新聞動(dòng)態(tài)張樂，崔澤賢等-MAPS：KREEP組分并非驅(qū)動(dòng)月球年輕巖漿活動(dòng)的主要熱源
?在阿波羅11號(hào)月球樣品返回地球后，科學(xué)家很快根據(jù)返回的月球斜長(zhǎng)巖的成分特征提出了大撞擊和巖漿洋假說。該模型認(rèn)為，月球通過原始地球與一個(gè)火星大小的天體（Theia）碰撞形成后，其全球性的巖漿洋經(jīng)歷了顯著的結(jié)晶分異。早期結(jié)晶的鎂鐵質(zhì)礦物（橄欖石和輝石）在重力作用下沉降，形成了月海玄武巖的源區(qū)；而斜長(zhǎng)石在月球巖漿洋歷經(jīng)約75%-80%固化后才開始結(jié)晶，并上浮形成了原始月殼。月球巖漿洋演化的最終階段（>99%結(jié)晶量）產(chǎn)生了一種富含不相容元素（K、REE、P）的殘余熔體，稱為原始克里普物質(zhì)（urKREEP）。一個(gè)流行假說認(rèn)為，較年輕的玄武巖（<30億年）比老的玄武巖（>30億年）更富集克里普組分，這一觀點(diǎn)與年輕巖漿活動(dòng)主要集中在富含克里普物質(zhì)的風(fēng)暴洋克里普地體（PKT）內(nèi)的觀測(cè)相一致。然而，近期的樣品分析對(duì)此理論提出了挑戰(zhàn)。中國的嫦娥五號(hào)（CE-5）任務(wù)成功從風(fēng)暴洋克里普地體東北部帶回了已知最年輕的月海玄武巖樣品（約20億年），這些樣品雖然顯示出較高的釷含量（釷是克里普組分的指示元素），但其Sr-Nd同位素揭示的源區(qū)特征卻與存在大量克里普物質(zhì)參與的預(yù)期相悖。更近期的研究顯示，來自月球背面（阿波羅盆地）的約28億年的嫦娥六號(hào)（CE-6）低鈦和超低鈦玄武巖，具有比CE-5樣品更為虧損的月幔源區(qū)特征。此外，一些約30億年的月球隕石，如NWA 4734和NWA 14137，也顯示出虧損的Sr和Nd同位素組成。這些發(fā)現(xiàn)共同對(duì)“克里普物質(zhì)維持了月球年輕巖漿活動(dòng)”的假說提出了質(zhì)疑和挑戰(zhàn)。
?NWA 14526是一塊新發(fā)現(xiàn)的粗粒、未角礫化的月球低鈦玄武e質(zhì)隕石（圖1），形成年齡約為30億年。近期，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所月球樣品研究小組的張樂高級(jí)工程師和崔澤賢工程師等人對(duì)該月球隕石開展了細(xì)致的礦物學(xué)、微區(qū)元素及Sr-Nd-Pb同位素分析，并匯總了已發(fā)表的月球玄武巖的同位素組成，以進(jìn)一步約束月球年輕巖漿活動(dòng)的起源。研究發(fā)現(xiàn)：
圖1 NWA 14526巖相特征。(a) 主要礦物包括輝石，斜長(zhǎng)石，橄欖石和鈦鐵礦，左下角發(fā)育一條撞擊熔脈；（b）鎂鐵礦物普遍發(fā)育被方解石充填的裂隙；（c-d）晚期充填物（Mesostasis）可見斜鋯石，磷酸鹽礦物和高硅玻璃。
?1）NWA 14526屬于低鈦、低鋁、低鉀月海玄武巖，SIMS Pb-Pb定年顯示其形成于30億年前（圖2）。NWA 14526在礦物學(xué)、全巖主微量元素組成和Sr同位素特征上與同時(shí)代的月球玄武質(zhì)隕石NWA 4734、LAP 02205、 NWA 14137和NWA 10597相似（圖3-4a）。然而，其εNdi值顯著高于NWA 4734和LAP 02205（圖4b），表明NWA 14526與這些同時(shí)代月球隕石并非源自同一母體。這一差異凸顯了同位素信息在隕石配對(duì)研究中的關(guān)鍵作用，僅依靠傳統(tǒng)的礦物學(xué)和全巖成分分析難以準(zhǔn)確識(shí)別其源區(qū)。
圖2?SIMS Pb-Pb同位素結(jié)果。(a) Pb-Pb等時(shí)線；(b) 月海玄武巖Pb同位素初始比隨年齡變化。虛線為計(jì)算的源區(qū)μ (238U/204Pb)值。NWA 14526的μ值略高于嫦娥五號(hào)月海玄武巖。
圖3?30億年月球玄武質(zhì)隕石中的橄欖石成分對(duì)比。大部分統(tǒng)計(jì)的30億年隕石具有一致的次要元素與Fo值趨勢(shì)。
圖4 30億年月球玄武質(zhì)隕石Sr-Nd同位素組成。盡管NWA 14526與其他隕石具有相似的Sr同位素組成，但其顯著高的Nd同位素比值表明NWA 14526與其他30億年月球玄武質(zhì)隕石具有不同的源區(qū)。
?2）NWA 14526的Sr-Nd-Pb同位素組成表明其月幔源區(qū)中KREEP組分的貢獻(xiàn)有限（圖2b, 圖5）。匯總的月球樣品Sr-Nd同位素?cái)?shù)據(jù)顯示出兩條Sr-Nd同位素演化趨勢(shì)（圖5），分別代表了虧損月幔和原始KREEP（urKREEP）兩個(gè)端元的演化方向。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)未發(fā)現(xiàn)玄武巖源區(qū)中urKREEP組分隨時(shí)間的推移而系統(tǒng)性增加，表明KREEP組分并非驅(qū)動(dòng)月球年輕巖漿活動(dòng)的主要熱源。
圖5?月球樣品Sr-Nd同位素組成。顏色代表樣品年齡。Sr-Nd同位素并未顯示出KREEP組分隨著形成時(shí)代逐步增加的趨勢(shì)。
?3）NWA 14526經(jīng)歷了顯著的撞擊改造，鎂鐵礦物普遍裂隙發(fā)育，且被方解石次生脈充填（圖1b）。部分輝石分析顯示輕稀土富集特征（圖6a），并且方解石脈的87Sr/86Sr顯著高于NWA 14526中斜長(zhǎng)石的Sr同位素比值（圖6b），表明其墜落地表后經(jīng)歷過風(fēng)化改造。本研究的結(jié)果顯示，相比于傳統(tǒng)全巖分析方法難以有效排除次生改造過程的影響——特別是撞擊熔融脈體和地表風(fēng)化作用的疊加改造，原位微區(qū)地球化學(xué)分析在獲取隕石樣品原始信息方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。
圖6 NWA 14526輝石稀土配分圖 (a)和斜長(zhǎng)石、方解石脈Rb-Sr同位素組成 (b)。受方解石脈影響，部分輝石數(shù)據(jù)顯示輕稀土富集的特征。
?相關(guān)研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《Meteoritics & Planetary Science》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（2022SZJJZD-03）和中國科學(xué)院基金項(xiàng)目（XDB 1180000, ZDBS-SSW-JSC007-11, QYJ-2025-0104）等的資助。
?論文信息：?Le Zhang(張樂) *,?Zexian Cui(崔澤賢) *, Zhiming Chen(陳志銘), Qing Yang(楊晴), Jingyou Chen(陳景友),?Ya-Nan Yang(楊亞楠), Pengli He(賀鵬麗), Haiyang Xian(鮮海洋), Chengyuan Wang(汪程遠(yuǎn)), Jintuan Wang(王錦團(tuán)),?Yan-Qiang Zhang(張彥強(qiáng)), Yi-Gang Xu(徐義剛). In situ Sr-Nd-Pb isotopes of lunar basaltic meteorite NWA 14526: Implications for the generation of young mare basalts. Meteoritics & Planetary Science, 2025.
?論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/maps.70048
