近期，桂林理工大学陨石与行星物质研究中心课题组对月球陨石NWA 11801中的火山玻璃进行了研究，获得了火山玻璃的组分信息和原始岩浆深度、岩浆上升喷发的速率、火山玻璃在月表的冷却速率等信息，揭示了它们是由爆发性火山喷发形成的。论文发表在期刊Meteoritics & Planetary Science。

摘要：本文对NWA 11801中火山玻璃开展了详细的岩石学和矿物学特征研究。结果显示：1）这些玻璃在成分上与阿波罗14和17的极低钛火山玻璃相似；2）形成玻璃的原始岩浆来自于166-238 km深处；3）岩浆喷发到月表的过程中是以~40 m s^﹣1的速率上升；4）火山玻璃在月表快速冷却，冷却速率在20-200 K min^﹣1之间。综合分析，研究的火山玻璃是由爆发性火山喷发形成。

月球火山玻璃是由岩浆喷发形成的，它的组分一定程度上代表了月幔原始岩浆组分。因此对火山玻璃的研究是探索月球原始岩浆信息和认识月球火山喷发作用的最要渠道。本文在NWA 11801中找到了9颗火山玻璃（图1），并对其进行了详细的研究。

图1 火山玻璃的BSE照片。Cr：晶体；V：气泡；VG：火山玻璃

玻璃的化学成分显示MgO/Al₂O₃ 为1.37–1.54，CaO/Al₂O₃为0.94-1.10，该成分与火山玻璃的MgO/Al₂O₃ (>1.25)和CaO/Al₂O₃ (>0.75)的特征相一致(Delano,1986; Naney et al., 1976)。此外，将研究的火山玻璃成分与阿波罗火山玻璃成分对比，结果表明它们与阿波罗14和17的极低钛火山玻璃相似（图2）。

图2 NWA 11801中的火山玻璃全岩化学成分与阿波罗火山玻璃全岩化学成分对比图。(a) SiO₂ 比 TiO₂; (b) SiO₂ 比 MgO;(c) SiO₂ 比 FeO; (d) SiO₂ 比 Al₂O₃; (e) SiO₂ 比 CaO; (f) SiO₂ 比 Na₂O+K₂O。阿波罗火山玻璃数据来自于Jolliff et al., 2006附件补充数据。

利用GeoPS软件 (Xiang &Connolly, 2021)和硅活性液体温度计(Lee et al., 2009)，对火山玻璃的原始成分进行了相图和P-T状态分析，得到了火山玻璃的原始岩浆来源于166-238 km深处（图3）。

图3 NCKFMASTCr (Na₂O-CaO-K₂O-FeO-MgO-Al₂O₃-SiO₂-TiO₂-Cr₂O₃)体系中玻璃（玻璃的起始成分为平均成分）的等化学压力-温度相图。

在一颗火山玻璃中发现了橄榄石，这些橄榄石具有成分环带。我们根据橄榄石Fo值的环带，计算得到冷却速率为20-200 K min^﹣1（图4）。这些橄榄石开始结晶的深度~220 km，最大橄榄石半径为30 μm，因此岩浆上升时间限制在~6000 s，计算得到岩浆的上升速率~40 m s^﹣1。本文中玻璃的特征、计算得到的冷却速率以及岩浆上升速率，暗示了火山玻璃是由爆发性火山喷发形成的。

图4 NWA 11801中橄榄石的原始Fo分带剖面和计算的冷却速率图。

论文第一作者为桂林理工大学博士生陈国柱，通讯作者为桂林理工大学陨石与行星物质研究中心夏志鹏高级实验师、桂林理工大学教授缪秉魁和北京大学王子龙博士生。

论文得到了国家自然科学基金（42203048、41866008、41776196、42272348）、广西科技基地与人才建设专项（AD23026084、AD1850007、AD23026339）、广西自然科学基金（2022GXNSFAA035567、2021GXNSFBA075061）、广西研究生创新计划的联合资助（YCBZ2023144）。

链接：https://doi.org/10.1111/maps.14058

参考文献：

[1] Delano, J.W., 1986. Pristine lunar glasses: criteria, data, and implications. In: Proceedings of the 16th Lunar Planetary Science Conference, J. Geophys. Res., 91, pp. D201–D213.

[2] Naney, M. T., Crowl, D. M., and Papike, J. J. 1976. The Apollo 16 Drill Core: Statistical Analysis of Glass Chemistry and the Characterization of a High AluminaSilica Poor (HASP) Glass. 7th Lunar and Planetary Science Conference, pp. 155–184.

[3] Jolliff, B. L., Wieczorek, M. A., Shearer, C. K., and Neal, C. R. 2006. In New Views of the Moon, Vol. 60. http://www. minsocam.org/msa/rim/rim60.html.

[4] Xiang, H., and Connolly, J. A. 2021. GeoPS: An Interactive Visual Computing Tool for Thermodynamic Modelling of Phase Equilibria. Journal of Metamorphic Geology 40: 243–255.

[5] Lee, C. T. A., Luffi, P., Plank, T., Dalton, H., and Leeman, W. P. 2009. Constraints on the Depths and Temperatures of Basaltic Magma Generation on Earth and Other Terrestrial Planets Using New Thermobarometers for Mafic Magmas. Earth and Planetary Science Letters 279: 20–33.