张迪等Lithos橄榄石微量Ti确定嫦娥五号玄武岩低钛属性

　　导言：对嫦娥五号月壤样品中玄武岩研究揭示月球在20亿年前仍存在岩浆活动，比以往认知推迟了89亿年，刷新了科学界对月球演化历史的认知。然而，目前对嫦娥五号玄武岩属于低钛（Tianetal。，2021，Nature；Lietal。，2022，NationalScienceReview）还是高钛月海玄武岩（Cheetal。，2021，Science；Jiangetal。，2022，ScienceBulletin）还存在争议。本研究从橄榄石钛含量这一新视角，揭示嫦娥五号玄武岩属于低钛月海玄武岩，比大多数阿波罗低钛月海玄武岩具有更高的钛含量，该发现可为研究月球最年轻火山成因机制奠定基础。
　　与地球玄武岩相比，月球玄武岩TiO2含量变化极大（0。315wt），通常分为高钛（6wt）、低钛（16wt）和极低钛（历史a具有重要指示意义。
　　前人区分月海玄武岩的类型主要基于全岩成分，而嫦娥五号玄武岩的全岩成分只能通过亚毫米微米级岩屑来获得，常规方法是通过矿物平均成分、矿物体积含量和密度计算来获取全岩成分。然而，微细岩屑是否具有代表性以及矿物普遍发育成分环带都将显著影响玄武岩全岩成分的限定，导致目前报道的岩屑成分变化范围巨大（图1），不能准确区分嫦娥五号玄武岩的类型。因此，我们需要建立一种针对岩屑样品判别月海玄武岩类型的新标准。
　　模拟计算研究发现，高钛和低钛玄武岩经历不同的矿物结晶序列，从而呈现不同的化学成分演化规律（图1）。橄榄石作为岩浆最早期结晶的矿物相，其钛含量受控于岩浆钛含量，基本不受结晶温度影响，因此可用来限定结晶分异过程中岩浆钛含量的变化趋势，揭示矿物结晶序列，进而判别月海玄武岩类型。
　　图1月海玄武岩MgOvs。TiO2成分图解，四角星代表计算恢复的嫦娥五号玄武岩岩屑全岩数据
　　中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室张迪工程师与苏斌副研究员、陈意研究员等，利用新近研发的橄榄石微量元素电子探针高精度分析方法，对嫦娥五号玄武岩岩屑中的橄榄石开展系统分析。结果显示，随着橄榄石镁指数降低，其钛含量先升高后降低（图2），记录了岩浆从早期钛铁矿不饱和到晚期钛铁矿饱和的演化过程，与低钛玄武岩结晶演化趋势一致（图1）。通过镁指数最高的橄榄石的钛含量计算获得母岩浆TiO2含量为4。4wt，进一步证实嫦娥五号玄武岩属于低钛月海玄武岩。
　　虽然嫦娥五号玄武岩是低钛型，但是与阿波罗低钛玄武岩相比（TiO2集中于23wt），嫦娥五号玄武岩含有更高的钛含量，暗示嫦娥五号玄武岩与绝大多数阿波罗玄武岩的初始岩浆成分不同，可能反映月球年轻火山和古老火山的月幔源区物质组成、岩浆起源深度或者喷发演化过程不同。这些发现不仅为未来研究月球年轻火山活动机制提供了具体目标，也为研究月球热演化历史奠定基础。
　　图2嫦娥五号玄武岩中橄榄石Fovs。Ti图解，图（b）是图（a）中数据移动平均的结果
　　研究成果发表于国际学术期刊Lithos（张迪，苏斌，陈意，杨蔚，毛骞，贾立辉。TitaniuminolivinerevealslowTioriginoftheChangE5lunarbasalts〔J〕。Lithos，2022。DOI：10。1016j。lithos。2022。106639）。
　　美编：傅士旭
　　校对：江淑敏