materiales y métodos

En la campaña de campo se recogieron 3.000 gramos de rocas basálticas de la cantera de Tau. Entre ellos, para los análisis, se seleccionaron 1500 g de muestras de basalto “fresco” que no mostraron cambios, tratando de representar sus diferentes propiedades composicionales (por ejemplo, masiva, vesicular). Para el muestreo, obtuvimos los permisos correspondientes para acceder a ciertas áreas de exploración, gracias al apoyo del Geoparque Mundial de la UNESCO en Lanzarote y el Archipiélago Shingo.¹⁷.

Según los resultados obtenidos en artículos anteriores^{18Y el19Y el2021}, se decidió seleccionar las muestras de basalto “fresco” de 1500 g en dos partes principales para representar los principales rangos de distribución de tamaño de grano de los suelos lunares, de acuerdo con los rangos más comunes (Tabla 1). La figura 4 muestra dos botes de material rigolítico. Uno pertenece a la fracción entre 63–125 μm (1000 g) y el otro representa la fracción <63 μm (500 g). En cuanto a las formas de los granos, predomina la angular (irregular) (Fig. 5), coincidiendo con los resultados obtenidos por Katagiri et al. (2014)²² Sobre las características de la forma de grano del suelo lunar.

LZS-1 Simulación basáltica de Lanzarote.

Imagen de microscopio electrónico de barrido que muestra el tamaño y la forma de los gránulos de LZS-1.

Para la caracterización mineral y geoquímica, implementamos las técnicas de difracción de rayos X (difractómetro Bruker D8 avanzado), fluorescencia de rayos X (espectrómetro Bruker S2 Ranger), microscopía electrónica de barrido de rayos X de dispersión de energía (JEOL JSM-820), sonda Microscopía electrónica (JEOL) Superprobe JXA-8900 M) y espectrometría de masas mediante plasma acoplado inductivamente (espectrometría de masas, con fuente de ionización ICP, Bruker Aurora Elite). Para la caracterización petrofísica se realizaron pruebas para determinar los parámetros colorimétricos (espectrofotómetro MINOLTA CM-700d/600d). Determinación de la dureza según el método de rebote LEEB (durómetro EQUOTIP 3). Determinación de la rugosidad superficial (medidor óptico de rugosidad superficial TRACEIT). Determinación de la velocidad de propagación de ultrasonidos (PUNDIT de CNS ELECTRONICS, Unidad LPF-04-US). Determinar la porosidad accesible del agua, su densidad verdadera y aparente, y su inclusión. Determinar la porosidad accesible del mercurio, la distribución del tamaño de los poros y los meandros. Determinación de la resistencia a la compresión uniaxial (UCS). Para desarrollar el LZS-1, primero se cortaron muestras de roca basáltica en formas regulares y se colocaron en hornos durante 48 horas a temperaturas de 60 °C hasta alcanzar una masa estable. Un tercio de las muestras se reservó para pruebas petrofísicas (dureza superficial, velocidad de pulso ultrasónico, saturación de mercurio y porosimetría de mercurio). El resto (2/3) se llevó a un molino de bolas donde se obtuvieron 1500 g de alquitrán de imitación. El tamizado del material basáltico se estandarizó en la norma ASTM donde se utilizaron los números 10 (2 mm), 18 (1 mm), 35 (0,5 mm), 60 (0,250 mm), 125 (0,125 mm). Para obtener fracciones de menos de 65 μm, se trituraron 500 g del material molido en una suspensión de granate y luego se pasaron por un tamiz No. 230 (0,065 mm). Finalmente, se almacenó en dos botes diferentes según las fracciones alcanzadas (Fig. 4).

petrología y mineralogía

Histológicamente, las muestras son muy vesiculares, con vacuolas que alcanzan el 48% del total en algunos casos. Su tamaño es variable. Las muestras de tau tienen diámetros de vesícula de 150 µm a 2,5 mm. Otras texturas que podemos distinguir son texturas vítreas (hipocristalinas), avanáticas y microcristalinas.

Mineralmente hablando, hay tres subclases de silicatos representados (Fig. 6); nesosilicatos: con olivino caracterizado por su notable relieve, extinción directa, severa refracción y hábito redondo; Adhesivos con (clino-orto)piroxenos, tectosilicatos con grupo plagioclasa (calcio) y vidrios compuestos principalmente por piroxeno y plagioclasa. Por otro lado, existen principalmente óxidos metálicos de hierro, titanio y cromo.

Imagen de muestras analizadas a escala microscópica y microscópica con luz reflejada como imagen de níquel reticulado y paralelo e imagen de sonda microscópica electrónica. Los colores azul y marrón corresponden a los minerales del grupo de los olivinos. El color negro corresponde a la masa vítrea constituida principalmente por una composición piroxénica. Los datos obtenidos de la microsonda electrónica y SEM-EDX identificaron las principales fases metálicas.

Antes de realizar cualquier análisis, las muestras se limpiaron y secaron en estufas a 70 °C hasta que alcanzaron una masa estable. Luego, se trituraron y molieron 10 g de basalto para XRD (Fig. 7) y XRF. El resto de los análisis químicos se realizaron en placas delgadas, que se llevaron a cabo en el Centro de Apoyo a la Investigación de la Universidad Complutense de Madrid (CAI-UCM).

Datos XRD de LZS-1 e imagen detallada de SEM-EDX donde se representan las principales fases metálicas.

La composición del componente principal se muestra en la Tabla 2, comparándolo con CAS-1, JSC-1, FJS-1 y MKS-1. El LZS-1 es similar a la muestra adherente CAS-1, JSC-1 y Apollo 14 14163⁵.

La composición de elementos traza de LZS-1 se analizó mediante ICP-MS (Tabla 3) y se encontró que era similar a los basaltos. Las concentraciones de REE se muestran en la Figura 8 mostrando un ligero enriquecimiento de REE aunque no estaban presentes anomalías de Ce o Eu. LZS-1 contiene altas proporciones de elementos incompatibles y está enriquecido en grandes litófilos iónicos (Fig. 8). Esto indica que el material proviene del manto, sin diferenciarse hacia la cámara magmática.

Patrón de distribución de elementos de tierras raras medidos en condritas para la simulación del suelo lunar LZS-1 y su comparación con 5 grupos de muestras de lunas basálticas con Al²⁵ Normalización para condritas según Evenson. et al.²⁶.

La Tabla 4 muestra la composición promedio de las principales fases minerales de la simulación de la edad de piedra lunar LZS-1 en comparación con cinco conjuntos de muestras de basalto de aluminio de la superficie lunar.²⁵.

No hay evidencia de procesos de meteorización en minerales después del proceso de erupción. No se encontró carbonato, cuarzo o arcilla que pudiera indicar que el basalto se había alterado.

propiedades físicas

Las propiedades físicas de color, dureza, velocidad de pulso ultrasónico, densidad, porosidad y resistencia a la compresión uniaxial de LZS-1 se determinaron mediante pruebas petrofísicas. De hecho, los valores obtenidos de LZS-1 para la densidad, la velocidad del pulso ultrasónico, la porosidad y la resistencia a la compresión uniaxial se pueden comparar con el modelo de basalto lunar del Apolo 14.²⁰ Y con los datos obtenidos de la formación Fra-Mauro.²⁷que también corresponde a la misión Apolo 14.

El color se midió con un espectrofotómetro Minolta CM 700d y software COLOR DATA SPECTRAMAGICTM NX CM-S100W, utilizando una luminancia estándar D65 (CIE -Commission International de l´Eclaraige- luminancia estándar, equivalente a la luz del día con UV y temperatura de color 6504). ºK) y ángulo de visión o ángulo de observador 10º (Fig. 9).

Los datos de la prueba de color donde se puede apreciar que apenas existe dispersión entre las muestras analizadas y por lo tanto se puede decir que no fue alterado por procesos de meteorización posteriores a la erupción.

Se utilizó el sistema CIE L*a*b*. donde L* es la característica que determina el grado de brillo, brillo u oscuridad de un color. Muestra valores desde 0 (negro puro) hasta 100 (blanco puro). Cuanto mayor sea el valor, más claro será, y cuanto menor sea el valor, más oscuro se volverá. a* y b* son las coordenadas cromáticas: el eje -a*, +a* * representa el grado de saturación hacia el verde (-a*) y hacia el rojo (+a*). Los ejes -b* y +b* representan azul a amarillo y C* es el Croma obtenido con la Eq. (1).

La dureza (Fig. 10) se midió con un dispositivo EQUOTIP 3 según el método de regresión LEEB (EHT, Equotip hardness test).

Datos de dureza del Equotip 3.

Esta medida indica la dureza superficial de los materiales utilizados en ingeniería y permite estimar la resistencia a la compresión uniaxial de las muestras de la cantera tau. Los resultados para estimar la resistencia a la compresión uniaxial (Fig. 11) se obtuvieron utilizando la Ec. (2).

Datos de estimación UCS derivados de la ecuación obtenida por Yilmaz. & jectan²⁸. BES Basalto escoriáceo, BAFV Basalto vesicular, BOPM Basalto masivo pirogénico, BPLM Basalto plagioclásico masivo, FON Fonolita, IGNS sin costura, IGNS sin costura, TRQ Traquita, IGS Ignimbrita soldada, TRQB Traquibita²⁰).

La velocidad del pulso ultrasónico representa la anisotropía general de las rocas (Tabla 5) y la rugosidad de la varianza a nivel de la superficie (Fig. 12).

Datos de rugosidad de un medidor óptico de rugosidad superficial TRACEIT.

La densidad y porosidad de las rocas se calcularon midiendo la porosidad de intrusión de mercurio (Micromeritics Autopore IV, con una presión máxima de 400 MPa). Los valores de densidad oscilaron entre 2,8 g/cm³ a 3,0 g/cm³ en todas las muestras de tau. En cambio, debido a la alta penetración del mercurio en los poros de las rocas, se obtuvieron dos valores de porosidad: microporosidad (<5 ميكرومتر) والمسامية الكبيرة (> 5 micrómetros). Los resultados (Tabla 6) muestran que los basaltos de Tao tienen una microporosidad mucho mayor que los grandes.

Comparación de estos resultados con datos de la misión Apolo 14.²⁷ modelo de basalto lunar²⁰ Aparecen en la Tabla 7. Como se puede observar, existe una fuerte correlación no solo en términos minerales y geoquímicos, sino también en términos de propiedades físicas. Por esta razón, los basaltos tau son similares a la superficie de la Luna según el lugar de aterrizaje de la misión Apolo 14.