"月球巖漿洋假說"和"39億年大撞擊事件"是兩大月球科學(xué)問題。月球巖漿洋理論認為,月球早期曾發(fā)生了全球性熔融,形成了深達幾百公里的巖漿洋。由巖漿洋分異結(jié)晶形成了斜長巖質(zhì)月殼,最后在月球殼幔之間殘留的一點熔體極為富集K,REE,P(即KREEP)和其他不相容元素,形成所謂的urKREEP巖漿。月球巖漿洋假說還被推廣到地球、火星以及其他天體,成為太陽系類地行星演化的一個重要假說。但是,一直以來,僅在一些月巖中檢測出含KREEP組分的信號,從未發(fā)現(xiàn)純的KREEP巖石。
地質(zhì)地球所中科院地球深部研究重點實驗室林楊挺研究員與合作者通過對月球隕石SaU 169的深入研究,發(fā)現(xiàn)了一種新巖石類型的角礫。該角礫由輝石、鉀長石、REE-磷酸鹽、鋯石和Nb-鈦鐵礦組成,是目前已知最富集KREEP組分的樣品,很可能代表了最原始的KREEP巖。該隕石的細?;|(zhì)由強烈沖擊產(chǎn)生的熔體結(jié)晶形成,礦物組成與極富鉀克里普巖角礫相似(圖1),但長石為斜長石。隨后,另一次強烈沖擊事件使大部分長石和鋯石產(chǎn)生玻璃化。隕石中還發(fā)現(xiàn)一些熔融囊,普遍具有氣泡,是低壓或常壓下的熔融,因此指示了不同的沖擊事件。
他們還利用地質(zhì)地球所引進的CAMECA ims 1280離子探針對產(chǎn)于極富鉀克里普巖角礫和細?;|(zhì)中的不同鋯石顆粒,以及這些顆粒中仍保持晶體結(jié)構(gòu)和玻璃化的區(qū)域進行多接收Pb-Pb年齡測定。玻璃化區(qū)域與晶體結(jié)構(gòu)區(qū)域具有相同的Pb-Pb年齡,表明強烈的沖擊變質(zhì)作用對Pb-Pb同位素年齡基本沒有影響;極富鉀克里普巖角礫與細?;|(zhì)具有相同的鋯石Pb-Pb年齡分布,表明二者的形成時間很接近,但前者可能代表了KREEP巖漿的最晚結(jié)晶年齡,而后者代表一次強烈撞擊事件時間,即39億年大撞擊事件;除了39.2億年的譜峰外,還發(fā)現(xiàn)一個4015.5±5.9 Ma的峰值年齡,可能是繼承了一部分老鋯石(圖2)。
該成果近期發(fā)表在國際著名地球化學(xué)和天體化學(xué)刊物Geochimica et Cosmochimica Acta上(Lin et al. Very high-K KREEP-rich clasts in the impact melt breccia of the lunar meteorite SaU 169: New constraints on the last residue of the Lunar Magma Ocean. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2012, 85: 19-40)。