Petrografia martedì 19 settembre 2017 Registrazione Login

PETROGRAFIA - ROCCE LUNARI Riduci

Nulla e’ forse più importante dei campioni di roccia lunari raccolti dagli astronauti Apollo per la comprensione delle origini della Luna, dei suoi costituenti minerali e dei processi geologici. Questi campioni ci hanno insegnato che la Luna e’ un planetoide eterogeneo composto da rocce vulcaniche di tipo diverso; alcune sono egualmente diffuse sulla terra mentre altre sono tipicamente lunari. Le colate basaltiche che ricoprono i mari si sono formate con modalità simili a quelle terrestri, mentre altre rocce, come la breccia, sono molto più diffuse sulla Luna; vi sono anche rocce simili in entrambi gli ambienti ma con differenze mineralogiche, a volte minime, a volte significative. Lo studio delle rocce campionate congiunto ai rilevamenti a raggi X e γ delle sonde, ha anche permesso di stabilire, con ridotto margine d’errore, la composizione delle rocce in posti dove non sono stati mai raccolti dei campioni. La classificazione delle rocce lunari, comunque, risulta piuttosto complessa a causa delle tante varianti, anche all’interno di rocce simili. Fin dove possibile, e’ stata utilizzata la stessa nomenclatura usata per le rocce terrestri; in altri casi, sono stati creati neologismi e nuovi criteri classificativi.

 

Classificazione delle rocce lunari

Tutte le rocce lunari erano in origine ignee e formatesi dal raffreddamento del magma, in vari momenti della storia evolutiva lunare; in seguito, alcune rocce sono state alterate, frammentate, mescolate, fuse e risolidificate da impatti con meteoriti – alcune di queste (ad esempio, le brecce) possono anche essere uniche nel loro genere. Sono stati determinati quattro gruppi principali.

(1) Rocce basaltiche. Ve ne sono due tipi. Colate laviche:  flussi lavici lunari emersi in superficie attraverso spaccature della crosta e, a causa del basso contenuto in silicio e alluminio e alto contenuto in ferro (in opposizione agli equivalenti terrestri), hanno formato uno strato sottile di basalto largamente diffuso. I vari fronti lavici si sono raffreddati secondo gradienti differenti, in dipendenza dello spessore delle singole colate; di conseguenza, si sono potute formare strutture mineralogiche diverse.

Depositi piroclastici (ceneri vulcaniche): i gas contenuti all’interno di un magma in fase di ascesa possono esplodere violentemente quando questo giunge in superficie; ne risulta la produzione ‘a fontana’ di gocce di materiale fuso che si depositano sulla superficie lunare sotto forma di sferule vetrose. L’accumulo di queste sferule attorno a camini, crateri e spaccature forma depositi piroclastici simili alle ceneri vulcaniche terrestri. Le evidenze più note sono i cosiddetti, “suolo arancione” e “vetro verde” trovate rispettivamente dagli astronauti Apollo 17 e 15.

 

Depositi piroclastici e colate laviche

Nel video sotto, una breve descrizione del ritrovamento di basalti lunari da parte degli astronauti Neil Armstrong e Buzz Aldrin e delle successive analisi da parte dei geologi.

 

(2) Rocce inviolate. Tipiche degli altipiani, di composizione originaria, incontaminate da rimaneggiamenti e mescolanze; sono le rocce più antiche della superficie lunare e sono rappresentative della crosta lunare formatasi  4.5 miliardi di anni fa. La composizione chimica dei minerali ha rivelato che si verificarono vari episodi di fusione della crosta piuttosto estesi; la maggior parte della Luna fu ricoperta da un oceano magmatico, uno strato ricco di silicati fusi, profondo centinaia di chilometri. Il raffreddamento di questo oceano ha formato la crosta lunare e gli altipiani sono l’unica testimonianza rimasta di quell’evento. Sfortunatamente, anch’essi sono a volte ricoperti e inquinati da frammenti provenienti da altre parti a causa del bombardamento meteorico e il loro riconoscimento non e’ sempre facile. Fra queste, si distinguono 3 tipi diversi. 1. Anortositi ferrifere: rocce chiare ricche in calcio e alluminio, composte principalmente da plagioclasi. Altri minerali minori sono i pirosseni e le olivine, particolarmente ricche in ferro, rispetto alle rocce magnesifere (vedi sotto). Potrebbero essersi formate a seguito del galleggiamento di plagioclasi nel magma.

Roccia "Genesis": un'anortosite raccolta dal bordo del cratere Spur da Scott e Irwin (Apollo 15). E' composta al 98% da plagioclasi a grana grossa (i cristalli piu' grandi sono circa 2 cm) e al 2% da pirosseni e ilmenite.

Nel video sotto, il momento (in diretta) del ritrovamento della prima anortosite lunare da parte degli astronauti Scott e Irwin (Apollo 15) e dell'entusiasmo generale suscitato.

2. Rocce magnesifere: contengono plagioclasi, pirosseni e olivine in quantità variabile; a seconda della loro mutua presenza si distinguono gabbri e noriti (pirosseni e plagioclasi), duniti (solo olivine) e troctoliti (olivine e plagioclasi). Queste rocce si sono presumibilmente formate negli ultimi stadi di solidificazione dell’oceano di magma. 3. Rocce KREEP: contrariamente alle altre rocce lunari, queste contengono un alto contenuto di potassio (K), terre rare (REE) e fosforo (P). Le poche rocce inviolate KREEP sono rocce basaltiche e sono più antiche delle lave basaltiche che hanno formato i mari.

 

Norite (a sinistra) e sezione sottile di dunite (a destra)

Troctolite

(3) Brecce. Sono  rocce formatesi a seguito dell’impatto con meteoriti e sono particolarmente diffuse, tanto da costituire la maggior parte dei campioni raccolti da tutte le missioni Apollo. Queste rocce sono formate da frammenti non arrotondati di altre rocce, minerali e vetri di varia dimensione, età e origine (clasti) inclusi in una matrice a grana fine che può essere composta da micro minerali o anche altre rocce. In generale, si distinguono due grandi categorie di brecce: monomittiche e polimittiche. Nelle prime, i clasti sono tutti formati dallo stesso tipo di roccia, mentre nelle seconde, i clasti hanno origine diverse. Queste ultime sono le più diffuse.  Un criterio classificativo più dettagliato comprende sette tipi. 1. Brecce frammentate: contengono frammenti di varie rocce, anche appartenuti a brecce pre-esistenti; la matrice e’ costituita da frammenti più piccoli degli stessi frammenti poco cementati fra loro. 2. Brecce vetrose: sono costituite da vari frammenti in una matrice vetrosa, originatasi dalla fusione di altre rocce coinvolte nell’impatto con un meteorite; la formazione del vetro indica che il raffreddamento e’ stato particolarmente rapido. 3. Brecce cristalline: sono come le brecce vetrose tranne che la matrice e’ microcristallina (di tipo basaltica) a seguito di un raffreddamento lento. 4. Brecce con pochi clasti: il numero di frammenti e’ talmente basso rispetto alla matrice microcristallina che somigliano quasi a basalti, da cui si distinguono per l’alto contenuto in iridio, oro e osmio. 5. Brecce metamorfiche: dette anche granulitiche, termine che indica rocce completamente ricristallizzate che non presentano più nessuna delle sue strutture originarie. Queste brecce si formano a seguito di una alterazione e ricristallizzazione a 1000⁰C di altre brecce pre-esistenti. L’alta temperatura può essere dovuta all’impatto con un meteorite. 6. Brecce dimittiche: roccia a due componenti, in cui i frammenti formatisi dall’impatto con un meteorite si mescolano con frammenti di roccia lunare che si trovano nell’area sottostante il cratere e vengono fusi insieme. Rocce simili si formano anche sulla terra e sono note col nome di pseudotachiliti. 7. Brecce regolitiche: rocce formate maggiormente da materiale tipico del regolite (sferule vetrose, agglutinati, etc.).

Brecce polimittiche raccolte da Cernan e Schmitt (Apollo 17)

 

(4) Regolite. Questo termine indica uno strato di roccia frammentata e non consolidata, ci varia origine, granulometria  e composizione. E’ la parte più esteriore della superficie lunare (ricopre la roccia in posto in tutta la Luna) e la sua consistenza media e’ quella di una polvere fine (< 1cm) a grani spigolosi. Contrariamente al regolite terrestre (che si forma a seguito di erosione dovuta ad agenti atmosferici), quello lunare si forma a causa dell’impatto con meteoriti, sia grandi che microscopici. La maggior parte di questo materiale polverizzato tende a fondersi a causa del calore sviluppato dagli impatti meteoritici, formando brecce e altre aggregazioni che conferiscono alla struttura del  regolite una certa complessità. Lo spessore può variare da 10 a 20 metri ma nei mari non supera i 4-5 metri. Il regolite e’ di primaria importanza per quanto riguarda la comprensione di molti aspetti della Luna; infatti, molti campionamenti e studi di geofisica e geochimica sono stati condotti su questo strato lunare non consolidato. Inoltre, nel caso di una possibile costruzione di una base lunare permanente, costituirebbe il materiale edilizio principale.

 

Breccia regolitica e regolite

 

Nel video sotto, una breve descrizione della formazione del regolite.

 

Tabelle riassuntiva delle principali rocce lunari e dei suoi costituenti

Composizione mineralogica delle rocce dei mari basaltici

 

Plagioclasio

Pirosseno

Olivina

Ilmenite

Alto contenuto di titanio 

30%

54%

3%

18%

Basso contenuto di titanio

30%

60%

5%

5%

Bassissimo contenuto di titanio

35%

55%

8%

2%

 

Composizione mineralogica delle rocce degli altipiani

 

Plagioclasio

Pirosseno

Olivina

Ilmenite

Anortosite

90%

5%

5%

0%

Norite

60%

35%

5%

0%

Troctolite

60%

5%

35%

0%


ROCCE LUNARI - Catalogo Riduci

Cliccando la figura sotto si possono consultaer tutti i campioni di roccia lunari tratte dal catalogo realizzato da Charles Meyer per la NASA. Questo compendio  e' la raccolta piu' aggiornata delle foto delle rocce e delle loro analisi chimiche e petrografiche. Anche se e' tutto in inglese, le schede sono abbastanza comprensibili dato che "parlano" con il linguaggio dei simboli e dei numeri. I campioni sono classificati secondo il tipo di roccia ma anche secondo la missione in cui sono stati raccolti.

 


PETROGRAFIA MICROSCOPICA Riduci

In questa sottosezione ho inserito un link che conduce al sito della Open University che, in collaborazione con la NASA, ha realizzato un microscopio polarizzatore virtuale con cui si possono vedere molte sezioni sottili di diverse rocce lunari tratte da tutte le missioni. E' possibile osservare le sezioni in vari ingrandimenti, a nicol paralleli e incrociati; e' inoltre possibile ruotare la sezione per misurare l'angolo d'estinzione. Uno strumento veramente utilissimo per chi volesse cimentarsi con una ricerca qualitativa e quantitativa. Il sito e' in inglese ma l'uso del microscopio e' abbastanza intuitivo. Buon divertimento.


FASE LUNARE CORRENTE Riduci
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Contatti: e-mail Riduci
email: postmaster@geologialunare.it

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