一对新的月球辉长岩陨石记录了大约30亿年前（3.0 Ga）的岩浆补给事件

《Geochimica et Cosmochimica Acta》：A new pair of lunar gabbroic meteorites record magma recharge at?～?3.0?Ga

月球玄武岩NWA 14526和14992显示Mg/Fe岩性二分异，Mg-rich区具原始矿物（橄榄石Fa<43-59>）及更少次生矿物，Fe-rich区发育晚期矿物（橄榄石Fa<59-91>）。SHRIMP U-Pb测年显示结晶年龄3011±34Ma，结合矿物反消光、铬分带及开放系统证据，揭示3.0Ga月球岩浆系统存在补液事件，支持岩源-撞击坑配对假说。

　　

P.Y. 李 | Y. 江 | K. 赵 | S.Y. 廖 | X.C. 蔡 | X.R. 张

中国科学院紫金山天文台，南京 210023，中国

摘要

年轻的月球玄武岩为了解月球的热演化后期提供了重要线索，然而由于岩石学证据有限，其动态岩浆过程仍知之甚少。西北非（NWA）14526和NWA 14992是两块最近收集到的、未破碎的低钛月球玄武岩陨石。本研究对这些陨石进行了详细的岩石学、矿物学、地球化学和年代学研究，表明它们是成对形成的辉长岩陨石。这两个样本都表现出独特的岩石类型二分性，由富镁区域和富铁区域组成。富镁区域具有类似辉长岩的纹理，含有相对原始的矿物（例如，橄榄石Fa_43-59），且缺乏晚期矿物相；而富铁区域则具有亚橄榄岩样的纹理，特征是相对演化的矿物（例如，橄榄石Fa_59-91）以及丰富的晚期矿物和相。富镁区域中的斜长石含有更高的钙长石含量（An_84-94），但比富铁区域的斜长石（An_73-87）具有更低的非晶化程度。斜长石的双模态马斯克尼特化现象在月球玄武岩中首次被记录到，这与已建立的钙长石含量与马斯克尼特化所需压力之间的反比关系不符，可能归因于两个区域之间不同的矿物组合和丰度差异导致的冲击压力分布不均。通过对NWA 14992中磷灰石的SHRIMP U-Pb测年，得到其结晶年龄为3011±34 Ma（2σ）。基于吸收纹理和辉石中的铬阶梯分区以及其他开放系统的证据，我们认为NWA 14526和NWA 14992中的岩石类型二分性为月球内部的岩浆补给提供了明确证据。这为研究动态岩浆过程提供了另一个宝贵的窗口，并表明约30亿年前的月球岩浆系统比之前认为的更加活跃。根据矿物学和整体岩石地球化学特征，NWA 14526和NWA 14992可能与约30亿年前的低钛玄武岩陨石具有相同的来源-陨石坑对应关系。

引言

月球陨石是从月球表面随机喷射出来的样本，是对返回样本的宝贵补充，极大地增加了我们对月球成分多样性和岩浆演化历史的了解（Borg等人，2004年；Korotev等人，2005年；Warren等人，2005年；Joy等人，2023年）。截至2026年，已识别出约800块月球陨石，但月球玄武岩陨石的数量仍然相对较少（约30块，包括成对的陨石）（《陨石通报》）。与代表古老地壳样本的高地斜长岩相比，由深层地幔部分熔融形成的月海玄武岩是探测月球内部演化的关键。月球玄武岩活动最早可追溯到43.5亿年前（Terada等人，2007年），在38-36亿年间达到高峰（Hiesinger等人，2000年），可能在约20亿年前停止（Che等人，2021年；Li等人，2021年），甚至可能持续到约0.12亿年前（Wang等人，2024年）。月球火山活动持续了超过30亿年，且近侧和远侧半球之间的分布不对称。这种长期且不均匀的活动挑战了传统的地幔冷却模型（例如，Ziethe等人，2009年；Laneuville等人，2013年），突显了晚期玄武岩活动所需的驱动因素和条件。

在整个月球火山历史中，低钛月海岩浆是最大量且持续时间最长的火山活动类型（Joy等人，2006年；Terada等人，2007年；Snape等人，2018年；Tian等人，2021年；Jiang等人，2023年）。后期火山活动的周期性脉冲体现在年轻的阿波罗玄武岩（33-31亿年前，Nyquist和Shih，1992年）、年轻的玄武岩陨石（约30亿年前，Anand等人，2006年；Elardo等人，2014年）、嫦娥6号玄武岩样本（约28亿年前，Cui等人，2024年；Zhang等人，2024年；Che等人，2025年）以及嫦娥5号玄武岩样本（约20亿年前，Che等人，2021年；Li等人，2021年）中。这些样本对于揭示月球的热演化后期阶段至关重要。

地球上的火山系统表现出复杂的岩浆过程，包括岩浆补给、对流和温度波动，这些通常通过硅酸盐矿物中的吸收纹理、反向分区、阶梯分区和振荡分区等岩石学特征记录下来（Anderson，1984年；Ginibre等人，2007年；Streck，2008年；Mourey等人，2023年；MacDonald等人，2024年）。相比之下，月球玄武岩通常缺乏这样的动态岩浆记录，这可能是由于它们的粘度较低（Head和Wilson，1992年）。迄今为止，仅在少数月球玄武岩中明确识别出动态岩浆过程，例如阿波罗12号低钛玄武岩12,021（Boyd和Smith，1971年）和嫦娥6号极低钛玄武岩碎片（Wu等人，2025年），以及西北非（NWA）032低钛玄武岩陨石（Elardo等人，2014年）。NWA 4734、NWA 10597、NWA 479、LaPaz Icefield（LAP）02,205及其配对样本（统称为NNL组，Korotev和Irving，2021年）是一组形成时间与NWA 032相同的低钛玄武岩陨石（Zeigler等人，2005年；Day等人，2006年；Wang等人，2012年；Elardo等人，2014年；Wu和Hsu，2020年）。广泛的岩石学、矿物学和地球化学研究表明，它们可能是来自同一来源-陨石坑的，可能的来源是风暴洋钾、稀土元素和磷（PKT）地区（Zeigler等人，2005年；Anand等人，2006年；Day等人，2006年；Rankenburg等人，2007年；Hill等人，2009年；Wang等人，2012年；Chen等人，2019年；Wu和Hsu，2020年）。然而，这些玄武岩中的硅酸盐矿物仅记录了简单的分数结晶分区，表明了正常的岩浆过程（Elardo等人，2014年）。因此，月球样本中动态岩浆记录的缺乏限制了我们重建岩浆房过程的能力，而这些过程对于理解长期火山活动的驱动因素至关重要。

尽管大多数月球玄武岩都表现出正常的岩浆分区，但在NWA 14526和NWA 14992中发现明显的富镁和富铁岩石类型二分性为研究动态岩浆过程提供了机会。NWA 14526和NWA 14992是2021年在西北非新收集到的两块未破碎的低钛月球玄武岩陨石，原始重量分别为505克和158克（《陨石通报》）。NWA 14526的巴德莱石Pb-Pb年龄为3005±5 Ma（Xu等人，2024年），通过原位Sr-Nd-Pb同位素研究推断其地幔来源中的KREEP成分较少（Zhang等人，2025年）。在这项研究中，我们对NWA 14526和NWA 14992进行了详细的岩石学、矿物学、地球化学和年代学研究。通过详细比较，我们认为这两个样本是一对新的月球辉长岩陨石，记录了约30亿年前月球内部的岩浆补给事件。我们还将它们与同时期的NNL组玄武岩进行了比较，表明它们可能是来自同一来源-陨石坑的。这两块新的成对陨石不仅加深了我们对约30亿年前月球月海火山活动范围的理解，还为了解其长期晚期火山活动期间的岩浆动力学提供了关键限制。

节选

岩石学和矿物学

NWA 14526和NWA 14992都是未破碎的月球玄武岩陨石。为NWA 14526制作了一个厚切片（PMO-0662）和一个薄切片（PMO-0663）；为NWA 14992制作了两个厚切片（PMO-0664和PMO-0665）和一个薄切片（PMO-0666）。样品制备、岩石学观察和矿物学分析均在中国科学院紫金山天文台进行。

样品的岩石学特征使用HITACHI S-3400 NⅡ仪器进行了研究。

岩石学和矿物学

NWA 14526和NWA 14992都是中等到粗粒度的未破碎月海辉长岩陨石，具有相似的岩石学特征（图1）。NWA 14526和NWA 14992的一个显著特征是岩石类型二分性，包括富镁区域和富铁区域（图1）。富镁区域具有类似辉长岩的纹理，斜长石含量较高，钛铁矿含量极少，矿物组成相对原始（图1）

NWA 14526和NWA 14992的月球起源和地球风化

月球玄武岩陨石的稀有性，加上它们在揭示月球形成和演化过程中的关键作用，强调了验证陨石月球来源的重要性。多条证据证实了NWA 14526和NWA 14992的月球起源。首先，NWA 14526具有熔融壳（Gattacceca等人，2022年），且两个样本都表现出月球岩石特有的无水矿物学特征。其次，辉石中的平均Fe/Mn原子比为72.8

结论

通过对两块未破碎的低钛月球辉长岩陨石NWA 14526和NWA 14992进行全面的岩石学、矿物学、地球化学和地质年代学分析，我们得出以下关键发现：

1.

NWA 14526和NWA 14992具有相同的岩石学纹理、相似的矿物组成、相似的冲击变质程度和地球风化程度。它们的矿物组合和成分完全重叠。NWA 14992的磷灰石Pb-Pb年龄为3011±34 Ma（2σ）

数据可用性

数据可通过Mendeley Data获取，网址为：https://doi.org/10.17632/8rh5tzzc6f.2

CRediT作者贡献声明

P.Y. 李：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，可视化，验证，项目管理，方法论，研究，正式分析，数据管理，概念化。Y. 江：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，可视化，验证，监督，软件，资源，项目管理，方法论，研究，资金获取，正式分析，数据管理，概念化。K. 赵：撰写 – 审稿与编辑，监督

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

我们感谢王子尧先生提供NWA 14992样本用于本研究。同时感谢北京大学的王泽龙博士在批量岩石ICP-MS分析方面提供的帮助。本研究的资金支持来自国家自然科学基金（项目编号：42578006、42578004、42173044）和小行星基金会。