jako geochemik księżycowy wiele razy zwracali się do mnie ludzie, którzy wierzą, że mają próbkę z Księżyca. Typowe historie są (coś w stylu) „ten Pył został podany mojemu zmarłemu dziadkowi przez astronautę Buzza Astralnego” lub ” ten kamień, który znalazłem w moim garnku petunia wygląda jak meteoryt księżycowy QUE 94281 na twojej stronie internetowej.”Ostatnio ludzie wysyłali mi raporty, że uzyskali analizy chemiczne z laboratoriów lub jednego z tych ręcznych pistoletów rentgenowskich”.”Oto, co musisz wiedzieć, aby zinterpretować te raporty.

główne pierwiastki – w skałach księżycowych i glebach 99% masy składa się z następujących 7 pierwiastków chemicznych.

tlen (41-45%) | krzem (Si) | Aluminium (Al) | wapń (Ca) | żelazo (Fe) | magnez (Mg) | Tytan (Ti)

patrz również Fe/Mn i Ca/Al.

pierwiastki drobne-prawie wszystkie pozostałe 1% składa się z tych 4 pierwiastków chemicznych.

mangan (Mn) | sód (Na) | potas (K)/fosfor (p)

Poniżej znajdują się wykresy, które zrobiłem z danych z dziesiątek źródeł literatury i mojego własnego laboratorium dla tego, co geochemicy nazywają „głównymi pierwiastkami” i „drobnymi pierwiastkami” w próbkach z tych 6 misji Apollo i 3 rosyjskich misji Łuna, które sprowadziły próbki z Księżyca. Żeby było prościej, trzymałem się tylko próbek gleby (regolitu). Zawarłem również dane dotyczące meteorytów księżycowych, które są breccias, ponieważ wiele z tych skał składa się z lithified gleby. Meteoryty księżycowe pochodzą z całego Księżyca, podczas gdy misja Apollo i Luna są niewielkie.

w skałach ziemi i Księżyca tlen jest najliczniejszym pierwiastkiem chemicznym, 41-45% na Księżycu. Praktycznie nikt już nie mierzy stężenia tlenu w skałach. Mierzymy „metale”, takie jak żelazo i aluminium.

Geochemicy ziemscy lubią „wyrażać” zmierzone stężenie, powiedzmy, krzemu „jako tlenek.”Mierzą stężenie Si i określają stężenie jako SiO2. 10,0% Si to 21,4% SiO2. Kwarc jest formą SiO2, ale kwarc jest rzadki na Księżycu. Prawie wszystkie Si znajdują się w minerałach krzemianowych, takich jak plagioklazy, piroksen i oliwin. Podobnie, nie ma rzeczywistego MgO (periklaza mineralna) na Księżycu; magnez jest przenoszony głównie przez minerały piroksen i oliwin. Wyrażamy stężenia metali jako stężenia tlenków, ponieważ suma 10 głównych i mniejszych tlenków metali powyżej powinna wynosić 100±1%. Jeśli nie, to zrobiliśmy coś złego.), ponieważ na Księżycu nie ma (= nieznaczne ilości) węglanów, siarczanów lub minerałów wodonośnych. Meteoryty księżycowe, jednak często zawierają węglany, siarczany lub minerały uwodnione w wyniku wietrzenia na ziemi po wylądowaniu.

tak więc, dla geochemików, dolna i lewa osie poniższych Wykresów są w procentach wagowych tlenku. Dla handlarzy złomu i jubilerów, którzy mogą mieć pistolet rentgenowski ustawiony na ustawienie” metal”, użyj górnej i prawej osi.

wszystkie działki mają koncentrację aluminium na osi poziomej. Robię to w ten sposób, ponieważ al zmienia się w dużym zakresie w próbkach księżycowych. (Aby jeszcze bardziej zmylić, gdzie indziej tutaj umieściłem FeO + MgO na osi poziomej, ale to jest OK, ponieważ istnieje silna antykoorelacja między Al2O3 i FeO+MgO.)

wreszcie, na poniższych wykresach, każdy punkt dla Apollo 11 i 3 misji Luna przedstawia analizę chemiczną. Na przykład prawie wszystkie punkty Apollo 11 reprezentują próbkę 10084 (która jest prawdopodobnie najlepiej scharakteryzowaną próbką geologiczną w historii). W przypadku Apollosa 12, 14, 15, 16 i 17 każdy punkt reprezentuje ponumerowaną próbkę (gleby”powierzchniowe” i „wykopowe”, bez rdzeni), np. próbki 12032, 14163, 15071, 65701 i 76501 (średnia wszystkich dostępnych analiz dla każdej z nich). Duża rozpiętość w przypadku niektórych z tych misji odzwierciedla zróżnicowanie składu pomiędzy różnymi lokalizacjami, w których pobierano próbki w tym miejscu. Dla meteorytów księżycowych każdy punkt reprezentuje nazwany kamień, np., MacAlpine Hills 88105 lub Northwest Africa 8046 i jego pary. Dla odniesienia, każdy wykres zawiera również punkt „Ziemia”, który jest średnio 4 różne szacunki znalazłem w literaturze dla średniego składu górnej skorupy kontynentalnej Ziemi.

krzem (Si)

na Ziemi stężenie SiO2 w skałach waha się od 0% do 100%. Zmienność na Księżycu jest znacznie mniejsza, ponieważ 3 główne minerały w skałach księżycowych, plagioklazy skaleń( Zwykle anortit), piroksen i oliwin mają mniej więcej takie samo stężenie SiO2.

żelazo (Fe)

To jest mylące. Na Ziemi żelazo istnieje w Stanach utleniania 2+ (żelazo) i 3+ (żelazo), więc w analizie chemicznej skał stężenia Fe są zwykle określane jako % Fe2O3, ponieważ stan utleniania żelaza jest bardziej powszechny niż stan utleniania żelaza. Na Księżycu nie ma (skutecznie) atmosfery tlenowej, więc nie ma minerałów żelaza 3+ żelazo. Żelazo w minerałach piroksen, oliwin i żelazo-tytan, takich jak ilmenit, znajduje się w stanie utleniania żelaza (2+). Aby skomplikować problem, część żelaza w każdej księżycowej ziemi istnieje jako metal. Do 10% żelaza w niektórych z tych próbek jest metaliczne, zwykle jako metal żelazowo-niklowy pochodzący z meteorytów. Tak więc w analizach próbek księżycowych wyniki dla żelaza są zwykle określane jako „total Fe as FeO” lub FeOT. Antykoorelacja na tym wykresie występuje, ponieważ gleby po lewej stronie (bazaltowe) są zdominowane przez minerały bogate w Al-ubogie, bogate w Fe piroksen, oliwin i ilmenit, podczas gdy te po prawej (skalenie) są zdominowane przez plagioklazy mineralne bogate w Al-bogatą, ubogą w Fe.

mangan (mn)

na Księżycu wszystkie Mn są w stanie utleniania 2+, więc „zachowuje się” jak 2+ Fe.

żelazo/mangan (Fe/Mn)

na Księżycu wszystkie Mn są w stanie utleniania 2+, więc „zachowuje się” tak jak 2+ Fe. W rezultacie stosunek Fe/Mn próbek księżycowych jest raczej stały w zakresie 60-90. Ta cecha jest przydatna do odróżniania meteorytów księżycowych od innych rodzajów meteorytów, ale często nie jest przydatna do odróżniania meteorytów księżycowych od skał lądowych

magnez (Mg)

większość tego, co zostało powiedziane powyżej dla 2+ Fe, dotyczy również magnezu. W skałach księżycowych prawie cały Mg znajduje się w piroksenie i oliwinie.

wapń (Ca)

w przypadku skał ubogich Al, część Ca Znajduje się w klinopiroksenie, ale na Księżycu większość Ca Znajduje się w plagioklazie (anorthite), który jest również głównym żywicielem glinu. Tak więc te dwa elementy silnie się ze sobą korelują.

Calcium Aluminium (Ca/Al)

stosunek Ca / Al w próbkach księżycowych zmienia się tylko o współczynnik 2. Nieliczne meteoryty wysokogatunkowe są zanieczyszczone Ziemskim kalcytem.

Tytan (Ti)

stężenie Ti zmienia się o współczynnik 10 w bazaltowych glebach księżycowych.

Chrom (Cr)

stężenia Cr w próbkach księżycowych są znacznie wyższe niż w prawie wszystkich próbkach lądowych. Cr jest jednym z najlepszych elementów do rozróżniania próbek księżycowych i lądowych.

sód (Na)

stężenia Na w próbkach księżycowych są znacznie niższe niż w większości próbek lądowych. Na jest elementem, który jest często dobry do rozróżniania próbek księżycowych i lądowych.

potas (K)

podobnie jak Na, stężenia K w próbkach księżycowych są znacznie niższe niż w większości próbek lądowych. Potas jest pierwiastkiem, który jest często dobry do rozróżniania próbek księżycowych i lądowych.

fosfor (P)

fosfor nie jest szczególnie przydatny do rozróżniania próbek księżycowych i lądowych.