Deh quanto è pesa! Puntata #2

-.-.-.-.-.-.-. Seconda puntata -.-.-.-.-.-.-. (per chi avesse perso la prima click qui ;))

Se avete una fetta di meteorite metallica e la immergete o spennellate con una soluzione di acido nitrico diluito (2% in volume) in acqua o in etanolo vedrete comparire delle curiose strutture. Queste strutture sono conosciute come figure di Widmanstätten. Questo tipo di strutture è tipico delle meteoriti metalliche ed è diagnostico per attribuire un’origine meteoritica di un metallo sospetto. Queste figure sono il risultato del lentissimo raffreddamento del metallo e nessun processo industriale è in grado di replicarlo.

Lo spessore di queste figure è alla base della classificazione di tipo strutturale. Questa classificazione è molto più antica rispetto a quella di tipo chimico, e oggi è utilizzata a completamento di quest’ultima.

Quando le figure di Widmanstätten sono visibili a occhio nudo si parla di ottaedriti, in caso contrario si parla di atassiti. Esistono delle meteoriti che non presentano delle vere e proprie figure di Widmanstätten perché come vedremo non hanno sufficiente nichel per formarle.

henburyHenbury IIIAB, ottaedrite. Credit: aranemac. http://www.encyclopedia-of-meteorites.com/test/11872_8453_2637.jpg

Ma andiamo con ordine… un po’ di storia

Le figure di Widmanstätten furono scoperte in modo indipendente da due studiosi:  Thomson nel 1804 e Alois von Beckh-Widmanstätten nel 1808. La storia ha premiato Widmanstätten, perché Thomson pubblicò la sua scoperta in una rivista minore e quindi non raggiunse tutta la comunità scientifica (già nel ‘800 pubblicare bene era importante). Circa 30-20 anni fa qualcuno propose un cambio di nome per onorare il primo vero scopritore, ma la proposta fu bocciata. Quindi nonostante Thomson le scoprì per primo oggi si parla solo di figure di Widmanstätten.

Come si formano?

Le leghe metalliche che formano le meteoriti metalliche sono una povera in nichel (< 6% in peso) chiamata kamacite e conosciuta in Metallurgia come ferrite e un’altra ricca in nichel (~ 30% in peso) chiamata taenite (in realtà dettagliati studi sulla taenite hanno rivelato che questa fase è costituita da diverse fasi con elevati contenuti di nichel).

Quando un liquido metallico cristallizza, avrà una struttura tipo taenite indipendentemente dal suo contenuto di nichel; la cristallizzazione avviene alla temperatura di circa 1450°C. La taenite quindi si raffredderà progressivamente. Il raffreddamento può avvenire più o meno “velocemente” infatti si va da 100°C persi ogni milione di anni a 10000°C persi ogni milione di anni. Questi tempi così lunghi di raffreddamento permettono, tra gli 800°C e i 500°C,  la precipitazione della kamacite lungo direzioni preferenziali della taenite di partenza.

La kamacite è meno resistente all’attacco con acido nitrico rispetto alla taenite, ecco perché è possibile vedere e riconoscere le strutture formatesi dalle due leghe metalliche durante il raffreddamento.

Kamacite-TaenitePassaggio tra taenite e kamacite in NWA6583. Sull’asse verticale troviamo le concentrazioni in peso e su quello orizzontale abbiamo la distanza alla quale sono state eseguite le analisi. Le analisi sono state ottenute con la microsonda elettronica (come quella che ho usato a Grenoble). A contatto tra kamacite e taenite si concentra il massimo di nichel, per questo spesso si parla di strutture a M. La mia figura è una mezza M ;).

Perché non si vedono o non si formano?

A) Non si formano se nella roccia di partenza c’è poco nichel (< 5 % in peso). La taenite si trasforma in tutta in kamacite. Si parlerà di esaedriti. 

723px-Sikhote_alin Sikhote Alin, IIAB, esaedrite. Fonte Wikipedia

B)   Non si formano o meglio non sono visibili ad occhio nudo perché c’è troppo nichel > 20% in peso. Più alti sono i contenuti di nichel del metallo più a basse temperature avviene la precipitazione della kamacite, questo determinerà uno spessore minore di queste strutture.

C)  Non si formano o meglio non sono visibili ad occhio nudo perché il metallo si è raffreddato troppo velocemente, impedendo (o limitando) la precipitazione della kamacite.

In entrambi i casi si parlerà di ottaedriti plessitiche (lamelle < 0.2 mm) o atassiti (nessuna lamella visibile).

chingaChinga, ungrouped, atassite. Credit: Gregor H.  http://www.encyclopedia-of-meteorites.com/test/5353_9628_2666.jpg

Ecco la tabella che riassume la classificazione strutturale.

class_strutturale Direttamente dalla mia tesi magistrale ecco la classificazione strutturale delle meteoriti metalliche. Nell’ultima colonna trovate i relativi gruppi chimici e vedete che un gruppo chimico può appartenere a più classi strutturali. Ecco perché oggi questa classificazione si usa per completare la classificazione di tipo chimico.

Per chi volesse portare le figure di Widmanstätten sempre con se può scegliere uno di questi accessori: click qui ;). Si accettano regali :P…

Per finire con la classificazione delle meteoriti metalliche “due parole” devono essere spese sui minerali accessori. Infatti, oltre alle leghe di Fe,Ni le meteoriti metalliche possono contenere altri minerali che spesso sono utili nel completare la classificazione. I più comuni e abbondanti (e meno diagnostici) sono la troilite (solfuro di ferro, FeS), la schreibersite (fosfuro di ferro e nichel, (Fe,Ni)3P), la grafite (C). I meno abbondanti, più rari sono invece più diagnostici nel riconoscere il gruppo di appartenenza, tra questi troviamo i minerali silicatici come olivina e pirosseni che troviamo abbondanti nelle meteoriti non magmatiche (IAB-complex e IIE, la loro composizione chimica permette di distinguerli) e fasi della SiO2 che si trovano solo nel gruppo IVA.

SEM BSEUna piccola olivina forsteritica (termine di magnesio) inclusa nel metallo di NWA 6583. Grazie alla composizione isotopica degli ossigeni dei silicati (olivina e pirosseni) siamo stati in grado di stabilire una relazione con il vasto gruppo del IAB-complex.

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Pubblicato il 27 gennaio 2014, in Qualche nozione con tag , , , , . Aggiungi il permalink ai segnalibri. 2 commenti.

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