velikost textu

Comprehensive petrological and geochemical study of lunar mare-basalt meteorite Northeast Africa 003 - A

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Comprehensive petrological and geochemical study of lunar mare-basalt meteorite Northeast Africa 003 - A
Název v češtině:
Komplexní petrologický a geochemický výzkum lunárního meteoritu mare-bazaltického složení Northeast Africa 003-A
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Jakub Haloda
Školitel:
RNDr. Jan Košler, Ph.D.
Oponenti:
RNDr. Jan Borovička, Ph.D.
prof. Herbert Palme
Id práce:
77204
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Ústav geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů (31-430)
Program studia:
Geologie (P1201)
Obor studia:
Geologie se zaměřeními (XGEOLV)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
15. 9. 2009
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Informace o neveřejnosti:
Práce byla vyloučena ze zveřejnění.
Jazyk práce:
Angličtina
Abstrakt:
ABSTRAKT KOMPLEXNÍ PETROLOGICKÝ A GEOCHEMICKÝ VÝZKUM LUNÁRNÍHO METEORITU MARE-BAZALTICKÉHO SLOŽENÍ NORTHEAST AFRICA NEA 003-A Northeast Africa 003 (NEA 003) je lunární meteorit, nalezený ve dvou fragmentech (6 a 118 g) v Libyi v letech 2000 a 2001. Hlavní část 118 g fragmentu meteoritu (~75 obj. %) použitá pro tuto studii (NEA 003-A) byla klasifikována jako lunární mare-bazalt a menší přilehlá část (~25 obj. %) je tvořena bazaltickou brekcií označovanou jako NEA 003-B. Meteorit NEA 003-A je tvořen především olivíny, pyroxeny a plagioklasy s nápadnou hrubozrnnou magmatickou strukturou. Minerální asociace charakteristická pro pozdní stádia krystalizace této horniny se skládá především z lištovitých plagioklasů, ilmenitu, troilitu, fayalitu, Si-K bohatého skla, apatitu a vzácně i SiO2 fází. Dále jsou přítomny akcesorické minerály zahrnující ulvöspinel, chromit a vzácně i ryzí Fe-Ni slitiny. Zrna olivínů a pyroxenů jsou nápadně porušená frakturami, které vznikly v důsledku působení vysokých šokových tlaků, a přítomný plagioklas byl ze stejného důvodu zcela přeměněn na maskelynit. Poměry Fe/Mn celkové horniny, olivínů a pyroxenů a také izotopické složení kyslíku pro celkovou horninu dokládá jednoznačně lunární původ tohoto meteoritu. Dalšími důkazy svědčícími pro lunární původ meteoritu NEA 003-A jsou přítomnost Fe-Ni slitin a zcela bezvodé minerální asociace. NEA 003-A je geochemicky a petrograficky zcela odlišný od dříve popsaných mare-bazaltických meteoritů a není s nimi v žádném vztahu z hlediska společné geneze nebo nálezů na Zemi. Petrografie a chemické složení hlavních prvků NEA 003-A je podobné olivinickým mare-bazaltům s nízkým obsahem Ti z Apolla 12 a olivínnormativním bazaltům z Apolla 15. Obsahy stopových prvků NEA 003-A jsou nápadně podobné olivín-normativním bazaltům z Apolla 15. NEA 003-A tak může představovat doposud neznámý, geochemicky méně vyvinutý člen této olivín-normativní bazaltické série. Obsahy vzácných zemin v meteoritu NEA 003-A jsou velmi nízké a obsahy dalších nekompatibilních stopových prvků svědčí o méně vyvinutém charakteru původního zdrojového magmatu. Chemické složení celkové horniny ukazuje, že zdrojová tavenina NEA 003-A nebyla kontaminována KREEP komponentou v důsledku mísení nebo asimilace různých zdrojových magmat. Výsledky modelování krystalizace horniny a nízká minimální rychlost chladnutí zdrojového magmatu (~0.07 °C/h) dokládá, že zdrojové magma NEA 003-A krystalizovalo v nižší části lávového proudu obsahujícího asi 10% kumulátového olivínu a bylo pravděpodobně odvozeno z geochemicky primitivnějšího magmatu složením blízké pikritu v důsledku procesů frakční krystalizace. Rychlost chladnutí magmatu, odvozená z šířky lištovitých krystalů plagioklasu (~0.1 °C/h), odpovídá pozici zdrojového magmatu v hloubce 2,4-3,6 m pod povrchem modelového lávového proudu v podmínkách měsíčního povrchu. Na základě výsledků tohoto modelu je možné odhadnout minimální tloušťku původního lávového proudu na 4,8-7,2 m, což vylučuje původ NEA 003-A z prostředí hlouběji situovaného magmatického krbu. Rozdíl mezi analyzovanými obsahy vzácných zemin v celkové hornině a vypočtenými obsahy vzácných zemin v modelové tavenině NEA 003-A v ekvilibriu pro analyzované pigeonity a anortitické plagioklasy dokládá, že obsahy vzácných zemin v celkové hornině přesně neodráží složení původního zdrojového magmatu. Složení celkové horniny bylo po vmístění a v průběhu krystalizace NEA 003-A ovlivněno únikem části reziduální, vzácnými zeminami obohacené taveniny. Původní zdrojová tavenina NEA 003-A tedy krystalizovala v částečně otevřeném systému frakční krystalizace se vstupem kumulátového olivínu. Stáří krystalizace NEA 003-A (3.09±0.06 mld. let), získané metodou Sm-Nd, odpovídá periodě vulkanické aktivity v období nižšího Eratosthenianu. Hodnota εNd = - 0.4±0.3, blízká složení chondritických meteoritů, indikuje, že hornina byla odvozena ze slabě obohaceného plášťového zdroje, podobně jako pikritická skla z Apolla 15 (Apollo 15 green glasses). Výsledky Ar-Ar datování nejsou shodné se stářím krystalizace zjištěným metodou Sm-Nd a dokládají vliv jedné nebo více impaktních událostí na Ar-Ar systém. Ar- Ar metoda umožnila datovat z hlediska intenzity šokové metamorfozy nejvýznamnější impaktní událost (šokové tlaky mezi 28 a 45 GPa) v období před 1,8 miliardami let. Absence solárního Ar ukazuje, že NEA 003-A nebyl přímo vystaven působení slunečního větru na povrchu Měsíce, ale doba odpovídající vystavení horniny účinkům kosmického záření (cosmic ray exposure age = 209±6 mil. let) dokládá, že hornina byla během části své historie uložena v horních partiích lunární regolitové vrstvy.
Abstract v angličtině:
ABSTRACT COMPREHENSIVE PETROLOGICAL AND GEOCHEMICAL STUDY OF LUNAR MARE-BASALT METEORITE NORTHEAST AFRICA 003-A Northeast Africa 003 (NEA 003) is a lunar meteorite found as a two paired stones (6 and 118 g) in Libya in 2000 and 2001. The main portion (~75 vol%) of the 118 g meteorite, used for this study, (NEA 003-A) consists of mare basalt and a smaller adjacent portion (~25 vol%) is a basaltic breccia (NEA 003-B). NEA 003-A has a coarse-grained magmatic texture consisting mainly of olivine, pyroxene and plagioclase. The late-stage mineral association is composed mainly of elongate plagioclase, ilmenite, troilite, fayalite, Si-K-rich glass, apatite and a rare SiO2 phase. Other accessory minerals include ulvöspinel, chromite, and trace Fe-Ni metal. Olivine and pyroxene contain shock-induced fractures, and plagioclase is completely converted into maskelynite. The Fe/Mn values of the whole rock, olivines and pyroxenes, and the bulk-rock oxygen isotopic composition provide evidence for the lunar origin of NEA 003-A meteorite. This is further supported by the presence of Fe-Ni metal and an anhydrous mineral association. NEA 003-A is geochemically and petrographically distinct from previously described mare-basalt meteorites and is not paired with any of them. The petrography and major element composition of NEA 003-A is similar to the composition of low-Ti olivine mare basalts from Apollo 12 and olivine-normative basalts from Apollo 15. The NEA 003- A meteorite shows geochemical similarities in trace element contents with Apollo 15 olivine-normative basalts and could represent a yet unknown geochemically less evolved member of the olivine-normative basalt series. The meteorite is depleted in rare earth elements (REE) and incompatible trace elements indicating a less evolved character of the parental magma. The bulk-rock chemical composition demonstrates that the parent melt of NEA 003-A was not contaminated with KREEP components as a result of magma mixing or assimilation processes. Results of crystallization modeling and low minimum cooling rate estimates (~0.07 °C/hr) suggest that the parent melt of NEA 003-A crystallized in the lower part of a lava flow containing cumulate olivine (~10%) and was probably derived from more primitive picritic magma by fractional crystallization processes. Estimated NEA 003-A cooling rate of 0.1 °C/hr based on the thickness of plagioclase laths corresponds to the range of 2.4-3.6 m bellow the surface of a lava flow. Based on these computations, the minimal thickness of parental lava flow was in the range of 4.8-7.2 m and therefore the origin of NEA 003-A in deeper situated magma chamber is not likely. Discrepancy between the measured whole-rock REE composition and calculated equilibrium melt REE compositions for NEA 003-A pigeonite and plagioclase suggests that the whole-rock REE composition of NEA 003-A does not reflects the composition of the original parent melt exactly. The whole-rock composition of NEA 003-A was partially affected by outflow of portion REE-enriched residual melt by filter-pressing differentiation processes after emplacement and this rock crystallized with subsequent open-system fractional crystallization with an input of cumulate olivine. Sm-Nd dating yields an age of 3.09±0.06 Ga which corresponds to the period of lower Eratosthenian lunar volcanic activity, and the near-chondritic εNd value of -0.4±0.3 indicates that the meteorite could be derived from a slightly enriched mantle source similar to the Apollo 15 green glasses. Ar-Ar step heating results are not consistent with Sm-Nd ages suggesting that NEA 003-A was exposed to one or more impact events. The most extensive event took place at 1.8 Ga and the shock intensity was likely between 28 and 45 GPa. The absence of solar Ar suggests that NEA 003-A has not been directly exposed at the lunar surface but the cosmic ray exposure age of 209±6 Ma suggests that NEA 003-A resided in the upper regolith for part of its history.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Jakub Haloda 7.01 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Jakub Haloda 167 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Jakub Haloda 160 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Jan Borovička, Ph.D. 142 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. Herbert Palme 145 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 215 kB