陳志銘、徐義剛等-JGR-Planets:嫦娥六號月壤中的外來組分及其來源示蹤
嫦娥六號作為首次月背直接采樣,其所帶回的月壤樣品為研究月球早期的撞擊歷史、月球背面火山活動以及月球二分性結(jié)構(gòu)提供了重要的第一手資料。相比于嫦娥五號月壤主體由著陸區(qū)原地20億年月海玄武巖風(fēng)化形成(>90%),嫦娥六號月壤的成分明顯區(qū)別于著陸區(qū)原地28億年低鈦月海玄武巖,暗示其中混入了數(shù)量可觀的外來濺射物質(zhì)。對這些外來組分的類型、含量及可能的來源進(jìn)行評估,不僅有助于理解月表在外動力地質(zhì)作用下的物質(zhì)遷移過程,而且可以豐富對遠(yuǎn)離探測器著陸區(qū)的月表物質(zhì)組成的認(rèn)識。
為此,中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所月球樣品研究團(tuán)隊(duì)博士研究生陳志銘在徐義剛院士指導(dǎo)下,對嫦娥六號樣品中的碎屑斜長石和撞擊玻璃開展了詳細(xì)的研究。結(jié)果表明:
(1)嫦娥六號月壤碎屑長石中外來濺射組分含有來自極低鈦玄武巖、高地斜長巖和鎂質(zhì)巖套的貢獻(xiàn)(圖1),體積占比約為36%(圖2)。

圖1. 嫦娥六號月壤碎屑斜長石和兩類玄武巖巖屑斜長石成分與高地類型(亞鐵斜長巖及鎂質(zhì)巖套)和KREEP玄武巖對比
(2)撞擊玻璃在形態(tài)上分為均質(zhì)(干凈)和非均質(zhì)(含未完全熔融礦物或巖屑等)兩類,其中絕大多數(shù)(94 num%, 95 vol%)非均質(zhì)玻璃都為原地撞擊而成,而近半數(shù)(45 num%, 56 vol%)均質(zhì)玻璃具有外來特征(圖2)。除了碎屑長石中識別出的三種外來組分外,玻璃中還含有KREEP(富K,P和REE等不相容元素)和高地-月?;旌项愋徒M分(圖3)。

圖2. 嫦娥六號月壤模式豐度及碎屑長石和撞擊玻璃中各組分類型與含量
(3)結(jié)合前人對嫦娥六號月壤輝石和礦物豐度研究(圖2),研究團(tuán)隊(duì)估算本次月壤樣品中的外來組分體積占比約為24-34%。

圖3. 嫦娥六號月壤均質(zhì)撞擊玻璃主微量成分圖
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(4)結(jié)合遙感數(shù)據(jù)和撞擊坑年齡分析,嫦娥六號月壤中的高地斜長巖物質(zhì)可能來自Vavilov和/或Pythagoras撞擊坑,鎂質(zhì)巖套物質(zhì)最有可能為Chaffee S crater和White’坑濺射物,KREEP物質(zhì)可能來自采樣點(diǎn)西側(cè)的Birkeland坑,而極低鈦玄武巖和高地-月?;旌衔镔|(zhì)可能來源于采樣點(diǎn)東側(cè)Southern mare 2單元或采樣點(diǎn)下伏古地層(圖4)。

圖4. 嫦娥六號著陸區(qū)周遭地質(zhì)概況圖
基于嫦娥六號月壤中的主要物相(斜長石,撞擊玻璃和輝石),本研究定量揭示了嫦娥六號月壤的物質(zhì)組成。相比采用單一礦物或者全月壤成分的方法,該方法精度更高。本次研究表明,相比于嫦娥五號月壤,嫦娥六號月壤具有顯著高比例的外來濺射物組分。識別出的高地和KREEP物質(zhì),對后續(xù)月球地質(zhì)演化及月殼物質(zhì)分布等研究具有重要意義。
相關(guān)研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《Journal of Geophysical Research: Planets》上,研究成果獲得中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所月球研究項(xiàng)目(批準(zhǔn)號:2022SZJJZD-03)和中國科學(xué)院院長基金(QYJ-2025-0104)的資助。
論文信息:Zhiming Chen(陳志銘), Le Zhang(張樂),?Jingyou Chen(陳景友),?Chengyuan Wang(汪程遠(yuǎn)), Jintuan Wang(王錦團(tuán)),?Zexian Cui(崔澤賢), Zuyang Zou(鄒祖陽), Pengli He(賀鵬麗), Yonghua Cao(曹永華), Qin Zhou(周秦), Linli Chen(陳林麗),?Yan-Qiang Zhang(張彥強(qiáng)), Yi-Gang Xu(徐義剛)*.?(2025).?Abundant Non-Mare Components in the Chang’e-6 Lunar Regolith: Constraints From Plagioclase Fragments and Impact Glasses. Journal of Geophysical Research: Planets, 130, e2025JE008976.
論文鏈接:https://doi.org/10.1029/2025JE008976

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