研究月壤的物源對(duì)于認(rèn)識(shí)月表在外動(dòng)力地質(zhì)作用下物質(zhì)遷移過(guò)程具有重要的意義。斜長(zhǎng)石是月殼中含量最豐富的礦物。早期的研究利用月壤中的碎屑斜長(zhǎng)石的An值頻譜來(lái)示蹤月壤的物源。然而，月表不同巖石類型（如高地斜長(zhǎng)巖、鎂質(zhì)巖套、月海玄武巖等）中的斜長(zhǎng)石An值具有較大的變化范圍，且相互重疊（圖1），僅依靠斜長(zhǎng)石An值來(lái)示蹤月壤物源存在較大的不確定性。
圖1 月海玄武巖（a）高地斜長(zhǎng)巖和鎂質(zhì)巖套（b）中的斜長(zhǎng)石An值分布
針對(duì)該問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所月球樣品研究小組的張樂(lè)高級(jí)工程師及合作者統(tǒng)計(jì)了前人報(bào)道的月表不同巖石類型中斜長(zhǎng)石的元素和初始Sr同位素組成，發(fā)現(xiàn)Sr含量和Sr同位素在不同的月表巖石類型中存在顯著的差異：高地斜長(zhǎng)巖和鎂質(zhì)巖套中的斜長(zhǎng)石具有低的Sr含量和初始Sr同位素；克里普巖中的斜長(zhǎng)石具有高的初始Sr同位素；月海玄武巖具有高的Sr含量和中等的初始Sr同位素（圖2）。這些特征暗示聯(lián)合使用碎屑斜長(zhǎng)石的元素含量和Sr同位素組成可更有效地示蹤月壤的來(lái)源。
圖2 月表不同巖石類型(a)和嫦娥五號(hào)樣品（b）中的斜長(zhǎng)石的初始Sr同位素組成
該研究首次對(duì)嫦娥五號(hào)月壤中的碎屑斜長(zhǎng)石開(kāi)展了主量元素和微量元素以及Rb-Sr同位素的分析。根據(jù)Sr含量和An值之間的相關(guān)性，嫦娥五號(hào)碎屑斜長(zhǎng)石可分為三組（圖3）：normal-Sr（group A）、high-Sr（group B）和low-Sr（group c）。
圖3 嫦娥五號(hào)碎屑斜長(zhǎng)石（圓形）和玄武巖屑中的斜長(zhǎng)石（三角形）Sr（a）和La（b）含量與An值相關(guān)性
A組和B組的斜長(zhǎng)石與嫦娥五號(hào)玄武巖碎屑中的斜長(zhǎng)石的元素和Rb-Sr同位素組成一致，表明A組和B組的斜長(zhǎng)石來(lái)源于原地玄武巖的風(fēng)化破碎（圖4）。在分析的82個(gè)碎屑斜長(zhǎng)石中，只有兩顆斜長(zhǎng)石（~2.4%）被歸類為C組，其Sr同位素與A組和B組斜長(zhǎng)石顯著不同，表明其具有不同的來(lái)源。
圖4 嫦娥五號(hào)碎屑斜長(zhǎng)石Rb-Sr同位素
其中一顆C組斜長(zhǎng)石具有高的 87Sr/ 86Sr比值（0.70242）和稀土元素含量（圖3），可能來(lái)源于富含KREEP成分的Sharp B撞擊坑或Aristarchus撞擊坑（圖5）。另一顆C組斜長(zhǎng)石具有極低的 87Sr/ 86Sr比值（0.69908）和中等偏高的An值（92.3），暗示其母巖可能為鎂質(zhì)巖套，可能來(lái)自于Pythagoras撞擊坑。該項(xiàng)研究表明，碎屑斜長(zhǎng)石的元素和Sr同位素組成是示蹤月壤物質(zhì)來(lái)源的有效工具。
圖5 嫦娥五號(hào)著陸區(qū)周邊地質(zhì)概況圖；藍(lán)色線展示了C組碎屑斜長(zhǎng)石可能來(lái)自的撞擊坑
該研究主要受中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所所長(zhǎng)基金和中國(guó)科學(xué)院重點(diǎn)部署科研專項(xiàng)的資助，已發(fā)表于國(guó)際期刊《Icarus》。
論文信息：Zhang Le* (張樂(lè)), Yang Ya-Nan (楊亞楠), Chen Zhi-Ming (陳志銘), Wang Cheng-Yuan (汪程遠(yuǎn)), Cui Ze-Xian (崔澤賢), Zhang Yan-Qiang (張彥強(qiáng)), Xu Yi-Gang (徐義剛). 2024. Elemental and Sr isotopic compositions of plagioclase as an indicator of lunar source-rock type: Insights from Chang'e 5 plagioclase fragments. Icarus, 413: 116002.
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