图 嫦娥六号样品揭示月背42亿年前富集地幔和28亿年前亏损地幔的玄武岩岩浆活动

　　月球正面与背面在玄武岩分布、地形特征、地壳厚度以及钍含量分布等方面存在显著的不对称性，其成因一直是长期未解的科学难题。已有月球玄武岩样品研究表明，正面月海火山活动分布在40到20亿年前。嫦娥五号样品中的火山玻璃珠揭示月球正面还存在约1.2亿年前的小规模火山活动。月球背面是否经历了类似的长期火山活动仍不清楚。基于遥感观测的撞击坑统计年代学研究表明，正面和背面的火山活动年代模式可能大致相似。然而，由于缺乏来自月球背面月海区域的返回样品，至今尚无法进行可靠的比较，阻碍了人们对于月球不对称性成因的理解。中国的嫦娥六号任务首次实现了从月球背面采样，成功带回了1935.3克珍贵样品，为人类研究月球背面物质特性、岩浆活动、撞击通量、月球二分性成因等提供了关键研究素材。

　　在国家自然科学基金项目（批准号：42225301、42241105）等资助下，中国科学院地质与地球物理研究所李秋立研究团队与中国科学院国家天文台合作者在月球背面火山活动期限方面研究取得进展。研究成果以“嫦娥六号玄武岩揭示月球背面28亿年前火山活动（Lunar farside volcanism 2.8 billion years ago from Chang’e-6 basalts）”为题，于2024年11月15日在线发表于《自然》（Nature）。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08382-0。

　　本次研究对选取的108颗玄武岩岩屑开展了Pb-Pb定年工作，其中107颗（包括9颗斑状、45颗次辉绿和53颗嵌晶结构）玄武岩岩屑获得了误差范围内一致的Pb-Pb年龄，且等时线斜率一致，指示这些岩屑极可能来源于同一个期次的玄武岩喷发。综合所分析的107颗岩屑数据精确限定了这一期玄武岩喷发时代为 2807 ± 3 Ma。根据初始Pb同位素计算出其源区的238U/204Pb（μ值）为360 ± 10，指示来自非常亏损克里普组分的月幔。此外，还发现一颗具有嵌晶结构的高铝玄武岩岩屑，对其中的斜锆石、静海石和硅酸盐矿物的Pb-Pb同位素分析表明其喷发时代为4203 ± 4 Ma，并根据等时线斜率计算出其源区的μ值为1620 ± 160，指示来自克里普组分富集的月幔。该研究揭示了月背至少存在长达14亿年的火山活动，且月背地幔源区经历了由富集到亏损的转变。

　　该工作中玄武岩的结构、成分在中国科学院地质与地球物理研究所和中国科学院国家天文台电子探针实验室测试完成，年代学数据在中国科学院地质与地球物理研究所离子探针实验室测试完成。