紫金山天文台等在嫦娥五号月壤中发现富KREEP角砾岩

近日，紫金山天文台联合中国科学技术大学，详细分析了一颗来自嫦娥五号月壤的富KREEP、月海-高地混合型表壤角砾岩，并对角砾岩中外来溅射物的来源进行了限定，为理解嫦娥五号着陆区的物质来源提供了重要参考。相关研究成果在《中国科学：地球科学》杂志上在线发表。 　　

月球角砾岩为研究月壳的物质组成、冲击过程和演化历史提供了重要依据。月球陨石以及阿波罗和月球号任务返回月球样品的特征分析结果表明，大部分表层月球样品都是由角砾岩组成，它们受月球表面撞击作用和/或月壤固结成岩作用而形成。嫦娥探月遥感探测发现，在嫦娥五号着陆区分布有大量的外来溅射物组分（比例高达40%），但是前期研究表明，嫦娥五号月壤样品中外来溅射物的含量很低（<10%），这样明显的差别缺乏合理的解释。 　　

综合扫描电子显微镜、TESCAN综合矿物分析仪、电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱等技术，研究团队对一块嫦娥五号月球角砾岩光片（编号CE5C0000YJYX070GP，CE5C）（图1）开展了详细的岩相学、矿物主量和微量元素地球化学原位分析。结果表明，该岩片主要由CE-5玄武岩碎屑、单矿物碎屑以及冲击熔融碎屑(包括中钛玻璃、高铝玻璃和含晶体冲击熔融碎屑)组成，是CE-5样品中已知粒度最大且岩相组成最为复杂的角砾岩之一。其中，CE5C中钛玻璃原岩为富铁(24.0 wt.%)、中钛(5.5 wt.%)类型玄武岩，高铝玻璃的化学成分特征与KREEP组分一致（图3和图4）。

研究发现，CE5C角砾岩是一颗月海-高地混合型表壤角砾岩（图2），含有丰富的外来KREEP组分(>20 vol.%)。结合CE-5着陆区区域地质背景，CE5C角砾岩可能起源于P58/Em4月海单元与东部邻近高地之间的混合区域。其中较高的外来KREEP组分为理解CE-5着陆区的物质来源提供了重要参考，也为嫦娥遥感探测提供了重要佐证。 　　

论文第一作者为紫金山天文台博士研究生梅奥新，通讯作者为中国科学技术大学黄方教授和紫金山天文台徐伟彪研究员。该研究工作得到了国家重点研发计划、中国科学院B类先导项目、国家自然科学基金、及小行星基金会资助。研究样品由国家航天局提供。 　　

论文链接：https://www.sciengine.com/SSTe/doi/10.1360/SSTe-2022-0357

图1 CE-5表壤角砾岩背散射全拼图像

图2 CE-5表壤角砾岩中玻璃质碎屑的CaO/Al2O3-MgO/Al2O3相关图

图3 CE-5表壤角砾岩中玻璃质碎屑的主量元素化学成分相关图

图4 CE-5表壤角砾岩中玻璃质碎屑的稀土元素配分模式图