新聞動態(tài)張樂，徐義剛等-JGR Planet：嫦娥六號高鎂撞擊玻璃揭示阿波羅盆地下月殼組成
?月球巖漿洋模型認(rèn)為，月球最初形成了一層由結(jié)晶斜長石上浮構(gòu)成的斜長巖質(zhì)原始月殼。隨后，全球性的鎂質(zhì)巖套、堿性巖套和月海玄武巖先后疊加并改造了這層原始地殼。因此，解析月殼組成對于理解巖漿洋演化及后期巖漿活動具有重要意義。地震波探測顯示，月殼在約20公里深處存在明顯速度不連續(xù)面，將其劃分為斜長巖質(zhì)上月殼和鎂鐵質(zhì)下月殼兩層。然而，下月殼的成因機(jī)制仍存爭議，或源于巖漿洋堆晶的浮選作用，或為鎂鐵質(zhì)巖漿在斜長巖殼之下侵位而成。大型撞擊盆地可穿透月殼，將深部月殼乃至月幔物質(zhì)拋至月表，從而有機(jī)會被人類探測任務(wù)所采集。
?嫦娥六號探測器著陸于月球背面阿波羅盆地內(nèi)。模擬研究表明，該盆地由一顆直徑約40公里的隕石以15公里/秒的速度撞擊而成，挖掘深度約30公里，并將深部物質(zhì)堆積于峰環(huán)之上。后續(xù)撞擊可能將峰環(huán)物質(zhì)搬運(yùn)至嫦娥六號著陸區(qū)。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從嫦娥六號月壤中識別出三顆含橄欖石的高鎂玻璃，其中兩顆蘇長質(zhì)玻璃很可能源自阿波羅盆地峰環(huán)。
?三顆高鎂玻璃的巖相學(xué)特征、鐵鎳金屬成分及主量元素均指示其撞擊成因（圖1）。
圖1 嫦娥六號月壤中的高鎂玻璃，可見橄欖石雛晶；鐵鎳合金、MgO/Al2O3-CaO/Al2O3顯示撞擊成因
?主量和微量元素分析進(jìn)一步表明，其中一顆（P032）的原巖可能為橄長巖，另兩顆（P133, P138）的原巖可能為具有克里普特征的蘇長巖（圖2，3）。
圖2?嫦娥六號高鎂玻璃主量元素特征與典型月球巖石類型對比
圖3?嫦娥六號高鎂玻璃稀土元素特征與典型月球巖石類型對比?
?通過與遙感光譜數(shù)據(jù)的元素含量匹配，該研究認(rèn)為橄長質(zhì)玻璃可能來自Lowell撞擊坑，而兩顆蘇長質(zhì)玻璃最可能源自阿波羅盆地峰環(huán)（圖4）。
圖4?全球范圍內(nèi)搜索蘇長質(zhì)撞擊玻璃（P133和P138）的來源撞擊坑。紅色、綠色和藍(lán)色色塊分別代表Th、TiO?和FeO含量與這兩顆玻璃相近的區(qū)域。同時被這三種顏色覆蓋的區(qū)域可能是P133和P138的來源地。紅色圓點(diǎn)是文獻(xiàn)報道的鎂質(zhì)巖套的出露位置。
?值得注意的是，這兩顆蘇長質(zhì)玻璃中含有較多橄欖石雛晶，但遙感光譜顯示阿波羅峰環(huán)缺乏橄欖石信號。數(shù)值模擬表明，峰環(huán)通常由撞擊過程中挖掘深度最大的物質(zhì)堆積形成，而壓力升高會抑制橄欖石的穩(wěn)定域，擴(kuò)大輝石的穩(wěn)定域。研究采用MELTs熱力學(xué)軟件模擬了蘇長質(zhì)撞擊玻璃在不同壓力下的礦物組合發(fā)現(xiàn)（圖5），當(dāng)壓力從1 bar升至5 kbar時，橄欖石比例逐漸下降，輝石比例逐漸上升；壓力超過3.5 kbar后，橄欖石含量低于10%，可能已低于遙感探測限。這一結(jié)果支持峰環(huán)物質(zhì)來自月殼深部的推論。因此，該研究發(fā)現(xiàn)的蘇長質(zhì)高鎂撞擊玻璃和遙感數(shù)據(jù)均指示阿波羅盆地之下具有一個蘇長質(zhì)的下月殼。
圖5?MLETs模擬的不同壓力下蘇長質(zhì)玻璃（P138）的礦物組合
?那么，這一蘇長質(zhì)下月殼是如何形成的呢？研究首先依據(jù)蘇長質(zhì)玻璃的高鎂特征（橄欖石Fo=90–94），排除了其源于巖漿洋晚期堆晶浮選或SPA熔融池分異的可能。主量和稀土元素質(zhì)量平衡計算表明，該下月殼最可能是由月幔深部鎂鐵質(zhì)堆晶部分熔融形成的苦橄質(zhì)巖漿，經(jīng)分離結(jié)晶后同化混染含克里普組分的斜長質(zhì)月殼而形成的（圖6）。這些具克里普特征的蘇長質(zhì)撞擊玻璃、團(tuán)隊前期報道的克里普特征撞擊熔融巖屑及周邊高Th撞擊坑共同表明，盡管克里普物質(zhì)主要富集于月球正面，但背面局部仍存在少量分布。據(jù)此，研究提出，月背克里普組分的存在不支持巖漿洋非對稱結(jié)晶假說來解釋克里普物質(zhì)在月球正面和背面的差異性分布，而更可能的是SPA盆地撞擊事件將絕大多數(shù)克里普物質(zhì)轉(zhuǎn)移到了月球正面。
圖6?稀土元素質(zhì)量平衡模擬蘇長質(zhì)玻璃（P138）成分?？紤]到P138中較高的稀土元素含量，地幔部分熔融體在經(jīng)歷26%結(jié)晶分異后同化混染月殼物質(zhì)。月殼端元設(shè)定：100%斜長巖（a），82%斜長巖+18%克里普物質(zhì)（b）。b圖中紅色虛線代表最佳的模擬結(jié)果。
?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)研究所月球研究項目（2022SZJJZD-03），中國科學(xué)院基金項目（ZDBS-SSW-JSC007-11, QYJ-2025-0104）和廣州市項目（2025A04J7199）等的資助。
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????論文信息：?Le Zhang*?(張樂), Jingyou Chen?(陳景有), Zexian Cui?(崔澤賢), Yuqi Qian?(錢煜奇), Chengyuan Wang?(汪程遠(yuǎn)), Zhiming Chen?(陳志銘), Pengli He?(賀鵬麗), Fangfang Huang?(黃芳芳), Qing Yang?(楊晴), Jintuan Wang?(王錦團(tuán)), Linli Chen?(陳林麗), Yan-Qiang Zhang?(張彥強(qiáng)), Yi-Gang Xu*?(徐義剛). KREEP-bearing Noritic Lower Crust under Apollo Basin: Constraints from High-Mg Impact Glasses in Chang'e-6 Soil.?Journal of Geophysical Research: Planets 2026, 131(6): e2026JE009725.
????論文鏈接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2026JE009725
