrationen der Seltenen Erden sind Näherungswerte, da sie anhand der mittleren Ca-Gehalte der Chondritgruppen (TabelleA.3) kalibriert wurden.
52
3.2. Gesamtgesteinsanalysen an Chondriten, Achondriten und Planeten
�
�
�
�
� �
�
�
�
�
� � �
La Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
10 20 30
15
Ionenradius REE3�
REEnormiertaufOrgueil
Interner Standard: Ca
Abbildung 3.15: Seltene Erden in dem H-Chondrit Adrian. Die absoluten Konzen-trationen der Seltenen Erden sind Näherungswerte, da sie anhand des mittleren Ca-Gehalte der H-Chondrite (Tabelle A.3) kalibriert wurden.
Zusätzlich wurden von dem H-Chondrit Gao-Guenie sechs Proben, die zwischen 30 und 40 mg wogen, untersucht: Die REE-Verhältnisse stimmen hier ebenfalls innerhalb von etwa ±10 bis ±20 % überein, mit Ausnahme von Lanthan und Europium (bis zu ±30 %). Der Mittelwert der sechs kleinen Proben (Gesamtmasse ca. 200 mg) stimmt für alle Seltenen Erden außer La innerhalb von ±7 % mit der größeren analysierten Probe (915 mg) überein. Für La beträgt die Abweichung etwa 30 %. Auf einer Gewichtsskala von einigen hundert Milligramm betragen die inter-REE-Fraktionierungen in gewöhnlichen Chondriten also typischerweise etwa
±5 bis ±10 %.
Rumuruti-Chondrit: Der Rumuruti-Chondrit North West Africa 753 zeigt ebenfalls nur geringe Fraktionierungen. Er besitzt jedoch eine kleine positive Eu-Anomalie und weist, genau wie die gewöhnlichen Chondrite, eine etwa 5%ige negative Tm-Anomalie auf (Abbildung 3.17a).
Enstatit-Chondrite: Die EL-Chondrite haben ebenfalls eher geringe REE-Fraktionierungen, sie besitzen jedoch negative Eu-Anomalien (Abbildung 3.17b).
Die EH-Chondrite haben unregelmäßige REE-Muster (Abbildung 3.17c). Beide Gruppen der Enstatit-Chondrite zeigen, gleichermaßen wie gewöhnliche Chondrite, geringe Defizite an Tm und Yb.
3. Ergebnisse
La Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
0.8 1.
1.2 1.4
Ionenradius REE3�
REEnormiertaufMittelwert La Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
0.8 1.
1.2 1.4
Ionenradius REE3�
REEnormiertaufMittelwert
a) North West Africa 869 (L5)
b) Gao-Guenie (H5)
Probenmenge: ca. 3 g
Probenmenge: ca. 900 mg
Abbildung 3.16:REE-Muster mehrerer kleiner sowie jeweils einer größeren Probe von a) North West Africa 869 und b) Gao-Guenie.
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3.2. Gesamtgesteinsanalysen an Chondriten, Achondriten und Planeten
Ionenradius REE3�
REEnormiertaufOrgueil
Ionenradius REE3�
REEnormiertaufOrgueil
b�EL�Chondrite
� Pillistfer�Fall�
� Hvittis�Fall�
� Eagle�Fund�
� Atlanta�Fund�
�
Ionenradius REE3�
REEnormiertaufOrgueil
c�EH�Chondrite
� St. Mark's�Fall�
� Sahara 97072�Fund�
� Indarch�Fall�
� Abee�Fall� Interner Standard: Ca
Interner Standard: Ca
Interner Standard: Ca
Abbildung 3.17: LA-ICPMS-Gesamtgesteinsanalysen der Seltenen Erden in Rumuruti- und Enstatit-Chondriten (R, EL und EH). Die absoluten Kon-zentrationen der Seltenen Erden sind Näherungswerte, da sie anhand der mittleren Ca-Gehalte der Chondritgruppen (Tabelle A.3) kalibriert wurden.
3. Ergebnisse