Введение
Исследования Луны с помощью космических аппаратов начались 14 сентября 1959 года со столкновения автоматической станции Луна 2 с поверхностью нашего спутника. До этого момента единственным методом исследования Луны были наблюдения за Луной. Изобретение Галилеем телескопа в 1609 году было большим этапом в астрономии в частности в наблюдениях за Луной. Сам Галилей использовал свой телескоп для исследования гор и кратеров на лунной поверхности.
С началом космической гонки между СССР и США в ходе холодной войны Луна была в центре космических программ, как СССР, так и США. С точки зрения США, высадка человека на Луну в 1969 году была кульминацией лунной гонки. С другой стороны, многие значительные научные вехи были пройдены Советским Союзом раньше США. Для примера, первые фотографии обратной стороны Луны были получены советским спутником в 1959 году.
Первым рукотворным объектом, достигшим Луны, была советская станция Луна 2. Обратная сторона Луны была сфотографирована станцией Луна 3 7 октября 1959 года. После этих и других достижений СССР в освоении космоса президент США Джон Кеннеди сформулировал основную задачу США в космосе, как высадку на Луну. Несмотря на все усилия США, Советский Союз еще долгое время оставался лидером в исследованиях Луны. Станция Луна 9 первая совершила мягкую посадку на поверхность нашего естественного спутника. После посадки Луна 9 передала первые фотографии поверхности Луны. В результате посадки Луны 9 было доказана возможность безопасной посадки на Луну. Это было особенно важно поскольку до этого момента считалось, что поверхность Луны состоит из слоя пыли, который может составлять в толщину несколько метров и любой объект просто бы «утонул» в этом слое пыли. Первым искусственным спутником Луны также была советская станция Луна 10, запущенная 31 марта 1966 года.
Американская программа по пилотированному исследованию Луны называлась Аполлон. Первый практический результат она принесла 24 декабря 1968 года с облета космическим кораблем Аполлон 8 Луны. Человечество впервые ступило на поверхность Луны 20 июля 1969 года. Первым человеком оставившим свой след на Луне был Нейл Армстронг командир корабля Аполлон 11. Первым автоматическим роботом на поверхности Луны стал советский Луноход 1. который прилунился 17 ноября 1970 года. Последний человек побывал на Луне в 1972 году.
Образцы лунной породы были доставлены на Землю в рамках советской программы Луна автоматическими станциями Луна 16, 20 и 24. Также образцы лунной породы были доставлены на Землю астронавтами миссии Аполлон.
С середины 1960-х годов до середины 1970-х 65 рукотворных объектов достигли поверхности Луны. Но после станции Луна 26 исследования Луны фактически прекратились. Советский Союз переключил свои исследования на Венеру, а США на Марс.
1. Горные породы
Лунная поверхность покрыта тонким слоем, называемым "реголитом". Он состоит из пыли и мелкого раздробленного спекшегося вещества, это следы бомбардировок и ударов метеоритов.
Падая, метеорит не только оставляет на поверхности кратер, но и изменяет состав горных пород, окружающих место падения.
Энергия, высвобождаемая во время столкновения, способствует изменению состава этих пород. Во время удара они разбрасываются в разные стороны от места взрыва. Близлежащие - по мере столкновения превращаются в стекло. Горные породы, находящиеся на дальнем расстоянии от места падения, не плавятся, но все равно претерпевают изменения в своем составе: происходит сжатие и цементирование составляющих веществ, в результате образуется разнообразная обломочная горная порода. Это "брекчия". Образцы брекчии были привезены на Землю после работ, проведенных космическими экипажами. Исследования показали, что на Луне встречаются горные породы трех типов: базальтовые, анортозиты и так называемые KREEP. Базальтовые - это вулканические горные породы темного цвета. KREEP - горные породы этого типа получили название такое названия из-за повышенного содержания калия (хим. знак К), редкоземельных элементов (от англ. "Rare Earth Elements, REE") и фосфора (хим. знак Р).
Анортозиты встречаются на Земле редко. Это образования светлого цвета, низкой плотности, содержат много кальция. Лунные плоскогорья состоят в основном из анортозитов.
Химический анализ образцов горных пород продемонстрировал, что Луна состоит из элементов, аналогичных земным, но соотношение составляющих разное. На Луне больше тугоплавких, жароустойчивых элементов, таких, как кальций, титан. Но, с другой стороны, значительно меньше летучих, т.е. с низкой температурой испарения, веществ. Это важный момент, его следует учитывать при построении гипотез о происхождении спутника нашей планеты.
1.1. Внутреннее строение Луны
Образцы лунного грунта добыты с глубины до 2,5 м. А что находится глубже? Ответ на этот вопрос дали геофизические методы исследования. Американские астронавты установили на лунной поверхности сейсмометры, регистрирующие колебания почвы. Их источником должны были служить удары метеоритов, лунотрясения, упавшие отработанные посадочные лунные модули кораблей Apollo и последние ступени ракет-носителей Saturn, которые направлялись в заранее выбранные точки. Однако энергии этих ударов хватило для изучения строения коры и верхней мантии до глубин 150-200 км. Для "просвечивания" всей толщи необходим был более мощный удар. И природа преподнесла ученым подарок в виде падения двух крупных метеоритов на обратной стороне нашего спутника. "Просветив" Луну насквозь, сейсмические волны качнули сейсмометры на всех четырех станциях сети Apollo и принесли феноменальную новость — у Луны существует ядро.
Результаты изучения сейсмограмм позволяют сделать вывод, что лунные недра делятся на четыре условные зоны: кора, образованная породами анортозитового состава, мощностью 60 км на видимой стороне и более 100 км на обратной; верхняя мантия (литосфера), мощностью около 800 км, где фиксируются глубокофокусные лунотрясения; нижняя мантия, находящаяся в частично расплавленном состоянии, с температурой до 1500° С; и лунное ядро, расположенное глубже 1400-1500 км. По сравнению с Землей, Луна геологически малоактивна, но слабые тектонические лунотрясения все же удается проследить.
Лунотрясения приливного характера, наблюдаемые во время прохождения Луной апогея и перигея своей орбиты, связаны с гравитационным воздействием Земли. Их периодичность оставляет 13,6 земных суток.при построении гипотез о происхождении спутника нашей планеты.
2. Минералы горных пород
2.1. Медь (Cu), латунь, oлово(Sn).
Условия нахождения и формы выделения. В мелкозернистом базальте редкие микроскопические зерна самородной меди (в ассоциации с троилитом и железом) встречаются в виде мелких скоплений в троилите на его контакте, с ильменитом. По-видимому, медь кристаллизовалась как первичная фаза. В порфиритовых базальтах и медь обнаружена в виде мельчайших (~ 2 мкм) прожилков в ульвошпинели и ильмените. Здесь медь также находится в непосредственном контакте с металлическим FeNi и троилитом. Отдельная частица меди обнаружена в офитовом базальте. В некоторых образцах «Аполлона-14» медь встречается также в виде мельчайших угловатых зерен. В базальте наряду с металлическим железом, троилитом, неидентифициро-ванной фазой состава SiC>2 и другими минералами мезостазиса наблюдалась маленькая пластинка, оказавшаяся металлической медью.
Химический состав. Медь из образца содержит меньше 0,1% никеля и цинка. Прожилки меди в образце из-за их малого размера были подвергнуты только полуколичественному микрозондовому анализу. Медь — основной элемент прожилков; ни никель, ни цинк не обнаружены. Предполагают, что эта фаза представляет собой относительно чистую медь; она не может быть загрязнена, поскольку перед полировкой поверхности со свежего среза был сошлифован слой толщиной в несколько микрометров.
ЛАТУНЬ Си + Zn С ПОДЧИНЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ОЛОВА.
Условия нахождения и формы выделения. Предполагалось, что зерно, напоминающее латунь, обнаруженное в тяжелой фракции крупнозернистого базальта, привнесено извне. Однако латуноподобные зерна были извлечены также из образцов мелкозернистого материала, доставленных «Аполлоном-11», и из мелкозернистого базальта. В последнем серповидный обломок латуни плотно соприкасается с частицами троилита и полевого шпата. Сходные тонкозернистые металлические фрагменты встречаются в брекчии.
Оптические свойства. Обломки латуни имеют характерный золотистый цвет.
Химический состав. Зерно латуни из крупнозернистого базальта имеет состав, примерно отвечающий формуле
, что соответствует составу товарной латуни. Однако анализы латуни из образца обнаружили различные количества меди, цинка и олова: Сu — от 55 до 70%, Zn — от 30 до 45%, Sn — от 0,3 до 5%.
В земных условиях в меди может содержаться в небольших количествах Ag, As, Fe, Bi или Sb, но в ней никогда не бывает в значительном количестве цинка или олова. Поэтому надо полагать, что описанная латунь действительно является лунным минералом.
ОЛОВО Sn
В полированном шлифе, изготовленном из небольшого обломка железа из образца мелкозернистого материала, обнаружены участки, отличающиеся от основной массы железа более интенсивной желтой окраской. Электронным микрозондовым анализом установлено, что эти участки сложены оловом лишь с небольшой примесью железа и вмещающее это олово железо содержит около - 1% №. Согласно данным рентгенографических исследований, сильные линии на порошкограмме этой смеси и на сделанных для сравнения порошкограммах B-Sn совпадают. Судя по низкому содержанию никеля в исследованном обломке железа, полагают, что последний лунного происхождения.
НИКЕЛЬ Ni (предположительно)
Условия нахождения и формы выделения. Предполагалось, что тонкие жилки Ni-металла в порфиритовьтх базальтах, обнаруженные в полированных шлифах образцов, не могут быть природного происхождения. Однако в образце мелкозернистого материала пленка этого металла толщиной в несколько микрометров частично покрывала агрегат минеральных и стекловатых фрагментов. Полагают, что возможность контаминации в данном случае исключена, так как минеральные включения по составу отвечают лунным пироксенам и полевым шпатам.
Оптические свойства. Никелевая пленка из образце имела Желтоватый цвет, а ее отражательная способность, определенная в масле, оказалась выше, чем у зерен железа из лунного грунта.
Химический состав. Электронным микрозондовым анализом никелевой пленки установлено, что она состоит почти из чистого никеля с примесью 2—5% Fe и 0,5% СO. Хотя морфология частицы указывает на ее образование в результате ударных явлений, содержание никеля в ней значительно выше описанного в других лунных металлических частицах.
3.Сульфиды, фосфид и карбиды.
3.1. ПЕНТЛАНДИТ (Fe, Ni)9S8 (предположительно).
Условия нахождения и формы выделения. Возможно, что не идентифицированные пламевидные продукты распада наблюдавшиеся в некоторых случаях в троилите на его контакте с самородным железом (в мелкозернистом базальте, представляли собой пентландит. В брекчии наблюдалось замещение троилита материалом, идентифицированным как пентландит. Вполне возможно что пентландитом являются пятна Ni-Fe-сульфида, отмеченные на стекловидных шариках в ряде проб грунта, доставленных «Аполлоном-16». Предположительно они были определены как хизлевудит (неутвержденное название минерального вида, соответствующего нечистому пентландиту). Эти пятна состоят из агрегатов чешуек, условия нахождения которых позволяют предполагать образование их из летучей фазы.
Оптические свойства. Вещество, слагающее вышеописанные пятна, непрозрачно, резко анизотропно и своим ярко-бронзовым цветом напоминает графит. Химический состав. Электронным микрозондовым анализом пятен, наблюдаемых на стекловидных шариках, установлено присутствие в их составе Никеля, железа и серы. Содержание никеля (5—10%) оказалось слишком высоким для троилита, а содержание железа (< 11%) — слишком низким. Выполненная ранее идентификация пентландита в образце основывалась только на качественных определениях никеля, железа и серы. Полагали, что образование пентландита в результате реакции между троилитом и привнесенным никелем служит признаком того, что этот процесс протекал при температуре ниже 610°С. Процесс сульфидизации на лунной поверхности мог происходить под влиянием удара серосодержащего углеродистого хондрита.
Пока не будут получены более точные химические анализы этой фазы, идентификацию пептландита следует рассматривать как предположительную.
3.2. ХАЛЬКОПИРИТ CuFeS2.
Условия нахождения и формы выделения. Редкую крупинку сульфида, напоминающего халькопирит, первоначально описанную в породах, доставленных «Аполлоном-11», отнесли к числу лунных минералов, что ставили под сомнение. Качественно халькопирит был идентифицирован в базальте, где он находился в каемках самородной меди, окружавших зерна FeNi-металла. В порфиритовом базальте халькопирит был определён достоверно. Совместно с кубанитом он расположен вдоль трещинок и по границам зерен в троилите.
Оптические свойства. Халькопирит анизотропен, и поэтому его нельзя отождествлять с изотропным (и дискредитированным) «халькопирротином».
Химический состав. Состав халькопирита, определенный методом электронного микрозондового анализа, позднее был подтвержден рентгенографическими исследованиями. В небольшом количестве определен кобальт.
3.3. СФАЛЕРИТ ZnS.
Условия нахождения и формы выделения. Мельчайшее зерно сфалерита было обнаружено в порфиритовом базальте. Фактических данных не приводилось, однако определение его считалось «более или менее достоверным». Достоверно сфалерит установлен в метаморфизованной брекчии. Здесь он находится в ассоциации с троилитом, гётитом, двумя не идентифицированными фазами, обогащенными цинком и хлором, и неизвестной фазой, обогащенной свинцом. Сфалерит образует узкие реакционные каемки вдоль трещинок, пронизывающих троилит, или вокруг его зерен. Как сфалерит, так и троилит окружены гётитом и не идентифицированными фазами. Для энстатитовых метеоритов сфалерит — редкий минерал, сосуществующий с титано-хромистым троилитом, до-бреелитом, нинингеритом или железомагнезиальным алабандином. В железных метеоритах сфалерит обычно встречается в троилитовых модулях совместно с хромистым троилитом и добреелитом или цинковым добреелитом. В образце ни один, из этих минералов вместе со сфалеритом не встречался.
Считают маловероятным, чтобы сфалерит (с его летучим цинком) мог уцелеть при ударных явлениях и затем быть включенным в лунные породы, в то время как все другие минералы исчезли. Скорее присутствие сфалерита в образце объясняется взаимодействием с парами, содержащими летучие обогащенными цинком и хлором,; в результате чего образовались реакционные каемки сфалерита вокруг троилита и, вероятно, 
— вокруг металлического FeNi.
Реакционные каемки сфалерита и гётита вокруг троилита встречаются также в по-лимиктовой брекчии. При анализе другого образца реакционные каемки между троилитом и цинксодержащим хлоридно-сульфатным веществом не наблюдались. Вместо этого отмечались мелкие (<10 мкм) отдельные зерна сфалерита (обычно по одному на каждое зерно троилита), иногда внутри троилита. По-видимому, это исключает возможность реакции троилит — сульфат. Во многих случаях троилит встречается без сфалерита, даже в тех участках шлифов, где наблюдаются признаки интенсивно проявленного окисления и где следовало бы ожидать нахождение сфалерита лунного происхождения, если бы он образовался при взаимодействии сульфата цинка с троилитом.
Оптические свойства. В шлифе сфалерит серый, с высокой отражательной способ- ностью по сравнению с гётитом.
Химический состав. Согласно анализам, сфалерит из образца представляет собой разновидность, обобщенную железом.
ГЛАВА 4. Простые Окислы
4.1. ИЛЬМЕНИТ FeTiO3.
Условия нахождения и формы выделения. Ильменит — непрозрачный, наиболее распространенный лунный минерал; иногда он составляет до 20% всего объема пород. Ильменит наиболее распространенная фаза после клинопироксена и плагиоклаза. Морфология ильменита весьма разнообразна, выделения его изменяются от ксеноморф-ных до гипидиоморфных и идиоморфных.
В кристаллических породах ильменит образует:
1. Блоки кристаллов, от идиоморфных до гипидиоморфных (Фиг. 5).
2. Тонкие пластинки, расположенные параллельно (0001) с ромбоэдрическими модификациями.
3. Грубые скелетные кристаллы с захваченными пироксеном, троилитом и металлическим железом; встречаются реже.
Агрегаты зерен иногда имеют ядро из армолколита или хромовой ульвошпинели; возможно, они образовались в результате реакции этих включенных фаз с расплавом во время охлаждения.
Оптические свойства. Ильменит отчетливо анизотропен, в масляной иммерсии становится темным красновато-коричневым. Он обычно непрозрачен, однако тонкие пластинки ильменита просвечивают; было обнаружено также несколько тонких темно-бурых прозрачных пластинок. Для ильменита с высоким содержанием магния характерно заметное двойное лучепреломление, а также сильный плеохроизм от розовато-бежевого до буровато-серого.
Химический состав. Состав лунного ильменита в общем близок к стехиометрическому, в нем в незначительном количестве присутствуют хром, алюминий и марганец, находящиеся в виде твердого раствора. Иногда встречается также в небольшом количестве циркон.
4.2 КОРУНД α-Аl2Оз.
Условия нахождения и формы выделения. Первоначально считалось, "что корунд, обнаруженный в лунных образцах, был занесен с Земли. В настоящее же время предполагается, что эта фаза образовалась на Луне из газообразной фазы при конденсации, вызванной ударом. Зерна корунда, обнаруженные во внутренней части образца, невелики (20—200 мкм). Возможно, что некоторые продолговатые или округлые зерна (40— 100 мкм) из мелкозернистых материалов «Аполлона-11» представляют собой агломераты более мелких зерен. В отличие от деформированных ударными явлениями зерен из образцов «Аполдрна-11» и «Аполлона-12» в пробе мелкозернистого материала было найдено не подвергшееся ударному воздействию зерно корунда размером 200 мкм. Этот кристалл сдвойникован по {0001}. Для земного корунда такой тип двойникования необычен.
ГЛАВА 5. Окислы трехвалентного железа: гётит, гематит и магнетит.
5.1. ГЁТИТ α-FeO(OH).
Условия нахожденья и формы выделения. Предположительно сообщалось, что гётит был обнаружен в пробе мелкозернистого материала. В микробрекчиях гётит обнаружен в виде ржавых ореолов (шириной 2—3 мкм), расположенных вокруг камасита или замещающих камасит. В образцах брекчий гётит встречается в двух различных ассоциациях; в одном случае с металлическим FeNi, в другом — с троилитом и сфалеритом. В первом случае размер реакционных каемок гётита вокруг металлических капель изменяется в широких пределах от нескольких микрон до долей микрона. Трещины, расходящиеся от металлических капель, выполнены субмикроскопическими прожилками гётита, которые глубоко проникают в силикатную основную массу. Каемки ржавчины обнаружены вокруг всех металлических капель в подвергавшейся ударному воздействию, но не оплавленной силикатной основной массе. В то же время на металлических шариках в испытавших ударное воздействие оплавленных прожилках силикатного стекла таких гётитовых каемок не обнаруживается. В ассоциациях гётита с троилитом и сфалеритом присутствуют также две фазы, обогащенные цинком и хлором, а также Рb-обогащенная фаза. В испытавшей ударное воздействие брекчии содержится также много зерен камасита, покрытых ржавыми оболочками «гётитового» состава. Некоторые из покрытых оболочкой зерен полностью находятся внутри маскелинита. Полагают что ржавчина не могла быть привнесена в породу после тога ударного воздействия, в результате которого произошло превращение плагиоклаза в маскелинит. Гётитоподобные минералы были отмечены в пробах грунта. В образце эта фаза имеет вид хорошо развитых полых коробочкоподобных сдвойникованных кристаллов, расположенных обычна на границе между силикатными минералами (особенно оливин) и металлическим железом. Было высказано предположение, что в этом случае гидратированный окисел железа представляет собой лепидокрокит λ-FeO(OH), образовавшийся в результате гидратации лавренсита. По-видимому, гидратированный материал более поздний, чем железные частицы, содержащиеся в этих образцах, поскольку возникшие при ударе микрократеры, обнаруженные на поверхности некоторых металлических зерен, на гидратированном материале не наблюдаются. В другом образце (66 095,80) большая часть свободных металлических фаз, а также часть троилита находятся в различных стадиях окисления; они окружены каемками минерала, который, по-видимому, не что иное, как гётит. В результате недавних исследований этого минерала (методами рентгеновской дифракции и спектров кристаллических полей) установлено, что это, возможно, акагенеит β-FeO(OH).
Оптические свойства. Под микроскопом гётит представляет собой серую отражающую фазу с красноватыми внутренними рефлексами. Материал, который предположительно принят за лепидокрокит, по описаниям имеет цвет от темного рубиново-красного до оранжево-красного и покрытую трещинами поверхность, как обезвоженный гель, в других случаях он может быть кристаллическим рубиново-красным и прозрачным. В брекчии 66 095 ржавые пятна при исследовании под бинокулярной лупой оказались бурыми, красно-бурыми, красными, желто-бурыми и оранжевыми пленками и пятнами. Одно пятно, расположенное в центре микрократера на стеклянном шарике, было определено. Как лимонит. Это название является синонимом скрытокристаллического гётита с адсорбированной водой.
Химический состав. Количественные электронные микрозондовые анализы ряда гётитовых участков брекчии, помимо содержания основной массы железа, позволили определить в различных количествах никель, хлор, кальций, серу и фосфор. Содержание №0 изменяется в пределах от 1,64 до 5,9%. Содержание хлора также довольно высоко (до 5,25 %).
5.2. ГЕМАТИТ Fe2O3 (предположительно).
Условия нахождения и формы выделения. Сообщение о том, что гематит обнаружен в пробе мелкозернистого материала, было опубликовано без данных, которые бы подтверждали идентификацию гематита. Фаза, которая также предположительно принятая за гематит, была обнаружена и в пробе мелкозернистого материала; эта фаза имеет вид чешуйчатых кристаллов. При детальном исследовании проб грунта, доставленных «Аполлоном-16» и «Аполлоном-17», наблюдались крошечные гладкие шарики (некоторые < 1 мкм), округлые фрагменты неправильной формы, гранулы и отдельные микрокристаллы или хрупкие друзы микрокристаллов. Некоторые гранулы соединились с окисляющимися металлическими частицами. Отдельные шарики ассоциируются с рутилом и находятся внутри или на поверхности силикатов. Был обнаружен стекловидный фрагмент с многочисленными кристаллами как на его поверхности, так и внутри; это дает основание предположить, что образование окиси железа происходило до контакта кристаллов с земной атмосферой. Нельзя, однако, исключить возможность образования гематита вследствие глубоко проникающего процесса окисления лавренсита.
Оптические свойства. В проходящем свете окраска гематита изменяется от ветлой до рубиново-красной (почти непрозрачной), буровато-красной, оранжевой и желтой. В отраженном свете цвет гематита изменяется от рубиново-красного до оранжево-красного. Шарики его большей частью рубиново-красные, гранулы оранжево-красные или желтые. Предполагается, что желтые гранулы представляют продукты окисления частиц железа, которые росли на них и затем отделились.
Химический состав. Все описанные выше частицы состоят в основном из железа и содержат только следы кремния и кальция и очень редко никеля. Такой состав в сочетании с их внешним видом дает возможность предположить, что это частицы гематита. Но доказательство того, что это гематит, может быть получено при рентгенографических исследованиях.
5.3. МАГНЕТИТ Fe3O4 или Fe2 Fe23+04 (предположительно).
Условия нахождения и формы выделения. В пробе мелкозернистого материала маленькие шарики диаметром от 1 до 2 мкм предположительно были идентифицированы как магнетит. И концентрация в общей массе порошка и концентратов менее 1 X 10-6 . Согласно опубликованным данным, магнетит установлен в порфиритовых базальтах. Некоторые зерна гётита в брекчии частично превращены в магнетит.
Оптические свойства. Шарики, обнаруженные в пробе мелкозернистого материала, непрозрачны, имеют серо-стальной блеск и сетчатую поверхность.
Химический состав. Анализы мессбауэровских спектров для ряда проб мелкозернистого материала, доставленного «Аполлоном-11» дали несколько пиков, которые связывают с присутствием шпинели, содержащей магнитное железо (т. е. магнетита). Эти пики заслуживают специального обсуждения, поскольку существование магнетита в лунных образцах все еще находится под вопросом, и не исключена возможность того, что эти пики появились вследствие процессов окисления при исследовании образцов на Земле. Таким образом, данные о существовании магнетита только статистические; их нельзя считать доказательством. Если этот минерал и присутствует в лунных образцах, то он находится в них в такой форме, которую выделить из образца очень трудно, и, кроме того, в форме, не типичной для магнетита из углеродистых метеоритов.
ГЛАВА 6. Минералы SiO2.
7.1. КВАРЦ SiO2.
Условия нахождения и формы выделения. Кварц, как правило, отсутствующий в крупнозернистых породах, более широко, хотя и спорадически, распространен в пробах лунных грунтов «Аполлона-11» и «Аполлона-12». После сепарации в тяжелой жидкости с плотностью 2,6 в образце обломочного грунта было обнаружено несколько зерен, по всей вероятности представляющих собой кварц. Редкие зерна кварца были найдены в лунном грунте «Аполлона-14» вместе с тридимитом, красной шпинелью и калиевым полевым шпатом.
В брекчии кварц встречается в различных формах: в обломке 06Al, состоящем в основном из калиевого полевого Шпата, содержатся в небольшом количестве кварц, андезиновый плагиоклаз (Ап50-55), ильменит и другие минералы. Как в светлой, так и в темной части образца все кристаллы плагиоклаза, калиевого полевого шпата, ильменита и кварца инкрустированы сахаровидными кварцевыми оболочками. Отдельные зерна кварца образовались на поздних стадиях кристаллизации остаточного расплава. Мелкие округлые зерна кварца размером до 200 мкм окружены каймой избыточного кремнезема. За пределами этой каймы в калиевом полевом шпате много игольчатых кристаллов кремнезема. Судя по текстурным взаимоотношениям, более крупные кристаллы кварца резорбирова-лись недонасыщенной кремнеземом «гранитной» жидкостью и впоследствии на их месте снова кристаллизовались фазы кремнезема. Наличие кварца вместо тридимита в светлых прожилках образца указывает на глубинную кристаллизацию, хотя можно также предполагать, что кварц образовался в результате девитрификации при ударном метаморфизме.
Поздний кварц может представлять собой либо преобразованный тридимит, либо равновесную низкотемпературную фазу Оптические свойства, Лунный кварц бесцветный, одноосный положительный и (в брекчии) обладает двупреломлением 0,006. Акцессорный кварц из брекчии (возможно, с включениями некоторого количества кристобалита и тридимита) был определен по своему рельефу, отражательной способности и одноосной положительной коноскопической фигуре. Кварц в образце можно не заметить, если бы не его характерная розовая и голубоватая катодная люминесценция. Для кварца очень характерно изменение цвета люминесценции при повороте николя. Если поворачивать анализатор микроскопа, цвет отчетливо изменяется от красного до синего. В обломке из образца G 38/2 «Луны-16» участки почти чистого кремнезема диаметром до 20 мкм обладают красно-синей люминесценцией, свидетельствующей о принадлежности данной фазы к кварцу. Каемка другой фазы кремнезема, окружающая зерна кварца в пробе, была обнаружена благодаря контрасту катодной люминесценции.
В прозрачном шлифе микробрекчии наблюдались три крупных (0,1— 0,3 мм) монокристальных зерна с низким преломлением и слабым двупреломлением. Каждое из зерен состояло из большого числа мелких доменов со значительно изменяющимся двупреломлением; поэтому зерна выглядят пестрыми и не угасают в каком-либо одном положении. Указанные зерна не обладают спайностью, двуосные, положительные с непостоянным углом 2V (приблизительно 25 — 35°). При большом увеличении в них наблюдается до шести систем множественной пластинчатости, характерных для кварца или плагиоклаза, подвергнутого ударному воздействию. Эти зерна представляют собой либо кварц, либо плагиоклаз, претерпевший ударное сжатие, при котором оптическая индикатриса значительно исказилась, либо (что менее вероятно) этот минерал — измененный в результате удара клинопироксен. Кварц после ударного воздействия может стать двуос-ным положительным с углом 2V до 28°. Выделения кремнезема в другом шлифе из той же брекчии также обладают множественной пластинчатостью, похожей на обычно наблюдаемую в земном кварце (при повороте универсального столика проявляются четыре или пять систем пластинчатости). При другом независимом исследовании выделений кремнезема из образца было также отмечено наличие ударной пластинчатости.
Химический состав. Анализ кварца из фрагмента G38/2 «Луны-16» показал, что в материале содержатся примеси, скорее всего, тридимита и кристобалита. В кварцевых ядрах из брекчии находится более 99% SiO2, в то время как в игольчатых кристаллах SiO2— лишь 95%. Эти кристаллы могут представлять неизвестную модификацию SiO2-Однако они могут оказаться и кварцем, поскольку указанное низкое количество SiO2 может быть связано с трудностью выделения тонких иголок в чистом виде из пробы.
Рентгенографические данные. Монокристалл из обломочного лунного грунта «Аполлона-11» был диагностирован как 6-кварц не только оптически, но и рентгенографическими методами. Кварцевые зерна, находящиеся в смеси с агрегатами кристобалита в тонкозернистом базальте, были надежно идентифицированы по рентгенограммам. После трехдневного механического обогащения эти зерна дали дебаеграмму кварца с ничтожной примесью кристобалита.
ГЛАВА 7. Силикаты: полевые шпаты.
8.1. Плагиоклазы
Лунные плагиоклазы незначительно отличаются от соответствующих им по составу земных минералов, однако в породах Луны преобладают сильно обогащенные кальцием представители этого ряда Богатые анортитовой составляющей плагиоклазы играют на Луне важную роль не только благодаря своему широкому распространению, но и вследствие той значительной информации о генезисе лунных пород, которую они дают исследователям. По составу большая часть лунных плагиоклазов охватывает интервал от кальциевого битовнита до натриевого анортита, но с помощью микроанализатора были зафиксированы представители ряда плагиоклазов от почти чистого анортита до лабрадорита, в некоторых случаях до андезина, а возможно, и до альбита
Изучение плагиоклаза показало, что морские базальты изливались в виде жидкости и кристаллизовались вблизи лунной поверхности или на ней.
Условия нахождения и формы выделения. Плагиоклаз из лунных пород светлее, чем аналогичные земные минералы, и более свободный от включений и продуктов изменения. Зерна плагиоклазов меняются в широких пределах по размерам (< 0,05 — > 3 мм) и форме (таблитчатые, уплощенно-призматические, пластинчатые или изометричные). Некоторые кристаллы растут в виде полых трубок квадратного сечения (вплоть до воронкообразных структур), заполненных де-витрифи-циррванньш стеклом и другими фазами. Так, например, в кристаллах плагиоклаза из обломков KREEP-базальта «Луны-20» находятся пустые или заполненные стеклом ядра. Идиоморфные кристаллы анортита из обломочного грунта, а также из полостей в микрогаббро уплощены по (010); они имеют ромбовидные очертания, определяемые развитием граней (001) и (101); внутренний острый угол равен 52°1'8'. В плоскости (010) угол логасания Х по отношению к ребру, образованному гранями (010) и (101), составляет около 5°. В крупнозернистом базальте плагиоклаз обнаружен в виде переплетенной или радиальной сети уплощенно-призматических кристаллов длиной до 0,2 мм. В осколке анортозитового базальта идиоморфные уплощенные призмы плагиоклаза, переплетаясь, образовали каркас, интерстиции которого заполнены ксеноморфными выделениями пироксена. В отдельных участках лейсты плагиоклаза представлены радиально-лучистыми или тонкозернистыми агрегатами, которые могут быть автолитами. В тонкозернистом базальте тончайшие кристаллики плагиоклаза вместе с ильменитом проникают внутрь поровых пустот. В крупнозернистом базальте эти кристаллики сцементированы другими поздними минералами. В образце, так же как и в тонкозернистом базальте, кристаллы плагиоклаза длиной до 1 мм в виде гипидиоморфных выделений или пойкилитовых вростков окружены мелкими зернами клинопироксена или, что встречается реже, ильменита. В образце размеры зерен плагиоклаза изменяются в широких пределах: идиоморфныз кристаллы величиной около 0,1 мм заключены в клинопироксене, более крупные (в тех же пределах) уплощенные кристаллы образуют звездчатые, радиально-лучистые или взаимопроникающие сростки. Два кристалла кальциевого битовнита из габбро, расположенные в полостях, обладают хорошо развитыми гранями и не сдвойникованы, что свидетельствует об их росте во время газовой фазы. На поверхности граней наблюдаются своеобразные курганообразные наросты, столбчатые образования, иглы и нитевидные кристаллы. В мелкозернистом материале «Аполлона-14» плагиоклаз, меняющийся по составу от натриевого битовнита до предельно кальциевого анортита, образует большее количество мономинеральных частиц, чем во всех других лунных образцах.
Оптические свойства. Плагиоклаз обычно прозрачный, бесцветный или белый; лишь изредка он окрашен в бледно-коричневый цвет. Изотропизированный плагиоклаз (маскелинит), как правило, также бесцветен. Крупные прозрачные зерна были встречены в мелкозернистом материале лунного грунта. Химическим анализом установлено, что бледно-зеленая стекловатая частица в микроанортозитовом обломке из образца лунного грунта состоит из маскелинита.
Химический состав. Лунные плагиоклазы в противоположность нормальным земным плагиоклазам характеризуются избытком кремния и дефицитом алюминия.
8.2. Калиевые полевые шпаты KALSi3O8.
Условия нахождения и формы выделения. Некоторые из калиевых полевых шпатов могут быть фазами, образовавшимися в результате распада твердого раствора в лунном плагиоклазе. Так, например, натриевый плагиоклаз, в котором К2О больше, чем в более распространенном кальциевом плагиоклазе KREEP-базальта «Аполлона-14», содержится фаза, возможно, представляющая собой калиевый полевой шпат, образованный в результате распада твердого раствора. Чаще всего в таких породах калиевый полевой шпат встречается в интерстициях между выделениями плагиоклаза и ортопироксена.
В калиевом полевом шпате, называемом в разных случаях ортоклазом или санидином, часто встречается в некотором количестве ВаО. В изверженных породах калий и баристый калиевый полевые шпаты встречаются в интерстициях часто в ассоциации с остаточным стеклом, обогащенным SiOa и К2О. В брекчии единичный угловатый обломок состоит из переплетенных между собой лейст калиевого полевого шпата; интерстиции между этими лейстами заполнены минералом кремнезема (вероятно, тридимитом). В некоторых брекчиях из проб «Аполлона-14» в так называемых риолитовых обломках есть ядра кварца и калиевого полевого шпата, а обломок размером 1 мм, встреченный среди стекловатой основной массы в брекчии, сложен взаимопроросшими калиевым полевым шпатом и кварцем. Это именно тот тип прорастаний, который дал основание применять обсуждавшийся ранее термин «гранитный компонент». В порфировом базальте обогащенные кремнеземом участки содержат в интерстициальной массе редкие идиоморфные кристаллы баристого К-полевого шпата диаметром до 50 мкм, а бариевый санидин отмечался при описании KREEP-базальта, а также базальта. В брекчии баристый КПШ встречается в виде изометричных кристаллов длиной около 350 мкм.
Оптические свойства. Данных оптического исследования калиевых полевых пшатов имеется мало. В «пестро-сером» базальте, доставленном станцией «Аполлон-12», отмечалась фаза с низким двупреломлением, которая представляет собой скорее богатое калием стекло, чем полевой шпат.
Сходная фаза (названная просто «богатой калием фазой») из образца LR-1 может быть полевым шпатом, но она преимущественно изотропна. Кристалл баристого КПШ из KREEP-базальта имеет 2V < 20°, и поэтому он был назван санидином. При исследовании лунных фаз под люминесцентным микроскопом отмечалась синяя люминесценция крошечных частиц калиевого полевого шпата в некоторых порфировых базальтах, доставленных станцией «Аполлон-12».
Химический состав. Калий - весьма малораспространенный элемент лунных пород. Калий в небольшом количестве входит в состав некоторых плагиоклазов, однако большая его часть концентрируется в остаточном расплаве.
Заключение
25 июля 1969 года по национальному телевидению транслировалось вскрытие первого контейнера с образцами горных пород, доставленного на Землю экипажем «Аполон-11». Весь мир ожидал немедленныхответов на вопросы о происхождении Луны. Когда контейнер показался на телевизионном экране, все увидели, что пыльные лунные образцы похожы на кучку подгоревших печёных картофилин. Когда же настал самы момент вскрытия контейнера, телевизионная программа внезапно прервалась. Как будто на разочаровавшее зрелище попешно набросили покрывало.
Однако разачерование оказалось недолгим. На следующий день, когда первый тщательно очищенный образец породы, помещённый в вакуумную камеру, приблизили к телевизионной камере, на некоторые вопросы сразу получили ответ. Порода была кристалической, несомненным среднизернистым базальтом, что указывает на образование его в результате кристализации магмы. Следовательно, независимо от способа образования пород можно утверждать, что некогда породы Луны были в расплавленном состаянии. Несмотря на некоторые колличественные различия, с точки зрения главных минеральных компонентов эта порода сходна с земными базальтами. Таким образом, вещества, слагающие Луну, сходны с веществами, образующими Землю.
Прошло более 5 лет. За это впремя на Землю доставлено около 400 кг лунных образцов. Более 800 учёных, представляющих приблизительно 180 иследовательских групп, расклассифицировали всего лишь 10% доставленного материала. А несколько сотен килограммов лунного материала, составляющего примерно 20000 отдельных образцов пород, всё ещё ожидают изучения. Значительная часть собранных образцов будет храниться в качестве резерва в Джонсовсоновском центре космических полётов в Хьюстоне. Иследования будут продолжаться, хотя сокращения ассигнований уменьшит число иследователей и замедлит темпы иследований.
Список использованной литературы</10>
Смотрите также: