嫦娥六号作为首次月背直接采样,其所带回的月壤样品为研究月球早期的撞击历史、月球背面火山活动以及月球二分性结构提供了重要的第一手资料。相比于嫦娥五号月壤主体由着陆区原地20亿年月海玄武岩风化形成(>90%),嫦娥六号月壤的成分明显区别于着陆区原地28亿年低钛月海玄武岩,暗示其中混入了数量可观的外来溅射物质。对这些外来组分的类型、含量及可能的来源进行评估,不仅有助于理解月表在外动力地质作用下的物质迁移过程,而且可以丰富对远离探测器着陆区的月表物质组成的认识。该研究对嫦娥六号样品中的碎屑斜长石和撞击玻璃开展了详细研究。
结果表明:(1)嫦娥六号月壤碎屑长石中外来溅射组分含有来自极低钛玄武岩、高地斜长岩和镁质岩套的贡献,体积占比约为36%。(2)撞击玻璃在形态上分为均质和非均质两类,其中绝大多数非均质玻璃都为原地撞击而成,而近半数均质玻璃具有外来特征。除了碎屑长石中识别出的三种外来组分外,玻璃中还含有KREEP和高地-月海混合类型组分。(3)结合前人对嫦娥六号月壤辉石和矿物丰度研究,研究团队估算本次月壤样品中的外来组分体积占比约为24-34%。(4)结合遥感数据和撞击坑年龄分析,嫦娥六号月壤中的高地斜长岩物质可能来自Vavilov和/或Pythagoras撞击坑,镁质岩套物质最有可能为Chaffee S crater和White’坑溅射物,KREEP物质可能来自采样点西侧的Birkeland坑,而极低钛玄武岩和高地-月海混合物质可能来源于采样点东侧Southern mare 2单元或采样点下伏古地层。
基于嫦娥六号月壤中的主要物相,本研究定量揭示了嫦娥六号月壤的物质组成。相比采用单一矿物或者全月壤成分的方法,该方法精度更高。本次研究表明,相比于嫦娥五号月壤,嫦娥六号月壤具有显著高比例的外来溅射物组分。识别出的高地和KREEP物质,对后续月球地质演化及月壳物质分布等研究具有重要意义。
嫦娥六号月壤模式丰度及碎屑长石和撞击玻璃中各组分类型与含量
嫦娥六号月壤均质撞击玻璃主微量成分图
核心PI
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中国科学院
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4、地球深部过程与地表系统演变
1、国家基金委基础科学中心项目(延续)“华北克拉通破坏与陆生生物演化”,2022-2026(参加);
2、广东省基础与应用基础研究重大项目“广东省稀土资源与环境风险”,2020-2023(主持);
文章信息:
上述研究成果发表于国际权威期刊《Journal of Geophysical Research: Planets》。中国科学院广州地球化学研究所博士研究生陈志铭为论文第一作者,徐义刚院士为文章通讯作者。该研究成果获得中国科学院广州地球化学研究所月球研究项目(批准号:2022SZJJZD-03)和中国科学院院长基金(QYJ-2025-0104)的资助。
论文发表:
Zhiming Chen(陈志铭), Le Zhang(张乐), Jingyou Chen(陈景友), Chengyuan Wang(汪程远), Jintuan Wang(王锦团), Zexian Cui(崔泽贤), Zuyang Zou(邹祖阳), Pengli He(贺鹏丽), Yonghua Cao(曹永华), Qin Zhou(周秦), Linli Chen(陈林丽), Yan-Qiang Zhang(张彦强), Yi-Gang Xu(徐义刚)*. (2025). Abundant Non-Mare Components in the Chang’e-6 Lunar Regolith: Constraints From Plagioclase Fragments and Impact Glasses. Journal of Geophysical Research: Planets.
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