“月球岩浆洋假说”和“39亿年大撞击事件”是两大月球科学问题。月球岩浆洋理论认为,月球早期曾发生了全球性熔融,形成了深达几百公里的岩浆洋。由岩浆洋分异结晶形成了斜长岩质月壳,最后在月球壳幔之间残留的一点熔体极为富集K,REE,P(即KREEP)和其他不相容元素,形成所谓的urKREEP岩浆。月球岩浆洋假说还被推广到地球、火星以及其他天体,成为太阳系类地行星演化的一个重要假说。但是,一直以来,仅在一些月岩中检测出含KREEP组分的信号,从未发现纯的KREEP岩石。
地质地球所中科院地球深部研究重点实验室林杨挺研究员与合作者通过对月球陨石SaU 169的深入研究,发现了一种新岩石类型的角砾。该角砾由辉石、钾长石、REE-磷酸盐、锆石和Nb-钛铁矿组成,是目前已知最富集KREEP组分的样品,很可能代表了最原始的KREEP岩。该陨石的细粒基质由强烈冲击产生的熔体结晶形成,矿物组成与极富钾克里普岩角砾相似(图1),但长石为斜长石。随后,另一次强烈冲击事件使大部分长石和锆石产生玻璃化。陨石中还发现一些熔融囊,普遍具有气泡,是低压或常压下的熔融,因此指示了不同的冲击事件。
图1 极富钾 KREEP角砾(VHK KREEP)的全岩化学组成模式
VHK KREEP角砾具有极富不相容元素的特征,其含量较假定的KREEP组成 (据Warren & Wasson, 1979) 约高3倍。SaU 169陨石冲击熔岩的基质(Matrix)与VHK KREEP角砾有相似的组成,但钾与其他不相容元素分异而明显贫化。
他们还利用地质地球所引进的CAMECA ims 1280离子探针对产于极富钾克里普岩角砾和细粒基质中的不同锆石颗粒,以及这些颗粒中仍保持晶体结构和玻璃化的区域进行多接收Pb-Pb年龄测定。玻璃化区域与晶体结构区域具有相同的Pb-Pb年龄,表明强烈的冲击变质作用对Pb-Pb同位素年龄基本没有影响;极富钾克里普岩角砾与细粒基质具有相同的锆石Pb-Pb年龄分布,表明二者的形成时间很接近,但前者可能代表了KREEP岩浆的最晚结晶年龄,而后者代表一次强烈撞击事件时间,即39亿年大撞击事件;除了39.2亿年的谱峰外,还发现一个4015.5±5.9 Ma的峰值年龄,可能是继承了一部分老锆石(图2)。
图2 SaU 169陨石中各种产状锆石的Pb-Pb年龄谱图,主峰的年龄为3920.7±2.9 Ma
有少量年龄在3980-4050 Ma,其峰值为4015.5±5.9 Ma,可能继承了一部分老锆石。
该成果近期发表在国际著名地球化学和天体化学刊物Geochimica et Cosmochimica Acta上(Lin et al. Very high-K KREEP-rich clasts in the impact melt breccia of the lunar meteorite SaU 169: New constraints on the last residue of the Lunar Magma Ocean. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2012, 85: 19-40)。
原文链接