GRL:SaU 169月球隕石中雷鋯石的發現

2020-11-29 中科院地質地球所

邢魏凡等-GRL：SaU 169月球隕石中雷鋯石的發現

月球的表面布滿了大大小小的撞擊坑，其表面物質普遍經歷了強烈的衝擊變質，形成月壤和各種衝擊熔融角礫巖。但是，一個長期令人困惑的問題是，無論阿波羅樣品或是月球隕石，極少發現高壓礦物相。迄今為止，僅在幾塊樣品中發現了橄欖石的高壓相（林伍德石和瓦茨利石）和二氧化矽的高壓相（柯石英、斯石英、賽石英）。作為對比，受到衝擊變質的普通球粒隕石、火星隕石中普遍存在各種礦物的高壓相。月球樣品中高壓礦物的缺失，很可能指示了月球受小行星撞擊產生特殊的溫度-壓力條件。

中國科學院地質與地球物理所林楊挺研究員團隊，在一塊編號為SaU 169的月球隕石中，發現了鋯石的高壓相——雷鋯石，這也是首次在地外樣品中發現雷鋯石。該雷鋯石以片晶的形式存在於部分鋯石顆粒（圖1），指示了鋯石-雷鋯石的固-固相變形成機制。雷射拉曼光譜（圖2）和同步輻射X-射線衍射（圖3）確證鋯石中的這些片晶為雷鋯石。由背散射電子衍射分析得到這二種礦物之間的晶體結構關係則進一步佐證雷鋯石與鋯石的這種固-固相轉變。月球雷鋯石的產狀和礦物學特徵，與地球隕石坑中發現的雷鋯石相似，表明它們均是在小行星撞擊產生的高溫-高壓條件下，通過相同的機制形成。

圖1 含雷鋯石的鋯石顆粒。(a) 鋯石顆粒E-8的背散射電子圖；(b) CL 圖像； (c) 鋯石顆粒C-13的背散射電子圖像，黃色虛線長方形為用焦聚離子束切割超薄片的位置，小圖為切割後的超薄片，其上沉澱了Pt；(d)鋯石顆粒G-1的背散射電子圖像，數字1-4為圖2所示拉曼譜的分析位置

圖2 雷鋯石(Rdt)和鋯石(Zrn)的雷射拉曼譜，分析位置見圖1

圖3 雷鋯石-鋯石顆粒（C-13）的同步輻射x-射線衍射結果。Cu為銅網，Rdt為雷鋯石，Zrn為鋯石

前人的衝擊實驗表明，形成雷鋯石的衝擊壓力>30GPa；熱穩定性實驗表明，在常壓下當溫度升高>1473K時，雷鋯石很快退變質回鋯石。另外，多孔隙月壤的模擬衝擊實驗，當衝擊壓力達到～10GPa時，靶巖的溫度升至～1473K。因此，月球樣品中雷鋯石的發現，對月球在小行星撞擊下產生的溫度-壓力條件給出重要的限定。鋯石作為月球巖石中一種並不普遍分布的副礦物，在小行星撞擊下形成高壓礦物相，而其他主要造巖礦物甚少發現高壓相。這一現象表明月球表面特徵的多孔隙靶體（月壤+角礫巖）在小行星撞擊下，或產生的衝擊壓力偏低，只能形成雷鋯石；或由於絕熱壓縮升溫導致靶巖溫度顯著升高，造成衝擊後的緩慢冷卻，使其他高壓礦物退變質而消失，但雷鋯石因具有最好的熱穩定得以保存。

成果發表於國際權威學術期刊Geophysical Research Letter。（Xing W, Lin Y*, Zhang C, et al. Discovery ofReidite in the Lunar Meteorite Sayh al Uhaymir 169[J]. Geophysical ResearchLetters, e2020GL089583. DOI: 10.1029/2020GL089583）。成果得到中國科學院前沿科學重點研究項目（QYZDJ-SSW-DQC001）、國家自然科學基金委員會面上項目（41673069, 41490631）等共同資助。

校對：李玉鈐

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