IJzermeteorieten
vormen, alhoewel ze amper 5% van de meteorietvallen uitmaken, een bij het grote publiek zeer bekende groep onder de meteorieten. Ze zijn vaak groot, zwaar, en soms fraai gevormd, en sommige subtypen vertonen na etsen de fraaie Widmannstätten figuren (zie onder). IJzermeteorieten hebben een duidelijk groter aandeel in de vondsten dan in de vallen: omdat ze meestal wat groter zijn dan steenmeteorieten en (mede omdat ze groter zijn) iets beter tegen verwering bestand, en omdat ze opvallender zijn dan steenmeteorieten. Een klomp massief metaal in het veld trekt sneller de aandacht dan een op het oog weinig opvallende steen. Voor een onderzoeker zijn mogelijke ijzermeteorietvondsten echter het lastigst: een eerste positieve identifikatie in het veld door een kenner kan anders dan bij steenmeteorieten niet betrouwbaar met het blote oog of loep geschieden, er is een chemisch laboratoriumonderzoek nodig. Nogal wat industriële produkten (ijzerslakken uit de moderne en prehistorische/historische metaalindustrie, stukken gietijzer), en natuurlijke ijzerhoudende mineraalvormen zoals pyrietknollen, hematiet, markasietknollen en moerasijzerertsen, worden voor ijzermeteorieten aangezien.Enkele van de grootste bekende meteorieten, zijn ijzermeteorieten. De Hoba meteoriet in Namibië, de grootste meteoriet ter wereld, is een ijzermeteoriet en weegt 60 ton. De zwaarste fragmenten in het Campo del Cielo strooiveld in Argentinië wegen 30-35 ton. Het grootste Cape York fragment, Ahnighito, weegt 31 ton. De Willamette ijzermeteoriet in de VS weegt 15 ton. Mbosi in Tanzania weegt 16 ton. Op 12 februari 1947 kwamen duizenden brokstukken van een ijzermeteoriet met een gezamenlijk gwicht van ruim 30 ton neer bij Sikhote-Alin, Siberië.
Eén van de duizenden fragmenten van de Sikhote-Alin IIAB ijzermeteoriet (Siberië, 1947): dit fragment is geheel bedekt met een donkere smeltkorst en vertoond fraaie regmaglypten (zie de subpagina "
wat zijn meteorieten")IJzermeteorieten bestaan voor een belangrijk deel uit een mengsel van puur, metallisch ijzer en nikkel. Het nikkelgehalte van het ijzer bedraagt ten minste 4% en (met enkele zeldzame uitzonderingen tot 50%) maximaal 25%. In deze pure metallische vorm komt Fe,Ni op aarde niet of nauwelijks voor: een klomp metallisch Fe,Ni is dus vrijwel zeker óf meteoritair óf industrieel van karakter. Het onderscheidt tussen meteoritair of industrieel ijzer is, naast soms op basis van struktuur, te maken op basis van de chemische samenstelling van het materiaal: bepaalde sporenelementen komen in het Fe,Ni van meteorieten in een specifieke hoeveelheid voor, terwijl industrieel ijzer weer chemische bestanddelen bevat welke missen in meteorieten.
Verse ijzermeteorieten hebben een donkere gladde zwartblauwe smeltkorst. Na soms al korte tijd begint het metaal echter te corroderen en vormt zich een roestbruin laagje op de meteoriet. IJzermeteorieten welke al lang geleden gevallen zijn vertonen vaak een donkere chocoladebruine tot zwarte corrosiekorst van ijzeroxiden.
Geoxideerd meteorietijzer: een donker gekleurd stukje Canyon Diablo ijzerschalie (meteorietijzeroxide), gevonden bij de Barringer Meteor Crater in Arizona (VS). De ijzermeteoriet waar dit een geoxideerd stukje van is sloeg 49 000 jaar geleden een 1.2 km brede krater.
Oorsprong
De meeste ijzermeteorieten zijn vermoedelijk brokstukken van de nikkelijzerkern van gedifferentieerde planetoiden, ontstaan doordat in het nog vloeibare moederlichaam lichte elementen (silikaten) en zware elementen (Fe,Ni) zich scheiden. De lichte elementen (silikaten) vormden een basaltische mantel en korst (zie de subpagina achondrieten), de zware de Fe,Ni kernen van planetoiden. De samenstelling van ijzermeteorieten geeft een indruk van de samenstelling van de nikkelijzerkern diep in het centrum van de aarde. Enkele kleine groepen ijzermeteorieten zijn wellicht het gevolg van de accumulatie van metaal uit een hoog metaalhoudend magma op de bodem van een magmakamer, of representeren afgekoelde kleine ijzerconcentraties uit een planetoide-mantel, los van de kern. De variatie in afkoelingsgeschiedenis tussen ijzermeteorieten uit een zelfde chemische groep is groot. Een groot deel van het bereik aan chemische samenstellingen binnen subgroepen is te verklaren als gevolg van fraktionering van chemische elementen op verschillende diepten in de moederlichamen. Sommige silikaathoudende subgroepen (o.a. IAB en IIICD, zie onder) zijn mogelijk het gevolg van incomplete fraktionering van een smelt. De verschillen tussen de verschillende groepen en subgroepen onder de ijzermeteorieten zijn dusdanig dat binnen de ijzermeteorietklasse materiaal afkomstig van een groot aantal verschillende moederlichamen vertegenwoordigt moet zijn (tenminste 60).
Indeling: struktureel en chemisch
Er bestaan
twee klassificatie-systemen voor ijzermeteorieten. Er is een oud klassificatie-systeem uit de tweede helft van de 19e eeuw welke de ijzermeteorieten indeelt op basis van strukturele opbouw. Sinds de jaren ’60 van de 20e eeuw wordt echter een groepsindeling op basis van de chemische samenstelling gehanteerd welke de oude strukturele classificatie vervangen heeft. Beide systemen worden echter nog steeds in de literatuur gebruikt.Strukturele classifikatie
Op basis van de strukturele opbouw van het nikkelijzer wordt in het al meer dan een eeuw oude strukturele classificatiesysteem een onderverdeling in drie subgroepen gemaakt:Ataxieten
Oktaedrieten
Hexaedrieten
Het Fe,Ni in ijzermeteorieten komt in twee fasen voor:
taeniet en kamaciet. Kamaciet is een relatief laag-nikkelhoudende Fe,Ni alliage met tot 7.5 gewichtsprocent aan nikkel. Taeniet is een hoog-nikkelhoudende alliage met tussen de 20 gewichtsprocent en 50 gewichtsprocent aan nikkel. Ataxieten bestaan geheel uit kamaciet en hebben een Ni percentage van minder dan 6%. Hexaedrieten bevatten meer dan 17% Ni, oktaedrieten tussen 6% en 17%. Hexaedrieten en oktaedrieten bestaan uit een mengsel van taeniet en kamaciet. Bij het langzaam en onder druk afkoelen van de ijzerkristallen in oktaedrieten en hexaedrieten, heeft bij temperaturen tussen 600° C en 900° C migratie van Ni in het kristalrooster plaatsgehad, zodat zich twee gescheiden fasen vormden (het nikkelarm kamaciet en nikkelrijk taeniet scheidden zich). Het gevolg is, dat zich lamellen van nikkelarm kamaciet vormden, als gevolg van het kristalrooster van kamaciet georiënteerd volgens de vlakken van een oktaeder (achthoek), met daartussen kubisch lamellen taeniet. Wanneer er een dwarsdoorsnede door het ijzer wordt gemaakt, levert dit een fraai patroon op dat in ijzermeteorieten een Widmannstätten-patroon genoemd wordt, naar Alois von Widmannstätten die het in de 19e eeuw welliswaar niet als eerste beschreef, maar er wel het meest bekend door werd. Om het Widmannstätten-patroon in een ijzermeteoriet zichtbaar te maken, moet er een doorsnede door de meteoriet gemaakt worden, die vervolgens wordt gepolijst en dan aangeëtst met een mengsel van alcohol en salpeterzuur. Alleen oktaedrieten vertonen een duidelijk Widmannstätten-patroon. Ataxieten bestaan alleen uit kamaciet en vertonen het patroon niet (ze vertonen wel een struktuur van kris-kras lijnen, Neumann-lijnen veroorzaakt door twining in het kristal); bij hexaedrieten zijn de lamellen kamaciet op hun beurt zo fijn dat ze alleen onder een microscoop te zien zijn.
Widmannstätten-patronen in een gepolijste en aangeëtste doorsnede door een stuk van de Gibeon ijzermeteoriet uit Namibië, een fijne (Of) oktaedriet
De
oktaedrieten worden op basis van de lamelgrootte van het kamaciet onderverdeeld in enkele subtypen: de fijnste (Off), fijne (Of), medium (Om), grove (Og) en grofste (Ogg) oktaedrieten.
Chemische classificatie
De moderne wetenschappelijke manier om ijzermeteorieten in te delen, is via een chemische klassificatie. Deze classificatie is ontwikkeld door Wasson en is gebaseerd op de gehalten aan met name nikkel, iridium, gallium en germanium. Op basis hiervan zijn een dertiental groepen te onderscheiden, aangevuld met een klasse "anomalous". De chemische groepen worden aangeduidt met een romeins cijfer tussen de I en IV, en een subaanduiding met een hoofdletter. De huidig onderscheiden groepen zijn: IAB, IC, IIAB, IIC, IID, IIE, IIIAB, IIICD, IIIE, IIIF, IVA, IVB. Van deze groepen is de IIIAB groep het meest algemeen, op enige afstand gevolgt door de IAB en IIAB groepen.
"Het zwarte ijzer uit de Hemel"
Meteorietijzer werd door onze prehistorische voorouders gebruikt om er voorwerpen van te maken. Doordat het metallisch is en meestal weinig silikaat bevat, is het vrij zacht. Met een stenen hamer is het net als gedegen koper zonder dat je het hoeft te verhitten in vorm te hameren. Lang voordat de prehistorische mens de technieken voor het smelten van ijzererts met behulp van een ijzeroven uitvondt, werd er al gebruik gemaakt van meteorietijzer: in sommige delen van de wereld, bijvoorbeeld Precolumbiaans Amerika, was meteorietijzer tot aan de komst van de Europeanen zelfs de enige vorm van ijzer welke men kende. Vondsten van meteorietijzeren artefakten zijn bekend uit bronstijd grafheuvels in Polen en de Oekraine, uit grafheuvels van de Hopewell Indianen in de VS, uit bronstijd graven in China, uit graven in Egypte, en ruïneheuvels uit Iran, Mesopotamië, Anatolië, Palestina en Griekenland. De oudste vondsten dateren uit 4000-3000 voor Christus. Of de metalen voorwerpen uit het graf van de Egyptische Farao Tutankamun, welke vaak beschreven worden als zijnde gemaakt van meteorietijzer, dat ook werkelijk zijn is niet duidelijk bij gebrek aan gepubliceerde chemische analyse.
Een Hettitische kleitablet van rond 1200 voor Christus, met de tekst van een ritueel dat dient te worden uitgevoerd bij de oprichting van een huis, refereert naar meteorietijzer als "het zwarte ijzer uit de hemel". De Hettieten vormden tussen 1800 en 1100 voor Christus een machtig rijk in Anatolië (het huidige Turkije en Noord Syrië) en vonden het ijzersmeden uit. Iets oudere Assyrische teksten van rond 1900 voor Christus spreken van amutu, een waardevol metaal dat werd verkregen door handel via een Assyrische handelspost in Anatolië. Waarschijnlijk is ook het amutu meteorietijzer. In het oude Egypte was zowel meteorietijzer als (na 1000 voor Christus) aards ijzer bekend onder de naam "hemels ijzer", eerst b y’, later b y’ n-pt.
Slechts twee eeuwen geleden maakten de Inuit van Groenland nog messen van meteorietijzer: zij gebruikten stukken van de Cape York meteorieten voor dat doel. In Indonesië wordt meteorietijzer nog steeds gebruikt om heilige krissen te vervaardigen: het meteorietijzer wordt gemengd met smeedijzer, en de laagjes bestaande uit het nikkelrijke meteorietijzer en nikkelarme smeedijzer vormen vervolgens een karakteristiek damascerend "slangenpatroon". In de kraton van de Sultan van Surakarta wordt voor dat doel al sinds 1797 een één meter grote ijzermeteoriet, de Prambanan, bewaard (zie ook de subpagina over
voormalig Nederlands Indische meteorieten).
Bronnen:
J.K. Bjorkman (1973), Meteors and meteorites in the Ancient Near East. Meteoritics 8, 91-130.
M. Langbroek (1993) Het zwarte ijzer uit de Hemel. Profiel 5, 6-17.
H.Y. McSween (1999), Meteorites and Their Parent Planets.
D.W. Mittlefehldt et al. (1998), Non-chondritic meteorites from asteroidal bodies. In J.J. Papike (ed.), Planetary Materials (=Reviews in Mineralogy 36).
W.C. Waldbaum (1980), The first archaeological appearance of iron and the transition to the Iron Age. In J.D. Muhly & T.A. Wertime (eds.), the Coming of the Age of Iron.
U bevindt zich op Marco Langbroek’s pagina’s over Meteorieten