中国科学院从Rb-Sr同位素视角为月球斜长岩成因提供新制约

月球斜长岩是月球高地的主要岩石类型，其成因是月球早期岩浆洋演化的关键问题。传统观点认为斜长岩是岩浆洋结晶分异形成的，但近年来有研究提出斜长岩可能经历了后期的混合和改造过程。中国科学院地球环境研究所贺茂勇研究员团队与地质与地球物理研究所田恒次副研究员合作，通过对月球斜长岩的Rb-Sr同位素分析，揭示了斜长岩形成的新机制。

研究团队分析了月球斜长岩样品中的Rb-Sr同位素组成，发现斜长岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值变化范围较大，而Rb/Sr比值较低。这表明斜长岩可能经历了后期的高⁸⁷Rb/⁸⁶Sr比值的月球晚期残余的克里普物质（KREEP）的混入，因为KREEP具有非常高的Rb/Sr比值以及稀土元素含量，而低⁸⁷Rb/⁸⁶Sr很可能是长期的月表冲击过程造成了Rb的丢失（图1）。进一步模拟计算表明，形成斜长岩的Sr同位素变化范围，大概需要1-6%的KREEP（图2）。值得注意的是，斜长岩中很少见稀土磷酸盐等矿物，可能是因为在以熔体交代前，稀土元素仍留在KREEP的源区。

图2 模拟计算的克里普物质在斜长岩后期交代中的贡献比例。

本研究从Rb-Sr同位素的视角，为月球斜长岩的成因提供了新制约：（1）月球斜长岩可能经历了后期的混合和改造过程；（2）重新限定了斜长岩中KREEP混入的比例，从而表明月球斜长岩很可能比阿波罗返回的斜长岩成分更复杂。未来可通过对嫦娥五号和六号中斜长岩的研究，进一步破解月球的早期的演化和斜长岩成因之谜。

上述成果近期发表在国际岩石学期刊Lithos上。中国科学院地球环境研究所硕士研究生周晴为第一作者，地质与地球物理研究所田恒次副研究员和地球环境研究所贺茂勇研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院青促会项目和地质与地球物理研究所重点部署项目共同资助。

Zhou, Q., Tian, H. C., Shan, L. Y., Hu, S., Yang, W., He, M. Y., Zhang, L., Lin, Y. T., Li, X. H. Revisiting the formation of lunar anorthosites via the Rb–Sr isotope systematics. Lithos, 2024, 486-487, 107780. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2024.107780

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0024493724002937