年輕的月海玄武巖是研究月球晚期火山活動(dòng)的關(guān)鍵對(duì)象。然而，反映巖漿房內(nèi)部動(dòng)態(tài)過程的巖相特征，在月球樣本中鮮有報(bào)道。一般認(rèn)為，自月球形成以來，其內(nèi)部的玄武巖巖漿活動(dòng)以簡單結(jié)晶為主，缺乏類似地球巖漿房常見的動(dòng)態(tài)過程。

近日，中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)牽頭對(duì)兩塊月球隕石開展研究，首次揭示了月球在30億年前的巖漿補(bǔ)給事件，為理解月球晚期的熱演化歷史提供了關(guān)鍵證據(jù)。

研究團(tuán)隊(duì)利用掃描電鏡、電子探針、激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜和高分辨二次離子質(zhì)譜等分析技術(shù)，對(duì)兩塊發(fā)現(xiàn)于2021年的月球隕石NWA 14526和NWA 14992，開展了詳細(xì)的巖相學(xué)、礦物學(xué)、地球化學(xué)和同位素年代學(xué)研究。研究結(jié)果表明，NWA 14526和NWA 14992在巖相結(jié)構(gòu)、礦物成分、地球化學(xué)特征和結(jié)晶年齡上高度一致，具有成對(duì)關(guān)系，且兩者均呈現(xiàn)出獨(dú)特的巖性二分性：富鎂區(qū)的礦物成分較原始；富鐵區(qū)的礦物成分更偏演化，且富集晚期結(jié)晶類型。

綜合輝石中熔蝕結(jié)構(gòu)、鉻元素階梯式分布等開放系統(tǒng)證據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這種罕見的巖性二分性是由巖漿補(bǔ)給作用驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的，并據(jù)此提出了同源巖漿補(bǔ)給模型：約30億年前，由月球內(nèi)部早期侵入的富鎂巖漿在巖漿房部分結(jié)晶后，又有一股演化的相對(duì)富鐵巖漿“接力”注入，兩者混合、反應(yīng)，最終形成了兩類巖性共存的結(jié)構(gòu)。

研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，NWA 14526和NWA 14992與同時(shí)期結(jié)晶的NNL群低鈦玄武巖隕石，在多項(xiàng)特征上表現(xiàn)出相似性，它們可能來自同一火山雜巖區(qū)，并具有源坑配對(duì)關(guān)系。NWA 14526和NWA 14992對(duì)應(yīng)不同的月幔源區(qū)，且經(jīng)歷更深的結(jié)晶深度，以及更復(fù)雜的演化歷史，反映出30億年前月球內(nèi)部巖漿活動(dòng)的多樣性與不均一性。這些研究結(jié)果表明，月球雖然經(jīng)歷了長期的緩慢冷卻過程，逐漸失去“生命力”，但在演化晚期（約30億年前），其內(nèi)部仍可能維持著動(dòng)態(tài)的巖漿系統(tǒng)，存在巖漿補(bǔ)給、混合等復(fù)雜活動(dòng)過程。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《地球化學(xué)與宇宙化學(xué)學(xué)報(bào)》上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會(huì)等的支持。