为月球“把脉”：揭示月球晚期岩浆补给新证据

自古以来，月球高悬夜空，寄托着人类无尽的遐想。然而，这颗地球最忠实的伴侣并非亘古不变——月表之下，隐藏着一部长达数十亿年的岩浆活动“史诗”。随着中国探月工程的深入推进，嫦娥五号与嫦娥六号任务相继从月球正面与背面带回珍贵样本，揭示了月球在20亿年前甚至更晚的“年轻”火山活动，不断刷新着我们对月球热演化的认知。这些发现表明，月球在“中年”乃至“晚年”的岩浆演化，远比过去设想的更加复杂而漫长。

月球陨石作为从月球表面随机溅射出的样本，是人类返回样本的重要补充，同样承载着月球深处的“记忆”。截至2026年，已确认的月球陨石约有800块，但其中月球玄武岩陨石的数量非常有限（包括成对陨石，仅约30块）。由月幔部分熔融形成的玄武岩是探测月球内部演化的关键“探针”。月球的火山活动最早可追溯至43.5亿年前，在38至36亿年前达到顶峰，可能在约20亿年前停止，甚至晚至1.2亿年前。月球火山活动持续时间长，且在月球正面和背面半球之间分布不均，这种漫长且不均匀的火山活动对传统的月幔冷却模型提出了挑战，凸显了晚期火山活动驱动机制的重要性。然而，反映岩浆房内部动态过程的岩相特征在月球样本中鲜有报道，这限制了我们对于月球晚期火山活动的认识。

样品和方法

研究团队利用扫描电镜、电子探针、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱和高分辨二次离子质谱（SHRIMP）等分析技术，对两块于2021年发现的月球陨石NWA 14526和NWA 14992开展了详细的岩相学、矿物学、地球化学和同位素年代学研究。

图2 NWA 14526和NWA 14992的背散射电子图像及X射线元素面扫描图像丨 图源：作者

研究发现一：独特的岩性二分性

NWA 14526和NWA 14992均呈现出独特的岩性二分性，即在同一块岩石中存在着富镁和富铁两种岩性（图2），称为富镁区和富铁区。富镁区矿物成分较为原始，橄榄石Fa值[Fe/(Fe+Mg)]为43-59，斜长石An牌号[Ca/(Ca+Na+K)]为84-94，且几乎不含钛铁矿等晚期矿物。而富铁区矿物成分更为演化，橄榄石Fa为59-91，斜长石An为73-87，同时富集钛铁矿、磷灰石等晚期矿物相。基于NWA 14526和NWA 14992在岩相结构、矿物化学成分、地球化学特征和结晶年龄上的高度一致性，证实两者具有成对关系。

图3 NWA 14992的单偏光及正交偏光显微图像丨 图源：作者

研究发现二：熔长石双模式分布

长石受到高压冲击变质转变成无序的、各向同性的玻璃——熔长石。通常来说，斜长石An牌号（即钙含量）越高，越容易转变为熔长石。然而，NWA 14526/14992的斜长石在冲击变质过程中表现出了相反的响应：富铁区斜长石（An 71-87）几乎全部转化为熔长石，而富镁区斜长石（An 84-94）更富钙，仅发生了部分转变（图3）。研究认为，这是由矿物组合差异导致冲击压力分布不均所致，富铁区更富集辉石、钛铁矿等高阻抗矿物，导致斜长石的压力和温度局部集中，从而促使富铁区斜长石熔长石化更完全。熔长石在月球陨石中呈双模式分布现象属首次报道。

图4 辉石的环带结构特征。（a、b）虚线表示易变辉石与普通辉石边界，普通辉石幔具有港湾状熔蚀结构；红色箭头为电子探针的线分析点位与方向，Cr2O3在普通辉石幔-边部呈现阶梯状环带;（c-e）X 射线元素面扫图，色标由暖至冷代表元素浓度由高到低。丨 图源：作者

研究发现三：开放体系证据

NWA 14526/14992中富镁区与富铁区边界的矿物呈现出显著的化学不平衡，如橄榄石Fa从47单调递增至72，斜长石An从90减少到77，连续的成分剖面指示在两个区域边界处曾发生过显著的化学扩散或生长过程。特别地，富铁区的单斜辉石呈现出明显的熔蚀结构以及铬元素的阶梯式突变分布（图4）。此外，根据最富镁的橄榄石（Mg^# = 57）计算出的平衡熔体的Mg^#为30，与全岩镁指数（47.1）显著不匹配，进一步指示该岩浆房在结晶期间经历了开放系统过程。

图5 三种岩石成因模型示意图（a）两种不同岩浆混合；（b）岩浆房分离结晶；（c、d）同源岩浆补给。阶段 1: 富镁岩浆上侵并结晶形成晶粥；阶段 2: 演化程度更高的富铁岩浆发生补给并与晶粥混合。丨 图源：作者

基于以上开放系统证据，研究团队提出了三种可能的岩石成因模型（图5）。在逐一排除其他模型后，指出这种罕见的岩性二分性由岩浆补给作用驱动产生，并据此提出了“同源演化岩浆补给模型”：约30亿年前，月球内部先期侵入的富镁岩浆部分结晶后，又有一股演化的相对富铁岩浆“接力”注入，两者混合、反应，最终形成了两类岩性共存的结构，这是首次在月球样品中明确识别出岩浆补给过程。

此外研究还发现，NWA 14526/14992与同时期结晶的NNL群低钛玄武岩陨石在诸多特征上相似，很可能来自月表同一火山杂岩区，具有源坑配对关系，但其不同的月幔源区、更深的结晶深度以及更复杂的演化历史，揭示了30亿年前的月球内部岩浆活动的多样性与不均一性。

科学意义

这项研究不仅报道了一对新的月球陨石的特征，更在于它为月球火山活动研究提供了一个罕见的“动态演化标本”。长期以来，科学界主要依赖简单结晶模型来理解月球岩浆活动，而此次发现的岩浆补给记录，首次在月球样本中证实了类似地球的复杂岩浆房过程。这意味着，即使在月球热演化的晚期，其内部仍可能存在局部的热源或动力驱动岩浆反复涌动，这一发现为我们重新审视月球的热演化模型提供了关键约束。

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P.Y. Li（李沛毅）, Y. Jiang（蒋云）, K. Zhao（赵凯）, S.Y. Liao（廖世勇）, X.C. Che（车晓超）, X.R. Zhang（张欣茹）, A new pair of lunar gabbroic meteorites record magma recharge at ∼ 3.0 Ga, Geochimica et Cosmochimica Acta, 2026, ISSN 0016-7037

https://doi.org/10.1016/j.gca.2026.02.040.