Zasobność w wybrane surowce metaliczne stref odmieszania planetarnych stopów krzemianowych i metalicznych na podstawie analizy składu chemicznego pallasytów i mezosyderytów

• Authors: Katarzyna Łuszczek , Jeremiasz Merkel

Title variants

EN

Wealth in selected metallic resources of planetary siliceous and metallic alloys liquation zones on the base of analyze of chemical composition of pallasites and mesosiderites

• Languages of publication: PL

Abstracts

PL

Pallasyty i mezosyderyty, należące do meteorytów żelazno-kamiennych, stanowią materię, która reprezentuje planetarne strefy odmieszania stopów krzemianowych i metalicznych. Pallasyty pochodzą najprawdopodobniej ze strefy granicznej między żelazowo-niklowym jądrem, a oliwinowym płaszczem planetoidy macierzystej, rozbitej w wyniku zderzeń i kolizji. W przeciwieństwie do mezosyderytów, planetoida macierzysta pallasytów została rozbita prawdopodobnie już po zastygnięciu jej zdyferencjonowanego wnętrza. Za ciała macierzyste mezosyderytów uważa się planetoidy: 201 Penelope, 250 Bettina i 337 Devosa, zaś pallasytów planetoidy: 246 Asporina, 289 Nenetta czy 446 Aeternitas. Analiza składu chemicznego mezosyderytów i pallasytów oraz jej porównanie ze składem skorupy ziemskiej pozwoliła autorom wyciągnąć wnioski dotyczące zasobności w surowce metaliczne ich ciał macierzystych. Zarówno pallasyty jak i mezosyderyty, a co za tym idzie strefy odmieszania stopów krzemianowych i metalicznych z których pochodzą te meteoryty, są najbardziej zasobne w platynowce oraz Fe, Ni, Co, Cr i Au. Mezosyderyty zawierają od kilkuset tysięcy razy do kilkuset razy więcej metali szlachetnych niż skorupa ziemska. Największe wzbogacenie zaobserwować można dla: Ru, Os, Pt, Re i Au. Także Ni, Co, Ge i Cr występują w mezosyderytach w koncentracjach znacznie większych niż w skorupie ziemskiej. Również pallasyty wykazują największe wzbogacenie w metale szlachetne – Ru, Ir, Os, Pt, Pd i Au. W dalszej kolejności wśród metali występujących w pallasytach w koncentracjach większych niż w skorupie ziemskiej wymienić należy: Re, Ni, Co, Ge i Cr. Większa zawartość Fe, Ni, Co, Au i Ir w uśrednionym składzie mezosyderytów i pallasytów niż w składzie chondrytów CI, meteorytów z klanu HED czy skorupie ziemskiej świadczy o tym, że przypowierzchniowe strefy ciał zdyferencjonowanych zbudowane z krzemianów podczas procesów odmieszania utraciły znaczną część tych pierwiastków na rzecz stopów metalicznych. Proces migracji pierwiastków i ich odmieszania do stopu metalicznego nie zaszedł prawdopodobnie do końca w strefach, z których pochodzą mezosyderyty i pallasyty na co wskazuje większa zawartość Fe, Ni i Co w krzemianach meteorytów żelazno-kamiennych niż w chondrytach CI, meteorytach klanu HED i skorupie ziemskiej. Także większa zawartość litofilnego Cr w stopie FeNi mezosyderytów i pallasytów niż w meteorytach żelaznych stanowi dowód na to, że nie uległ on całkowitemu odmieszaniu do stopu krzemianowego zgodnie ze swoim geochemicznym charakterem.

EN

Pallasites and mesosiderites belong to stony-iron meteorites and are representative matter of planetary siliceous and metallic alloys liquation zones. Pallasites origin most probably from frontier zones of parent asteroid between iron-nickel alloy core and mantle constituted of olivine, which was destructed during collisions and impacts. Unlike mesosiderites, pallasites parent body was disrupted probably after solidification of its differentiated interior. Asteroids: 201 Penelope, 250 Bettina and 337 Devosa are considered to be parent bodies of mesosiderites, while asteroids: 246 Asporina, 289 Nenetta and 446 Aeternitas are parent bodies of pallasites. Analysis of chemical composition of mesosiderites and pallasites and their comparison with chemical composition of the Earth’s crust allowed the authors to conclude on wealth of metallic resources on their parent bodies. Both pallasites and mesosiderites and in consequence the liquation zones of siliceous and metallic alloys from which these meteorites origin, have the highest abundances of PGM (Platinum Group of Metals) and Fe, Ni, Co, Cr, Au. Mesosiderites contain from several hundred thousand times to several hundred times more precious metals than the terrestrial crust. The highest enrichment can be observed for: Ru, Os, Pt, Re and Au. Moreover, Ni, Co, Ge and Cr have much higher concentrations in mesosiderites than in the Earth’s crust. Pallasites have the highest enrichment in precious metals as well (Ru, Ir, Os, Pt, Pd and Au). The higher concentration of Re, Ni, Co, Ge and Cr in pallasites than in the terrestrial crust was also observed. The higher abundances of Fe, Ni, Co, Au and Ir in bulk composition of mesosiderites and pallasites than in composition of CI chondrites, HED meteorites and the terrestrial crust give the evidence that crustal material composed of silicates during liquation processes lost most of these elements in favor to metallic alloys. The process of migration of elements and their liquating to metallic alloys was not done completely in the zone, where mesosiderites and pallasites origin, what indicate higher abundances of Fe, Ni and Co in silicates of stony-iron meteorites than in CI chondrites, HED meteorites and terrestrial crust.

Keywords

EN

A-type asteroid; Xk-type asteroid; metallic resources; planetary siliceous and metallic alloys liquation zones; stony-iron meteorites

Discipline

• GEOLOGY: GEOLOGY

• Publisher: Polskie Towarzystwo Meteorytowe
• Journal: Acta Societatis Metheoriticae Polonorum
• Year: 2018
• Volume: 9
• Pages: 92-111

Contributors

author

Katarzyna Łuszczek

• Politechnika Wrocławska, Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii, Zakład Geologii i Wód Mineralnych

author

Jeremiasz Merkel

• Politechnika Wrocławska, Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii, Zakład Geologii i Wód Mineralnych

References

• Cisowski M., 2013, Skład chondrytów enstatytowych jako wskaźnik zasobności ich ciał macierzystych w surowce metaliczne, Projekt inżynierski, Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii, Politechniki Wrocławskiej (materiały niepublikowane).
• Craig J.R., Vaughan D.J., Skinner B.J., 2003, Zasoby Ziemi, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
• Davison T.M., O'Brien D.P., Ciesla F.J., Collins G.S., 2013, The early impact histories of meteorite parent bodies, Meteoritics & Planetary Science, 48, s. 1894–1918.
• Grady M.M., Pratesi G., Cecchi V.M., 2014, Atlas of Meteorites, Cambridge University Press, Cambridge.
• Gruchot J., 2013, Skład chondrytów węglistych jako wskaźnik zasobności planetoid typu C w surowce metaliczne, Projekt inżynierski, Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii, Politechniki Wrocławskiej (materiały niepublikowane).
• Harrison K.P., Grimm R.E., 2010, Thermal constraints on the early history of the H-chondrite parent body reconsidered, Geochimica et Cosmochimica Acta, 74, s. 5410–5423.
• Hassanzadeh J., Rubin A.E., Wasson J.T., 1990, Compositions of large metal nodules in mesosiderites: Links to iron meteorite group IIIAB and the origin of mesosiderite subgroups, Geochimica et Cosmochimica Acta, 54, s. 3197–3208.
• Keil K., Stoffler D., Love S.G., Scott E.R.D., 1997, Constraints on the role of impact heating and melting in asteroids, Meteoritics & Planetary Science, 32, s. 349–363.
• Koblitz J., 2010, MetBase®, ver. 7.3, Meteorite Data Retrieval Software, Ritterhude, Germany.
• Łuszczek K., 2011, Poszukiwania nowych złóż surowców w Układzie Słonecznym, [w:] Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej, Seria: Studia i Materiały, Górnictwo i Geologia, s. 85–94.
• Łuszczek K., 2012, Chemical composition of L chondrites group and potential natural resources of their parent bodies, [w:] J. Drzymała, W. Ciężkowski (red.), Interdyscyplinarne zagadnienia w górnictwie i geologii, III, Wrocław, s. 161–173.
• Łuszczek K., 2013, Chemical composition of Gao Guenie (H5) as a hint for potential metallic resources of parent bodies of H chondrites, [w:] J. Drzymała, W. Ciężkowski (red.), Interdyscyplinarne zagadnienia w górnictwie i geologii, IV, Wrocław, s. 107–118.
• Łuszczek K., 2014, Potential metallic resources of the asteroid belt, [w:] International Forum of students and young researchers Topical Issues of Rational Use of Natural Resources, Sankt Petersburg 23–25.04.2014, s. 134–136.
• Łuszczek K., Przylibski T.A., 2011, Skład chondrytów zwyczajnych a potencjalne surowce pasa planetoid, Acta Societatis Metheoriticae Polonorum, 2, s. 91–111.
• Łuszczek K., Przylibski T.A., 2013, Resources of selected metals in parent bodies of ordinary chondrites, Meteoritics & Planetary Science, 48(7), #5075.
• McSween H.Y, Huss G.R., 2010, Cosmochemistry, Cambrigde Univeristy Press, Cambrigde.
• Miyamoto M., Fuji N., Takeda H., 1981, Ordinary chondrite parent body: An internal heating model (abstract), 12th Lunar and Planetary Science Conference, #1145.
• Moskovitz N., Gaidos E., 2011, Differentiation of planetesimals and the thermal consequences of melt migration, Meteoritics & Planetary Science, 46, s. 903–918.
• Przylibski T.A., Łuszczek K., 2012, Mineral resources of extraterrestrial bodies of the Solar System, Mineralogia Special Papers, s. 51–52.
• Przylibski T., Pilski A., 2013, Wprowadzenie do klasyfikacji, opisu składu i genezy meteorytów, Raporty Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej 2013, Seria PRE nr 11, 30, s. 1–8 (materiały niepublikowane).
• Przylibski T.A., Donhefner H., Łuszczek K., 2012, Ciała macierzyste meteorytów żelaznych jako złoża metali, Acta Societatis Metheoriticae Polonorum, 3, s. 71–103.
• Scott E.R.D., Haack H., Love S.G., 2001, Formation of mesosiderites by fragmentation and reaccreation of a large differentiated asteroid, Meteoritics & Planetary Science, 36, s. 869–881.
• Vernazza P., Brunetto R., Binzel R.P., Perron C., Fulvio D., Strazzulla G., Fulchignoni M., 2009, Plausible parent bodies for enstatite chondrites and mesosiderites: Implications for Lutetia's fly-by, Icarus, 202, s. 477–486.
• Wadhwa M., Shukolyukov A., Davis A.M., Lugmair G.W., Mittlefehldt D.W., 2003, Differentiation history of the mesosiderite parent body: Constraints from trace elements and manganese-chromium isotope systematics in Vaca Muerta silicate clasts, Geochimica et Cosmochimica Acta, 67(24), s. 5047–5069.
• Wasson J. T., Schaudy R., Bild R. W., Chou C.L.,1974, Mesosiderites – I. Compositions of their metallic portions and possible relationships to other metal-rich meteorite groups, Geochimica et Cosmochimica Acta, 38, s. 135–149.
• http://www.lpi.usra.edu/meteor/metbull.php

• Document Type: article