田恒次等-Lithos：嫦娥五号玄武岩岩石类型再厘定

　　月球玄武岩是月幔部分熔融形成的岩浆经火山喷发至月表冷却结晶形成的岩石，为认识月幔物质组成和热演化历史提供了重要的素材。不同类型的玄武岩（超低钛、低钛和高钛）很可能反映了不同的月幔源区组成、深度及岩浆过程。因此，厘清玄武岩的岩石类型具有重要意义。2020年底，我国嫦娥五号任务顺利返回了月球样品，为认识这些科学问题提供了宝贵的机会。目前，样品全岩分析、橄榄石和斜长石原位Ti含量反算结果均显示嫦娥五号玄武岩为低钛类型，而辉石Fe#-Ti# [摩尔比Ti/(Ti+Cr)]指标却指示高钛成因。然而，造成这种不一致现象的原因仍不清楚。 

　　针对这一争议，中科院地质与地球物理研究所田恒次副研究员、杨蔚研究员、李献华院士等人在前期已有基础上重新梳理辉石成分数据以及新分析的辉石剖面数据。他们将Ti#分解来看各元素变化，研究结果显示： 

　　在辉石Cr-Mg#图上，嫦娥五号变化趋势明显不同于阿波罗高钛玄武岩，而与阿波罗低钛玄武岩范围相互重叠，并且在Mg#小于40后，部分嫦娥五号辉石具有更低的Cr含量（图1a、图1b）；在辉石Ti-Mg#图上，尽管嫦娥五号辉石与高钛玄武岩均呈现L型，但是嫦娥五号钛铁矿低的MgO表示其并非早期结晶的矿物，因此可排除高钛成因。然而，嫦娥五号跟阿波罗低钛玄武岩也不像，并且大部分辉石具有更高的Ti含量。深入分析，推测嫦娥五号辉石高的Ti含量很可能是岩浆在喷出前经历了Ti富集过程（早期橄榄石和辉石大量分离结晶，Ti仍不饱和），这样岩浆喷出后初始结晶的辉石就具有比阿波罗低钛玄武岩更高的Ti含量，之后再缓慢降低（图1c、图1d）。这种“先升高-后降低”趋势在演化程度较低的月球陨石NWA 4734、NWA 4898和LAP组中均观察到。 

　　综上所述，研究表明嫦娥五号辉石仍反映了低钛熔体演化过程，最终使辉石具有高Ti和低Cr含量，进而形成高的Ti#值。 

图1 嫦娥五号辉石Cr2O3、TiO2含量与Mg#变化关系。灰色符号表示阿波罗低钛和高钛玄武岩辉石数据

　　研究成果发表于国际学术期刊Lithos（田恒次，杨蔚，高宇冰，周晴，阮仁浩，林杨挺，李献华，吴福元. Reassessing the classification of Chang'e-5 basalts using pyroxene composition[J]. Lithos, 2023, 456-457. DOI： 10.1016/j.lithos.2023.107309）。该成果受中科院青促会项目(2022064)、院重点部署项目（ZDBS-SSW-JSC007-15）、所重点部署项目（IGGCAS-202101）共同资助。