【研究亮点】龙涛、Nemchin、车晓超等—CEE：嫦娥六号样品揭示大型撞击会再造月球区域壳幔储库

　　月球岩浆洋模型长期以来是认识月球早期分异、月壳形成和月幔储库演化的基本框架。该模型认为，月球早期大规模熔融后发生结晶分异，形成富橄榄石和辉石的月幔、斜长岩质原始月壳以及富集K、稀土元素和P的原始克里普层（urKREEP）。已有研究表明，不同类型月球岩浆的化学与同位素特征可由这些原始储库按不同比例混合来解释。然而，现有认识主要建立在采集于月球正面风暴洋（Procellarum KREEP Terrane，PKT）区域的样品。而月球背面及南极-艾特肯盆地（The South Pole-Aitken Basin，SPA）的壳幔储库是否遵循同样的演化路径，大型撞击能否在月球岩浆洋固结后进一步改造甚至再造壳幔储库，仍是月球早期演化过程、月球二分性等研究中的关键科学问题。

　　针对上述问题，中国地质科学院地质研究所深地探测与矿产勘查全国重点实验室龙涛、车晓超联合南京大学Alexander Nemchin教授等，以嫦娥六号月壤样品中的长石质撞击熔岩为研究对象，系统开展了岩石学、矿物化学、U-Pb/Pb-Pb年代学和Pb同位素演化的综合研究，为验证月球岩浆洋模型及大型撞击对月壳-月幔储库的改造作用提供了新的样品约束。

图1 A嫦娥六号撞击熔岩的电子背散射和元素含量图，B 嫦娥六号着陆器，C 月球背面与嫦娥六号着陆区

1. 获得SPA月壳两期撞击熔融记录

　　研究团队从嫦娥六号样品CE6C0010YJFMFM004中筛选了10个约0.5 mm的撞击熔岩岩屑开展研究(图1A)。通过岩石矿物地球化学和年代学分析，并结合已有嫦娥六号数据，研究识别出两组主要年龄：较老的一组为4245 ± 4 Ma (图2A)，较年轻的一组为3876 ± 4 Ma (图2B)。由于月壤中外来岩屑的搬运和混合历史复杂，将这些年龄直接对应于某一次具体撞击事件仍存在不确定性。因此，本研究更谨慎地将两组年龄视为SPA附近月壳在不同时期撞击再熔融的时间记录。

2. 揭示南极—艾特肯区月壳Pb同位素演化特征

　　Pb同位素结果显示，两组撞击熔融岩屑均具有较高的放射性成因初始Pb同位素组成 (图2)，结合同位素年龄，通过蒙特卡洛方法拟合Pb同位素演化曲线，估算出SPA的月壳具有较高的μ值 (²³⁸U/²⁰⁴Pb)，为683 ± 140，高于月球岩浆洋模型预测的原始铁质斜长岩的μ值(图3)，因此该结果难以用单一的月球岩浆洋结晶演化过程解释，也表明这些撞击熔岩岩屑并非来自原始月壳。

图2 嫦娥六号长石质撞击熔岩的形成年龄与Pb同位素特征

3. 提出大型撞击驱动的壳幔再熔融与次生储库形成模式

　　基于上述结果，本研究提出，南极—艾特肯大型撞击可能强烈改造了SPA区域的原始斜长岩质月壳及其下伏组分，促使月壳和上月幔物质再熔融与混合。若具有极高放射成因 Pb 同位素特征的urKREEP或类似的富集组分参与混合，即使加入比例不高，也可能显著影响熔体的Pb 同位素组成和U/Pb演化。

　　在该模式下，SPA撞击形成了大规模熔融层，随后发生结晶分异，可能产生一系列μ值不同的局部次生储库。其中，本研究的结果对应SPA产生的次生月壳，更高μ的富集组分 (次生KREEP，图3)，则可能保存于南极—艾特肯盆地内部或其下方。

图3 SPA区域Pb同位素演化模式

　　本研究基于嫦娥六号返回样品，提出大型撞击过程可能在月球岩浆洋固结后继续改造月壳和上月幔，并形成可长期保存的局部次生储库。这一认识补充了传统月球岩浆洋模型，指示月球壳幔储库的形成与保存过程可能具有显著的区域差异，不能仅用单一、均一的原始岩浆洋分异模型概括，为理解月球区域性演化和正背面差异提供了新的科学证据。

　　本研究使用的嫦娥六号样品由中国国家航天局提供，相关工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和国家计量创新团队项目等支持。本研究由中国地质科学院地质研究所牵头完成，参与单位还有南京大学、科廷大学和山东省地质科学研究院。研究成果近期在线发表在Nature旗下期刊《Communications Earth & Environment》。

论文信息：Long, T.*（龙涛）, Nemchin, A., Che, X.*（车晓超）, Xie, S.（谢士稳）, Li, Z.（李增胜）, Wang, C.（王晨）, Yang, C.（杨淳）, Liu, D.（刘敦一）. 2026. Modification of crust and mantle in the South Pole Aitken region of the Moon. Communications Earth & Environment.

　　原文链接：DOI: 10.1038/s43247-026-03763-x.