Der Typ Barred Olivine (BO)

Die Sphärulen des Typs Barred Olivine gehören zu den häufigsten und am leichtesten unter dem Stereomikroskop zu erkennenden Mikrometeoriten in urbanen Stäuben. Sie sind abgerundet, oft annähernd eiförmig, dunkelgrau bis schwarz, eher matt, wobei sich durch Drehen des Partikels die Lichtreflektion und damit Glanz und Helligkeit des Partikels ändern können. Rund 20-30 % aller Mikrometeorite > 100 µm werden dem Typ BO zugeordnet.
Ihr Aufbau ist charakterisiert durch parallel angeordnete Bänder von Olivinkristallen in einer glasigen Grundmasse, meist durchsetzt mit Magnetitkristallen.
Die gebänderten Olivine können oft schon unter dem Stereomikroskop bei Vergrößerungen von 20x-50x erkannt werden, entweder direkt als sehr feines Streifenmuster oder indirekt durch ein wechselndes Lichtreflektionsverhalten an den Kristallen beim Drehen des Partikels, welche dessen Helligkeit variieren lässt.

THMM395, BO, BSE, QuerschnittTHMM338, BO, BSE, Querschnitt
THMM413, BO, BSE, QuerschnittTHMM326, MC, BSE, Querschnitt
Unterschiedliche Ausprägung der Olivinbänder anhand von Elektronenmikroskopaufnahmen von Querschnitten des Typ Barred Olivine (BO). A: Die Bänder der Olivinkristalle verlaufen oft senkrecht zur Längsform (THMM395). Sie können aber auch schräg oder B: in Längsrichtung verlaufen (THMM338). C: Beim Übergang zum Typ Cryptocrystalline werden sie zunehmend undeutlicher (THMM413). D: Sind die Olivinbänder nur in einem Teil ausgeprägt und ist der Mikrometeorit ansonsten feinkristallin, so ist dieser besser dem Typ Cryptocrystalline, Subtyp Microcrystalline zuordnen (THMM326).

Die Olivinbänder können unterschiedlich grob sein. Ab einer Breite kleiner als 1 µm wäre der Mikrometeorit eher dem Typ Cryptocrystalline zuzuordnen.

THMM338, BO, BSE, Lichtfoto
THMM229, BO, BSE, Lichtfoto
THMM220, BO, BSE, Lichtfoto
Überschiedliche Ausprägungen der Olivinkristallbänder (links Elektronenmikroskopaufnahme, rechts Lichtaufnahme des gleichen Partikels). A: deutliche, mehrere Mikrometer breite Olivinbänder (THMM338); B: feine Olivinbänder kaum breiter als 1 µm (THMM229); C: gradueller Übergang von gröberen Olivinbändern zu sehr feinen Bändern bis feinkristalliner Struktur, weshalb dieser Mikrometeorit als Typ Cryptocrystalline, Subtyp Microcrystalline einzuordnen ist (THMM220).

Die Form der BO-Sphärulen ist häufig annähernd eiförmig.

THMM209, THMM514, THMM193, BO, Lichtofoto
Lichtbilder von Mikrometeoriten unterschiedlicher Größe des Typs Barred Olivine (BO) mit der typischen Eiform (THMM209, THMM514, THMM193)

Fehlt die glasartige Grundmasse an der Partikeloberfläche weitgehend, dann tritt das Relief der bandartig angeordneten Olivinkristalle besonders deutlich in Erscheinung.

THMM573, THMM571, BO, Lichtofoto
Lichtbilder von Mikrometeoriten mit unterschiedlicher Ausprägung der glasigen Matrix an der Partikeloberfläche. Bei THMM573 fehlt die glasige Matrix weitgehend, wodurch die Olivinbänder deutlich herausstehen. Bei THMM571 ist die glasige Matrix deutlich ausgeprägt, wodurch sich eine eher glatte Oberfläche ergibt.

Magnetitkristalle sind beim Typ BO weit verbreitet. Sie sind optisch unter dem Stereomikroskop kaum zu erkennen, wohl aber mit dem Elektronenmikroskop. Da Magnetite stark magnetisch reagieren, wirken sie wesentlich dabei mit, dass die Mikrometeorite des Typs BO in aller Regel in den magnetischen Teilproben landen (Methode siehe hier). In der Regel sind beim Typ BO an der Oberfläche neben kleineren Einzelkristallen auch größere dendritische Magnetitkristalle (Tannenbäumchen ähnelnd) vorhanden. Im Querschnitt offenbaren sich hingegen beim Typ BO selten dendritische Magnetite sondern lediglich kleine Magnetitkristalle (vergleiche Querschnitt von THMM413 oben). Es ist naheliegend, dass an der Partikeloberfläche der Sauerstoff aus der Erdatmosphäre bei der Magnetitbildung eine Rolle spielt. Manchmal fehlen Magnetitkristalle aber ganz, dennoch landen auch diese Partikel in den magnetischen Teilproben.

THMM413, BO, BSETHMM378, BO, BSE
THMM223, BO, BSETHMM410, BO, BSE
Magnetitkristalle beim Typ Barred Olivine (BO) in Elektronenmikroskopaufnahmen. A, B: THMM413 (A) und THMM378 (B) zeigen an der Oberfläche neben kleinen Magnetitkristallen auch zahlreiche dendritische Magnetite. C, D: Bei THMM223 (C) und THMM410 (D) fehlen Magnetitkristalle.

Während die allermeisten Vertreter des Typs BO dunkelgrau bis schwarz sind, kommen gelegentlich auch helle Exemplare vor.

THMM419, BO, Lichtfoto, BSE, Querschnitt BSE
Hellfarbiger Vertreter des Typs Barred Olivine (BO) (THMM419), links: Lichtfoto, mittig Elektronenmikroskopaufnahme, rechts Elektronenmikroskopaufnahme des Querschnitts. Er weist keine Magnetitkristalle auf.

Nicht jede äußerlich bandförmige Struktur resultiert von gebänderten Olivinen. Manchmal ähneln oberflächlich parallel angeordnete große Kristalle gebänderten Olivinen, ein Querschnitt zeigt jedoch, ob die Anordnung der Kristalle im Innern gebändert oder womöglich ungeordnet porphyritisch ist.

THMM247, PO, Lichtfoto, BSE, Querschnitt BSE
THMM392, PO, Lichtfoto, BSE, Querschnitt BSE
Mikrometeorite des Typs Porphyritic (PO), die an der Oberfläche eine gewisse Bänderung vortäuschen. Im Querschnitt zeigt sich der porphyritische Charakter mit großen ungeordnet in der Matrix liegenden Kristallen. A: THMM247 und B: THMM392.

Auch können die Olivinbänder an den Rändern der Partikel und im Innern unterschiedlich deutlich ausgeprägt sein, was zu unterschiedlicher Typenzuordnung führen kann, abhängig davon, ob man einen Querschnitt anfertigt und berücksichtigt oder nicht. So treten an den Partikelrändern manchmal deutlich erkennbare Olivinbänder auf, im Querschnitt hingegen sind diese aber kaum zu erkennen und die Struktur ist eher feinkristallin. Insbesondere der Typ Microcrystalline (zu Typ Cryptocrystalline) weißt in der Regel stellenweise an der Oberfläche erkennbare gebänderte Olivinkristalle auf.

THMM388, BO, Lichtfoto, BSE, Querschnitt BSE
THMM432, BO, Lichtfoto, BSE, Querschnitt BSE
An der Oberfläche erkennbare Olivinbänder sind im Querschnitt (A) kaum als solche zu erkennen (THMM388) oder (B) nur am Rand ausgeprägt (THMM432). Links Lichtfotographie, mittig Elektronenmikroskopaufnahme der Oberfläche, rechts Elektronenmikroskopaufnahme des Querschnitts.

Bei den kleinen Exemplare < 100 µm sind gebänderte Olivine an der Oberfläche oft nicht mehr klar erkennbar. Es wird dann schwieriger, eine Trennung zwischen den Typen Barred Olivine und Cryptocrystalline vorzunehmen.

THMM524, BO, BSETHMM53, BO, BSE
Elektronenmikroskopaufnahme von sehr kleinen BO-Sphärulen, die eine Olivinbänder-Struktur nur schwer erkennen lassen; A: THMM524, B: THMM533.

Metalltropfen kommen bei etwa 15 % der Mikrometeoriten des Typs BO vor. Sie sind oft an einem der beiden schmaleren Enden des eiförmigen Partikels zu finden. Ein oft beobachtetes Phänomen mit bislang ungeklärter Ursache ist, dass dieser Metalltopfen meist etwas vom Kopf nach außen verlagert ist.

THMM45, BO, BSE
Aufnahme an einer Elektronenstrahl-Mikrosonde einer BO-Sphärule mit einem Metalltropfen am schmalen Ende, jedoch mit etwas seitlichem Versatz (THMM45).
THMM201, BO, Lichtfoto, BSE, BSE Querschnitt
THMM395, BO, Lichtfoto, BSE, Querschnitt BSE
Mikrometeorite des Typs Barred Olivine (BO) mit einem randlichen Metalltropfen (links Lichtfoto, mittig: Elektronenmikroskopaufnahme, rechts Elektronenmikroskopaufnahme des Querschnitts); A: THMM201, B: THMM395.

Gelegentlich sind die Metalltropfen an der Partikeloberfläche von einer Metallkruste umgeben, welche die Oberfläche des silikatischen Körpers überzieht.

THMM432, BO, Lichtfoto, BSE
Mikrometeorit des Typs Barred Olivine (BO) mit Metallkruste um den Metalltropfen herum (THMM432): links Lichtfoto, rechts Elektronenmikroskopaufnahme; siehe auch THMM45 und THMM201 oben.

Weitere etwa 15 % der BO-Sphärulen tragen Vertiefungen, in den sich ein Metalltropfen befunden hat, bevor dieser sich vom silikatischen Teil abgelöst hat. Die Ablösung des Metalls vom silikatischen Teil kann schon während des Schmelzprozesses passieren, möglicherweise jedoch auch später auf der Erde im Rahmen des Verwitterungsprozesses.

THMM234, BO, Lichtfoto, BSE
Mikrometeorit des Typs Barred Olivine (BO) mit einer Vertiefung als Zeichen eines entwichenen Metalltropfens (THMM234): links Lichtfoto, rechts Elektronenmikroskopaufnahme.
THMM712, BO, BSE
Elektronenmikroskopaufnahme eines Mikrometeorits des Typs Barred Olivine (BO) mit zwei Metalltropfen, von denen einer den Ablösungsprozess erkennen lässt (THMM712). Die Verfestigung der Schmelze setzte gerade im Prozess der Ablösung des Metalltropfens ein. Der silikatische Körper scheint sich zuerst verfestigt zu haben und der noch flüssige Metalltropfen hat sich verfestigt, als er bereits dabei war, sich vom silikatische Körper zu trennen.

Beim Typ BO findet sich selten auch eine Öffnung an der Oberfläche, durch die vermutlich Gas aus dem Inneren entwichen ist. Löcher von entwichenen Metalltropfen und „Entgasungslöcher“ lassen sich nicht immer leicht eindeutig voneinander unterscheiden.

THMM474, BO, Lichtfoto; THMM573, BO, BSE
Mikrometeorit des Typs BO mit einer Öffnung, die sich durch entweichende Luft aus dem Innern des Partikels gebildet hat: links Lichtfoto (THMM474), rechts Elektronenmikroskopaufnahme (THMM573).

Ein gelegentliches Phänomen sind mitunter lang ausgezogene Enden, die oft von einer glasartigen Schmelze dominiert werden, im Englischen als „tails“ bezeichnet (vgl. Suttle et al. 2021).

THMM522, BO, Lichtfoto, BSE
THMM596, BO, Lichtfoto, BSE
Mikrometeorite des Typs BO mit einem ausgezogenen Fortsatz („tail“) (links Lichtfoto, rechts Elektronenmikroskopaufnahme); A: THMM522, B: THMM596.

Eine seltene und nur am Elektronenmikrostop erkennbare Erscheinung sind winzige, etwa 1 µm große Metalltröpfchen bestehend aus den Platingruppenelementen (Platin, Osmium, Iridium, Rhodium, Ruthenium, Palladium) unter Beimischung von Eisen und Nickel, wobei Palladium in der Regel wegen des deutlich geringen Siedepunktes stark unterrepräsentiert ist.

THMM395, BO, Querschnitt BSE; THMM306, BO, BSE PGE nugget
Mikrometeorit des Typs Barred Olivine (BO) mit einem PGE-Nugget (Metalltröpfchen dominiert durch die Platingruppen-Elemente) um 1 µm Größe). A: Elektronenmikroskopaufnahme des Querschnitts von THMM395 – der Pfeil zeigt auf das PGE-Nugget; B: Elektronenmikroskopaufnahme der Oberfläche von THMM306 – das PGE-Nugget ist (nach Herunterregelung der Helligkeit am Elektronenmikroskop) deutlich heller als Magnetit und auch heller als Nickeltröpfchen; C: das charakteristische Elementspektrum des PGE-Tröpfchens von THMM306.