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月球岩浆活动,包括侵入和喷出式岩浆作用及其产物蕴藏月球内部关键信息。岩浆活动在月球正、背两面并不对称(93%的月海玄武岩分布在正面),反映了全月二分性。尽管如此,由于缺乏月背样品,对月球二分性的起源目前并没有统一认识,成为尚未解决的最大月球科学问题之一。南极-爱肯盆地位于月背,是月球上最大、最深、最古老的撞击盆地。长期以来,南极-爱肯盆地被认为是月球上最具采样价值的区域,来自该盆地的样品可以均衡对月球不平衡的认识(阿波罗、月球号、嫦娥五号样品皆来自月球正面),揭露月球二分性。
阿波罗盆地位于南极-爱肯盆地东北,是世界首次月背采样返回任务——嫦娥六号任务的着陆区。本研究对阿波罗盆地岩浆作用进行了系统分析,并重建了区域热活动历史,以有效帮助样品研究。本研究发现阿波罗盆地火山作用从迄今约 40.5 亿年前持续到 17.9 亿年前。嫦娥六号着陆的阿波罗盆地南部至少发育 2 期雨海纪火山活动。较早的一期为低钛(~3.2 wt.%)玄武岩,喷发于 33.5 亿年前,其产物覆盖了整个阿波罗盆地南部。较晚的一期钛含量稍高(~6.2 wt.%),在距今约 30.7 亿年前喷发于查菲 S 撞击坑附近,随后向东流动,厚度减小,直至被原始皱脊所阻挡。嫦娥六号月壤主要含有原地雨海纪中钛玄武岩,并可能含有外来的东部低钛玄武岩和隐月海物质。
相对于月海玄武岩,侵入式岩浆活动更为神秘,但具有相同重要的科学价值。本研究发现侵入式岩浆作用在南极-爱肯盆地广泛分布,主要形式有镁质岩套侵入体、底部断裂型撞击坑、线性/环形岩墙。本研究在阿波罗盆地东北部和西北部首次识别出两个发育不完全的底部断裂型撞击坑及其侵入体,并命名为阿波罗 X 和 Q 撞击坑。嫦娥六号月壤可能含有多种侵入岩物质,主要来自查菲 S 撞击坑抛射的镁质岩套物质。
本研究发现阿波罗盆地岩浆活动受月壳厚度控制,并经历了后期改造。嫦娥六号样品中的侵入和喷出岩物质将首次揭露月背岩浆活动,揭示月球二分性起源。
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