Неорганическая геохимия - Хендерсон П.
Скачать (прямая ссылка):
0,50 0,06 0,39 0,17 1,25 2,1
11,4 35,1 26,0 22,7 18,8 17,6
19,0 0,67 5,77 4,9 9,7 10,9
0,26 — — 0,07 — _
9,4 0,80 8,05 14,7 11,0 8,70
10,2 18,7 14,9 13,1 11,6 10,7
0,15 0,80 0,25 0,39 0,37 0,70
0,04 — — — 0,12 0,54
0,60 0,02 0,06 0,09 0,26 0,18
100,25 100,5 99,9 99,8 99,7 99,4
ных пород по сравнению с земными аналогами. Лунные образцы обогащены также и хромом.
В табл. 3.3 приведены анализы некоторых морских базальтов и материковых пород. Они обнаруживают широкие вариации содержаний некоторых элементов (например, "П) в образцах из различных мест. Кислые породы встречаются крайне редко, хотя некоторые участки мезостазиса пород могут содержать высокие концентрации кремнезема и эквивалентны по составу риолиту. Найдены также несколько мелких обломков гранитного по составу стекла.
Морские породы имеют базальтовые составы, но со значительными вариациями в содержании АЬ03 и ТЮ2. Материковые породы содержат больше СаО и А1203, чем морские базальты; это просто отражает обогащение их плагиоклазом. Состав реголита также меняется в широких пределах, отражая минералогию подстилающих пород. (Анализы реголита здесь не приводятся. Общую характеристику его состава можно найти в работе [392].)
В химизме лунных пород имеется много особенностей, отличающих их от земных аналогов и дающих ключ к пониманию их петрогенезиса и образования Луны:
а) обеднение летучими элементами (такими, как К, Ыа, РЬ, Н?, Т1) по сравнению как с породами земной поверхности, так и с хондритами; отсутствие воды;
б) породы сформировались в условиях очень низкой летучести кислорода;
60 , Часть I
в) обогащение почти на порядок по сравнению с хондритами тугоплавкими элементами;
г) наличие сильных положительных корреляций между концентрациями отдельных элементов; некоторые из них указывают на активную роль магматических процессов;
д) наличие характерных распределений редких элементов,, включая редкоземельные, являющихся чувствительными; индикаторами петрогенетических процессов; |
е) некоторые существенные различия в малых элементах изверженных пород, особенно вариации содержаний Ть :
Некоторые из этих характеристик обсуждаются ниже.
3.4.1. Летучие элементы. Общая обедненность Луны летучи-; ми элементами рождает много проблем. Например, концентра-! ция натрия примерно на порядок ниже по сравнению с концен-1 трацией в эквивалентных земных породах, но это трудно объяснить процессами селективного испарения элементов во время излияния лавы, особенно потому, что лавы обычно однородны по содержанию натрия. К тому же существуют положительные корреляции между содержаниями летучих и нелетучих элементов. Наиболее подходящим объяснением кажется потеря летучих во время или вскоре после аккреции, когда, по-видимому, происходило значительное плавление Луны. В качестве альтернативы предполагается изначально низкое содержание летучих элементов в доаккреционном веществе.
3.4.2. Летучесть кислорода. Выше при описании лунных пород было показано, что их образование происходило в сильновосстановительных условиях. Было выполнено много оценок летучести кислорода /оа', преобладающей во время образования лунных пород. Авторы работы [340] непосредственно измерили летучесть между 1000 и 1200 °С с помощью твердоэлектролитной кислородной ячейки и получили значения от 10~12,3 до 10~15>7атм (Ю-0,7—Ю-2,7 нПа), что сопоставимо со значениями для земных базальтов (около 10~8 атм). Низкое значение /о2 является причиной исключительно низкой концентрации окисленного железа и гораздо более высокого, чем в земных породах, отношения Еи2+/(Еи2++Еи3+) (около 0,7). Точная причина (или причины) восстановленного состояния поверхностных или близповерхност-ных пород еще не установлена, хотя этому может способствовать обстановка высокого вакуума. Возможно, однако, что Луна в целом находится в более окисленном состоянии, чем Земля, поскольку у Земли сравнительно большое Ре—-№-ядро.
3.4.3. Тугоплавкие элементы. Считается, что такие элементы конденсировались на ранних стадиях остывания солнечной не-
3. Луна 6fr
булы [151] (см. разд. 1.6) и их содержания на поверхности Луны приблизительно на порядок выше, чем в хондритах. В эту группу входят такие элементы, как Zr, Nb, редкие земли, U и Тп. Обогащение, возможно, ограничено поверхностным слоем Луны и могло быть результатом фракционирования первоначально расплавленной Луны. Во время этого события такие кристаллизующиеся фазы, как оливин и пироксен, аккумулировались во внутренних частях, в то время как тугоплавкие элементы, которые не вошли в эти фазы, концентрировались ближе к поверхности.
Возможно, что Луна представляет собой результат аккумуляции ранних конденсатов солнечной небулы без существенного дополнения поздними более летучими конденсатами. Однако, как показано ниже, процесс аккреции лунного материала должен был при этом носить гомогенный характер.
3.4.4. Корреляция элементов. Строго положительные корреляции существуют между элементами, будь то летучие или нелетучие, которые при фракционной кристаллизации не входят в главные кристаллические фазы; такие корреляции наблюдаются как для материковых, так и для морских пород. Хорошим примером служит корреляция Rb (летучего) и Ва (нелетучего) (рис. 3.3). Другими примерами могут быть корреляции Cs—Ва, Zr—N'b, Th — редкие земли [392]. Похожие корреляции существуют и в земных изверженных породах, подвергшихся фракционированию, поэтому справедливо предположить, что в формировании лунных поверхностных пород принимали участие процессы магматического фракционирования. Кроме того, корреляции наблюдаются как для материковых, так и для морских пород; этот факт наводит на мысль, что аккреция была сравнительно гомогенной. В случае негомогенной аккреции Луны было бы трудно объяснить наблюдаемые корреляции без предположения о плавлении значительного объема внешней части Луны и его хорош ей го м о геи из аци и.
