En tant que géochimiste lunaire, j’ai été approché à plusieurs reprises par des personnes qui croient avoir un échantillon de la Lune. Les histoires courantes sont (quelque chose comme) « Cette poussière a été donnée à mon défunt grand-père par l’astronaute Buzz Lightyear » ou « Cette roche que j’ai trouvée dans mon pot de pétunia ressemble à la météorite lunaire QUE 94281 sur votre site Web. »Dernièrement, des gens m’ont envoyé des rapports qu’ils avaient obtenus d’analyses chimiques de laboratoires ou d’une de ces armes à rayons X portatives. » Voici donc ce que vous devez savoir pour interpréter ces rapports.

Éléments principaux – Dans les roches et les sols lunaires, 99% de la masse est constituée des 7 éléments chimiques suivants.

Oxygène (41-45%) | Silicium (Si) | Aluminium (Al) | Calcium (Ca) | Fer (Fe) | Magnésium (Mg) / Titane (Ti)

Voir aussi Fe/Mn et Ca/Al.

Éléments mineurs – La quasi-totalité des 1% restants est constituée de ces 4 éléments chimiques.

Manganèse (Mn) | Sodium (Na) | Potassium (K) / Phosphore (P)

Voici des graphiques que j’ai réalisés à partir de données provenant de dizaines de sources littéraires et de mon propre laboratoire pour ce que nous, géochimistes, appelons les « éléments majeurs” et les « éléments mineurs” dans les échantillons de ces 6 missions Apollo et 3 missions russes Luna qui ont ramené des échantillons de la Lune. Pour faire simple, je me suis collé à des échantillons de sol (régolithe). J’ai également inclus des données pour ces météorites lunaires qui sont des brèches, car beaucoup à la plupart de ces roches sont composées de sol lithifié. Les météorites lunaires viennent de toute la Lune alors que les missions Apollo et Luna sont toutes petites.

Dans les roches de la Terre et de la Lune, l’oxygène est l’élément chimique le plus abondant, 41-45% sur la Lune. Pratiquement plus personne ne mesure la concentration d’oxygène dans les roches. Nous mesurons les « métaux » comme le fer et l’aluminium.

Les géochimistes terrestres aiment « exprimer » la concentration mesurée, par exemple, de silicium « sous forme d’oxyde. »Ils mesurent la concentration de Si et indiquent la concentration en tant que SiO2. Ainsi, 10,0% de Si équivaut à 21,4% de SiO2. Le quartz est une forme SiO2, mais le quartz est rare sur la Lune. Presque tout le Si se trouve dans des minéraux silicatés comme le plagioclase, le pyroxène et l’olivine. De même, il n’y a pas de MgO (la périclase minérale) sur la Lune; le magnésium est transporté principalement par les minéraux pyroxène et olivine. Nous exprimons les concentrations de métaux sous forme de concentrations d’oxydes car la somme des 10 oxydes métalliques majeurs et mineurs ci-dessus doit être de 100 ± 1%. Sinon, nous avons fait quelque chose de mal (!) car il n’y a pas (= des quantités insignifiantes de) carbonates, sulfates ou minéraux hydratés (contenant de l’eau) sur la Lune. Les météorites lunaires, cependant, contiennent souvent des carbonates, des sulfates ou des minéraux hydratés à la suite de l’altération sur Terre après leur atterrissage.

Ainsi, pour les géochimistes, les axes inférieur et gauche des parcelles ci-dessous sont en pourcentage en poids d’oxyde. Pour les ferrailleurs et les bijoutiers qui pourraient avoir un pistolet à rayons X réglé sur le réglage « métal”, utilisez les axes supérieur et droit.

Toutes les parcelles ont des concentrations d’aluminium sur l’axe horizontal. Je le fais de cette façon car Al varie sur une large plage d’échantillons lunaires. (Pour vous confondre encore plus, ailleurs ici j’ai mis FeO + MgO sur l’axe horizontal, mais c’est OK car il y a une forte corrélation entre Al2O3 et FeO + MgO.)

Enfin, dans les graphiques ci-dessous, chaque point pour Apollo 11, et les 3 missions Luna représente une analyse chimique. Par exemple, presque tous les points d’Apollo 11 représentent l’échantillon 10084 (qui est probablement l’échantillon géologique le mieux caractérisé de tous les temps). Pour Apollos 12, 14, 15, 16 et 17, chaque point représente un échantillon numéroté (sols de « surface” et de « tranchées”, pas de carottes), par exemple les échantillons 12032, 14163, 15071, 65701 et 76501 (moyenne de toutes les analyses disponibles pour chacun). L’écart important pour certaines de ces missions reflète la variation de composition entre les différents endroits où les échantillons ont été prélevés sur le site. Pour les météorites lunaires, chaque point représente une pierre nommée, par ex., Collines Macalpines 88105 ou Afrique du Nord-Ouest 8046 et ses paires. Pour référence, chaque parcelle comprend également un point « Terre » qui est une moyenne de 4 estimations différentes que j’ai trouvées dans la littérature pour la composition moyenne de la croûte continentale supérieure de la Terre.

Silicium (Si)

Sur Terre, les concentrations de SiO2 dans les roches varient de 0% à 100%. La variation sur la Lune est beaucoup moins importante car les 3 principaux minéraux des roches lunaires, le feldspath plagioclase (généralement de l’anorthite), le pyroxène et l’olivine ont tous à peu près la même concentration en SiO2.

Fer(Fe)

Ceci est source de confusion. Sur Terre, le fer existe dans les états d’oxydation 2 + (ferreux) et 3 + (ferrique), de sorte que dans l’analyse chimique des roches, les concentrations de Fe sont généralement exprimées en% Fe2O3 car l’état d’oxydation ferrique est plus courant que l’état d’oxydation ferreuse. Sur la Lune, il n’y a (effectivement) pas d’atmosphère oxygénée, il n’y a donc pas de minéraux de fer 3 +. Le fer dans le pyroxène, l’olivine et les minéraux fer-titane comme l’ilménite est à l’état d’oxydation ferreux (2+). Pour compliquer le problème, une partie du fer de chaque sol lunaire existe sous forme de métal. Jusqu’à 10% du fer de certains de ces échantillons est métallique, généralement sous forme de métal fer-nickel dérivé de météorites. Ainsi, dans les analyses d’échantillons lunaires, les résultats pour le fer sont généralement indiqués comme « Fe total comme FeO » ou FeOT. L’anticorrélation dans cette parcelle se produit parce que les sols de gauche (basaltique) sont dominés par le pyroxène, l’olivine et l’ilménite, minéraux pauvres en Al et riches en Fe, tandis que ceux de droite (feldspathiques) sont dominés par le plagioclase minéral riche en Al et pauvre en Fe.

Manganèse (Mn)

Sur la Lune, tout le Mn est à l’état d’oxydation 2+, donc il « se comporte” comme 2+ Fe.

Fer / Manganèse (Fe / Mn)

Sur la Lune, tout le Mn est à l’état d’oxydation 2+, donc out « se comporte” comme 2+ Fe. En conséquence, les rapports Fe / Mn des échantillons lunaires sont plutôt constants dans la plage 60-90. Cette caractéristique est utile pour distinguer les météorites lunaires des autres types de météorites, mais n’est souvent pas utile pour distinguer les météorites lunaires des roches terrestres

Magnésium (Mg)

La plupart de ce qui est dit ci-dessus pour 2 + Fe est également vrai pour le magnésium. Dans les roches lunaires, presque tout le Mg se trouve dans le pyroxène et l’olivine.

Calcium (Ca)

Pour les roches pauvres en Al, une partie du Ca est en clinopyroxène mais sur la Lune, la majeure partie du Ca est en plagioclase (anorthite), qui est également l’hôte principal de l’aluminium. Ainsi, les deux éléments sont fortement corrélés.

Calcium Aluminium (Ca/Al)

Le rapport Ca/Al dans les échantillons lunaires ne varie que d’un facteur 2. Les quelques météorites à Ca élevé sont contaminées par de la calcite terrestre.

Titane (Ti)

Les concentrations de Ti varient d’un facteur 10 dans les sols lunaires basaltiques.

Chrome (Cr)

Les concentrations de Cr dans les échantillons lunaires sont beaucoup plus élevées que dans presque tous les échantillons terrestres. Cr est l’un des meilleurs éléments pour distinguer les échantillons lunaires et terrestres.

Sodium (Na)

Les concentrations de Na dans les échantillons lunaires sont beaucoup plus faibles que dans la plupart des échantillons terrestres. Na est un élément qui est souvent bon pour distinguer les échantillons lunaires et terrestres.

Potassium (K)

Comme le Na, les concentrations de K dans les échantillons lunaires sont beaucoup plus faibles que dans la plupart des échantillons terrestres. Le potassium est un élément qui permet souvent de distinguer les échantillons lunaires des échantillons terrestres.

Phosphore (P)

Le phosphore n’est pas particulièrement utile pour distinguer les échantillons lunaires des échantillons terrestres.