Osbornit – sehr seltenes meteoritisches Mineral im Saarland Impakt-Streufeld

Anlehnung an Wikipedia: Osbornit ist ein sehr selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der Elemente (einschließlich natürliche Legierungen, intermetallische Verbindungen, Carbide, Nitride, Phosphide und Silicide) mit der chemischen Zusammensetzung TiN und ist damit chemisch gesehen Titannitrid.

Osbornit kristallisiert im kubischen Kristallsystem, konnte jedoch bisher nur in Form von mikroskopisch kleinen, oktaedrischen Kristallen bis etwa 0,1 mm Größe entdeckt werden. Osbornit ist ein typisches Meteoritenmineral, das bisher in 14 Meteoriten nachgewiesen wurde. Bekannt sind nur zwei rein irdische Fundorte: Ein Erzkörper in Tibet und ein Fundort in Bahia (Brasilien).

Osbornit im Streufeld des Saarland-Impaktes

Im Zuge der Geländeaufnahme und Erforschung des Saarland-Impaktes (Nalbach, Saarlouis) hat der hier wohlbekannte Werner Müller bereits vor einigen Jahren einen besonderen Gesteinstyp entdeckt, der nach ersten mikroskopischen Untersuchungen (optisch und elektronenmikroskopisch) typische Merkmale eines Meteoriten aufwies, wobei sich ein Zusammenhang mit dem Nalbach/Saarland-Impakt aufdrängte, der seinerzeit bereits durch den reichhaltigen und weit verbreiteten Nachweis sämtlicher gängiger, in der Forschung allgemein anerkannter Impakt-Befunde als erwiesen angesehen war (wovon die Webseite hier eindrucksvoll Zeugnis ablegt).

Ehe wir mit den nachfolgenden Abbildungen und den Erläuterungen zu den neuen Erkenntnissen beginnen, muss der vielleicht verständliche Wunsch nach Preisgabe des Fundortes aus ebenfalls verständlichen Gründen abschlägig beschieden werden.

Abb. 1. Anschnitt der untersuchten Probe. Probenform, Aussehen und Größe bleiben vorerst „unter Verschluss“.

Abb.2. Elektronen-mikroskopisches Bild eines Ausschnitts. 60 µm Maßstab unten rechts. Chondritisches Gefüge, wie es von meteoritischen Chondriten bekannt ist.

Abb.3. Derselbe Ausschnitt in elektronen-mikroskopischer REM-EDX Element-Überlagerung.

Abb. 4. Summen-Spektrum des Ausschnitts von Abb. 3.

Abb.5. Quantitative Analyse des Spektrums. Die Hauptbestandteile sind Eisen Fe, Sauerstoff O und Kohlenstoff C. Am ehesten lässt sich eine Fe – O Verbindung ableiten, was eventuell auf das Mineral Wüstit FeO deuten kann, das vor allem in Meteoriten und in Schlacken vorkommt. Ob möglicherweise Hämatit oder Magetit dabei sind, muss sich noch erweisen. In Meteoriten sind Hämatit und Magnetit so gut wie unbekant. Eine weitere Komponente könnte Eisencarbid Fe3C sein, das als das Mineral Zementit bekannt ist und in Verbindung mit Nickel und Cobalt dem meteoritischen Mineral Cohenit entspricht. Für Fe3C spricht die Beobachtung, dass Teile der gesägten und polierten metallischen Fläche mit der Zeit eine Messingfarbe annehmen. Alle anderen Elemente haben eine Atom-Masse unter 1%.

Abb. 6. Farb-Bilder für die ausgewählten Elemente Eisen, Sauerstoff und Silizium. Die Korrespondenz von Fe und O in den Chondren und der randlichen Matrix stützt die Annahme von meteoritischem Wüstit. In diesen Komponenten gibt es praktisch kein Silizium, also auch keine silikatischen Minerale.

Der Osbornit – Bilder und Erläuterungen

Bei der Neusichtung der elektronenmikroskopischen Aufnahmen und Analysen im Vergleich mit Proben des Chiemgau-Impaktes ergab sich die Überraschung des unzweifelhaften Nachweises des sehr seltenen und auf der Erde praktisch nur in aufgefundenen Meteoriten nachgewiesenen Minerals Osbornit. Zusammen mit den meteoritischen Mineralen Titancarbid und möglicherweise (vermutlich?) Wüstit bestätigt sich, dass die ursprüngliche Vermutung von direkter Beteiligung von verbreitet meteoritischem Material im Saarland-Impaktstreufeld sich als richtig erwiesen hat.

Abb. 7. Elektronenbild eines kleinen Ausschnitts der hier diskutierten Probe mit drei nur wenige Mikrometer großen etwa quadratischen Einschlüssen, von denen die zwei mit Pfeilen versehenen detailliert analysiert wurden. Die vielen sich kreuzenden Linien sind ein Artefakt, das beim Polieren der Fläche entstand.

Abb. 8. Kristall von Abb. 7 mit kubischer Kristallstruktur und chemischer Zusammensetzung aus Titan, Stickstoff und Kohlenstoff (Abb.9 und Abb. 10). Daraus lässt sich praktisch allein ein homöotyper Mischkristall aus Osbornit (Titannitrid) TiN und Titancarbid TiC herleiten, die beide dem kubischen Kristallsystem angehören. TiC gibt es auf der Erde praktisch nicht und ist nur in einer Kombination mit Vanadium und Eisen als das Mineral Khamrabaevit (Ti,V,Fe)C an wenigen Stellen nachgewiesen worden. Als meteoritisches Mineral ist es seit einigen Jahren verbreitet im Kraterstreufeld des Chiemgau-Impaktes analysiert worden.

Ein vermutlich besonderer „Bonbon“: Mischkristalle aus Osbornit und TItancarbid werden hier offenbar zum ersten Mal beschrieben.

Abb. 9. Spektrum der Messung am Kreuzpunkt der Abb. 8.

Abb. 10. Quantitative Analyse des Spektrums in Abb. 9.

Abb. 10. Der zweite kubische Mischkristall aus Osbornit und Titankarbid mit etwas eingelagertem „Fremdmaterial“ aus Mangan und Eisen.

Abb. 11. Spektrum der Messung am Kreuzpunkt der Abb. 10.

Abb. 10. Analyse der prozentualen Elementanteile.