陳志銘、徐義剛等-MAPS:嫦娥五號(hào)表壤角礫巖揭示早期月壤組成
表壤角礫巖(regolith breccia)是由月壤受到撞擊壓實(shí)或加熱過(guò)程固結(jié)而成。不同于不斷接受太空風(fēng)化改造的月表月壤,角礫巖一經(jīng)形成便保持封閉,能夠反映固結(jié)時(shí)早期月壤的狀態(tài),為了解月表物質(zhì)遷移和演化歷史提供了重要依據(jù)。目前嫦娥五號(hào)大量工作集中于月壤中的玄武巖巖屑,而作為另一重要組分的角礫巖研究相對(duì)較少。
為此,中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所月球樣品研究小組徐義剛團(tuán)隊(duì)的博士研究生陳志銘等,對(duì)嫦娥五號(hào)樣品中兩塊表壤角礫巖(CE-5C0000YJYX023及CE-5C0000YJYX125)進(jìn)行了詳細(xì)的巖相學(xué)、地球化學(xué)及年代學(xué)研究。
結(jié)果表明相較于現(xiàn)今基本由本地二十億年玄武巖風(fēng)化形成的月壤,表壤角礫巖樣品含有更多來(lái)源復(fù)雜且年代古老的外來(lái)組分:包括鎂質(zhì)巖套蘇長(zhǎng)巖及高地撞擊熔融巖;成分偏離嫦娥五號(hào)玄武巖范圍的部分單礦物碎屑(圖1,2)。研究還識(shí)別出五類成分各異的均質(zhì)撞擊玻璃,其絕大部分具有外來(lái)特征(圖3)。除一顆斜鋯石的年齡(2044 ± 44Ma)類似于嫦娥五號(hào)玄武巖外,角礫巖中其他含鋯礦物年齡偏老(2403 –?3972 Ma)(圖4)。

圖1. 表壤角礫巖中巖屑及碎屑中輝石和長(zhǎng)石與嫦娥五號(hào)玄武巖、阿波羅玄武巖及月球隕石樣品的對(duì)比

圖2.?碎屑輝石Mg值(a)、碎屑長(zhǎng)石An(b)及碎屑橄欖石Fo(c)頻率分布圖與嫦娥五號(hào)月壤及玄武巖的對(duì)比

圖3.?表壤角礫巖中均質(zhì)撞擊玻璃成分

圖4.?表壤角礫巖中含鋯礦物背散射照片及年代學(xué)結(jié)果
不同于先前遙感提出的外來(lái)物質(zhì)全都由表層橫向?yàn)R射帶來(lái),研究者提出附近較大的徐光啟撞擊坑的縱向挖掘也能將這些外來(lái)物質(zhì)帶到嫦娥五號(hào)采樣點(diǎn)(圖5)。本研究拓展了目前為數(shù)不多的嫦娥五號(hào)角礫巖研究,其中識(shí)別出的多種外來(lái)組分為探討嫦娥五號(hào)著陸區(qū)的物質(zhì)來(lái)源提供了全新視角。

圖5.?徐光啟撞擊坑縱向挖掘及拋射示意圖
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相關(guān)研究成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《Meteoritics & Planetary Science》上,研究成果獲得中國(guó)科學(xué)院(批準(zhǔn)號(hào):ZDBS-SSW-JSC007-11)、中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所月球研究項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào):2022SZJJZD-03)和中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)基金(QYJ-2025-0104)的資助。
論文信息:Zhiming Chen(陳志銘), Le Zhang(張樂), Chengyuan Wang(汪程遠(yuǎn)), Yanan Yang(楊亞楠), Pengli He(賀鵬麗), Haiyang Xian(鮮海洋), Xiaoping Xia(夏小平), Jianxi Zhu(朱建喜), Yi-Gang Xu(徐義剛)*. (2025). Composition and origin of the Chang’E-5 regolith breccias. Meteoritics & Planetary Science.
論文鏈接:https://doi.org/10.1111/maps.70042

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