ЛУННЫЕ МЕТЕОРИТЫ И ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ЛУННОЙ КОРЫ

1. ЛУННЫЕ МЕТЕОРИТЫИ ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ЛУННОЙ КОРЫ С.И. Демидова Научный руководитель доктор геолого-минералогических наук М.А. Назаров Лаборатория метеоритики ГЕОХИ РАН

2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ:определение вещественных характеристик лунной коры, основываясь на петрографическом, минеральном и химическом составе лунных метеоритов. ЗАДАЧИ : - исследование вещественного состава лунных метеоритов, найденных в провинции Дофар (Оман) -оценка среднего состава лунной коры на основе полученных и литературных данных о лунных метеоритах - поиск глубинного вещества в лунных метеоритах и оценка условий его образования - установление генетических взаимоотношений фрагментов магматических пород в лунном морском метеорите Dhofar 287. • МЕТОДЫ: • - петрография и химия минералов (оптическая микроскопия, электронно-зондовый микроанализ) • химический состав (РФА, ИНАА, ИСП-АЭС)

3. ЛУННЫЕ МЕТЕОРИТЫ ОМАНА Лунные метеориты Дофара (53) составляют 40% от всех лунных находок и ~4% метеоритов этого района.

4. ЛУННЫЕ МЕТЕОРИТЫ ОМАНА Метеорит Dhofar 311 – брекчия с ударно-расплавной матрицей

5. Материковые метеориты:1) ферроанортозиты– группа Dh 2802) троктолитовые анортозиты– группа Dh 302 и Dh 7333) норитовые анортозиты – группа Dh 025 и Dh 026Смешанные метеориты –группа Dh 925Морской метеорит – Dh 287 ЛУННЫЕ МЕТЕОРИТЫ ОМАНА 14 г р у п п а D h 0 2 5 г р у п п а D h 3 0 2 г р у п п а D h 2 8 0 12 д р у г и е м е т е о р и т ы н о р и т о в ы е а н о р т о з и т ы г / 10 г к м , c S 8 D h 0 2 6 D h 3 0 5 D h 7 3 3 D h 3 0 2 6 т р о к т о л и т о в ы е ф е р р о а н о р т о з и т ы а н о р т о з и т ы 4 55 60 65 70 75 80 M g / ( M g + F e ) , а т . %

6. СМЕШАННЫЕ МЕТЕОРИТЫ - DHOFAR 925, 960, 961 - типичный материковый материал (анортозиты, нориты, троктолиты) - морской компонент (очень низкотитанистые базальты (VLT) и железистые породы (состоят из фаялита, геденбергита, Fe авгита, ильменита и фазы кремнезема) - породы, содержащие KREEP - фрагменты гранитного состава

7. ПАРНОСТЬ МЕТЕОРИТОВ ДОФАРА Метеоритные тела фрагментируются при прохождении атмосферы. Критерии парности метеоритов: 1) близость расположения находок 2) сходство вещественного состава 3) одинаковый земной возраст

8. ПАРНОСТЬ МЕТЕОРИТОВ ДОФАРА Группа Dhofar 025 - самое древнее падение земной возраст Группа Dhofar 280: (1) молодое падение - Dhofar 280 и 081 (2) более древнее падение – группа Dhofar 302 Для метеоритов пустынь характерен привнос земного Ba и Sr, что может быть использовано для оценки относительного земного возраста.

9. ЛУННЫЕ МЕТЕОРИТЫ ОМАНА Основываясь на петрографическом и химическом сходстве среди исследованных метеоритов можно выделить по крайней мере 7 различных падений лунных метеоритов, которые представлены в основном метеоритными дождями: 1) Dhofar 025/301/304/308; 2) Dhofar 280/081; 3) Dhofar 302, 303, 305, 307, 309, 310, 311, 730, 731, 950; 4) Dhofar 026/457-468; 5) Dhofar 733; 6) Dhofar 925/960/961; 7) Dhofar 287. В лунных метеоритах установлены практически все компоненты, известные в образцах, доставленных экспедициями «Аполлон» и аппаратами «Луна», включая такие редкие типы, как: монцодиоритовый материал; фрагменты гранитного состава; пикритовые стекла; ультраосновные породы

10. СОСТАВ ЛУННОЙ КОРЫ Лунные метеориты выброшены менее 10 млн. лет назад (Nishiizumi et al., Thalmann et al., 1996) с образованием метеоритных кратеров диаметром менее 10 км (глубина экскавации ~ 1 км). !Случайный характер выброса лунных метеоритов Вещественная представительность Таким образом лунные метеориты представительно характеризуют состав лунной коры (Palme et al., 1991) – 5 метеоритов (Korotevet al., 2003) – 11 метеоритов

11. 1) простое среднее, основываясь на числе находок - но число находок лунных метеоритов всегда больше числа падений 2) средневзвешенное с учетом массы каждого метеорита - снимает проблему парности - однако нужен большой статистический объем популяции СОСТАВ ЛУННОЙ КОРЫ

12. СОСТАВ ЛУННОЙ КОРЫ *данные с сайта о лунных метеоритах http://meteorites.wustl.edu/lunar/moon_meteorites.htm

13. СРАВНЕНИЕ С ОРБИТАЛЬНЫМИ ДАННЫМИ Средние содержания Th и Fe в материковой популяции, и среднее содержание Ti в морской популяции хорошо соответствуют последним орбитальным данным для пород Луны. Лунные моря (видимая сторона Луны) Согласно «метеоритной» оценке в морских районах Луны доминируют LT базальты (≈2.3 мас.% TiO2). Высокотитанистые базальты должны иметь ограниченное распространение.

14. *имеет более высокие содержания Ca и Al, и более низкие содержания Fe и Mg, что соответствует большему содержанию плагиоклаза в лунной коре *содержит меньше несовместимых элементов. ? Материковые метеориты, объед. среднее Состав материковой коры (Taylor, 1982) Материковые метеориты, (Korotev et al., 2003) 0.35 0.03 44.7 4.4 5.4 28.2 16.3 0.1 0.22 69 15.0 0.37 8.0 17 185 0.45 0.08 45.0 6.6 6.8 24.6 15.8 0.1 0.56 65 29.7 0.9 10 15 100 Na2O, мас.% K2O SiO2 FeO MgO Al2O3 CaO Cr2O3 TiO2 MG# р.з.э., ppm Th Sc Co Ni 0.36 (0.02) 0.05 (0.01) 44.2 (0.2) 4.12 (0.17) 4.90 (0.24) 28.5 (0.2) 16.8 (0.1) 0.09 (0.01) 0.22 (0.01) 67.8 13.3 0.36 (0.02) 7.7 (0.4) 15 (0.8) 154 (13) СОСТАВ ЛУННОЙ КОРЫ

15. Материковая кора = плагиоклаз + родительский расплав Источник = родительский расплав + оливин 1) Если родительский расплав коры – продукт фракционирования всей Луны, например результат 17% частичного плавления 2) Если родительский расплав коры – продукт фракционирования внешней части Луны (400 км - предполагаемая глубина океана магмы), то есть результат 35% частичного плавления

16. «Метеоритный» состав коры согласуется с обогащением Луны труднолетучими элементами (р.з.э.) и обеднением сидерофильными (Co) и легколетучими (Na) элементами.

17. В метеоритах Dh 302, 303, 305, 306, 307, 309, 310, 311, 730, 950, 1436 и SaU 449 найдены 2 фрагмента горных пород, содержащих алюмоэнстатит, 8 сростков алюмоэнстатита с другими фазами и 50 мономинеральных фрагментов алюмоэнстатита. ГЛУБИННЫЙ МАТЕРИАЛ В ЛУННЫХ МЕТЕОРИТАХ Фрагмент 310-М3 Шпинель образует червеобразные выделения в алюмоэнстатите, что не характерно для лунных материковых пород. Это результат твердофазных превращений.

18. 12 3 2.5 1 2 % % 8 2 . . с с а а м м 1.5 , , О 3 O а С 2 l 4 1 A 0.5 0 0 40 60 80 100 0 4 8 12 Al2O3, мас.% Mg/(Mg+Fe), ат.% ГЛУБИННЫЙ МАТЕРИАЛ В ЛУННЫХ МЕТЕОРИТАХ 1) лунные метеориты; 2) шпинелевые катаклазиты образцов «Аполлон» Магнезиальность лунных алюмоэнстатитов (89.5±1.4 ат. %) и земной мантии (89.4 ат. %) (Warren, 2005) совпадают.

19. ГЛУБИННЫЙ МАТЕРИАЛ В ЛУННЫХ МЕТЕОРИТАХ *Warner et al., 1978

20. Р-Т УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ АЛЮМОЭНСТАТИТА Границы фазовых равновесий даны для шпинелевого троктолита с пониженным содержанием Ca 5(1-х)Fo+Cord =5[(1-x)En+xMgTs]+(2-5x)Sp, где х – мольная доля MgAl2SiO6(Herzberg, 1978; Herzberg, Baker, 1980) T = 580-1150°C Pmin= 0.1-1.8 кбар Для большей части зерен алюмоэнстатита минимальная глубина образования составляет ~20-30 км, что соответствует средним зонам лунной коры.Максимальная глубина – 170 км.

21. DHOFAR 287 – РАЗНООБРАЗИЕ МОРСКОГО ВУЛКАНИЗМА Dh287B - брекчия Dh287A - базальт Витрофировая порода Кристаллические породы Cтекла

22. *LT базальты с низким Na, как в Аполлоне 15 и 17 *VLT базальты, более железистые, чем в Аполлоне 17 и Луне 24 *пикритовые стекла, сходные с зелеными стеклами Аполлона 15, которые считаются вулканическими Компоненты брекчии: *LT базальты, сходные с базальтами Аполлона 15 и 17, но обогащенные Na и К DHOFAR 287 – разнообразие морского вулканизма *KREEP стекло *монцодиоритовое стекло *грубозернистый материал с необычной химией минералов (состав источника неизвестен)

23. S i O 2 Dh 287A Dh 287B 1) насыщенные оливином (родительские расплавы) стекла кремнезем ударные стекла 2) близкие к сонасыщению оливином, пироксеном и плагиоклазом фрагменты пород пироксен монцодиоритовое стекло плагиоклаз KREEP Ударное стекло оливин шпинель O l A n В Dhofar 287 присутствуют 2 типа расплавов: DHOFAR 287 Родительские расплавы могли образоваться в результате ассимиляции KREEP материала пикритовым расплавом Dhofar 287 содержит представителей различных магматических событий

24. ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ Лунные метеориты Омана составляют 40% всех лунных метеоритных находок и представлены материковыми, морским и смешанными метеоритами, которые представляют, по меньшей мере, 7 различных падений. Материковая кора Луны богаче алюминием и беднее несовместимыми элементами, чем считалось ранее, что подтверждает модель лунного океана магмы и обогащение Луны труднолетучими элементами. В морских районах доминируют низкотитанистые базальты, высокотитанистые базальты имеют ограниченное распространение. Глубинный материал лунной коры и, возможно, материал верхней мантии содержит алюмоэнстатит, оливин, шпинель, плагиоклаз и, по крайней мере, в некоторых областях не отличается по магнезиальности от вещества земной верхней мантии. В лунном морском метеорите Dh 287 присутствуют различные типы базальтовых пород, отличающихся по составу, скорости остывания и условиям формирования. В их образовании принимали участие процессы ассимиляции KREEP материала.

25. Спасибо за внимание!

26. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ЛУННЫХ МЕТЕОРИТОВ δ17О δ18О Fe/Mn отношение Изотопиякислорода

27. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ЛУННЫХ МЕТЕОРИТОВ HED SNC Лунные метеориты и лунные породы

28. Гранулитовая брекчия. Материковый метеорит Dh 733 Обломочная брекчия. Морской метеорит Dh 287

29. Метеорит DHOFAR 026 200 mm

30. Фрагмент гранитного состава в смешанном метеорите Dhofar 925

31. Фрагмент дунита в материковом метеорите Dhofar 310

32. Фрагменты пироксенитов в материковом метеорите Dhofar 305 200 mm