陳志銘、徐義剛等-MAPS:嫦娥五號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或加熱過程固結(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較少。
為此,中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所月球樣品研究小組徐義剛團隊的博士研究生陳志銘等,對嫦娥五號樣品中兩塊表壤角礫巖(CE-5C0000YJYX023及CE-5C0000YJYX125)進行了詳細(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源復(fù)雜且年代古老的外來組分:包括鎂質(zhì)巖套蘇長巖及高地撞擊熔融巖;成分偏離嫦娥五號玄武巖范圍的部分單礦物碎屑(圖1,2)。研究還識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特征(圖3)。除一顆斜鋯石的年齡(2044 ± 44Ma)類似于嫦娥五號玄武巖外,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石與嫦娥五號玄武巖、阿波羅玄武巖及月球隕石樣品的對比

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

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物質(zhì)全都由表層橫向濺射帶來,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物質(zhì)帶到嫦娥五號采樣點(圖5)。本研究拓展了目前為數(shù)不多的嫦娥五號角礫巖研究,其中識別出的多種外來組分為探討嫦娥五號著陸區(qū)的物質(zhì)來源提供了全新視角。

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)表于國際學(xué)術(shù)期刊《Meteoritics & Planetary Science》上,研究成果獲得中國科學(xué)院(批準(zhǔn)號:ZDBS-SSW-JSC007-11)、中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所月球研究項目(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), 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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